楊 毅

(鄭煤集團信息管理中心，河南省鄭州市，450000)

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煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

楊 毅

(鄭煤集團信息管理中心，河南省鄭州市，450000)

分析了鄭煤集團當前的信息化現(xiàn)狀，根據(jù)鄭煤集團現(xiàn)有的信息化水平，研究開發(fā)了煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)，詳細介紹了該系統(tǒng)的評價監(jiān)控流程分析、系統(tǒng)布局、網(wǎng)絡結構設計、軟件整體結構設計以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計。實際應用表明，該系統(tǒng)可以使集團公司上下級協(xié)同工作，達到全員實時監(jiān)控煤礦的安全生產(chǎn)信息，有效提升集團公司的信息化管理水平。

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

1 鄭煤集團信息化現(xiàn)狀

鄭煤集團建立的鄭煤局域網(wǎng)由骨干網(wǎng)和接入子網(wǎng)組成，骨干網(wǎng)與接入子網(wǎng)的界面為各個接入子網(wǎng)的主交換機，對內(nèi)實現(xiàn)了各個接入子網(wǎng)與骨干網(wǎng)互聯(lián)以及各個接入子網(wǎng)之間的互聯(lián)，對外通過統(tǒng)一出口連接中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)(Chinanet)與國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)，這些軟硬件環(huán)境的建設為提升鄭煤礦集團信息化水平奠定了基礎。目前，趙家寨、白坪等11個主力礦井和選煤廠通過10 G光傳輸環(huán)網(wǎng)進行連接，由集團公司總部機房及新密礦區(qū)機房同時監(jiān)控。光傳輸環(huán)網(wǎng)是集團公司近年來重點建設的信息化項目之一，具有傳輸帶寬高、抗干擾能力強、信號穩(wěn)定等優(yōu)點，它最大的功能是鏈路保護功能，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傳輸網(wǎng)絡的可靠性。

目前，鄭煤集團在生產(chǎn)技術管理上引進了一系列的軟件系統(tǒng)：2003年，集團公司引入了地測空間信息管理系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了對集團公司地測專題圖形的數(shù)字化管理；2005-2006年，集團公司針對瓦斯及水害防治工作提出了利用計算機與地理信息系統(tǒng)技術實現(xiàn)對瓦斯水害預測、預警的思想，開發(fā)了礦井瓦斯、水害防治系統(tǒng)并得到了成功應用； 2007年，集團公司又為機電部門引入了機電運輸管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了集團公司機電專業(yè)的數(shù)字化管理；2010年，集團公司創(chuàng)建了安全閉環(huán)管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了監(jiān)控信息和隱患信息的閉環(huán)管理，同時升級了生產(chǎn)技術管理系統(tǒng)和瓦斯導航系統(tǒng)。這些信息管理系統(tǒng)的應用在一定程度上提升了鄭煤集團信息化建設的水平，然而，這些信息管理系統(tǒng)的信息只在集團公司各個處室和煤礦的主管部門得到了應用，煤礦及其下屬區(qū)隊需要有一套相應的軟件系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以使評價監(jiān)控和隱患等各種信息深入到煤礦及下屬區(qū)隊。煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)充分利用了ComGIS和WebGIS技術，在專題圖空間管理信息系統(tǒng)的基礎上實現(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)控信息實時傳遞到用戶，用戶根據(jù)各級領導的評價信息有計劃地實施采掘工作，提高煤礦安全生產(chǎn)水平。

2 系統(tǒng)設計

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價流程以及整合礦井工作面評價流程，直管礦井工作面評價流程負責直管礦井，首先從瓦斯、水害、頂板和機電4個方面進行自評，自評通過后接受集團公司的審核，審核通過才允許生產(chǎn)。如果直管礦井自評沒有合格或者沒有通過集團公司的審核，則不允許礦井生產(chǎn)。整合礦井工作面評價流程負責整合礦井，首先從瓦斯、水害、頂板和機電4個方面進行自評，自評通過后接受區(qū)域公司的審核，通過區(qū)域公司的瓦斯、水害、頂板和機電4項審核后，最后接受集團公司的4項審核，只有通過集團公司的瓦斯、水害、頂板和機電4項審核后才允許礦井生產(chǎn)。如果整合礦井自評不合格，則不能進行區(qū)域公司的審核。如果區(qū)域公司審核未通過也不能進入集團公司審核，只有通過集團公司審核的礦井方可進行生產(chǎn)。鄭煤集團直管礦井采掘工作面評價流程和鄭煤集團整合礦井采掘工作面評價流程如圖1和圖2所示。

