煤炭生產(chǎn)業(yè)信息化建設(shè)規(guī)范及編碼標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計與實現(xiàn)

李 澎

（晉能集團有限公司，太原 030006）

山西省煤炭整合重組之后晉能集團煤炭板塊是由1個集團調(diào)度、13個區(qū)域公司、165座礦井組成的調(diào)度體系。下轄基層單位主要以整合礦井為主（部分礦井只建設(shè)了“六大系統(tǒng)”），其自動化子系統(tǒng)承建廠家技術(shù)異構(gòu)、系統(tǒng)架構(gòu)多樣，并有系統(tǒng)不穩(wěn)定、功能單一、部分缺失等因素。隨著煤礦自動化、信息化的逐漸完善建設(shè)，以及國家的安全監(jiān)測監(jiān)管政策力度的提升，集團層面需要構(gòu)建安全生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)對市級公司調(diào)度工作與基層單位的作業(yè)現(xiàn)場“實時監(jiān)視與集中調(diào)度”。

構(gòu)建集團公司安全生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)平臺，以及后期企業(yè)ERP業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實施，需在集團層面作出信息化的第一步：建立一套統(tǒng)一的、集團級的煤炭生產(chǎn)業(yè)信息化建設(shè)規(guī)范及編碼標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)多層級、長產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，為系統(tǒng)間信息與數(shù)據(jù)的傳遞、集成提供基礎(chǔ)依據(jù)，使得企業(yè)決策者能夠準(zhǔn)確快速統(tǒng)一地對生產(chǎn)活動進行了解、把握與分析。對于煤炭生產(chǎn)業(yè)信息化建設(shè)規(guī)范及編碼標(biāo)準(zhǔn)工作，主要有四部分內(nèi)容：①制定礦井自動化系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范；②制定煤炭安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化編碼標(biāo)準(zhǔn)；③制定數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范；④主數(shù)據(jù)管理平臺。

1 礦井自動化系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范

根據(jù)煤炭基層單位安全生產(chǎn)實際情況，依據(jù)數(shù)字化礦山定義，對各自動化、信息化子系統(tǒng)做出建設(shè)規(guī)范及技術(shù)要求定義，從礦井自動化集成控制平臺、安全生產(chǎn)調(diào)度管理平臺、數(shù)字礦山基礎(chǔ)信息平臺、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等四方面，對各系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范契約做出規(guī)定；該規(guī)定適用于集團所有需要裝備信息化系統(tǒng)并與上級公司進行數(shù)據(jù)交互的各礦，包括新建、改建、擴建、合并的生產(chǎn)單位。

圖1示出礦井綜合管控一體化平臺。①對于新建的礦井：采用先綜合后系統(tǒng)的理念建設(shè)，以建立綜合管控網(wǎng)絡(luò)平臺為主導(dǎo)，新建生產(chǎn)自動化子系統(tǒng)建設(shè)完成后接入，使礦山的自動化控制和管理水平一步到位。②對于基礎(chǔ)較好的礦井：要按先綜合后子系統(tǒng)的理念，優(yōu)先建立綜合自動化信息化平臺和井上下高速、寬帶光纖環(huán)網(wǎng)；對下實現(xiàn)與提升、排水、主扇、壓風(fēng)、運輸、供電、工作面等自動化子系統(tǒng)互聯(lián)；實現(xiàn)從設(shè)備的集中控制，向全面系統(tǒng)集中控制的過渡；對上通過煤炭專網(wǎng)同市級公司、集團的遠程監(jiān)控中心互聯(lián)。③對于基礎(chǔ)較薄弱的礦井：采用先子系統(tǒng)后綜合的理念，優(yōu)先改造那些安全系數(shù)低、用人多、耗能大、維護量大的子系統(tǒng)，使其成為具備遠程監(jiān)控自動化子系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的安全性，實現(xiàn)節(jié)能和提效。這些子系統(tǒng)再通過信息網(wǎng)絡(luò)和市級公司、集團遠程監(jiān)控中心互聯(lián)。④礦井分類：由于礦井地質(zhì)條件決定了礦井的生產(chǎn)工藝、建設(shè)級別、生產(chǎn)規(guī)模。因此根據(jù)礦井現(xiàn)有綜合自動化信息化建設(shè)需求，將下屬礦井按建設(shè)級別、建井產(chǎn)量、礦井類型等因素分類，作為礦井自動化、信息化子系統(tǒng)建設(shè)的依據(jù)。

