煤礦安全預警與檢查閉環管理系統研究與設計*

譚章祿 任 超 王 澤

（中國礦業大學（北京）管理學院，北京市海淀區，100083）

★ 煤炭科技·機電與信息化★

煤礦安全預警與檢查閉環管理系統研究與設計*

譚章祿 任 超 王 澤

（中國礦業大學（北京）管理學院，北京市海淀區，100083）

從風險源管理和隱患治理角度出發，針對當前煤礦安全管理工作中存在風險源識別不智能、隱患缺乏有效監督和檢查以及缺乏事前控制和閉環管理等問題，設計了一套安全預警與檢查閉環管理系統，介紹了系統的總體架構以及業務流程，并對系統功能進行了闡述。在潞安集團司馬煤業有限公司實際應用表明，該系統提高了安全管理信息傳遞和反饋的效率，形成了安全閉環管理，對煤炭企業推進安全管理信息化具有一定借鑒意義。

煤礦安全 預警與檢查系統 閉環管理 系統設計

受安全投入和其它客觀因素的影響，煤礦安全管理很難確保所有的風險源在完全可控范圍內。當風險源失控發展為隱患時，采取相應的手段對隱患進行管控才能避免隱患進一步發展為事故。風險源的管理是預防事故發生的根本和起始環節，因此對其應注重事前控制。隱患的管理是預防事故發生的直接環節，因此對其應注重監督和檢查的閉環管理，以切斷其發展為事故的最后一環。二者同為預防事故發生的重要環節，但風險源管理更強調提前性和全面性，隱患管理則更強調閉環性和有效性。

當前煤礦安全管理工作存在風險源識別不智能、隱患缺乏有效監督和檢查以及缺乏事前控制和閉環管理等問題。基于此，本文引入可視化管理思想和隱患閉環管理理念，針對風險源管理和隱患管理兩個環節設計了安全預警與檢查閉環管理系統，并在潞安集團司馬煤業有限公司進行了應用。

1　系統總體架構

安全預警與檢查閉環管理系統架構總體分為用戶層、交互層、應用層、數據層和感知控制層，5個層次相互依賴、相互支持，并以安全閉環管理體系和信息化標準體系為架構實施提供管理層面的支撐。安全預警與檢查閉環管理系統總體架構模型如圖1所示。

圖1　安全預警與檢查閉環管理系統總體架構模型

（1）感知控制層。感知控制層通過設備點檢儀、電壓傳感器、瓦斯傳感器、GPS以及RFID等物聯網感知技術獲取機電設備、電壓電流、瓦斯抽采以及人員定位等井上和井下信息，并通過Zig-Bee、WIFI和UWB等技術進行數據傳輸，其中安全生產評價數據可用于績效考核，通風瓦斯、供電管理和頂板管理等數據可用于預警和應急指揮。

（2）數據層。數據層為感知層獲取的數據提供面向大數據的存儲環境，構建基于云存儲的煤礦安全數據庫。安全預警與檢查閉環管理系統中的技術管理、供電管理、通風瓦斯、選煤、頂板管理以及機電設備等數據從各自對應的預警專業數據庫調用，安全類數據與CERP系統中績效考核對接。煤礦安全數據具有多源異構特性，因此還需構建多維度下的數據中心，包括數據交互中心、信息資源中心和計算維護中心。

（3）應用層。應用層通過集成各預警專業數據庫中的信息并進行分析，進而實現系統的安全生產任務評價、安全生產任務整改、預警信息考核、預警延期申請以及監測監控、綜合信息、技術管理、應急救援、供電管理、資質證照、機電設備、輔助運輸、通風瓦斯、選煤、頂板管理、生產組織以及礦井地質與水文13個專業預警平臺。

