韓耀坤田德鳳劉玉鵬3

（1.包頭輕工職業(yè)技術學院電子商學院，內蒙古自治區(qū)包頭市，014030；2.兗礦集團決策咨詢中心，山東省鄒城市，273500；3.煤炭工業(yè)規(guī)劃設計研究院有限公司，北京市西城區(qū)，100120）

兗礦集團安全生產綜合聯(lián)網平臺的研究與設計

韓耀坤1田德鳳2劉玉鵬3

（1.包頭輕工職業(yè)技術學院電子商學院，內蒙古自治區(qū)包頭市，014030；2.兗礦集團決策咨詢中心，山東省鄒城市，273500；3.煤炭工業(yè)規(guī)劃設計研究院有限公司，北京市西城區(qū)，100120）

提出了兗礦集團安全生產綜合聯(lián)網平臺的建設目標，分析了綜合聯(lián)網平臺的架構設計，介紹了網絡傳輸平臺、接入平臺和軟件集成平臺的建設，闡述了綜合聯(lián)網平臺的特點及平臺部署，該平臺為兗礦集團調度、通防、安監(jiān)、機電、選煤、煤化工、電力、電鋁、運銷等多個業(yè)務部門提供統(tǒng)一的數據交換平臺和協(xié)作管理環(huán)境，為集團公司領導及調度層提供直觀可靠的生產行為監(jiān)測及數據分析，為提高兗礦集團的綜合調度管理能力和統(tǒng)一生產決策能力提供了強有力的數據支持。

兗礦集團 安全生產 綜合聯(lián)網平臺 數據分析

兗礦集團經過多年的信息化建設，陸續(xù)建成了南屯、興隆莊、鮑店、東灘、濟二、北宿、楊村、濟三等山東省內8對礦井綜合自動化系統(tǒng)，實現了對這8對礦井的安全監(jiān)控、工業(yè)電視、調度通訊和生產經營調度4個系統(tǒng)的聯(lián)網。然而，現有的礦級平臺數據仍存在部分數據接入不全等問題，貴州能化、榆林未來能源、山西天池能源、鄂爾多斯能化和新疆能化等駐外單位所屬礦井的安全監(jiān)測系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)以及生產數據未形成礦級聯(lián)網。除了省內8對礦井的安全監(jiān)測和束管監(jiān)測數據外，其他各礦綜合自動化、煤化、電鋁、華聚能源等數據還未實現集團級數據聯(lián)網。為了提高集團公司的安全生產管理水平，實現快速高效的安全生產調度指揮，迫切需要建設集團級的安全生產綜合聯(lián)網平臺。

1　綜合聯(lián)網平臺的建設目標

平臺的建設由集團公司調度、通防、安監(jiān)、機電、選煤、煤化工、電力、電鋁、運銷、信息化管理中心等多個單位和多個業(yè)務部門參與，涉及到的改造項目包括調度系統(tǒng)網絡安全加固、實時生產數據聯(lián)網、綜合調度管理信息系統(tǒng)建設、安全生產事故應急指揮管理系統(tǒng)建設、省局監(jiān)管平臺配套改造等，主要實現目標如下：

（1）數據資源整合。將兗礦集團涉及到的采礦、煤化工、電力、電解鋁、實習發(fā)展等多個行業(yè)領域的數據資源進行集成整合。

（2）構建數據倉庫。通過對各業(yè)務領域數據的處理、轉換和挖掘，形成數據倉庫，對數據進行多維分析，并形成各種數據報表。

（3）數據云服務。通過云計算平臺實現多領域的業(yè)務整合，使服務和存儲實現資源集中，創(chuàng)建煤炭企業(yè)信息化整合資源池，“按需供給、即配即用”，為報警聯(lián)動、移動信息化以及以后的其他系統(tǒng)開發(fā)提供服務。

2　綜合聯(lián)網平臺架構設計

兗礦集團安全生產綜合聯(lián)網平臺的架構主要設計為礦井級、能化級和集團級3個層次，平臺架構圖如圖1所示。

圖1　兗礦集團安全生產綜合聯(lián)網平臺架構圖

（1）礦井級。礦井級聯(lián)網平臺由現場層、數據集成層和業(yè)務應用層組成。數據集成層采集礦井現場層安全生產子系統(tǒng)的數據，實現礦井聯(lián)網數據的統(tǒng)一集成；業(yè)務應用層提供礦井調度門戶、統(tǒng)一數據發(fā)布、安全生產分析以及報警聯(lián)動等服務功能，并最終實現能化級聯(lián)網數據上傳服務功能。