圖1 礦井綜合管控一體化平臺

表1 礦井分類

1.1 礦井自動化集成控制平臺

1）礦井自動化系統(tǒng)集成控制平臺，主要作為礦井生產(chǎn)網(wǎng)集中控制的綜合自動化平臺，對減員提效、安全生產(chǎn)等很有意義。應(yīng)具備信息集成、專業(yè)服務(wù)（原煤生產(chǎn)、機電、電力、通風(fēng)等業(yè)務(wù)流程優(yōu)化控制）、聯(lián)動預(yù)警、數(shù)據(jù)共享、監(jiān)測保護、應(yīng)急指揮、多種方式發(fā)布等功能。此平臺主要對PCS監(jiān)測監(jiān)控類子系統(tǒng)與集成控制平臺的建設(shè)規(guī)范與技術(shù)指引定義。集團公司下轄煤礦進行子系統(tǒng)建設(shè)或改造時，應(yīng)按以下原則執(zhí)行：①盡量保持目標(biāo)的多重性：技術(shù)上滿足綜合自動化信息化的要求，盡量能實現(xiàn)經(jīng)濟社會目標(biāo)（如節(jié)能減排、國產(chǎn)化要求、安全防爆等）。②盡量保持相當(dāng)?shù)念I(lǐng)先水平：盡量通過一次改造或建設(shè)，十年左右不再投資。③盡量采用升級手段而非推倒重來：盡量利用原有主體設(shè)備，僅通過技術(shù)手段改良和改進。

2）按綜合自動化信息化的要求設(shè)計時，除滿足傳統(tǒng)單一的孤立系統(tǒng)對自身系統(tǒng)的輸入輸出和控制模式的要求外，必須滿足綜合自動化信息化執(zhí)行子系統(tǒng)的輸入輸出接口和控制模式的要求。目前煤礦執(zhí)行子系統(tǒng)主要定義為三類子系統(tǒng)：主煤流生產(chǎn)及運輸系統(tǒng)、安全監(jiān)測及通訊系統(tǒng)、生產(chǎn)輔助系統(tǒng)。第一、二類系統(tǒng)是對生產(chǎn)和安全有直接影響的系統(tǒng)、為控制重點；第三類系統(tǒng)為保障系統(tǒng)，必須與第一、二類系統(tǒng)進行智能聯(lián)動，保障生產(chǎn)的順利進行。

1.2 安全生產(chǎn)調(diào)度管理平臺

安全生產(chǎn)調(diào)度管理平臺（作為安全生產(chǎn)調(diào)度信息化的有效支撐），含四大模塊：①安全模塊：以人、機、環(huán)、管理的本質(zhì)安全為主線，通過人員安全培訓(xùn)管理、崗位對標(biāo)管理、違章管理、安全績效考核管理提升人員的本質(zhì)安全；通過設(shè)備在線監(jiān)測、設(shè)備點檢管理、大型設(shè)備故障診斷、特種設(shè)備管理提升設(shè)備的本質(zhì)安全；通過安全隱患管理、區(qū)域環(huán)境評估提升環(huán)境的本質(zhì)安全；通過安全基礎(chǔ)管理、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理、事故管理、應(yīng)急救援管理提升管理的本質(zhì)安全[8]。②生產(chǎn)模塊：建立生產(chǎn)過程管理信息系統(tǒng)，例如采礦輔助設(shè)計、礦井供電，固定與運輸設(shè)備選型設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)管理、生產(chǎn)技術(shù)資料數(shù)字檔案管理、煤質(zhì)管理、機電設(shè)備管理、地測空間管理、防治水管理等管理信息系統(tǒng)。③調(diào)度模塊：滿足《山西省煤炭工業(yè)廳煤炭企業(yè)調(diào)度室質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)及考核評級辦法（試行）》中對集團公司各級調(diào)度體系的調(diào)度業(yè)務(wù)應(yīng)用需要。④輔助模塊：主要對一些輔助類信息化系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)范與技術(shù)指引定義。包括調(diào)度信息門戶平臺與調(diào)度辦公自動化系統(tǒng)等管理模塊的定義，例如實現(xiàn)統(tǒng)一組織、用戶、權(quán)限、權(quán)限資源的管理，結(jié)合辦公自動化日常業(yè)務(wù)流程、調(diào)度會議紀(jì)要、調(diào)度新聞動態(tài)發(fā)布等日常業(yè)務(wù)功能。

