煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉紹軍

（淮北礦業(yè)〈集團(tuán)〉股份有限責(zé)任公司信湖煤礦籌備處安全生產(chǎn)信息中心，安徽 渦陽(yáng)233600）

煤礦通風(fēng)安全儀器是實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)生產(chǎn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是提供煤礦安全管理，降低事故發(fā)生，實(shí)行生產(chǎn)與安全經(jīng)濟(jì)核算的基本保證。煤礦通風(fēng)安全儀器主要包括催化燃燒式甲烷測(cè)定器、光干涉式甲烷測(cè)定器、風(fēng)表、測(cè)塵儀、天平、一氧化碳測(cè)定器、兩用儀等。它們種類(lèi)多、數(shù)量大、使用范圍廣、使用頻率高，但現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，損壞和故障率高，管理維護(hù)任務(wù)十分繁重，歷來(lái)是煤礦通風(fēng)安全管理工作中的難點(diǎn)。

當(dāng)前，煤礦通風(fēng)安全儀器多采用人工管理方式，突出問(wèn)題表現(xiàn)在：臺(tái)帳和記錄眾多，儀器信息的查詢(xún)、檢索和修改因難，統(tǒng)計(jì)分析與報(bào)表制作難度大，同時(shí)人工臺(tái)帳不規(guī)范，失誤和信息缺失嚴(yán)重，無(wú)法有效地跟蹤儀器使用狀態(tài)。本文以淮北礦業(yè)集團(tuán)公司祁南煤礦為試驗(yàn)礦區(qū)，針對(duì)如上所述問(wèn)題，通過(guò)充分調(diào)研，進(jìn)行了煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理信息系統(tǒng)的需求分析、系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)、關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)攻關(guān)，采用Delphi結(jié)合SQL Server技術(shù)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

1 系統(tǒng)目標(biāo)與功能需求

系統(tǒng)目標(biāo)是通過(guò)煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理系統(tǒng)，讓通風(fēng)安全儀器的管理全程業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)信息化和規(guī)范化，把人、信息和資源有效地結(jié)合在一起，大幅度提高煤礦的管理水平。

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)區(qū)相關(guān)部門(mén)業(yè)務(wù)流程調(diào)研，可知系統(tǒng)應(yīng)滿足如下基本功能：

1)臺(tái)帳管理：記錄儀器的基本信息和使用信息，包括：儀器的名稱(chēng)、型號(hào)、規(guī)格、制造廠家、用途、檢定周期、報(bào)廢日期等，提供相關(guān)數(shù)據(jù)的錄入和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。

2)周期檢定（校準(zhǔn)）：對(duì)由檢定部門(mén)強(qiáng)檢后的《檢定證書(shū)》進(jìn)行集中管理，能對(duì)每臺(tái)通風(fēng)安全儀器檢定情況進(jìn)行跟蹤，自動(dòng)生成《周期檢定（校準(zhǔn)）表》。

3)維修維護(hù)：實(shí)現(xiàn)通風(fēng)安全儀器的日常維修維護(hù)跟蹤，管理相關(guān)配件庫(kù)，并將儀器與配件消耗相關(guān)聯(lián)，對(duì)庫(kù)存量能夠綜合分析，實(shí)現(xiàn)缺貨報(bào)警。

4)日常校準(zhǔn)管理：對(duì)光干涉式甲烷測(cè)定器、催化燃燒式甲烷測(cè)定器的日期校準(zhǔn)情況進(jìn)行管理，將日常的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為管理人員儀器的性能提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

5)礦工管理：建立礦工身份數(shù)據(jù)庫(kù)，每位礦工分配一個(gè)專(zhuān)用的ID卡編號(hào)做為身份識(shí)別碼，所有礦工使用該識(shí)別碼領(lǐng)用儀器。

6)刷卡發(fā)放管理：是日常最頻繁的業(yè)務(wù)操作，主要實(shí)現(xiàn)儀器的刷卡發(fā)放。在每臺(tái)催化燃燒式甲烷測(cè)定器的內(nèi)安裝智能芯片，作為該臺(tái)儀器的標(biāo)識(shí)碼。不同工種的工作人員使用不同的儀器，系統(tǒng)通過(guò)能自動(dòng)進(jìn)行分辨，自動(dòng)記錄儀器發(fā)出、交回時(shí)間，另具有對(duì)單臺(tái)儀器使用情況的匯總統(tǒng)計(jì)，在單位時(shí)間內(nèi)該儀器被領(lǐng)用次數(shù)，使用時(shí)長(zhǎng)，平均使用時(shí)長(zhǎng)以及累計(jì)使用時(shí)長(zhǎng)。以便于維修人員掌握儀器的使用情況，給維修工作做出指導(dǎo)性意見(jiàn)。

