煤礦生產(chǎn)監(jiān)控與調度信息系統(tǒng)集成及應用

摘要: 為了提升龍東礦的信息化水平，提高安全生產(chǎn)的效率和效益，對目前龍東煤礦信息化的現(xiàn)狀進行簡單分析后，借助于先進的信息技術，提出了實施龍東煤礦生產(chǎn)監(jiān)控與調度信息集成系統(tǒng)的構想。論文首先給出了完整的軟硬件設計框架和結構，繼而介紹了集成系統(tǒng)的特點，最后給出社會效益和經(jīng)濟效益分析。

關鍵詞: 信息化建設;生產(chǎn)監(jiān)控;信息集成;安全生產(chǎn)

1.問題的提出

龍東煤礦在煤礦信息化建設中已經(jīng)做出了一定的努力，井下許多生產(chǎn)設備已經(jīng)處于監(jiān)控之中，而且這些設備的監(jiān)控信息也已經(jīng)通過網(wǎng)絡從井下傳送到井上，在相關工控機上可以查看。但監(jiān)控子系統(tǒng)之間，監(jiān)控系統(tǒng)與生產(chǎn)管理以及與生產(chǎn)調試系統(tǒng)之間存在數(shù)字鴻溝，即信息互不相通，導致無法將管理與生產(chǎn)監(jiān)測信息緊密結合起來。從系統(tǒng)集成的角度來看，煤礦生產(chǎn)、管理的自動化與信息化水平相對較低，特別是煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)尚沒有行業(yè)標準，各廠家都是自行制定傳輸協(xié)議和接口標準，各子系統(tǒng)之間不能互通和兼容，存在“信息孤島”現(xiàn)象，信息資源難于共享，監(jiān)測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)不能實現(xiàn)聯(lián)動。

鑒于目前龍東煤礦的信息化的現(xiàn)狀，要快速提高安全生產(chǎn)效率，提升企業(yè)形象，降低生產(chǎn)和管理成本，在龍東礦盡快實施生產(chǎn)監(jiān)控與調度信息集成系統(tǒng)已迫在眉睫。

2.系統(tǒng)總體結構

龍東煤礦生產(chǎn)監(jiān)控與調試信息集成系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構成。

2.1硬件系統(tǒng)

整個硬件系統(tǒng)由辦公自動化網(wǎng)和工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡通過硬件防火墻把辦公系統(tǒng)和生產(chǎn)監(jiān)控和調度系統(tǒng)聯(lián)系起來。辦公系統(tǒng)局域網(wǎng)保持礦上原來局域網(wǎng)絡結構不變。

工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控局域網(wǎng)包括防火墻、熱備雙冗余千兆三層核心交換機、千兆二層接入交換機。工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡中安置2臺熱備雙冗余主服務器，進行數(shù)據(jù)存儲、歸檔、處理及Web信息的發(fā)布。2臺前置數(shù)據(jù)采集服務器用于采集下屬子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，并將其傳送到工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡的主服務器上。

各已有工業(yè)監(jiān)控子系統(tǒng)，通過相應交換機再通過光纜接入工業(yè)監(jiān)控核心交換機。工控核心交換機與前置數(shù)據(jù)采集服務器及工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡服務器相聯(lián)，最后通過防火墻接入辦公網(wǎng)絡系統(tǒng)。

2.2軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件總體架構分三個層次:一是與井下設備監(jiān)控子系統(tǒng)相關的底層軟件系統(tǒng)接口，二是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心(包括實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫)以及與之平行的信息交互交互系統(tǒng)，三是生產(chǎn)調度、管理與信息發(fā)布系統(tǒng)。

底層軟件系統(tǒng)接口通過與各井下生產(chǎn)設備監(jiān)控子系統(tǒng)的通信，獲取相關設備運行狀態(tài)，數(shù)據(jù)中心負責采集到的數(shù)據(jù)的集中存儲，以便上層軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理、查詢和統(tǒng)計以及其它軟件的信息共享。上層的生產(chǎn)調度、管理與信息發(fā)部系統(tǒng)的軟件負責對數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)的處理、分類、查詢、計算，便于決策。除了與生產(chǎn)調度相關的信息處理外，同時上層軟件系統(tǒng)還進行政工、公共信息、系統(tǒng)管理、后勤、安全等信息的處理與發(fā)布。

3. 系統(tǒng)特點

3.1系統(tǒng)網(wǎng)絡采用星型樹狀拓撲結構，具有控制簡單、方便擴展、容易維護和節(jié)省成本等優(yōu)點。

3.2工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡服務器采用雙機熱備的同時，每臺服務器的硬盤之間又采用RAID-5技術對數(shù)據(jù)進行備份，防止數(shù)據(jù)丟失，確保數(shù)據(jù)的安全性。

3.3視頻監(jiān)視系統(tǒng)將傳統(tǒng)的模擬信號傳輸改為數(shù)字化網(wǎng)絡信號傳輸，并且將控制方式由C/S模式改為B/S方式，系統(tǒng)擴展能力強;維護費用低;可以錄像保存，便于查詢和檢索;只要有網(wǎng)絡并擁有相應的權限，通過瀏覽器就可以查看視頻。

3.4客戶端IE瀏覽器采用AJAX、CSS、DOM等技術，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)、狀態(tài)異步更新，為用戶提供了更好的視覺感覺。

