綜采設備三機配套管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

閻東慧

（晉能控股煤業(yè)集團有限公司同大科技研究院，山西 大同 037003）

綜采設備的三機配套主要是采煤機、刮板輸送機和液壓支架，三者之間需滿足結(jié)構(gòu)尺寸配套合理，作業(yè)協(xié)調(diào)連續(xù)，才能適應生產(chǎn)、運輸系統(tǒng)的要求[1]。配套的合理性既需要豐富的實踐經(jīng)驗支持，又需要掌握大量的設備信息，還要涉及多學科理論支撐[2]，是一項理論性和實踐性極強的設計研究工作，也是一項復雜的系統(tǒng)工程[3]。

多年來，各大煤礦在綜采設備選型配套時，受煤層情況、頂?shù)装鍘r性、礦壓顯現(xiàn)等賦存條件的影響以及不同煤礦的使用習慣的差異，造成了選型配套的獨特性和多樣性[4-5]。綜采設備種類多樣，不同設備適用場所、使用要求、型號也各不相同，配套使用的技術(shù)文件和圖紙更是數(shù)不勝數(shù)。設備間幾何關系、結(jié)構(gòu)尺寸配套沒有統(tǒng)一標準，配套時國內(nèi)沒有統(tǒng)一的準則和規(guī)范[6]，只有一部導則作為參考[7]，主要依賴于技術(shù)人員的經(jīng)驗和使用習慣，而且技術(shù)人員需要翻閱大量的文件和書籍，其中不免發(fā)生錯誤和遺漏，給設備選型配套帶來很大難度。

針對該問題，本文開發(fā)了綜采設備三機配套管理系統(tǒng)，能夠?qū)σ呀?jīng)配套完成的生產(chǎn)系統(tǒng)進行查詢統(tǒng)計、特征對比、圖紙瀏覽，實現(xiàn)了對現(xiàn)有生產(chǎn)設備和在產(chǎn)工作面的生產(chǎn)統(tǒng)計、銜接管理、在線調(diào)配，使整個工作面信息、設備信息、配套信息及人員信息實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的有效溝通和利用，提高了生產(chǎn)效率和應用管理水平。

特別開發(fā)了工作面設備選型功能，利用專家系統(tǒng)在歷史配套數(shù)據(jù)基礎上，給出新配套方案，為技術(shù)人員制定配套方案提供參考，杜絕了配套的人為因素，提高了工作效率。

1 系統(tǒng)設計原則

1）自頂向下、全面落實

系統(tǒng)設計時充分結(jié)合煤炭信息化系統(tǒng)設計要求，即構(gòu)建全流程、一體化、可視化的綜采設備管理平臺，以適應基礎設施資源與數(shù)據(jù)資源大集中模式下的開采配套、設備數(shù)據(jù)、銜接管理高效運行的需要，建設遵循煤炭行業(yè)技術(shù)政策、技術(shù)可控、可持續(xù)發(fā)展的綜采設備配套管理系統(tǒng)。

2）規(guī)范指導、標準先行

系統(tǒng)設計時主要是為了提煉綜采設備以往的配套經(jīng)驗，開發(fā)和完善在管理、監(jiān)控和運營管理過程中所需遵循的技術(shù)標準和管理制度，建設綜采設備協(xié)同有序規(guī)范的系統(tǒng)，既能夠保證生產(chǎn)管理的一致性，又具有不同層級制度繼承性，最終構(gòu)建一套與組織規(guī)劃、技術(shù)發(fā)展相匹配的完整制度體系。

3）靈活開放、持續(xù)擴展

整個系統(tǒng)采用模塊化設計思路，首先制定統(tǒng)一查詢配套軟件架構(gòu)，然后再為每一層設計良好的開放接口，即能夠?qū)崿F(xiàn)外部數(shù)據(jù)整合，又能適用于未來監(jiān)控功能的擴充。系統(tǒng)具備良好的擴展性，充分考慮了未來信息化發(fā)展的要求，對于管理范圍、管理功能、系統(tǒng)性能等方面具備適應未來三到五年變化的能力。

4）集約管理、統(tǒng)籌規(guī)劃

在事權(quán)不變的前提下，進行配套管理一體化設計和權(quán)限功能分配。如：各單位類型、單位區(qū)域管理、部門管理、人員管理、事務管理、設備設施資源管理，各相關部門負責本部門應用系統(tǒng)的管理。支持多部門分工協(xié)作，集中集約地開展綜采設備配套和庫存的管理。

2 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)以綜采工作面設備配套關系為基礎，將設備、工作面、配套關系統(tǒng)一為有機整體。以配套管理為核心，以支架信息為導向，進行多層次信息管理，從而實現(xiàn)多角度的配套查詢管理，如圖1所示。

