摘 要：本文提出基于RFID和GPS技術(shù)的煤礦智能巡檢管理系統(tǒng)，主要解決的是煤礦企業(yè)在設(shè)備巡檢管理過(guò)程中的問(wèn)題。文中對(duì)該系統(tǒng)使用電子云圖技術(shù)、RFID技術(shù)和GPS技術(shù)，同時(shí)繪制系統(tǒng)整體架構(gòu)，明確系統(tǒng)建設(shè)是為了確保煤礦生產(chǎn)設(shè)備智能巡檢工作質(zhì)量，保障煤礦設(shè)備處于安全狀態(tài)，確保煤礦安全生產(chǎn)工作正常運(yùn)行。文中闡述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淝闆r以及智能巡檢管理業(yè)務(wù)流程，之后介紹系統(tǒng)PC端后臺(tái)管理與移動(dòng)端的功能結(jié)構(gòu)。文章最后明確智能巡檢管理系統(tǒng)的應(yīng)用可以為煤炭企業(yè)帶來(lái)安全管理上的提升。

關(guān)鍵詞：煤礦安全；智能巡檢；隱患管理；RFID；電子云圖；GPS

0 引言

隨著煤礦企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)水平和管理水平的日益提高，設(shè)備管理與檢修工作的重要性在日常工作中越來(lái)越突出，設(shè)備巡檢工作在煤炭安全生產(chǎn)中的重要作用也逐漸顯露。一般來(lái)說(shuō)，煤礦的地質(zhì)情況是非常復(fù)雜的，生產(chǎn)設(shè)備種類多樣、分布空間相對(duì)分散，設(shè)備的部署環(huán)境惡劣，設(shè)備時(shí)刻都面臨著潛在的損壞風(fēng)險(xiǎn)，這就導(dǎo)致了煤礦企業(yè)設(shè)備巡檢工作非常的復(fù)雜且危險(xiǎn)。

當(dāng)前，在煤炭企業(yè)都制定了適合自身管理特點(diǎn)的巡檢辦法，同時(shí)應(yīng)用現(xiàn)有辦法對(duì)所有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行巡檢管理，但是這種巡檢管理方式依然是傳統(tǒng)的方式，且存在如下幾點(diǎn)弊端：

（1）傳統(tǒng)的巡檢模式無(wú)法確保巡檢人員的檢查結(jié)果是否是在現(xiàn)場(chǎng)完成的巡檢，這種方式無(wú)法保證巡檢質(zhì)量和巡檢效率。如果潛在隱患無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整改，很容易導(dǎo)致事故發(fā)生。

（2）傳統(tǒng)的巡檢任務(wù)制定方式無(wú)法保證任務(wù)及時(shí)有效的實(shí)施，同時(shí)也無(wú)法確保任務(wù)在第一時(shí)間通知到具體的巡檢人員。而且也無(wú)法確保巡檢人員按照既定任務(wù)執(zhí)行巡檢和按時(shí)巡檢。

（3）傳統(tǒng)的巡檢方式是采用紙質(zhì)對(duì)照、手動(dòng)記錄結(jié)果的方式進(jìn)行。當(dāng)巡檢結(jié)束后，將巡檢結(jié)果錄入系統(tǒng)并進(jìn)行登記，這種情況容易造成巡檢信息丟失、巡檢結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性差、及時(shí)性差等問(wèn)題。傳統(tǒng)方式耗時(shí)多、不便捷、數(shù)據(jù)易丟失，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題沒(méi)辦法第一時(shí)間通知相關(guān)責(zé)任人，導(dǎo)致問(wèn)題整改的及時(shí)性降低，增加事故發(fā)生的可能性。