（2）能化級。能化級聯(lián)網平臺實現能化公司所屬生產礦井數據聯(lián)網，主要由數據集成層和業(yè)務應用層構成，數據集成層提供采集數據的交換、存儲及發(fā)布功能，并且為集團級聯(lián)網提供標準數據接口。

（3）集團級。集團級聯(lián)網平臺實現山東省內8對礦井、駐外能化、煤化分公司、電鋁公司以及華聚能源的數據集成聯(lián)網功能，主要由數據集成層、業(yè)務應用層和用戶層構成。數據集成層提供集團所有聯(lián)網數據的交換、存儲及發(fā)布功能，為集成應用提供標準數據接口；業(yè)務應用層可實現集團級調度門戶、統(tǒng)一數據發(fā)布、安全生產分析、報警聯(lián)動以及移動信息化等應用。

3　綜合聯(lián)網平臺建設

3.1 網絡傳輸平臺建設

兗礦集團安全生產綜合聯(lián)網平臺的網絡傳輸平臺要求具有實時性、可靠性、健壯性以及開放性等特點，兗礦集團產業(yè)鏈涉及山東、貴州、新疆、陜西、內蒙、澳大利亞和加拿大等地，受地理位置及監(jiān)測網通信方式的限制，數據平臺的通信聯(lián)網不是單一模式。

在山東省內（8對礦井、電鋁公司、煤化公司、華聚能源），通過已鋪設的OTN監(jiān)控專網、增加防火墻及三層交換設備實現聯(lián)網。對其他較遠及省外單位（趙樓煤礦、貴州能化、新疆能化、未來能源金雞灘煤礦、山西天池礦、鄂爾多斯能化公司），則通過租用E1專線、增加防火墻、三層交換機及VPN設備聯(lián)入集團監(jiān)控專網。結合網絡安全配置手段，在各專業(yè)公司部署硬件防火墻、三層交換機及VPN設備，在防火墻及三層交換設備上配置部署安全訪問策略，保障其安全性。

3.2 接入平臺建設

兗礦集團涉及煤礦、煤化工、電力、電解鋁、機械制造、建筑等多個行業(yè)領域，不同領域的現場自動化系統(tǒng)中，都至少包含10多個設備制造廠商、至少100多種設備類型，現場設備通信協(xié)議多種多樣（如DDE、SuiteLink、OPC等），接入模式也多種多樣（如文本、數據庫、串口、OPC、PLC等）。安全生產綜合聯(lián)網平臺的接入設計分礦廠級和軟件平臺級兩個層次采集部署。接入平臺層次示意圖如圖2所示。

圖2　接入平臺層次示意圖

基于現場數據采集種類復雜，接入方式多樣等特點，設計在異構網絡和系統(tǒng)之間建立統(tǒng)一的交換標準。通過FSGateway網關在礦廠級單位進行采集部署，在本地部署FSGateway數據通信服務器，將現場DDE、Suite Link、OPC、MX等各種協(xié)議轉換成具有統(tǒng)一接口規(guī)范的標準OPC協(xié)議。然后在軟件平臺級進行采集部署，在IAS IDE中使用DI工具與相應礦廠級的FSGateway配置連接。系統(tǒng)采集部署示意圖如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)采集部署示意圖

FSGateway的命名規(guī)則及使用方法具有統(tǒng)一性，開發(fā)人員在IAS IDE中進行平臺級采集配置時就有了統(tǒng)一的標準化流程。另外，FSGateway 與Wonder Ware公司提供的IAS平臺結合緊密性非常好，在出現網絡中斷又恢復后，IAS平臺可自動與遠端的FSGateway重連恢復數據，這簡化了數據采集流程，同時又增加了數據通信的穩(wěn)定性。

3.3 軟件集成平臺建設

3.3.1 軟件集成平臺構成

軟件集成平臺主要包括IAS應用平臺Galaxy Platform集成模塊開發(fā)、Intouch組態(tài)開發(fā)、InSQL工業(yè)數據庫搭建、Suite Voyager網頁發(fā)布系統(tǒng)開發(fā)、報警聯(lián)動系統(tǒng)開發(fā)以及移動信息化系統(tǒng)開發(fā)等。軟件平臺部署結構圖如圖4所示。

