毛開(kāi)江

(應(yīng)急管理部信息研究院，北京市朝陽(yáng)區(qū)，100029)

黨的十九大報(bào)告中明確要求 “樹(shù)立安全發(fā)展理念，弘揚(yáng)生命至上、安全第一的思想，健全公共安全體系，完善安全生產(chǎn)責(zé)任制，堅(jiān)決遏制重特大安全事故，提升防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力”[1]?！吨泄仓醒雵?guó)務(wù)院關(guān)于推進(jìn)安全生產(chǎn)領(lǐng)域改革發(fā)展的意見(jiàn)》要求“構(gòu)建國(guó)家、省、市、縣四級(jí)重大危險(xiǎn)源信息管理體系，對(duì)重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)企業(yè)實(shí)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警控制，有效防范重特大生產(chǎn)安全事故”[2]。應(yīng)急管理部黨組書(shū)記黃明在2019年5月23日全國(guó)應(yīng)急管理科技和信息化會(huì)議上明確提出，要著力提升監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，用好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)感知風(fēng)險(xiǎn)，推進(jìn)應(yīng)急管理科技信息化工作跨越式發(fā)展。國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局局長(zhǎng)黃玉治在煤礦安全監(jiān)察信息化工作座談會(huì)上的講話(huà)指出，要加快推進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，加快推進(jìn)與煤礦的聯(lián)網(wǎng)工作，對(duì)可能發(fā)生事故的發(fā)展趨勢(shì)作出超前研判，及時(shí)采取有效應(yīng)對(duì)措施。如果煤礦關(guān)鍵數(shù)據(jù)上不來(lái)，系統(tǒng)聯(lián)不上，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警則缺乏數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，因此對(duì)煤礦感知數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯總以及展示，為煤礦安全生產(chǎn)綜合信息化管理提供重要的數(shù)據(jù)支撐和基礎(chǔ)保障意義重大。

本文通過(guò)分析當(dāng)前各省級(jí)煤礦安全監(jiān)察局聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀和聯(lián)網(wǎng)方式，研究設(shè)計(jì)了一套煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)，為精準(zhǔn)執(zhí)法、提升事故防控預(yù)警和應(yīng)急處置能力、強(qiáng)化落實(shí)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)主體責(zé)任提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

1 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀分析

“十三五”期間，全國(guó)各個(gè)省級(jí)煤礦安全監(jiān)察局相繼開(kāi)展了煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)相關(guān)信息化建設(shè)，其中山東煤礦安監(jiān)局開(kāi)展了煤礦安全遠(yuǎn)程監(jiān)管監(jiān)察信息化平臺(tái)建設(shè)，為形成整套的行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和大規(guī)模推廣打下了基礎(chǔ)，具有明顯的典型和示范作用[3]；內(nèi)蒙古煤礦安監(jiān)局建成了煤礦信息化綜合信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)是按照“一中心三系統(tǒng)”(一個(gè)數(shù)據(jù)中心、煤礦安全監(jiān)察信息系統(tǒng)、煤礦安全監(jiān)管信息系統(tǒng)、企業(yè)安全管理系統(tǒng))進(jìn)行的頂層設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性[4]；云南煤礦安監(jiān)局建設(shè)了煤礦安全監(jiān)察局煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)分析平臺(tái)，該平臺(tái)集成了煤礦安全生產(chǎn)管理、安全監(jiān)察、煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、重大設(shè)備等信息，利用云技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過(guò)建立災(zāi)害事故分析模型對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，為防范煤礦重特大事故提供了技術(shù)支撐[5]；重慶煤礦安監(jiān)局建設(shè)了煤礦事故風(fēng)險(xiǎn)分析平臺(tái)，以互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ),將煤礦基本情況、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、工業(yè)視頻、安全監(jiān)控、人員定位、隱患排查等信息融為一體,為開(kāi)展事故風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估等工作提供了有效手段[6]；河北煤礦安監(jiān)局建設(shè)了煤礦安全監(jiān)察應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了煤礦監(jiān)管監(jiān)察的信息化管理[7]。通過(guò)對(duì)各個(gè)省級(jí)煤礦安全監(jiān)察局的煤礦監(jiān)管監(jiān)察信息化建設(shè)情況進(jìn)行分析，各個(gè)省級(jí)煤礦安全監(jiān)察局系統(tǒng)都對(duì)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了采集，采集內(nèi)容基本一致，但采集方式各有不同。

