張科利

(陜煤集團(tuán)神木檸條塔礦業(yè)有限公司)

基于3DWeb GIS的煤礦機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)

張科利

(陜煤集團(tuán)神木檸條塔礦業(yè)有限公司)

煤礦機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)是煤礦安全生產(chǎn)的重要保障。針對煤礦機(jī)電設(shè)備管理數(shù)字化程度低，運(yùn)行模式粗放等現(xiàn)狀，以3DWeb GIS為平臺(tái)，構(gòu)建了面向多用戶的煤礦機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)，詳細(xì)探討了該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法與功能，為煤礦機(jī)電設(shè)備信息管理提供了解決方案。

3DWeb GIS 煤礦機(jī)電設(shè)備 管理信息系統(tǒng) 三維建模

陜煤集團(tuán)下屬的檸條塔井田位于陜西省榆林市神木縣西北部，距神木縣城約36 km。井田南北長約19.5 km，東西寬約9.9 km，面積約136.1 km2，跨越了檸條塔井田勘探區(qū)、露天勘探區(qū)和肯鐵令井田勘探區(qū)。礦井的設(shè)計(jì)產(chǎn)能初期為6.0 Mt/a，最終將達(dá)到12 Mt/a，為陜北地區(qū)的大型現(xiàn)代化礦井。該煤礦提出了建設(shè)“數(shù)字礦山”，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、機(jī)電設(shè)備管控過程信息化的科技戰(zhàn)略目標(biāo)?；?DWeb GIS實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電設(shè)備的管控一體化是“數(shù)字礦山”建設(shè)過程中的重要環(huán)節(jié)[1-5]。為此，采用3DWeb GIS技術(shù)，利用Microsoft visual Studio. NET(C#語言)開發(fā)工具和Microsoft SQL SERVER2008數(shù)據(jù)庫管理平臺(tái)，采用B/S與C/S混合模式建立了基于3DWeb GIS的煤礦機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)一方面在礦井采掘工程平面圖等地理信息系統(tǒng)圖形的基礎(chǔ)上提供專業(yè)的煤礦機(jī)電制圖工具，完成機(jī)電設(shè)備布置圖、運(yùn)輸系統(tǒng)圖、壓風(fēng)系統(tǒng)圖、排水系統(tǒng)圖等圖形的繪制，并針對機(jī)電計(jì)算、運(yùn)輸設(shè)計(jì)提供專業(yè)的軟件系統(tǒng)，完成機(jī)電管理設(shè)計(jì)工作；另一方面，將機(jī)電設(shè)備圖紙、文件、技術(shù)資料等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，將現(xiàn)場實(shí)時(shí)采集的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)展現(xiàn)在3DGIS平臺(tái)上。系統(tǒng)模塊開發(fā)中圖形及機(jī)電運(yùn)輸計(jì)算部分程序采用GIS、VC技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，網(wǎng)上管理模塊采用ASP.NET、Javascript和ActiveX技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)整體技術(shù)實(shí)施路線包括需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)體建模、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)等階段。

(1)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與集成技術(shù)。機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)于SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸與管理。SQL Server數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為不同的開發(fā)工具提供了多種數(shù)據(jù)集成接口(OPC接口、文本文件接口等)，可充分利用該類數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)不同子系統(tǒng)間的無縫集成。

(2)高精度機(jī)電設(shè)備三維模型構(gòu)建技術(shù)。應(yīng)用自主開發(fā)的3DGIS三維圖形引擎、三維編輯工具及專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，通過對各機(jī)電設(shè)備進(jìn)行精密測量，并結(jié)合機(jī)電設(shè)備裝配圖紙，建立高精度機(jī)電設(shè)備三維模型。主要機(jī)電設(shè)備模型可通過模擬分解詳細(xì)表述各配件的相互對應(yīng)關(guān)系和材料配件，為機(jī)電設(shè)備使用和維修提供技術(shù)保障。

(3)系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)與平臺(tái)。系統(tǒng)采用集中式管理、分布式處理數(shù)據(jù)模式增強(qiáng)信息共享，減少數(shù)據(jù)冗余，并實(shí)現(xiàn)礦井瓦斯信息實(shí)時(shí)在線分析與聯(lián)機(jī)處理?；贏ctiveX+WebGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)在IE瀏覽器中瀏覽查閱各類機(jī)電運(yùn)輸圖紙，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上圖形查看以及與其他部門間的圖形交換。系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)基于Windows 2008和WebGIS。

(4)信息安全保障體系。采用Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的5層安全構(gòu)架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)安全保障體系

(5)系統(tǒng)功能與模塊設(shè)計(jì)。將系統(tǒng)分為圖形繪制與計(jì)算模塊和機(jī)電運(yùn)輸遠(yuǎn)程管理模塊見圖2。