2.2 系統(tǒng)布局

鄭煤集團建立了包含所有生產(chǎn)礦井的安全生產(chǎn)網(wǎng)絡，將集團公司、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)絡上，所有的信息數(shù)據(jù)在安全生產(chǎn)網(wǎng)絡上傳輸，在集團公司總部建有數(shù)據(jù)中心機房，其中安全閉環(huán)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)技術管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫服務器都安裝在這個機房內(nèi)。在集團公司和各個礦井安裝的觸摸屏一體機上的煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)客戶端通過安全生產(chǎn)網(wǎng)絡從服務器上獲取數(shù)據(jù)。煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)結構布局如圖3所示。

圖1 鄭煤集團直管礦井采掘工作面評價流程

圖2 鄭煤集團整合礦井采掘工作面評價流程

圖3 煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)結構布局

2.3 網(wǎng)絡結構設計

鄭煤集團所屬趙家寨、白坪等11個主力礦井和選煤廠通過10 G光傳輸環(huán)網(wǎng)進行連接，由集團公司總部機房及新密礦區(qū)機房同時進行監(jiān)控。光傳輸環(huán)網(wǎng)分為東、西兩個環(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、集團公司總部機房的VPN400以及租用的聯(lián)通線路共同組成VPN虛擬專用網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸。VPN虛擬專用網(wǎng)絡不必架設專用線路即可建立起集安全、經(jīng)濟、靈活等優(yōu)點于一身的傳輸網(wǎng)絡。鄭煤集團網(wǎng)絡架構示意圖如圖4所示。

圖4 鄭煤集團網(wǎng)絡架構示意圖

2.4 軟件整體結構設計

煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)是以生產(chǎn)技術管理系統(tǒng)和安全閉環(huán)管理系統(tǒng)為數(shù)據(jù)基礎創(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)技術管理系統(tǒng)獲取，系統(tǒng)在使用時，在生產(chǎn)技術管理系統(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)客戶端進行查詢?yōu)g覽。煤礦采掘面評價監(jiān)控軟件系統(tǒng)結構示意圖如圖5所示。

2.5 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計

鄭煤集團要求煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)設計能在150個礦井中應用，每個礦井安裝10～15臺觸摸屏一體機，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)結構不僅合理而且還可以擴展，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價監(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)庫可以將結構化、非結構化和半結構化等各種數(shù)據(jù)進行管理和存儲，還可以實現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)進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 煤礦采掘面評價監(jiān)控系統(tǒng)軟件結構示意圖

2.6 系統(tǒng)功能模塊設計

研發(fā)本系統(tǒng)的主要目的是為了深化采掘工作面評價與監(jiān)控的管理模式，使之深入到礦井、區(qū)隊等各級單位，做到職工對采掘區(qū)域評價情況及相應措施清楚，管理人員對監(jiān)控重點明白，達到采掘作業(yè)與監(jiān)控信息同步，實現(xiàn)礦井采掘作業(yè)管理規(guī)范化和信息公開化，對集團公司安全生產(chǎn)提供意識形態(tài)上的安全保障，提升集團公司安全生產(chǎn)信息化應用水平。本系統(tǒng)涉及的主要功能模塊包括評價監(jiān)控、規(guī)程措施、圖紙查詢、技術培訓、礦井信息、模擬考試、機電評定、通知通告、規(guī)模標準和公共信息。系統(tǒng)主要功能結構圖如圖6所示。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 區(qū)隊采掘工作面評價監(jiān)控子系統(tǒng)