圖4　軟件平臺部署結構圖

3.3.2 IAS數據集成模塊開發(fā)

由于IAS采用了Microsoft.Net框架，使Application Server的應用可以靈活地在多個計算機中部署，實現多個計算機分布式協(xié)調工作。因此，在FactorySuite A2的系統(tǒng)架構中，IAS的應用分布在一個或多個Automation Object Server中，它們共同組成了工業(yè)自動化應用和實時數據的公共平臺。

在IAS中共設計5個負載均衡的數據平臺，包括承載集團公司共22個煤礦數據的平臺、承載煤化公司3廠4區(qū)自動化數據的平臺、承載電解鋁公司自動化數據的平臺、承載華聚能源19個電廠電力自動化數據的平臺、承載煤炭洗選調度中心監(jiān)測數據的平臺。在IAS IDE中按照IAS開發(fā)流程創(chuàng)建數據實例，并在各平臺下創(chuàng)建DI連接。IAS對數據進行統(tǒng)一處理，并將數據實時傳送給各HMI組態(tài)顯示終端，在總調度室等上級單位組態(tài)工作站進行實時顯示，同時轉存到工業(yè)數據庫（Industrial SQL Server）中。

3.3.3 INTOUCH組態(tài)模塊開發(fā)

Intouch組態(tài)模塊開發(fā)的主要工作是抽象現場生產工藝流程并利用圖形工具繪制圖形庫形成組態(tài)，鏈接IAS統(tǒng)一命名空間平臺內部經過處理的數據監(jiān)測點數值，并進行一些告警、故障、統(tǒng)計報表和曲線顯示等設計。兗礦集團安全生產綜合聯(lián)網平臺面向多個單位多個業(yè)務部門，所以，還要結合IAS集中的安全性特點，使用IAS內部安全管理模式OS Group，并與域管理模式相結合，每組OS Group組成員設置一個安全級別值，通過這個安全級別值的不同來配置人員操作登陸及操作INTOUCH組態(tài)顯示的窗口權限，對不同業(yè)務部門相關業(yè)務窗口進行重組。

4　綜合聯(lián)網平臺特點及平臺部署

4.1 平臺特點

（1）云計算技術。采用基于云計算為基礎的虛擬化平臺，所有服務器均搭建在云虛擬機，保證了軟件平臺的安全可靠運行，提供了最可靠和最安全的數據存儲中心，實現強大的數據分析及應用共享能力。

（2）大數據倉庫。利用大數據挖掘技術與云計算技術相結合，通過對資源池中的大數據進行處理、篩選、挖掘，形成數據倉庫，為兗礦集團安全生產、能源計量、環(huán)保監(jiān)測等在線分析提供了可靠的數據分析基礎。

（3）高安全性。采用IAS內部安全管理模式OS Group，并與域管理模式相結合，每組OS Group組成員對應一個安全級別值，通過這個安全級別值設置人員對軟件平臺的操作及使用權限。

（4）高穩(wěn)定性。平臺內的軟件通過內部中間件進行通信，平臺與接入平臺的結合緊密性非常好，網絡中斷恢復后連接自動恢復，無需人為干預。

（5）高可用性?；赪onderware IAS平臺的特點，某個平臺出現故障時，數據可立即遷移到其他平臺，數據恢復耗時非常短，保證了系統(tǒng)的高可用性。

（6）高可靠性。基于Wonderware工業(yè)數據庫的存儲特點，工業(yè)數據庫意外關閉后，IAS平臺不會停止轉發(fā)R-IDAS，工業(yè)數據庫恢復時，之前存儲在遠程節(jié)點的數據會自動恢復存儲，為數據倉庫的準確性和高可靠性提供了保障。

4.2 平臺部署

（1）兗礦集團云計算中心部署IAS工業(yè)應用服務器、工業(yè)數據庫服務器、報警聯(lián)動服務器、數據發(fā)布服務器以及移動信息化服務器。

（2）山東省內8對礦井及菏澤能化趙樓煤礦在本地部署數據通信服務器和報警聯(lián)動服務器，實現礦井數據通信上傳及作為承載各個煤礦綜合自動化數據的平臺。

（3）山西天池和未來能源金雞灘煤礦直接部署數據采集客戶端采集數據上傳至集團總部。

（3）其他駐外能化公司所屬煤礦先進行礦井級安全生產數據聯(lián)網整合，通過采用E1專線傳輸的方式將數據上傳至能化總部，實現能化級數據聯(lián)網。能化總部部署數據發(fā)布服務器及數據通信服務器，實現本地數據發(fā)布服務及數據上傳至集團總部。