圖2 系統(tǒng)功能模塊劃分

機(jī)電設(shè)備圖形繪制與計(jì)算模塊主要采用VC6.0語言作為開發(fā)工具，該模塊功能有：①方便快捷的繪制設(shè)備布置圖、供電系統(tǒng)圖、運(yùn)輸系統(tǒng)圖、排水系統(tǒng)圖；②具有完備開放的機(jī)電、運(yùn)輸設(shè)備參數(shù)庫和技術(shù)參數(shù)庫；③進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、長時(shí)載流、電壓損失、短路電流、整定電流、絞車選型、皮帶運(yùn)輸選型、機(jī)車選型、風(fēng)機(jī)選型等各類參數(shù)計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行調(diào)控。

機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程管理模塊可以完成3類工作：①機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程管理，可在線瀏覽各類地理信息和機(jī)電設(shè)備信息；②機(jī)電設(shè)備技術(shù)資料的集中管理，通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程瀏覽各種格式的文件，對各類文件歸類管理，建立設(shè)備知識(shí)目錄；③機(jī)電設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)集中管控，集成井下綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，在3DWeb GIS平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)對機(jī)電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)礦井機(jī)電設(shè)備信息共享和動(dòng)態(tài)查詢，具有遠(yuǎn)程瀏覽、查詢、報(bào)表編輯、打印等功能。

2 應(yīng)用結(jié)果

依據(jù)機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)要求，并結(jié)合實(shí)際需求，采用C/S+B/S模式[6]進(jìn)行了系統(tǒng)開發(fā)，在檸條塔礦取得了良好的應(yīng)用效果。圖3(a)為系統(tǒng)繪制的檸條塔礦某采區(qū)機(jī)電設(shè)備布置圖，為了輔助計(jì)算機(jī)自動(dòng)更新圖紙，系統(tǒng)定義了各類運(yùn)輸設(shè)備參數(shù)庫，如圖3(b)所示。根據(jù)礦井生產(chǎn)需要，可實(shí)時(shí)調(diào)整參數(shù)庫中的相關(guān)參數(shù)。在計(jì)算模塊中，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要對所需設(shè)備進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，如圖3(c)所示；也可通過數(shù)據(jù)庫對各種型號(hào)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行管理，通過計(jì)算結(jié)果與設(shè)備參數(shù)的比對，選取最佳設(shè)備。

系統(tǒng)在對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理過程中，不但支持專門的PC控制平臺(tái)，同樣支持手機(jī)、平板電腦終端。系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)取、瀏覽甚至修改圖形，同時(shí)可以對設(shè)備、人員、部門和工作流程進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)助如圖4所示。

系統(tǒng)對礦井主要機(jī)電設(shè)備可繪制高精度三維模型，結(jié)合機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)，提供機(jī)電設(shè)備的三維分解模型，可直觀地對設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行查看，為設(shè)備使用操作和維修提供技術(shù)保障。

3 結(jié) 語

針對煤礦機(jī)電設(shè)備管理現(xiàn)狀，綜合應(yīng)用了多項(xiàng)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用C/S+B/S模式，開發(fā)了基于3DWeb GIS的機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)，在檸條塔煤礦取得了較好應(yīng)用效果。

[1] 魏紅亮，劉娟娟，曹 興，等.基于ASP.NET的煤礦機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].煤，2013，11(4)：8-9.

[2] 馬 勇，繆燕子.鮑店煤礦機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)的開發(fā)[J].工礦自動(dòng)化，2007(3)：82-83.

圖3 機(jī)電設(shè)備圖形繪制與計(jì)算模塊成果展示

圖4 機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程管理模塊成果展示

[3] 郭大波，孟素琴.煤礦機(jī)電設(shè)備一體化管理系統(tǒng)[J].山西大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，24(3)：222-226.

[4] 王光超，崔立志,張根現(xiàn). 煤礦機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控及檢修預(yù)警管理系統(tǒng)研究[J].中州煤業(yè)，2011(9)：32-33.

[5] 張文瑛，王 猛. 基于Web的煤礦設(shè)備管理系統(tǒng)的研究[J].太原科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，30(5)：363-367.

[6] 張文瑛. 基于B/S結(jié)構(gòu)的煤礦設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].太原：太原科技大學(xué)，2009.

Research on the Management Information System of Coal Mine Mechanical and Electrical Equipment Based on 3DWeb GIS

Zhang Keli

(Shenmu Ningtiaota Coal Mining Co.,Ltd., Shaanxi Coal Industry Group)

Safety operation of the coal mine mechanical and electrical equipment is the important safeguards of the safety production of coal mine. Aiming at the situation of low degree of digital of the management of coal mine mechanical and electrical equipment,extensive operation mode, based on 3DWeb GIS, the multi-user oriented management information system of coal mine mechanical and electrical equipment is constructed. Besides that, the implementation method and functions of the system are discussed in depth. The coal mine mechanical and electrical equipment established in this paper can provide solution scheme of the information management work of coal mine mechanical and electrical equipment.

3DWeb GIS, Mechanical and electrical equipment of coal mine, Management information system, Three-dimensional modeling

2015-01-15)

張科利(1962—),男，副總經(jīng)理，高級(jí)工程師， 719300 陜西省榆林市。