2 系統(tǒng)模型的構(gòu)建

煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理系統(tǒng)模型主要包括三項(xiàng)內(nèi)容：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)流程和系統(tǒng)授權(quán)驗(yàn)證。

1)數(shù)據(jù)模型是在對(duì)現(xiàn)實(shí)世界向信息世界抽象的過(guò)程，建模的關(guān)鍵在于分析現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)中的數(shù)據(jù)構(gòu)成規(guī)則，提取數(shù)據(jù)實(shí)體及其之間關(guān)系，并確定這些數(shù)據(jù)實(shí)體和關(guān)系的屬性組。煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理系統(tǒng)的實(shí)體主要包括通風(fēng)安全儀器數(shù)據(jù)（臺(tái)帳、周期檢定、日常維護(hù)、日常校準(zhǔn)）、通風(fēng)安全儀器職能管理數(shù)據(jù)實(shí)體（儀器發(fā)放、交回）、用戶授權(quán)驗(yàn)證數(shù)據(jù)實(shí)體（系統(tǒng)操作員、礦工、權(quán)限與角色）；實(shí)體之間通過(guò)儀器編號(hào)、礦工編號(hào)、操作員編號(hào)、權(quán)限編號(hào)、角色編號(hào)構(gòu)成聯(lián)系。

2)業(yè)務(wù)流程用于描述的系統(tǒng)的行為特征。在信息系統(tǒng)中，最為根本的業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)管理，一般圍繞數(shù)據(jù)模型構(gòu)建其添加、修改、刪除、查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)報(bào)表等操作方法，再增加針對(duì)行業(yè)特征的業(yè)務(wù)操作。煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)操作包括臺(tái)帳管理、儀器管理、儀器發(fā)放與交回管理、人員及其權(quán)限管理、數(shù)據(jù)檢索查詢(xún)和報(bào)表管理。

3)系統(tǒng)授權(quán)驗(yàn)證。煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理系統(tǒng)權(quán)限分為三類(lèi)權(quán)限組：管理員、維修工、發(fā)放工。每一組有特定的權(quán)限，即該組系統(tǒng)操作員登錄以后只能做預(yù)先設(shè)定好的操作，不允許操作不能完成。例如，管理員負(fù)責(zé)臺(tái)帳、檢定記錄、維修記錄、職工信息管理全局信息管理；維修工負(fù)責(zé)設(shè)備維修和維修記錄的登錄；發(fā)放工負(fù)責(zé)儀器的發(fā)出和交回。每一權(quán)限組可以添加若干系統(tǒng)操作員用戶名和基本信息，它將對(duì)應(yīng)到現(xiàn)實(shí)中科室的工作人員，從而在為每一個(gè)員工分配操作用戶ID時(shí)，限定了其權(quán)限，即工作分配。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

依據(jù)數(shù)據(jù)模型構(gòu)建系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括大量實(shí)體、關(guān)系表，例如：儀器管理臺(tái)帳表、儀器管理臺(tái)帳表、儀器基礎(chǔ)信息表、啟爆器參數(shù)校正表、催化燃燒式甲烷測(cè)定器驗(yàn)證表、光干涉式甲烷測(cè)定器校正表、報(bào)廢管理表、配件采購(gòu)消耗表、周期檢定表、礦職工人員表、系統(tǒng)操作員表、發(fā)放記錄表、儀器丟失處理表、證件丟失處理表等。建庫(kù)建表完成后還需要為它們?cè)O(shè)置適當(dāng)?shù)乃饕c約束，提高執(zhí)行效率。

接著，依據(jù)業(yè)務(wù)流程和系統(tǒng)授權(quán)驗(yàn)證建模情況，設(shè)計(jì)系統(tǒng)由臺(tái)帳管理、儀器管理、儀器發(fā)放與回收、礦職工信息和系統(tǒng)授權(quán)驗(yàn)證五大部分組成構(gòu)成，加以擴(kuò)展，如圖1所示。