針對(duì)上面的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)并研究了基于RFID和GIS技術(shù)的煤炭企業(yè)設(shè)備智能巡檢管理系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)的運(yùn)行能夠完成智能巡檢、隱患管理、電子云圖以及視頻監(jiān)控等工作任務(wù)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)科學(xué)化、信息化、網(wǎng)格化、智能化巡檢管理平臺(tái)，其利用RFID技術(shù)快速獲取巡檢設(shè)備信息，確保數(shù)據(jù)源頭的準(zhǔn)備性，同時(shí)采用GPS技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)獲取巡檢點(diǎn)，形成巡檢路線，對(duì)巡檢工作進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤。通過(guò)該系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)巡檢管理工作的規(guī)范化、科學(xué)化、數(shù)據(jù)化，最大限度的減少漏檢、錯(cuò)檢等情況出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)巡檢計(jì)劃合理高效的執(zhí)行，保證巡檢工作從制定計(jì)劃、下發(fā)計(jì)劃、執(zhí)行以及消缺歸檔過(guò)程的規(guī)范化。管理者能夠通過(guò)平臺(tái)實(shí)時(shí)了解巡檢人員的巡檢情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢工作的實(shí)時(shí)監(jiān)控。具體目標(biāo)如下：

1.1.1實(shí)現(xiàn)巡檢任務(wù)的制定、下達(dá)、跟蹤、歸檔等工作流程的規(guī)范化管理?？梢愿鶕?jù)值班表制定巡檢計(jì)劃任務(wù)，有利于提高企業(yè)員工的工作效率及質(zhì)量。

1.1.2實(shí)現(xiàn)巡檢定位、巡檢路線回放。通過(guò)GPS定位技術(shù)實(shí)時(shí)獲取巡檢員位置，迅速將巡檢人員的工作位置反饋管理人員。管理人員可以清晰地掌握巡檢人員的工作情況，杜絕工作人員消極怠工，上報(bào)虛假數(shù)據(jù)，防范設(shè)備故障隱患，有利于對(duì)員工實(shí)行管理和考核。

1.1.3實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控中心

實(shí)現(xiàn)電子云圖功能。通過(guò)云圖可以模擬煤炭企業(yè)設(shè)備分布的真實(shí)效果，在圖上可以實(shí)時(shí)了解各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)，根據(jù)不同顏色區(qū)分，綠色代表設(shè)備正常，紅色代表設(shè)備故障，同時(shí)圖中實(shí)時(shí)顯示巡檢人員的巡檢情況，也可以對(duì)巡檢路線進(jìn)行回顧。

通過(guò)固定視頻監(jiān)控，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)視，及時(shí)了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況。手機(jī)可作為移動(dòng)監(jiān)控終端，發(fā)現(xiàn)緊急問(wèn)題，手機(jī)一鍵切換到視頻監(jiān)控狀態(tài)，及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，第一時(shí)間反饋事故情況，為處理事故提供正確的判斷依據(jù)。

1.1.4實(shí)現(xiàn)設(shè)備隱患閉環(huán)管理

實(shí)現(xiàn)隱患的PDCA閉環(huán)管理，巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的隱患通過(guò)上報(bào)、整改、復(fù)查銷號(hào)形成閉環(huán)管理。通過(guò)工作流機(jī)制，按照隱患的不同等級(jí)完成相應(yīng)的隱患管理流程。以多樣化的形式上傳問(wèn)題，如圖片、視頻等多媒體形式。

1.1.5實(shí)現(xiàn)智能化預(yù)警通知

實(shí)現(xiàn)隱患整改通知、整改期限到期預(yù)警、復(fù)查銷號(hào)通知、巡檢任務(wù)提醒功能。通過(guò)GIS自動(dòng)識(shí)別地點(diǎn)，與掃描獲取的設(shè)備位置進(jìn)行匹配，在偏差較大的情況下系統(tǒng)將進(jìn)行預(yù)警提醒。

1.1.6實(shí)現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計(jì)分析。

實(shí)現(xiàn)隱患按部門(mén)、類型、致因等方面的綜合統(tǒng)計(jì)分析，為煤炭企業(yè)對(duì)安全管理信息的深層次挖掘和分析提供支持，以此達(dá)到安全管理決策的科學(xué)化和規(guī)范化。

1.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于GPS和RFID技術(shù)的煤礦智能巡檢管理系統(tǒng)主要有PC端和PDA/APP端組成，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，采用面向?qū)ο蟮姆椒?，利用SOA架構(gòu)和SpringMVC模式的分層設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)整體分為展示層、應(yīng)用邏輯層、服務(wù)層以及數(shù)據(jù)層。同時(shí)還包括項(xiàng)目組織管理體系和網(wǎng)絡(luò)與信息安全管理機(jī)制。

