煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊 毅

(鄭煤集團(tuán)信息管理中心，河南省鄭州市，450000)

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煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

楊 毅

(鄭煤集團(tuán)信息管理中心，河南省鄭州市，450000)

分析了鄭煤集團(tuán)當(dāng)前的信息化現(xiàn)狀，根據(jù)鄭煤集團(tuán)現(xiàn)有的信息化水平，研究開發(fā)了煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的評(píng)價(jià)監(jiān)控流程分析、系統(tǒng)布局、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)可以使集團(tuán)公司上下級(jí)協(xié)同工作，達(dá)到全員實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦的安全生產(chǎn)信息，有效提升集團(tuán)公司的信息化管理水平。

煤礦安全 采掘工作面 安全評(píng)價(jià) 監(jiān)控系統(tǒng) WebGIS

1 鄭煤集團(tuán)信息化現(xiàn)狀

鄭煤集團(tuán)建立的鄭煤局域網(wǎng)由骨干網(wǎng)和接入子網(wǎng)組成，骨干網(wǎng)與接入子網(wǎng)的界面為各個(gè)接入子網(wǎng)的主交換機(jī)，對內(nèi)實(shí)現(xiàn)了各個(gè)接入子網(wǎng)與骨干網(wǎng)互聯(lián)以及各個(gè)接入子網(wǎng)之間的互聯(lián)，對外通過統(tǒng)一出口連接中國公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)(Chinanet)與國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)，這些軟硬件環(huán)境的建設(shè)為提升鄭煤礦集團(tuán)信息化水平奠定了基礎(chǔ)。目前，趙家寨、白坪等11個(gè)主力礦井和選煤廠通過10 G光傳輸環(huán)網(wǎng)進(jìn)行連接，由集團(tuán)公司總部機(jī)房及新密礦區(qū)機(jī)房同時(shí)監(jiān)控。光傳輸環(huán)網(wǎng)是集團(tuán)公司近年來重點(diǎn)建設(shè)的信息化項(xiàng)目之一，具有傳輸帶寬高、抗干擾能力強(qiáng)、信號(hào)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，它最大的功能是鏈路保護(hù)功能，即在一條光纜中斷的情況下不影響瓦斯監(jiān)控，能夠極大地提升整個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

目前，鄭煤集團(tuán)在生產(chǎn)技術(shù)管理上引進(jìn)了一系列的軟件系統(tǒng)：2003年，集團(tuán)公司引入了地測空間信息管理系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)了對集團(tuán)公司地測專題圖形的數(shù)字化管理；2005-2006年，集團(tuán)公司針對瓦斯及水害防治工作提出了利用計(jì)算機(jī)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對瓦斯水害預(yù)測、預(yù)警的思想，開發(fā)了礦井瓦斯、水害防治系統(tǒng)并得到了成功應(yīng)用； 2007年，集團(tuán)公司又為機(jī)電部門引入了機(jī)電運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)公司機(jī)電專業(yè)的數(shù)字化管理；2010年，集團(tuán)公司創(chuàng)建了安全閉環(huán)管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控信息和隱患信息的閉環(huán)管理，同時(shí)升級(jí)了生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)和瓦斯導(dǎo)航系統(tǒng)。這些信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用在一定程度上提升了鄭煤集團(tuán)信息化建設(shè)的水平，然而，這些信息管理系統(tǒng)的信息只在集團(tuán)公司各個(gè)處室和煤礦的主管部門得到了應(yīng)用，煤礦及其下屬區(qū)隊(duì)需要有一套相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以使評(píng)價(jià)監(jiān)控和隱患等各種信息深入到煤礦及下屬區(qū)隊(duì)。煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)充分利用了ComGIS和WebGIS技術(shù)，在專題圖空間管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了專題圖形的網(wǎng)上發(fā)布和信息查詢，將安全生產(chǎn)監(jiān)控信息實(shí)時(shí)傳遞到用戶，用戶根據(jù)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的評(píng)價(jià)信息有計(jì)劃地實(shí)施采掘工作，提高煤礦安全生產(chǎn)水平。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)工作流程分析