（4）煤化分公司、電鋁公司、華聚能源部署數據采集客戶端，實現本部安全生產數據的聯(lián)網上傳，并作為承載本公司數據的平臺。各上級單位通過部署工業(yè)組態(tài)客戶端或Web發(fā)布，查看實時數據聯(lián)網情況。

5　綜合聯(lián)網平臺實施效果

兗礦集團安全生產綜合聯(lián)網平臺應用界面如圖5所示。

圖5　兗礦集團安全生產綜合聯(lián)網平臺應用界面

兗礦集團安全生產綜合聯(lián)網平臺最終接入數據包括8個煤礦的綜合自動化系統(tǒng)數據、13個省外煤礦的安全監(jiān)測、瓦斯抽采及束管監(jiān)測系統(tǒng)數據、煤炭洗選中心調度系統(tǒng)數據、4個煤化工工業(yè)自動化系統(tǒng)數據、電解鋁公司工業(yè)自動化系統(tǒng)數據、華聚能源19個電廠電力自動化系統(tǒng)數據。該平臺為兗礦集團調度、通防、安監(jiān)、機電、選煤、煤化工、電力、電鋁、運銷等多個業(yè)務部門提供統(tǒng)一的數據共享平臺和協(xié)作管理環(huán)境，同時實現了電腦、手機和移動終端等多門戶監(jiān)測發(fā)布，既能滿足集團公司領導及調度層統(tǒng)一監(jiān)管需要，又能滿足各個業(yè)務部門應用需要。

6　結語

兗礦集團安全生產綜合聯(lián)網平臺實施以來，運行穩(wěn)定、可靠、高效，得到了集團公司領導及使用單位的一致好評，為煤炭企業(yè)信息化建設向更高層次發(fā)展提供了可靠的實踐依據。該平臺建立了統(tǒng)一的數據交換標準，實現了一次采集、分級管理以及多級應用的統(tǒng)一發(fā)布平臺。該平臺面向集團公司調度、通防、安監(jiān)、機電、選煤、煤化工、電力、電鋁、運銷等多個業(yè)務部門，建立了各種各樣的發(fā)布門戶，為兗礦集團提高綜合調度管理能力、統(tǒng)一生產決策能力和企業(yè)核心競爭力提供了強有力的數據支持。

［1］ 秦承剛，程林峰.Wonderware工控軟件的應用及分析［J］.中國設備工程，2005（3）

［2］ 韓耀坤.基于BI的煤炭企業(yè)協(xié)同管理平臺的研究［J］.中國煤炭，2014（5）

［3］ 張煥.網格互聯(lián)組網的一種結構模式研究［J］.計算機科學，2010（1）

［4］ 羅驅波，孫彥景，錢建生等.煤礦綜合自動化系統(tǒng)的研究與設計［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2008（3）

［5］ 郝振宇.工業(yè)以太網綜合自動化系統(tǒng)在布爾臺煤礦的應用［J］.中國煤炭，2011（9）

（責任編輯 路 強）

Research and design of integrated networking platform for safety production in Yankuang Group

Han Yaokun1，Tian Defeng2，Liu Yupeng3
（1.School of Electronic-Commerce，Baotou Light Industry Vocational Technical College，Baotou，Inner Mongolia 014030，China；2.Decision-Making and Consultant Center，Yankuang Group，Zoucheng，Shandong 273500，China；3.Planning＆Design Research Institute of Coal Industry Co.，Ltd.，Xicheng，Beijing 100120，China）

The construction goals of integrated networking platform for safety production in Yankuang Group were put forward，the architecture design of the integrated networking platform was analyzed，the construction conditions of network transmission and access platform and software integration platform were introduced，the characteristics and deployment of the integrated networking platform were elaborated.The integrated networking platform provided uniform data exchange platform and coordination management environment for many operating departments of Yankuang Group such as production dispatching，ventilation＆prevention，safety supervision，mechatronics，coal dressing，coal chemical industry，electric power，electricity＆aluminum，transportation＆sale，and so on.It provided visual and reliable production act monitoring and data analysis for leaders of company and production dispatching department，and provided powerful data support to improve the integrated dispatching management ability and production decision making ability.

Yankuang Group，safety production，integrated networking platform，data analysis

★煤炭科技·加工轉化——同煤集團化工廠協(xié)辦★

TP-9

A

韓耀坤（1979-），女，內蒙古包頭市人，碩士，副教授，現任職于內蒙古包頭市輕工職業(yè)技術學院，主要從事計算機技術方面的教育與研究。