展現(xiàn)層位于架構(gòu)的最頂層，直接與客戶進(jìn)行業(yè)務(wù)交互，展示智能巡檢的后臺(tái)管理業(yè)務(wù)。智能巡檢PDA/APP移動(dòng)端以及大屏展示系統(tǒng)負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)功能交互顯示。應(yīng)用邏輯層是處理巡檢管理業(yè)務(wù)的核心模塊，相關(guān)數(shù)據(jù)的處理功能（通知公告、預(yù)警、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、巡檢管理、隱患管理、電子云圖、安全監(jiān)測(cè)預(yù)警管理）大部分位于這一層。服務(wù)層主要是連接數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)邏輯層，提供應(yīng)用服務(wù)、GPS服務(wù)以及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)等。數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、交互、計(jì)算、同步之核心。建立安全、高效、實(shí)時(shí)交互的數(shù)據(jù)體系是巡檢管理平臺(tái)的重點(diǎn)任務(wù)，在完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算等功能外，也為日后巡檢管理平臺(tái)的信息化發(fā)展提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。具體的系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

1.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

從應(yīng)用安全的角度考慮，將系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器都部署到企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，同時(shí)應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器利用物理隔離部署，內(nèi)部管理用戶或者其他用戶在內(nèi)網(wǎng)環(huán)境下直接進(jìn)行PC端的訪問(wèn)與操作，而巡檢人員則通過(guò)移動(dòng)APP或PDA在巡檢區(qū)域通過(guò)VPN通道才能連接到內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行相應(yīng)的應(yīng)用操作。巡檢人員在進(jìn)行巡檢時(shí)，開(kāi)啟GPS后將自動(dòng)獲取衛(wèi)星傳送的GPS信息，通過(guò)RFID閱讀器自動(dòng)讀取巡檢點(diǎn)設(shè)備信息并完成巡檢工作[7]。其物理架構(gòu)如圖2所示。

1.4 智能巡檢管理業(yè)務(wù)流程分析

巡檢人員在進(jìn)行巡檢工作之前，要做好設(shè)備信息與電子標(biāo)簽的綁定和安置工作，要準(zhǔn)備好巡檢工具。管理人員根據(jù)巡檢制度和管理辦法制定巡檢計(jì)劃任務(wù)，巡檢人員接收任務(wù)并開(kāi)始巡檢，通過(guò)移動(dòng)巡檢設(shè)備的GPS獲取具體的定位信息，通過(guò)移動(dòng)端巡檢設(shè)備上的RFID讀卡器可以自動(dòng)獲取設(shè)備信息并確定設(shè)備是否存在問(wèn)題，如果設(shè)備存在問(wèn)題，明確設(shè)備的問(wèn)題類型和問(wèn)題等級(jí)，之后上報(bào)設(shè)備問(wèn)題并轉(zhuǎn)入隱患管理流程；如果不存在問(wèn)題則記錄設(shè)備巡檢情況，同時(shí)將設(shè)備的巡檢數(shù)據(jù)和巡檢情況反饋到數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)備巡檢情況的統(tǒng)計(jì)與分析，為煤炭企業(yè)設(shè)備管理提供決策支持。

安全檢查人員根據(jù)檢查任務(wù)進(jìn)行安全檢查或巡檢工作，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)PC端或移動(dòng)PDA/APP端的檢查任務(wù)將檢查的隱患進(jìn)行錄入，隱患錄入后由安全生產(chǎn)管理人員進(jìn)行隱患核實(shí)確認(rèn)，確定隱患等級(jí)、整改責(zé)任部門(mén)、責(zé)任人、整改時(shí)間、確定依據(jù)或標(biāo)準(zhǔn)、整改措施等內(nèi)容，之后由整改責(zé)任人進(jìn)行隱患整改并在規(guī)定的時(shí)間完成整改工作，之后上報(bào)給檢查人員，檢查人員進(jìn)行整改復(fù)查工作，復(fù)查過(guò)程確定整改責(zé)任人的整改工作是否合格，復(fù)查不合格需要整改負(fù)責(zé)人繼續(xù)整改上報(bào)，整改復(fù)查合格后，進(jìn)行整改銷號(hào)工作，銷號(hào)后的隱患需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，至此安全管理業(yè)務(wù)流程結(jié)束。