圖1 流程圖

3 系統(tǒng)架構(gòu)設計

系統(tǒng)構(gòu)架主要有六層結(jié)構(gòu)，包括訪問層、表現(xiàn)層、業(yè)務層、服務層、系統(tǒng)層和數(shù)據(jù)中心，如圖2 所示。其中：訪問層主要提供訪問系統(tǒng)的接口和方式；表現(xiàn)層主要定義系統(tǒng)的具體展現(xiàn)方式，以實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、錄入、運行等設備管理操作；業(yè)務層是管理功能層，也是系統(tǒng)的業(yè)務邏輯層和主體應用層，定義了系統(tǒng)操作邏輯、操作流程等；服務層主要負責定義和執(zhí)行系統(tǒng)的業(yè)務流程和服務管理標準，實現(xiàn)對權(quán)限、搜索、分析、業(yè)務流轉(zhuǎn)等功能深度挖掘；系統(tǒng)層主要基于php 技術(shù)設計了管理軟件運行的服務環(huán)境；數(shù)據(jù)中心對各種設備數(shù)據(jù)按照類型、環(huán)節(jié)先后進行封裝，通過各種封裝技術(shù)和標準的數(shù)據(jù)傳輸接口，方便地實現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)來源的插入、刪除、修改、查找等操作。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)

4 數(shù)據(jù)庫設計

根據(jù)系統(tǒng)功能架構(gòu)，結(jié)合綜采工作面設備選型配套工作實際需求，建立了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基本模型，包括系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫、工作面管理數(shù)據(jù)庫和設備配套管理數(shù)據(jù)庫，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫設計

5 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)基于PHP 后端+JavaScript Vue 前端+MySQL數(shù)據(jù)庫、PhpStorm軟件為上位開發(fā)軟件，采用前后端解耦的B/S 架構(gòu)，通過網(wǎng)頁登陸實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、管理、報表打印、文件在線瀏覽等，如圖4所示。

系統(tǒng)主要分為綜合查詢、工作面選型、配套數(shù)據(jù)、采面配套、銜接管理、設備數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理七大功能模塊。其中，綜合查詢主要是根據(jù)查詢需要的基本數(shù)據(jù)，例如地區(qū)、礦、設備名稱、配套名稱等中的一個或幾個，快速查詢符合條件的信息；工作面選型主要設計了一條選型路線，即支護強度計算→液壓支架選型→采煤機選型→刮板輸送機選型，最后顯示選型結(jié)果；配套數(shù)據(jù)分為液壓支架配套管理、工作面配套管理、配套文檔管理，主要完成對現(xiàn)有配套和圖紙信息、技術(shù)協(xié)議、技術(shù)參數(shù)審批表、技術(shù)特征表、說明書等文件的管理；采面配套分為工作面管理和工作面配套方案對比，主要是對各個礦工作面配套情況進行管理；銜接管理分為工作面銜接管理、工作面設備銜接管理、生產(chǎn)隊管理，主要是記錄工作面和相關設備的銜接情況，對配套設備的使用輪轉(zhuǎn)情況等進行管理；設備數(shù)據(jù)分為設備管理和設備庫存，主要對現(xiàn)有設備的技術(shù)特征、配套關系、銜接關系和設備的庫存、分布、維修情況等進行管理；系統(tǒng)管理主要是對系統(tǒng)權(quán)限和系統(tǒng)基本設置等管理。

6 工業(yè)應用

本文設計的綜采設備配套管理系統(tǒng)于2021年9月在晉能控股煤業(yè)集團機電管理中心上線應用。使用3個月后，綜合查詢、配套數(shù)據(jù)、采面配套、銜接管理、設備數(shù)據(jù)等功能操作簡單、系統(tǒng)性能穩(wěn)定，符合業(yè)務管理應用需要。

在工作面選型功能模塊中，以某礦8105工作面為例，進行選型配套演示。該礦主要開采石炭系太原組的3#至5#，位于太原組上部，煤層層位穩(wěn)定、厚度大，全區(qū)可采，是井區(qū)最主要的可采煤層之一，埋深300～500 m。工作面設計長度207 m，工作面走向長度為2 800 m，煤層厚度變化范圍9.42～19.44 m，平均14.5 m。按有利于提高煤炭回收率、縮短循環(huán)放煤時間的原則，并考慮綜放開采端面頂煤穩(wěn)定性控制和設備穩(wěn)定性、可靠性問題，確定了該煤礦8105 工作面最大采高為5.0 m。分別采用人工經(jīng)驗選型和利用開發(fā)的選型軟件兩種方式為該工作面配套三機設備，對比不同方式下的選型結(jié)果。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用選型軟件的結(jié)果與人工經(jīng)驗選型結(jié)果一致，均為：中部支架：ZF15000/28/52；采煤機：MG750/1915-GWD；刮板輸送機：SGZ1000/1710。驗證了工作面選型功能模塊的可行性和可靠性。

7 結(jié)語

本文設計的綜采設備三機配套管理系統(tǒng)將配套涉及到設備的所有信息統(tǒng)一管理，即可以精確查找設備已錄入的歷史信息、圖紙信息、技術(shù)協(xié)議、說明書等資料，又可以計算選型時的關鍵參數(shù)，同時還可以利用專家系統(tǒng)從已有的設備中推薦出新設備選型配套方案，系統(tǒng)的成功應用提升了選型配套的工作效率和庫存設備的應用效率，為建立高產(chǎn)、高效、安全的現(xiàn)代化礦井提供了前提和保證。