天地（常州）自動化股份有限公司 韓 安 賀耀宜 陳小林

安全監(jiān)測監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺的實現(xiàn)與應用

天地（常州）自動化股份有限公司 韓 安 賀耀宜 陳小林

本文在分析現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成與業(yè)務應用現(xiàn)狀的基礎上，結合行業(yè)日常安全監(jiān)測監(jiān)管業(yè)務，提出了安全監(jiān)測監(jiān)管一體化平臺。通過實時安全監(jiān)測、日常監(jiān)管業(yè)務、智能決策分析相融合，構建一體化監(jiān)測監(jiān)管平臺，提高了基層單位安全監(jiān)測管理人員從被動的監(jiān)管到主動的安全工作服務的轉(zhuǎn)變，提高了基層單位安全生產(chǎn)的有序性，加強安全生產(chǎn)監(jiān)管力度，提升了企業(yè)的安全管理水平、安全預警能力和整體調(diào)度指揮能力。

監(jiān)管；一體化；主動服務；SOA；整體調(diào)度；跨地域

1.前言

煤炭行業(yè)在我國國民經(jīng)濟中占有重要的戰(zhàn)略地位，但煤礦安全等因素制約著我國煤炭行業(yè)走向大而強的進程，而煤礦安全是一種多因素、多環(huán)節(jié)、動態(tài)復雜的系統(tǒng)工程。目前各大煤業(yè)集團公司不斷整合、擴張發(fā)展以及實施多元化發(fā)展戰(zhàn)略，形成了跨地域、跨行業(yè)的多級管理架構，如何滿足多層級監(jiān)測監(jiān)管，實行跨地域、跨行業(yè)的運作和管理，企業(yè)安全生產(chǎn)的跟進，成為公司領導思考的話題。隨著信息化的不斷深入發(fā)展，領導對安全監(jiān)測監(jiān)管決策信息的要求也在不斷提高，管理上需要增加對新礦井安全監(jiān)控數(shù)據(jù)、瓦斯抽放數(shù)據(jù)以及后期的非煤監(jiān)測監(jiān)控子系統(tǒng)、礦井其他“六大系統(tǒng)”的接入，滿足集團公司的長期發(fā)展需要。

項目主要依托現(xiàn)有的“安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)“項目進行研究，結合煤礦安全監(jiān)測類系統(tǒng)研發(fā)、實施與項目管理經(jīng)驗，研制出一套“安全監(jiān)測監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺”，主要解決集團公司對下轄安全監(jiān)測管理業(yè)務的需求，基于SOA架構，綜合運用數(shù)據(jù)字典、云計算等技術，建立具有礦井環(huán)境工況實時在線監(jiān)測、日常安全監(jiān)管與智能決策分析相融合的安全監(jiān)測監(jiān)管一體化平臺，解決基層單位分散、管理層級多、系統(tǒng)異構帶來的集中監(jiān)管難度大的難題，構建新型的安全監(jiān)測監(jiān)管模式，提升安全管理水平。

2.研究內(nèi)容

本課題主要基于集團公司層面，實現(xiàn)對下轄基層單位涵蓋安全在內(nèi)的所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成與分析應用，為從公司到下屬各基層單位的安全、生產(chǎn)、管理起到輔助作用。主要研究滿足日常監(jiān)測監(jiān)管應用需求可擴展的系統(tǒng)架構、建立公司級安全監(jiān)測監(jiān)管數(shù)據(jù)中心、多系統(tǒng)多業(yè)務數(shù)據(jù)集成方法、大容量數(shù)據(jù)壓縮存儲技術等方面內(nèi)容，實現(xiàn)安全監(jiān)測類系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有機集成、區(qū)域環(huán)境評估、報警等級判定與消息預警、在線標校與計劃性故障管理、安全監(jiān)測指令下發(fā)、事故追憶與通知公告、專家智能決策分析等功能。在最大限度保護礦井原有投資的基礎上，提升整個安全監(jiān)測監(jiān)管平臺對安全生產(chǎn)管理決策依據(jù)，構建新型的安全監(jiān)測監(jiān)管模式，提高整體調(diào)度能力與管理效率。主要研究內(nèi)容涉及以下幾個方面：

（1）建立通用化開放式平臺架構

系統(tǒng)按照組件技術、面向服務技術研制各類安全信息的共享、利用、發(fā)布機制，制定標準的接口、開放的API，建立通用化、開放式框架，該框架從數(shù)據(jù)組織采集、存儲、挖掘、數(shù)據(jù)訪問機制、數(shù)據(jù)可視化表達等多個方面對系統(tǒng)各類信息進行管理，可根據(jù)不同用戶需要提供二次開發(fā)支持。