本系統(tǒng)的工作流程分為直管礦井工作面評(píng)價(jià)流程以及整合礦井工作面評(píng)價(jià)流程，直管礦井工作面評(píng)價(jià)流程負(fù)責(zé)直管礦井，首先從瓦斯、水害、頂板和機(jī)電4個(gè)方面進(jìn)行自評(píng)，自評(píng)通過后接受集團(tuán)公司的審核，審核通過才允許生產(chǎn)。如果直管礦井自評(píng)沒有合格或者沒有通過集團(tuán)公司的審核，則不允許礦井生產(chǎn)。整合礦井工作面評(píng)價(jià)流程負(fù)責(zé)整合礦井，首先從瓦斯、水害、頂板和機(jī)電4個(gè)方面進(jìn)行自評(píng)，自評(píng)通過后接受區(qū)域公司的審核，通過區(qū)域公司的瓦斯、水害、頂板和機(jī)電4項(xiàng)審核后，最后接受集團(tuán)公司的4項(xiàng)審核，只有通過集團(tuán)公司的瓦斯、水害、頂板和機(jī)電4項(xiàng)審核后才允許礦井生產(chǎn)。如果整合礦井自評(píng)不合格，則不能進(jìn)行區(qū)域公司的審核。如果區(qū)域公司審核未通過也不能進(jìn)入集團(tuán)公司審核，只有通過集團(tuán)公司審核的礦井方可進(jìn)行生產(chǎn)。鄭煤集團(tuán)直管礦井采掘工作面評(píng)價(jià)流程和鄭煤集團(tuán)整合礦井采掘工作面評(píng)價(jià)流程如圖1和圖2所示。

2.2 系統(tǒng)布局

鄭煤集團(tuán)建立了包含所有生產(chǎn)礦井的安全生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，將集團(tuán)公司、直管礦井、區(qū)域公司以及下屬的整合礦井都集成在統(tǒng)一的安全生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)上，所有的信息數(shù)據(jù)在安全生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)上傳輸，在集團(tuán)公司總部建有數(shù)據(jù)中心機(jī)房，其中安全閉環(huán)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器都安裝在這個(gè)機(jī)房內(nèi)。在集團(tuán)公司和各個(gè)礦井安裝的觸摸屏一體機(jī)上的煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)客戶端通過安全生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器上獲取數(shù)據(jù)。煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局如圖3所示。

圖1 鄭煤集團(tuán)直管礦井采掘工作面評(píng)價(jià)流程

圖2 鄭煤集團(tuán)整合礦井采掘工作面評(píng)價(jià)流程

圖3 煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局

2.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鄭煤集團(tuán)所屬趙家寨、白坪等11個(gè)主力礦井和選煤廠通過10 G光傳輸環(huán)網(wǎng)進(jìn)行連接，由集團(tuán)公司總部機(jī)房及新密礦區(qū)機(jī)房同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。光傳輸環(huán)網(wǎng)分為東、西兩個(gè)環(huán)路，西環(huán)由超化礦、大平礦、告成礦、白坪礦和米村礦組成，東環(huán)由蘆溝礦、趙家寨礦、李糧店礦、選煤廠和裴溝礦組成。兼并重組礦井及使用VPN(Virtual Private Network ，簡稱VPN)的直管礦井通過各礦的VPN100、集團(tuán)公司總部機(jī)房的VPN400以及租用的聯(lián)通線路共同組成VPN虛擬專用網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。VPN虛擬專用網(wǎng)絡(luò)不必架設(shè)專用線路即可建立起集安全、經(jīng)濟(jì)、靈活等優(yōu)點(diǎn)于一身的傳輸網(wǎng)絡(luò)。鄭煤集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖4 鄭煤集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖

2.4 軟件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)是以生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)和安全閉環(huán)管理系統(tǒng)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)創(chuàng)建的，所需的數(shù)據(jù)主要從安全閉環(huán)系統(tǒng)和生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)獲取，系統(tǒng)在使用時(shí)，在生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)和安全閉環(huán)管理系統(tǒng)添加、上傳數(shù)據(jù)或者文檔，操作完成后就可以在系統(tǒng)客戶端進(jìn)行查詢?yōu)g覽。煤礦采掘面評(píng)價(jià)監(jiān)控軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