（4）交互層。交互層連接用戶層和應用層，其架構包括廣域網和局域網，交互層實現了安全預警與檢查閉環管理系統各子功能和用戶之間的人機交互。

（5）用戶層。用戶層處在系統頂層，整合集成不同的子功能模塊，并為用戶提供統一身份認證登錄平臺。

（6）兩大體系。安全閉環管理體系和信息化標準體系為系統正常運行分別提供管理和技術保障，安全閉環管理體系應用于煤礦安全管理的各個階段和層次，為信息反饋系統提供業務和流程基礎，為發現安全問題并進行整改提供制度保障。信息化標準體系為各層次提供規范化的協議、接口、編碼和信息傳輸與交換，為系統集成和數據整合提供標準。

2　系統業務流程

2.1安全預警業務流程

安全預警業務是指煤礦通過集成供電監控系統、礦壓監測系統、排水監控系統、人員定位系統、產量監控系統、壓風機在線監測系統以及可視化換班指揮調度系統等信息化系統，對獲取的實時監測數據進行風險源識別，通過對風險的預警抑制或者消除潛在的安全風險。安全預警業務主要包括風險源識別、風險評價、安全預警以及反饋考核等工作。

風險源識別是指通過綜合自動化系統對煤礦中存在的瓦斯和礦壓等不安全因素進行實時監測，分析其可能帶來的生產風險；對于識別出的風險源，需要進行風險評價，按照風險的重要和緊急程度分為普通預警、中度預警和重度預警；預警信息以顏色對預警的重要程序進行區分展示，系統用戶進入專業預警平臺頁面后可看到預警信息，CERP系統將預警信息自動推送給責任人并彈出提醒對話框；反饋考核主要是指將預警信息處理情況和績效考核相結合。

2.2安全檢查業務流程

當危險源發展為隱患時，就需要針對安全生產隱患進行檢查和評價，否則隱患將最終可能引發事故。煤炭企業在實際安全生產管理過程中，常常由于各種原因造成隱患檢查不夠全面、檢查效率低下以及缺乏有效監督和反饋。安全預警與檢查閉環管理系統在設計過程中融入了安全閉環管理思想，形成了安全管理信息的閉環反饋循環，提升了隱患處理效率并實現了對安全生產事故的事先控制。此外，將安全檢查整改和復查的執行情況與員工績效相結合，真正調動員工在安全生產工作方面的積極性。安全預警與檢查閉環管理業務流程圖如圖2所示。

圖2　安全預警與檢查閉環管理業務流程圖

3　系統功能設計

煤炭企業安全預警與檢查閉環管理系統主要有安全生產檢查任務、安全生產整改任務、專業預警平臺以及預警延期申請4個功能模塊。

（1）安全生產檢查功能模塊。該模塊主要包括檢查任務下發、檢查任務上報、檢查任務復查以及檢查任務審核等流程，此外還包含檢查任務臺賬和反饋功能，提供時間、空間和屬性等多維度的檢查任務可視化查詢及展示。該模塊涉及到的主要信息有任務名稱、檢查時間、執行單位、負責單位、隱患類型、隱患地點以及隱患詳細描述等功能。

（2）安全生產整改功能模塊。該模塊主要包括整改任務下發、整改任務上報、整改任務復查以及整改任務審核等流程。該模塊涉及的主要信息除了任務和隱患相關描述外，還包括處理措施、處理結果、復查部門以及結果反饋等功能。

（3）專業預警平臺功能模塊。該模塊包含了監測監控、綜合信息、技術管理、應急預案、供電管理、資質證照、機電設備、輔助運輸、通風瓦斯、選煤、頂板管理、生產組織以及礦井地質與水文13個專業預警平臺。專業預警平臺通過集成司馬煤業有限公司原有CERP系統和監測監控等第三方系統，實現對不同專業的周期、點值以及距離預警。

（4）預警延期申請功能模塊。該模塊所有預警信息都會以彈窗的形式推送給相應的預警專業負責人，提醒其對預警信息進行處理。如果涉及到資質證照等專業，需要根據具體業務情況進行預警延期，該模塊由預警專業責任人提出延期申請，并由主管領導審核通過可實現預警延期。