（2）建立集團公司系統(tǒng)集成的信息編碼體系與數(shù)據(jù)交換規(guī)范

由于平臺涉及的系統(tǒng)范圍廣，數(shù)字信息量大，功能要求復雜，涉及的基層單位也很多，涵蓋了不同地域、不同行業(yè)，各個系統(tǒng)的開發(fā)時間、管理側(cè)重點、廠商不同，加之各類自動化子系統(tǒng)開發(fā)平臺和技術水平參差不齊，通信協(xié)議和數(shù)據(jù)編碼不一致，沒有統(tǒng)一的標準和規(guī)范，導致系統(tǒng)之間互通性差，制約和限制了數(shù)據(jù)的共享及其深層次的開發(fā)利用。建立統(tǒng)一標準的信息編碼體系與數(shù)據(jù)交換規(guī)范，構建信息編碼數(shù)據(jù)字典，實現(xiàn)各類系統(tǒng)數(shù)據(jù)的規(guī)范與復用，便于對信息的快速檢索。制訂統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標準，統(tǒng)一的集成方式，使得不同技術層次和技術途徑的系統(tǒng)快速的集成接入。

（3）建立公司級安全監(jiān)測監(jiān)管數(shù)據(jù)中心

構建公司級安全監(jiān)測監(jiān)管數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)所涉及各系統(tǒng)安全監(jiān)測監(jiān)控類等數(shù)據(jù)的集成與分類存儲，并建立各類數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)，提供開放一致的數(shù)據(jù)共享平臺。該數(shù)據(jù)中心負責各類監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的統(tǒng)一備災管理；同時根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)的變化特征研究適合該特征的數(shù)據(jù)壓縮算法；以服務的方式提供開放一致的接口訪問，為上級部門或公司其他業(yè)務提供安全監(jiān)測類數(shù)據(jù)；同時針對不同管理應用提供業(yè)務邏輯支持。

圖1 監(jiān)測監(jiān)管實時數(shù)據(jù)流圖

（4）建立一種高效的數(shù)據(jù)傳輸通道

系統(tǒng)所涉及的業(yè)務模塊、子系統(tǒng)較多，涉及到安全監(jiān)測，需要考慮數(shù)據(jù)的實時性，需要考慮快速的數(shù)據(jù)上傳，保障數(shù)據(jù)的連續(xù)完整性傳輸，數(shù)據(jù)存儲與展示的連續(xù)性，需要建立一種可控的高效的數(shù)據(jù)傳輸通道。數(shù)據(jù)文件采用時間戳的方式，固定時間生成，當網(wǎng)絡發(fā)生中斷時，按照時間順序進行本地化文件存儲；系統(tǒng)采用基于監(jiān)聽數(shù)據(jù)文件創(chuàng)建完成機制，當數(shù)據(jù)文件生成完成時，利用SOCKET文件流方式實現(xiàn)文件的順序快速上傳，從而保障數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。

（5）集成統(tǒng)一消息管理平臺功能

統(tǒng)一消息管理平臺統(tǒng)一了手機消息及桌面短消息，把日常重要的影響安全的超限報警故障信息信息通過安全監(jiān)測監(jiān)管數(shù)據(jù)采集到該平臺進行集中管理、分級處理；并根據(jù)電信網(wǎng)關發(fā)送到管理人員的手機終端上，或通過在管理人員的計算機桌面彈出信息提示，使管理人員第一時間獲取要關心的信息，便于他們及時采取相應措施，提高各基層單位應急處理速度，提高工作效率。

（6）建立日常監(jiān)管無紙化辦公平臺

由于各基層單位監(jiān)測監(jiān)管方式的不統(tǒng)一，缺少規(guī)范化質(zhì)量標準。系統(tǒng)通過建立日常監(jiān)管無紙化辦公平臺，如安全監(jiān)測指令、生產(chǎn)安全事故追憶與通報，系統(tǒng)運維監(jiān)控預警，AQ1029日常管理制度與技術資料管理等模塊，將日常安監(jiān)管理工作進行有機的管理，實現(xiàn)安全監(jiān)測監(jiān)管標準無紙化辦公管理，改變原有以紙質(zhì)臺賬的方式記錄的安全監(jiān)測系統(tǒng)日常維檢模式，提供辦公效率，提升企業(yè)安全監(jiān)測監(jiān)管內(nèi)控標準，提高了監(jiān)測監(jiān)管力度。

（7）建立適合行業(yè)的安全監(jiān)測監(jiān)管業(yè)務特征的數(shù)據(jù)挖掘技術

如何在集成后監(jiān)測監(jiān)控類數(shù)據(jù)中的綜合性分析與個別異動點有效監(jiān)測，提取有價值的安全監(jiān)測監(jiān)管信息，需要對數(shù)據(jù)進行決策性分析，系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)挖掘與分析技術，實現(xiàn)了動態(tài)作業(yè)區(qū)域安全評估和環(huán)境參數(shù)異動分析功能，綜合全面進行提前預警，防止重大安全隱患的發(fā)生，支持日常監(jiān)測監(jiān)管決策。

①動態(tài)作業(yè)區(qū)域安全評估

通過對不同工作地點影響安全的各類數(shù)據(jù)進行綜合分析，給予該工作地點正常、異常、較危險、很危險這樣一個綜合評價，并通過不同的顏色進行區(qū)分。評價結果由各類涉及評價的信息和邏輯表達式進行運算而得出。生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境評估機制起到了礦井安全多層防護作用，能實現(xiàn)事前發(fā)送，提高礦井災害綜合預防能力?？捎捎脩舾鶕?jù)礦井實際情況對各作業(yè)區(qū)域的環(huán)境安全情況通過表達式進行評價表決，參與表決的對象包括影響該區(qū)域的可自動監(jiān)測到的環(huán)境因素。