區(qū)隊采掘工作面評價監(jiān)控子系統(tǒng)在區(qū)隊屏幕顯示，主要功能為動態(tài)顯示本區(qū)隊所管轄的采掘工作面的信息，查看相關的工程技術圖紙，實現(xiàn)區(qū)隊職工現(xiàn)場技術培訓、發(fā)布經(jīng)驗以及尋求幫助等功能。區(qū)隊采掘工作面評價監(jiān)控子系統(tǒng)顯示信息主要有采掘工作面的基本簡介、評價審核意見、當日的區(qū)隊跟班人員、當班出勤人數(shù)、避災線路、當前的工作計劃及要求、當前的水害探測、瓦斯治理情況以及當前需重點監(jiān)控的內(nèi)容及過程。

圖6 煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)主要功能結構圖

3.2 礦井采掘工作面評價監(jiān)控子系統(tǒng)

礦井采掘工作面評價監(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。默認情況下，左屏幕定時滾動顯示礦井需重點監(jiān)控的各個采掘工作面的信息(采掘工作面基本情況、評價審核意見、當日的工作計劃、跟班負責人、重點監(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)域左側顯示礦井通過評價審核的采掘工作面列表，右側顯示指定采掘工作面的信息。若需要查看某個采掘工作面信息，點擊左邊列表的某個采掘工作面名稱，右側顯示相應的評價監(jiān)控信息。

(2)右屏幕功能。默認情況下，右屏輪換顯示“值班帶班”、“領導下井”、“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。“值班帶班”為公示當天顯示的值班領導及帶班領導；“領導下井”為公示礦上領導當月下井、帶班和值班情況；“核定人數(shù)”為公示礦井核定出勤人數(shù)、當班實際出勤人數(shù)以及各采區(qū)和區(qū)隊實際出勤人數(shù)；“安全隱患”為公示當月發(fā)現(xiàn)存在安全隱患的地點及負責人；“礦井概況”為介紹礦井的相關信息。

3.3 集團公司采掘工作面評價監(jiān)控子系統(tǒng)

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

(1)左屏幕功能。左屏默認情況下動態(tài)顯示集團公司直管礦井需重點監(jiān)控的采掘工作面。分“瓦斯治理”、“水害防治”、“頂管管理”、“機電運輸”4個類別輪換顯示，每一個類別定時輪換顯示，也可以點擊查看任意類別的監(jiān)控情況。監(jiān)控的每一項顯示信息包括礦名、采掘工作面名稱、監(jiān)控類別、監(jiān)控要求以及當前所處的跟蹤情況。點擊單項可查看詳細的跟蹤處理信息。

(2)右屏幕功能。右屏默認情況下顯示集團公司瓦斯防治、水害防治、頂板管理、機電運輸?shù)脑u價審核的總結，也可用來配合左屏查看相關的“工程技術圖紙”和“規(guī)程措施”等。

4 應用效果

2014年該系統(tǒng)在鄭煤集團公司和告成礦首先投入運行，通過在系統(tǒng)運行過程中的不斷改進、補充和完善，該系統(tǒng)現(xiàn)已成為集團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)起到了積極的推進作用。該系統(tǒng)進一步深化了采掘工作面評價與監(jiān)控的運行管理，使評價與監(jiān)控滲入到了礦井和區(qū)隊，做到了職工和管理人員對采掘區(qū)域評價情況、針對措施以及監(jiān)控重點清楚明白，達到了采掘作業(yè)與監(jiān)控信息同步，實現(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價監(jiān)控系統(tǒng)，為鄭煤集團安全生產(chǎn)提供了安全保障，也使鄭煤集團安全生產(chǎn)信息化得到進一步提升。2016年，鄭煤集團開發(fā)的煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)獲得河南省科學技術普及成果獎。

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[6] 賀特克. SQL Server 2008從入門到精通[M]．北京：清華大學出版社出版，2011

(責任編輯 路 強)

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. 煤礦采掘工作面評價監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(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

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