2.5 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鄭煤集團(tuán)要求煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)能在150個(gè)礦井中應(yīng)用，每個(gè)礦井安裝10～15臺(tái)觸摸屏一體機(jī)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交互量較大，因此要求數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅合理而且還可以擴(kuò)展，所以必須選擇最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式。由于煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)是基于WebGIS而建立的，因此選用的數(shù)據(jù)庫必須具備處理大量圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的能力，SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫可以將結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和存儲(chǔ)，還可以實(shí)現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和分析等各種操作，因此選擇SQL Server 2008作為本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

圖5 煤礦采掘面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)示意圖

2.6 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

研發(fā)本系統(tǒng)的主要目的是為了深化采掘工作面評(píng)價(jià)與監(jiān)控的管理模式，使之深入到礦井、區(qū)隊(duì)等各級(jí)單位，做到職工對采掘區(qū)域評(píng)價(jià)情況及相應(yīng)措施清楚，管理人員對監(jiān)控重點(diǎn)明白，達(dá)到采掘作業(yè)與監(jiān)控信息同步，實(shí)現(xiàn)礦井采掘作業(yè)管理規(guī)范化和信息公開化，對集團(tuán)公司安全生產(chǎn)提供意識(shí)形態(tài)上的安全保障，提升集團(tuán)公司安全生產(chǎn)信息化應(yīng)用水平。本系統(tǒng)涉及的主要功能模塊包括評(píng)價(jià)監(jiān)控、規(guī)程措施、圖紙查詢、技術(shù)培訓(xùn)、礦井信息、模擬考試、機(jī)電評(píng)定、通知通告、規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)和公共信息。系統(tǒng)主要功能結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 區(qū)隊(duì)采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控子系統(tǒng)

區(qū)隊(duì)采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控子系統(tǒng)在區(qū)隊(duì)屏幕顯示，主要功能為動(dòng)態(tài)顯示本區(qū)隊(duì)所管轄的采掘工作面的信息，查看相關(guān)的工程技術(shù)圖紙，實(shí)現(xiàn)區(qū)隊(duì)職工現(xiàn)場技術(shù)培訓(xùn)、發(fā)布經(jīng)驗(yàn)以及尋求幫助等功能。區(qū)隊(duì)采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控子系統(tǒng)顯示信息主要有采掘工作面的基本簡介、評(píng)價(jià)審核意見、當(dāng)日的區(qū)隊(duì)跟班人員、當(dāng)班出勤人數(shù)、避災(zāi)線路、當(dāng)前的工作計(jì)劃及要求、當(dāng)前的水害探測、瓦斯治理情況以及當(dāng)前需重點(diǎn)監(jiān)控的內(nèi)容及過程。

圖6 煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)主要功能結(jié)構(gòu)圖

3.2 礦井采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控子系統(tǒng)

礦井采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控子系統(tǒng)在礦上屏幕顯示，礦上屏幕由左、右兩屏幕顯示，具體功能如下：

(1)左屏幕功能。默認(rèn)情況下，左屏幕定時(shí)滾動(dòng)顯示礦井需重點(diǎn)監(jiān)控的各個(gè)采掘工作面的信息(采掘工作面基本情況、評(píng)價(jià)審核意見、當(dāng)日的工作計(jì)劃、跟班負(fù)責(zé)人、重點(diǎn)監(jiān)控內(nèi)容、監(jiān)控跟蹤情況及各種探測情況等)。內(nèi)容區(qū)域左側(cè)顯示礦井通過評(píng)價(jià)審核的采掘工作面列表，右側(cè)顯示指定采掘工作面的信息。若需要查看某個(gè)采掘工作面信息，點(diǎn)擊左邊列表的某個(gè)采掘工作面名稱，右側(cè)顯示相應(yīng)的評(píng)價(jià)監(jiān)控信息。

(2)右屏幕功能。默認(rèn)情況下，右屏輪換顯示“值班帶班”、“領(lǐng)導(dǎo)下井”、“核定人數(shù)”、“安全隱患”以及“礦井概況”，若看不到這些功能，請重新執(zhí)行“礦井屏幕功能瀏覽”第一步?！爸蛋鄮О唷睘楣井?dāng)天顯示的值班領(lǐng)導(dǎo)及帶班領(lǐng)導(dǎo)；“領(lǐng)導(dǎo)下井”為公示礦上領(lǐng)導(dǎo)當(dāng)月下井、帶班和值班情況；“核定人數(shù)”為公示礦井核定出勤人數(shù)、當(dāng)班實(shí)際出勤人數(shù)以及各采區(qū)和區(qū)隊(duì)實(shí)際出勤人數(shù)；“安全隱患”為公示當(dāng)月發(fā)現(xiàn)存在安全隱患的地點(diǎn)及負(fù)責(zé)人；“礦井概況”為介紹礦井的相關(guān)信息。