②環(huán)境參數(shù)異動分析

防止安全生產(chǎn)事故的最好辦法就是做到提前預測預報。在剔除主觀因素的前提下以概率統(tǒng)計領域的學科理論，采用獨特、精確的異動算法模型對各礦井下的異動情況進行分析和評價，實現(xiàn)提前預警，使管理人員盡早掌握礦井井下各作業(yè)區(qū)域環(huán)境參數(shù)的變化情況，以便在緊急情況下及時采取措施，將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。

3.設計方案

由于安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺是一套信息化集成類軟件，需要充分考慮集成類軟件所具有的建設需求，涉及到多部門、多系統(tǒng)、多分類的監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲與展示。方案的涉及主要以監(jiān)測為核心，日常監(jiān)管為手段，輔助企業(yè)領導決策，同時滿足基層單位業(yè)務應用需求。

各監(jiān)測監(jiān)控類子系統(tǒng)現(xiàn)場主備機通過基層單位內(nèi)部局域網(wǎng)接入到專用的數(shù)據(jù)上傳服務器，建立基層單位的數(shù)據(jù)中心，通過網(wǎng)絡安全設備、特有的上傳管理軟件建立高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸通道進行數(shù)據(jù)的發(fā)布，按照標準通用的數(shù)據(jù)契約將各單位、各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳到集團公司安全監(jiān)測數(shù)據(jù)中心。

將各類監(jiān)測子系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成后和日常監(jiān)管平臺、綜合消息平臺進行聯(lián)機。其中，日常監(jiān)管平臺主要實現(xiàn)主數(shù)據(jù)的管理、日常監(jiān)測辦公等，消息平臺通過消息平臺發(fā)送到管理人員的手機或計算機桌面消息方式提醒，使他們及時了解基層單位安全生產(chǎn)狀況，在必要時采取處理措施。

當所有的數(shù)據(jù)經(jīng)過融合分析處理后，在調(diào)度室大屏幕、調(diào)度臺工作站、移動終端上進行顯示。對監(jiān)控數(shù)據(jù)和圖形采用在線組態(tài)方法，為安全生產(chǎn)監(jiān)管人員創(chuàng)建形象、直觀的安全動態(tài)監(jiān)視畫面，實時顯示環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗值，對系統(tǒng)中各個數(shù)據(jù)源提取、清洗、篩選并填充到已建好的分析數(shù)據(jù)模型中，進行實時匹配判斷。通過數(shù)據(jù)集成與服務平臺，建立煤礦安全專家分析模型，實現(xiàn)安全實時數(shù)據(jù)在線分析、環(huán)境參數(shù)異動分析，并實現(xiàn)礦井作業(yè)區(qū)域的動態(tài)安全智能評估管理。

4.效益分析

通過安全監(jiān)測監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺應用效果分析，在保證井下生產(chǎn)條件下，有效地減少了報警、故障發(fā)生次數(shù)，提高了基層單位安全監(jiān)測管理人員的安全意識，從被動的監(jiān)管到主動的安全工作服務，間接提高了基層單位安全生產(chǎn)的有序性，無形中增加了企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量。平臺的應用，實現(xiàn)了日常監(jiān)測監(jiān)管業(yè)務的無紙化辦公，明確了員工的工作職責，明晰了工作流程，極大地提高了工作效率。

平臺充分考慮公司、基層單位兩級實時監(jiān)測與日常監(jiān)管的業(yè)務需求的特點，采用先進、成熟的軟件技術和靈活的接口技術構件安全監(jiān)測監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺，是適合我國國情的具有較高性能價格比的煤炭集團公司、安監(jiān)局、煤炭局等安全監(jiān)測監(jiān)管解決方案。

5.總結

平臺實現(xiàn)了基層單位環(huán)境工況參數(shù)的實時遠程在線監(jiān)測和預報警，有效地減少了報警、故障發(fā)生次數(shù)，提高了基層單位安全監(jiān)測管理人員的安全意識，促進了從被動的監(jiān)管到主動的安全工作服務的轉(zhuǎn)變，間接提高了基層單位安全生產(chǎn)的有序性，加強安全生產(chǎn)監(jiān)管力度，降低了安全事故的發(fā)生，極大地提高了企業(yè)的安全管理水平、安全預警能力和整體調(diào)度指揮能力。集實時安全監(jiān)測、日常監(jiān)管業(yè)務、智能決策分析為一體的安全監(jiān)測監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺的技術架構是先進的，在滿足現(xiàn)階段安全監(jiān)測監(jiān)管應用需求的同時，也為將來系統(tǒng)的擴展、管理層次的提升預留了充足的空間及支撐。

2012年度江蘇省工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型審計專項引導資金項目（Z065）。

韓安（1982—），男，陜西涇陽人，助理研究員，從事煤炭行業(yè)管理信息化系統(tǒng)的研究。