2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于RFID和GPS的煤礦智能巡檢管理信息系統(tǒng)主要分為“1系統(tǒng)2端10功能”，“1系統(tǒng)”指的是煤礦智能巡檢管理系統(tǒng)，“2端”是指移動(dòng)PDA/APP端和PC端后臺(tái)管理兩部分，“10功能”是指通知公告、巡檢管理、隱患管理、視頻監(jiān)控、電子云圖、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理、預(yù)警提醒、RFID巡檢、統(tǒng)計(jì)分析這十個(gè)功能。

3 系統(tǒng)在企業(yè)中應(yīng)用效益分析

對(duì)于煤炭企業(yè)來(lái)講，管理薄弱環(huán)節(jié)中的一方面就是對(duì)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理，對(duì)管理層而言，缺少的設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的可視化管理，缺少對(duì)煤礦安全生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、歸集追蹤等。而基于RFID和GPS的煤礦智能巡檢管理系統(tǒng)能夠?qū)⒀矙z過(guò)程中的巡檢數(shù)據(jù)、路徑信息、設(shè)備情況等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并反饋到數(shù)據(jù)庫(kù)中心，通過(guò)GIS、電子云圖等可視化管理技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行展示和分析，為管理層提供可視化管理依據(jù)。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的巡檢，能夠降低設(shè)備損失，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

煤礦智能巡檢管理系統(tǒng)的實(shí)施可以將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備管理與維護(hù)工作落實(shí)到實(shí)處，能夠保證巡檢計(jì)劃規(guī)范、合理、職責(zé)明確，同時(shí)保證巡檢路徑最優(yōu)，保證設(shè)備巡檢工作質(zhì)量，提高巡檢工作效率。及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備可能存在的安全隱患，實(shí)時(shí)高效的完成設(shè)備檢修工作，避免設(shè)備故障升級(jí)，預(yù)防突發(fā)事故的發(fā)生避免因人為因素、管理因素而造成的損失，使得煤礦生產(chǎn)安全端口前移，提高煤礦安全管理水平，降低設(shè)備故障發(fā)生率，降低設(shè)備維修費(fèi)用，提高設(shè)備使用壽命10%-15%。

實(shí)現(xiàn)智能巡檢數(shù)據(jù)可視化，通過(guò)三違建模技術(shù)建立煤礦生產(chǎn)場(chǎng)景電子云圖，結(jié)合GIS系統(tǒng)將設(shè)備情況、巡檢路線等信息進(jìn)行可視化展示，管理者能夠直觀、全面的了解設(shè)備情況，能夠更好的進(jìn)行安全管理決策。

參考文獻(xiàn)

[1]崔希國(guó)，韓安.基于RFID的煤礦設(shè)備巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化，2018，44（10）：77-80.

[2]張瑤，王然風(fēng)，唐孝先.選煤廠機(jī)電設(shè)備參數(shù)檢測(cè)與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2017，37（06）：47-50.

[3]陸錚.礦井瓦斯動(dòng)態(tài)巡檢與管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2018，46（08）：125-129.

[4]崔希國(guó)，韓安.基于RFID的煤礦設(shè)備巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化，2018，44（10）：77-80.

[5]李瑞華，喬玉峰，劉峰.基于物聯(lián)網(wǎng)的礦井安全檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2016（2）：135-136.

[6]申琢.基于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)挖掘的礦山事故預(yù)警系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].中國(guó)煤炭，2017，43（12）：109-114.

[7]蒙嘉文.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中通信用戶目標(biāo)節(jié)點(diǎn)定位仿真研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2017（12）：275-278.

[8]劉香蘭.煤礦安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)分析與管理平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].煤炭工程，2017，49（6）：32-35.

[9]邢朕國(guó)，杜文鳳，梁?jiǎn)?，?煤礦地下水實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化，2017，43（8）：72-75.

[10]李春賀.大數(shù)據(jù)下數(shù)字化礦山井下人員職業(yè)安全跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J/OL].現(xiàn)代電子技術(shù)，2019（05）：40-44

作者簡(jiǎn)介：

李春賀（1986-），男，河北秦皇島人，博士在讀，研究方向：安全管理，管理信息系統(tǒng)，職業(yè)健康安全。