圖1 煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)圖

3.2 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)之一：數(shù)據(jù)查詢(xún)與報(bào)表技術(shù)

煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理系統(tǒng)需要滿足大量的數(shù)據(jù)查詢(xún)與報(bào)表功能，例如：儀器臺(tái)帳查詢(xún)、待檢查詢(xún)、檢定臺(tái)帳查詢(xún)、發(fā)放記錄查詢(xún)、故障儀器查詢(xún)、維修記錄查詢(xún)等。Grid＋Report提供了一個(gè)具有超強(qiáng)數(shù)據(jù)展現(xiàn)功能的數(shù)據(jù)網(wǎng)格（DataGrid）部件，使得各種數(shù)據(jù)報(bào)表的開(kāi)發(fā)過(guò)程極大簡(jiǎn)化，可以讓報(bào)表的查詢(xún)、顯示與打印一次實(shí)現(xiàn)，既提高了開(kāi)發(fā)效率又保持了數(shù)據(jù)的一致性，部分源碼如代碼1所示。

//打開(kāi)數(shù)據(jù)集，加載

3.3 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)之二：智能刷卡與相互綁定技術(shù)

圖2 煤礦通風(fēng)安全儀器的發(fā)放與回收操作流程圖

儀器發(fā)放與回收操作頻繁，工作量大，是直接關(guān)系整個(gè)系統(tǒng)性能和用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)鍵盤(pán)錄入方式效率低下，失誤多，也操作員的計(jì)算機(jī)技術(shù)水平要求較高。為了解決這些問(wèn)題，礦工和儀器均采用刷卡方式，描述如下：（1）一張ID卡擁有唯一的編號(hào)；（2）一位礦工綁定一張磁卡，作為其唯一標(biāo)示；（3）一個(gè)儀器或者儀器組綁定一張磁卡，作為其唯一標(biāo)示；（4）當(dāng)對(duì)礦職工做注冊(cè)、注銷(xiāo)、查詢(xún)、維護(hù)等操作時(shí)，通過(guò)刷卡鎖定到對(duì)應(yīng)職工記錄，然后進(jìn)行界面信息操作完成；（5）對(duì)儀器進(jìn)行發(fā)出、回收、查詢(xún)、報(bào)修、送檢等操作時(shí)，可刷卡鎖定到對(duì)應(yīng)儀器記錄，然后進(jìn)行界面信息操作完成；（6）領(lǐng)取設(shè)備、交回儀器涉及到對(duì)領(lǐng)取人和領(lǐng)取儀器的綁定操作。在領(lǐng)取設(shè)備時(shí)，先刷人員ID卡，讀取人員信息，再刷儀器ID卡，讀取儀器信息，并將人員信息與儀器信息綁定，記錄發(fā)出信息；在交回儀器時(shí)，直接刷儀器ID卡，讀出綁定信息，待確認(rèn)儀器后，記錄收回信息，解除綁定。如圖2所示。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用效果

煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理系統(tǒng)于2014年3月開(kāi)始在祁南礦通風(fēng)區(qū)發(fā)放室試驗(yàn)運(yùn)行。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試和改進(jìn)，功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)易、智能化程度高，已能滿足祁南礦通風(fēng)區(qū)發(fā)放室現(xiàn)場(chǎng)所有業(yè)務(wù)需要，成為集臺(tái)帳管理、安全儀器管理、周期檢定管理、日常維護(hù)管理、日常校正管理、儀器安全發(fā)放與回收智能管理、科室職責(zé)分配、相關(guān)數(shù)據(jù)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能為一體的智能化信息管理系統(tǒng)，部分界面如圖3所示。

圖3 煤礦通風(fēng)安全儀器智能管理系統(tǒng)應(yīng)用界面

由于系統(tǒng)嚴(yán)格遵循淮北礦業(yè)集團(tuán)公司計(jì)量器具管理文件、國(guó)家計(jì)量法規(guī)等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，極大的簡(jiǎn)化了繁瑣的儀器發(fā)放與回收過(guò)程，提高了管理過(guò)程的規(guī)范化、程序化和智能化，深得系統(tǒng)操作員和各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的好評(píng)，獲得了安徽煤礦安全監(jiān)察局淮北分局領(lǐng)導(dǎo)、集團(tuán)公司通風(fēng)處領(lǐng)導(dǎo)的高度評(píng)價(jià)。

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