1.3 3DGIS數(shù)字礦山可視平臺

3DGIS數(shù)字礦山可視平臺以地理地測系統(tǒng)、井巷系統(tǒng)、采掘工作面、井下供配電、運輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防灑水系統(tǒng)、避災(zāi)路線系統(tǒng)、提升系統(tǒng)為核心業(yè)務(wù)，用于采集、模擬、處理、檢索、分析、表達地理空間數(shù)據(jù)的計算機信息系統(tǒng)。該部分主要定義了3DGIS數(shù)字礦山可視平臺建設(shè)原則、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求。

1.4 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要包括傳輸網(wǎng)絡(luò)、綜合數(shù)據(jù)中心、調(diào)度指揮中心三部分。作為企業(yè)整個安全生產(chǎn)、經(jīng)營類數(shù)據(jù)傳輸平臺，傳輸網(wǎng)絡(luò)具體定義礦井生產(chǎn)網(wǎng)、辦公網(wǎng)的及辦公網(wǎng)與生產(chǎn)網(wǎng)安全互通等方面的建設(shè)要求與相關(guān)設(shè)備技術(shù)參數(shù)選型。綜合數(shù)據(jù)中心與調(diào)度指揮中心定義了相關(guān)設(shè)備技術(shù)參數(shù)與功能要求。

2 制定煤炭安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化編碼標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)煤炭板塊各類數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)各類、各級系統(tǒng)數(shù)據(jù)的編碼規(guī)則與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化要求。由于自動化系統(tǒng)集成聯(lián)網(wǎng)模式為多級模式，為了識別不同單位、不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，對數(shù)據(jù)進行多級編碼。參數(shù)主編碼由七層22位碼組成，采用從上到下的級別順序排列。第一層為監(jiān)測信息所屬基層單位，為集團公司煤礦編碼（九位四層碼）。第二層為對應(yīng)專業(yè)業(yè)務(wù)類型（2位）。第三層為對應(yīng)系統(tǒng)類型，標(biāo)識參數(shù)所屬系統(tǒng)（3位）。第四層為系統(tǒng)型號與廠家信息，對不同系統(tǒng)常用系統(tǒng)型號與生產(chǎn)廠家進行編號（3位）。第五層狀態(tài)類型（1位字母）。第六層監(jiān)測信息類型（4位）。第七層該監(jiān)測信息對應(yīng)的原系統(tǒng)內(nèi)部編碼（唯一標(biāo)識符）。格式見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)編碼格式