3.5工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集和存儲分別前置數(shù)據(jù)采集服務器和工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡服務器來完成。前置數(shù)據(jù)采集服務器具有速度快的特點，負責各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)組合打包發(fā)送給工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡服務器;工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡服務器具有容量大，速度快等特點，負責將接收到的子系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)頁發(fā)布等。這樣將數(shù)據(jù)采集與存儲發(fā)布獨立執(zhí)行，提高了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸速率，大大提高了工作效率。

3.6在不改變原有網(wǎng)絡架構和子系統(tǒng)的前提下，本系統(tǒng)提供集中控制接口組件，由各自動化系統(tǒng)供應商配合開發(fā)控制接口功能，并植入原系統(tǒng)中，完成系統(tǒng)功能級的集成，節(jié)約了開發(fā)成本。

4. 系統(tǒng)效益分析

龍東煤礦往自投產(chǎn)22年來，礦黨政堅持以人為本的管理思想和求真務實的工作作風，不斷提高企業(yè)參與市場競爭的能力;合理開采布局，實現(xiàn)集中生產(chǎn)，大力推廣應用新工藝新技術，為高產(chǎn)高效提供了有力保障。

我礦正著手開始實施煤礦監(jiān)控與調度綜合信息集成系統(tǒng)，以實現(xiàn)生產(chǎn)自動化實時信息、企業(yè)資源及管理信息之間的緊密集成，提高管理信息中有關生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準確性、實時性。系統(tǒng)不僅具有現(xiàn)代化企業(yè)內部綜合信息管理平臺的功能，而且集成了安全生產(chǎn)所必須的業(yè)務處理。企業(yè)業(yè)務處理集中在一個平臺上，實現(xiàn)信息的共享，提高辦公效率及效益，降低企業(yè)運作成本。

該系統(tǒng)設計科學合理，具有人性化。系統(tǒng)操作方便快捷，運行穩(wěn)定、安全、可靠，將大大提升了礦井自動化水平、管理水平和抗災能力。

可以預料，系統(tǒng)實施將帶來的社會效益主要體現(xiàn)在如下幾個方面:

(1) 系統(tǒng)的遠程實時監(jiān)控及預警等功能提高了對故障的反應能力，從而確保系統(tǒng)整體的安全可靠運行，降低事故率，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供有力保障

(2) 企業(yè)員工素質的提高是系統(tǒng)實施的重大收獲

(3) 系統(tǒng)實施促進企業(yè)管理創(chuàng)新與規(guī)范化、標準化、科學化

(4) 系統(tǒng)實施促進了企業(yè)技術進步

(5) 為其它煤礦的信息化做了很好的示范作用

系統(tǒng)實施運行后，將在提高生產(chǎn)效率、降低成本、降低事故率等方面有顯著的成效，并節(jié)約大量資金。主要將體現(xiàn)在:

(1)由于系統(tǒng)的支持可實現(xiàn)井下系統(tǒng)的無人值守，每年將節(jié)省大量的人員工資。

(2)設備自動檢測和監(jiān)控機制杜絕了機器的空載運行時間，實現(xiàn)經(jīng)濟運行， 每年節(jié)約大量電費。

(3)降低事故率，被監(jiān)控設備系統(tǒng)等故障時間大大減少，運行時間增加，年可多生產(chǎn)大量原煤，新增大量利稅。

(4)井下機電設備嚴格按照系統(tǒng)中機電循環(huán)保養(yǎng)計劃執(zhí)行，大大降低了維修費用。

由此可見，信息集成系統(tǒng)的成功運行將為企業(yè)帶來了顯效的短期效益，同時也必將為企業(yè)帶來長期的、持續(xù)效益。系統(tǒng)的實施將給企業(yè)帶來了直接和間接經(jīng)濟效益，也使企業(yè)員工的素質有了提高，同時促進了企業(yè)技術進步、管理科學化，為煤礦企業(yè)的成功應用信息化技術起了示范帶頭作用，具有明顯的社會效應。

5. 結束語

煤礦行業(yè)依然是勞動密集型產(chǎn)業(yè)，有關生產(chǎn)、管理的自動化與信息化水平相對較低。“信息孤島”問題嚴重制約著煤礦行業(yè)信息技術應用整體效益的實現(xiàn)，特別是煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)尚沒有行業(yè)標準，各廠家都是自行制定傳輸協(xié)議和接口標準，各子系統(tǒng)之間不能互通和兼容，信息資源難于共享，監(jiān)測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)不能實現(xiàn)聯(lián)動，這些都嚴重影響了系統(tǒng)作用的發(fā)揮。本文提出的根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)狀況實施的生產(chǎn)監(jiān)控與調度信息集成系統(tǒng)有力地解決了煤礦這一“信息孤島”現(xiàn)象，各個異構子系統(tǒng)通過一定接口方案統(tǒng)一到一個信息集成系統(tǒng)平臺，有利用充分利用現(xiàn)有設備及其采集的數(shù)據(jù)，降低集成成本，提高信息交互能力、信息交換能力和信息共享能力，最終為煤礦效益服務，是非常經(jīng)濟而可行的方案。

作者簡介:

江洪(1965—)，男，江蘇海門人，工程師，畢業(yè)于山東科技大學采礦工程，本科，現(xiàn)從事信息管理工作。