1.1 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容

煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容主要以煤礦安全生產(chǎn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)備查系統(tǒng)通用技術(shù)要求和數(shù)據(jù)接入標(biāo)準(zhǔn)(試行)(安監(jiān)總廳規(guī)劃〔2016〕138號(hào))以及《煤礦感知數(shù)據(jù)采集規(guī)范》(應(yīng)急科信辦〔2019〕3號(hào))要求的內(nèi)容為主，井工礦主要包括工業(yè)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、安全(瓦斯抽采)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、井下作業(yè)人員管理數(shù)據(jù)、重大設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、主排水監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、立井提升監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、斜井提升監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、空氣壓縮機(jī)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、絞車(chē)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、礦壓及沖擊地壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、水文地質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、供電監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、井下運(yùn)輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；露天礦主要包括邊坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、車(chē)輛人員位置數(shù)據(jù)、工業(yè)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等。

1.2 聯(lián)網(wǎng)方式分析

當(dāng)前不同省份采用不同的聯(lián)網(wǎng)方式，經(jīng)過(guò)歸納整理主要分為以下3類(lèi)。

1.2.1 部署前置機(jī)，分級(jí)聯(lián)網(wǎng)

該種方式主要通過(guò)在煤礦企業(yè)部署數(shù)據(jù)采集前置終端，煤礦企業(yè)根據(jù)采集規(guī)范將監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后推送到數(shù)據(jù)采集前置終端，由前置終端將數(shù)據(jù)依次推送至縣級(jí)煤礦安全監(jiān)管部門(mén)→市級(jí)煤礦安全監(jiān)管部門(mén)或監(jiān)察分局→省級(jí)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門(mén)。該種方式的優(yōu)點(diǎn)是聯(lián)網(wǎng)工作分級(jí)負(fù)責(zé)，責(zé)任分工明確；缺點(diǎn)是聯(lián)網(wǎng)層級(jí)多、運(yùn)維工作繁瑣、數(shù)據(jù)冗余大。

1.2.2 直接對(duì)接，分級(jí)聯(lián)網(wǎng)

該種方式直接通過(guò)煤礦企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)推送至縣級(jí)煤礦安全監(jiān)管部門(mén)→市級(jí)煤礦安全監(jiān)管部門(mén)或監(jiān)察分局→省級(jí)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門(mén)。該種方式的優(yōu)點(diǎn)是聯(lián)網(wǎng)費(fèi)用低，責(zé)任分工明確；缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性差、聯(lián)網(wǎng)層級(jí)多、運(yùn)維工作繁瑣、數(shù)據(jù)冗余大。

1.2.3 部署前置機(jī)，兩級(jí)聯(lián)網(wǎng)

該種方式主要通過(guò)在煤礦企業(yè)部署數(shù)據(jù)采集前置終端，煤礦企業(yè)根據(jù)采集規(guī)范將監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后推送到數(shù)據(jù)采集前置終端，由前置終端將數(shù)據(jù)直接推送到省級(jí)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門(mén)，各級(jí)分級(jí)調(diào)用數(shù)據(jù)。該種方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)冗余低，一數(shù)一源，一源多用；缺點(diǎn)是省級(jí)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門(mén)系統(tǒng)運(yùn)維壓力大，權(quán)責(zé)不清晰。

2 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)采用三級(jí)聯(lián)網(wǎng)模式，在煤礦企業(yè)部署數(shù)據(jù)采集前置機(jī)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集煤礦安全監(jiān)控、人員定位、水文監(jiān)測(cè)、供電監(jiān)測(cè)、沖擊地壓等監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，依托省級(jí)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門(mén)的相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)/互聯(lián)網(wǎng)/VPN傳輸至省級(jí)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門(mén)，依托國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局的基礎(chǔ)設(shè)施，在省級(jí)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門(mén)部署數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳至國(guó)家煤監(jiān)局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局根據(jù)業(yè)務(wù)需要，開(kāi)發(fā)重大風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、綜合風(fēng)險(xiǎn)分析、事故應(yīng)急支持及風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)研判等應(yīng)用系統(tǒng)。對(duì)于煤礦工業(yè)視頻，通過(guò)在煤礦企業(yè)、省級(jí)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門(mén)、國(guó)家煤監(jiān)局建設(shè)視頻管理平臺(tái)，各級(jí)視頻管理平臺(tái)級(jí)聯(lián)對(duì)接。煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.2 功能設(shè)計(jì)

煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)主要對(duì)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集，由于各煤礦企業(yè)及各省級(jí)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門(mén)建設(shè)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)源不一致，因此要求支持不同類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)，包括Mysql、Oracle、DB2、人大金倉(cāng)等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，也要支持HBase、MongoDB等非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)文件、Rest API、消息對(duì)接等不同的數(shù)據(jù)源。采集方式支持文件傳輸、消息隊(duì)列、數(shù)據(jù)庫(kù)接口等方式。煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)如圖2所示。

(1)數(shù)據(jù)采集。該模塊中需要解決跨平臺(tái)的問(wèn)題，本文通過(guò)虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)的方式來(lái)解決跨平臺(tái)多數(shù)據(jù)源的問(wèn)題，通過(guò)XML中間層實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪(fǎng)問(wèn)和采集，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與同步，滿(mǎn)足不同使用場(chǎng)景的需求。

(2)數(shù)據(jù)傳輸。該模塊主要是將數(shù)據(jù)從下級(jí)平臺(tái)向上級(jí)平臺(tái)進(jìn)行集中處理，需要采用加密機(jī)制進(jìn)行傳輸，可以遠(yuǎn)距離、毫秒級(jí)進(jìn)行穩(wěn)定傳輸。

圖2 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

(3)數(shù)據(jù)緩存管理。該模塊將采集到的數(shù)據(jù)保存一份到前置機(jī)的前置數(shù)據(jù)庫(kù)中作為數(shù)據(jù)緩存，當(dāng)數(shù)據(jù)上傳過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題或有數(shù)據(jù)缺失時(shí)，系統(tǒng)記錄缺失數(shù)據(jù)的時(shí)間范圍，并每天定時(shí)從緩存中查詢(xún)?nèi)笔?shù)據(jù)重新上傳，數(shù)據(jù)緩存時(shí)間可以根據(jù)需要設(shè)定。

(4)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理。該模塊主要包括數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)、數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗(yàn)以及數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)包括但不限于數(shù)據(jù)到報(bào)率、數(shù)據(jù)未到總時(shí)間以及數(shù)據(jù)缺失時(shí)次等。這些指標(biāo)的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)通過(guò)配置的方式實(shí)現(xiàn)，并在前置系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，每天定時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊將結(jié)果上傳至上級(jí)系統(tǒng)。

(5)運(yùn)行監(jiān)控。該模塊主要解決各級(jí)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察部門(mén)需要前置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運(yùn)行情況，以便進(jìn)行故障排查。監(jiān)控的內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)采集監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控。

3 應(yīng)用實(shí)踐

2019年，煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)采集系統(tǒng)已在內(nèi)蒙古煤礦風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中得到應(yīng)用，已將內(nèi)蒙古地區(qū)100余座煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)采集到內(nèi)蒙古煤礦安監(jiān)局，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局。

(1)系統(tǒng)的應(yīng)用驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性和可靠性。目前，內(nèi)蒙古地區(qū)煤礦企業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)傳輸頻率為20 s上傳一次數(shù)據(jù)，人員定位系統(tǒng)30 s上傳一次數(shù)據(jù)，按照一個(gè)煤礦平均300個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)傳感器、200個(gè)人員定位系統(tǒng)基站計(jì)算，每礦每天上傳26萬(wàn)條數(shù)據(jù)，目前每天已將100余座煤礦2600萬(wàn)余條數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸至內(nèi)蒙古煤監(jiān)局，并且每5 min從內(nèi)蒙古煤監(jiān)局上傳至國(guó)家煤監(jiān)局。

(2)系統(tǒng)的應(yīng)用積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有很好的示范作用。根據(jù)目前系統(tǒng)的運(yùn)行情況，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，其成功應(yīng)用為下一步開(kāi)展煤礦風(fēng)險(xiǎn)研判及大數(shù)據(jù)分析提供了技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐，為煤礦安監(jiān)系統(tǒng)開(kāi)展煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有很好的示范作用。

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用為下一步開(kāi)展煤礦風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)警提供了數(shù)據(jù)和技術(shù)手段，解決了煤礦真實(shí)安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管監(jiān)察無(wú)法及時(shí)獲取、事故追溯備查難、風(fēng)險(xiǎn)分析與預(yù)警防控難等問(wèn)題，為最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)研判智能化、監(jiān)察執(zhí)法精準(zhǔn)化打下基礎(chǔ)，對(duì)提升煤礦監(jiān)管監(jiān)察信息化水平、推動(dòng)全國(guó)煤礦安全監(jiān)管監(jiān)察信息化建設(shè)具有重要意義，為最大程度地防止和減少重大安全事故的發(fā)生提供了支撐，同時(shí)為煤監(jiān)系統(tǒng)開(kāi)展監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供了借鑒作用。