3 制定數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范

根據(jù)煤炭板塊各基層單位安全生產(chǎn)實際情況，編制涵蓋礦井安全生產(chǎn)過程中各類監(jiān)測監(jiān)控類系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成傳輸標(biāo)準(zhǔn)。首先，各煤礦在安全生產(chǎn)指揮中心建立礦級數(shù)據(jù)集成平臺，技術(shù)要求遵循礦級數(shù)據(jù)集成要求；礦級數(shù)據(jù)集成平臺之向遵循二級數(shù)據(jù)集成傳輸要求，為市級公司集成平臺提供數(shù)據(jù)；市級公司匯總遵循二級數(shù)據(jù)集成傳輸要求，向集團總部集成數(shù)據(jù)。由于系統(tǒng)監(jiān)測目標(biāo)與數(shù)據(jù)處理方式不同，數(shù)據(jù)類型分為：環(huán)境和生產(chǎn)過程（監(jiān)測監(jiān)控類）數(shù)據(jù)、移動目標(biāo)（人員定位、機車定位）數(shù)據(jù)、地理地測數(shù)據(jù)。

4 主數(shù)據(jù)管理平臺

面臨煤炭板塊業(yè)務(wù)范圍廣、層級多、數(shù)據(jù)類型多，共享統(tǒng)一管理問題，需要通過主數(shù)據(jù)管理平臺對集團各級各類數(shù)據(jù)進行集中管理和維護，利用數(shù)據(jù)整合技術(shù)與各類同構(gòu)、異構(gòu)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)同步下發(fā)，對外進行統(tǒng)一的契約發(fā)布。主數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)對企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的編碼維護、數(shù)據(jù)關(guān)系、編碼申請、編碼發(fā)布、緩存管理、編碼同步與編碼權(quán)限、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)文檔（AQ，MT，省標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）全文檢索、下發(fā)同步等功能。

5 結(jié)束語

本文項目實施完成后，以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形式發(fā)布了《基層礦井自動化系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)規(guī)》、《數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化編碼規(guī)范》、《數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范》。通過標(biāo)準(zhǔn)的實施，逐漸淘汰或升級改造基層單位中部分不滿足使用需求和集成標(biāo)準(zhǔn)的子系統(tǒng)，提升了基層單位在安全生產(chǎn)方面的標(biāo)準(zhǔn)，提高了業(yè)務(wù)流程執(zhí)行效率，為信息化平臺數(shù)據(jù)共享與業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用提供了規(guī)范，為集團公司下一步安全生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)平臺三級調(diào)度體系建設(shè)奠定了基礎(chǔ)，為集團IT戰(zhàn)略管控提供了保障。

[1] 閆軍華，朱二莉，王姝.CORBA在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)集成方面的應(yīng)用[J].工礦自動化，2005(5):54-56.

[2] 冀汶莉,龔尚福,崔海文.煤礦安全遠程綜合監(jiān)控系統(tǒng)異構(gòu)數(shù)據(jù)集成技術(shù)的研究[J].工礦自動化，2007(4):6-9.

[3] 高珍珍.跨庫集成檢索系統(tǒng)中數(shù)據(jù)源連接器的半自動生成[D].北京:北京師范大學(xué),2010.

[4] 趙文濤,魏紅格.礦業(yè)信息異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成模型的研究[J].工礦自動化，2008(6):66-69.

[5] 林懷恭,聶瑞華,羅輝瓊,等.基于ESB的共享數(shù)據(jù)中心的研究與實現(xiàn)[J].計算機應(yīng)用與軟件，2010(5):185-189.

[6] 韓建國，楊漢宏,王繼生，等.神華集團數(shù)字礦山建設(shè)研究[J].工礦自動化，2013(3):9-12.

[7] 張杰.神華寧煤集團安全智能分析平臺建設(shè)構(gòu)想[J].工礦自動化，2012(9):77-79.

[8] 王淵，韓安，晁曉菲.煤炭集團公司生產(chǎn)安全調(diào)度指揮管理平臺的建設(shè)構(gòu)思[J].工礦自動化，2012(3):36-40.

[9] 賀耀宜，王淵.煤炭企業(yè)集團公司生產(chǎn)綜合調(diào)度指揮系統(tǒng)建設(shè)初探[J].工礦自動化，2010(5):23-24.

[10] 謝鴻強,董逸生.異構(gòu)數(shù)據(jù)源的集成技術(shù)[J].工業(yè)控制計算機,2001(6):1-6.