4　系統效益分析

安全預警與檢查閉環管理系統2014年4月在潞安集團司馬煤業有限公司上線使用，為公司帶來了顯著的效益。

（1）加強了反饋控制，形成了安全閉環管理。安全生產預警與檢查閉環管理系統通過將安全檢查事項以檢查單的形式下發給被檢查者，被檢查者進行自查并上報檢查單，管理者對檢查情況進行評價，并將評價結果反饋給被檢查者，同時將相應信息進行預警提醒，從而形成了閉環反饋控制。

（2）增強了管理者的領導力度。安全生產預警與檢查閉環管理系統將被檢查者填報的數據與CERP系統的數據進行比對，如有不實者則進行相應懲罰，同時管理者有權通過系統對被檢查者進行評價，評價結果將和員工績效掛鉤，從而增強了管理者的權利，加大了其領導力度。

（3）提高了安全管理信息傳遞和反饋的效率。傳統安全管理采用安全執行人員手工填報表單，以表單上報的形式進行安全信息反饋，信息傳遞效率較低，執行人員浮于形式。安全生產預警與檢查閉環管理系統采用信息化技術，給管理者和被檢查者之間架起一道溝通的橋梁，同時還能對被檢查者形成監督和督促的作用，極大地提高了信息反饋的效率。

5　結語

安全預警與檢查閉環管理系統將閉環管理及可視化管理的思想引入煤炭企業安全管理的具體業務中來，管理者通過布置檢查問題來制定檢查單，被檢查者通過回答檢查問題進行數據上報，同時利用CERP中的安全管理數據進行比對和監督，管理者對上報的數據給出相應的評價，并將此結果用于整改和績效管理。此系統與CERP系統對接，利用CERP中安全管理系統的數據，并將評價結果運用于績效管理系統中，從而對安全任務執行者起到檢查和監督的作用。隨著大數據時代的到來，該系統可以為未來煤礦安全管理工作儲存海量數據，對收集多源和異構的安全數據提供巨大幫助，對推進煤礦安全生產管理信息化進程具有重要意義。

［1］ 王建強，譚章祿.基于信息化的煤炭企業安全檢查評價機制構建［J］.煤礦安全，2014（9）

［2］ 李賢功，宋學鋒，孟現飛.煤礦安全風險預控與隱患閉環管理信息系統設計研究［J］.中國安全科學學報，2010（7）

［3］ 田永康，吳均平，劉愛華.礦山生產安全檢查閉環管理模式及其信息化技術［J］.安全與環境學報，2012（4）

［4］ 趙繼平.煤礦本質安全智能平臺的研究與應用［J］.中國煤炭，2006（10）

［5］ 劉永立，王海濤，石興龍等.基于綜合評價的煤礦本質安全管理系統研究［J］.中國煤炭，2010（11）

Research and design of closed-loop management system of mine safety pre-warning and inspection

Tan Zhanglu，Ren Chao，Wang Ze
（School of Management，China University of Mining and Technology，Beijing，Haidian，Beijing 100083，China）

In view of the problems existing in the coal mine safety management at present that the identification of risk sources was not intelligent，the hidden dangers were not effectively supervised and inspected，and the feedforward control and closed-loop management were lacking，a set of closed-loop management system of mine safety pre-warning and inspection was designed. The overall architecture and operation processes were introduced and the system function was elaborated.The practical application of this system in Sima Coal Industry of Lu＇an Group showed that it improved the transfer and feedback efficiencies of the safty management information and the closed-loop management was achieved，which was a certain reference for coal enterprises to promote the informatization of safety management.

coal mine safety，pre-warning and inspection system，closed-loop management，system design

TD672

A

譚章祿（1962-），男，江西贛縣人，教授，博士研究生導師，工程管理博士點首席學科帶頭人，主要研究方向為管理信息系統和企業信息化等。

（責任編輯 路 強）

國家自然科學基金資助項目（61471362）