3.3 集團(tuán)公司采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控子系統(tǒng)

集團(tuán)公司采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控子系統(tǒng)在集團(tuán)公司屏幕顯示，集團(tuán)公司屏幕由左、右兩塊屏幕組成，具體功能如下：

(1)左屏幕功能。左屏默認(rèn)情況下動(dòng)態(tài)顯示集團(tuán)公司直管礦井需重點(diǎn)監(jiān)控的采掘工作面。分“瓦斯治理”、“水害防治”、“頂管管理”、“機(jī)電運(yùn)輸”4個(gè)類別輪換顯示，每一個(gè)類別定時(shí)輪換顯示，也可以點(diǎn)擊查看任意類別的監(jiān)控情況。監(jiān)控的每一項(xiàng)顯示信息包括礦名、采掘工作面名稱、監(jiān)控類別、監(jiān)控要求以及當(dāng)前所處的跟蹤情況。點(diǎn)擊單項(xiàng)可查看詳細(xì)的跟蹤處理信息。

(2)右屏幕功能。右屏默認(rèn)情況下顯示集團(tuán)公司瓦斯防治、水害防治、頂板管理、機(jī)電運(yùn)輸?shù)脑u(píng)價(jià)審核的總結(jié)，也可用來配合左屏查看相關(guān)的“工程技術(shù)圖紙”和“規(guī)程措施”等。

4 應(yīng)用效果

2014年該系統(tǒng)在鄭煤集團(tuán)公司和告成礦首先投入運(yùn)行，通過在系統(tǒng)運(yùn)行過程中的不斷改進(jìn)、補(bǔ)充和完善，該系統(tǒng)現(xiàn)已成為集團(tuán)公司對礦井采掘作業(yè)管控的重要手段，對礦井采掘作業(yè)規(guī)范管理及安全生產(chǎn)起到了積極的推進(jìn)作用。該系統(tǒng)進(jìn)一步深化了采掘工作面評(píng)價(jià)與監(jiān)控的運(yùn)行管理，使評(píng)價(jià)與監(jiān)控滲入到了礦井和區(qū)隊(duì)，做到了職工和管理人員對采掘區(qū)域評(píng)價(jià)情況、針對措施以及監(jiān)控重點(diǎn)清楚明白，達(dá)到了采掘作業(yè)與監(jiān)控信息同步，實(shí)現(xiàn)了礦井采掘作業(yè)管理規(guī)范化和信息公開化。鄭煤集團(tuán)趙家寨礦、白坪礦、大平礦和超化礦陸續(xù)引入煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)，為鄭煤集團(tuán)安全生產(chǎn)提供了安全保障，也使鄭煤集團(tuán)安全生產(chǎn)信息化得到進(jìn)一步提升。2016年，鄭煤集團(tuán)開發(fā)的煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)獲得河南省科學(xué)技術(shù)普及成果獎(jiǎng)。

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(責(zé)任編輯 路 強(qiáng))

Design and implementation of evaluation and monitoring system for coal mining face

Yang Yi

(Information Management Center of Zhengzhou Coal Industry (Group) Co., Ltd., Zhengzhou, Henan 450000, China)

Taking Zhengzhou Coal Industry (Group) Co., Ltd. as the background, the author analyzed the current situation of informatization,studied and developed evaluation and monitoring system for coal mining face, and elaborated the system’sevaluation and monitoring process analysis, system layout, network structure design, software overall structure design and database system design. The practical application showed that the system could achieve cooperative work between the group company superior and subordinate, monitor the safety production information of coal mine in real time and promote effectively the informatization management level of group company.

coal mine safety, mining face, safety evaluation, monitoring system, WebGIS

楊毅. 煤礦采掘工作面評(píng)價(jià)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 中國煤炭，2017，43(7):108-111. Yang Yi. Design and implementation of evaluation and monitoring system for coal mining face[J] .China Coal，2017，43(7): 108-111.

TD76

A

楊毅(1982-)，女，河南周口人，工程師，信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師，主要從事煤礦信息化建設(shè)和管理工作。