煤礦通風安全儀器智能管理系統設計

劉紹軍

（淮北礦業〈集團〉股份有限責任公司信湖煤礦籌備處安全生產信息中心，安徽 渦陽233600）

煤礦通風安全儀器是實現煤礦企業生產的重要技術基礎，是提供煤礦安全管理，降低事故發生，實行生產與安全經濟核算的基本保證。煤礦通風安全儀器主要包括催化燃燒式甲烷測定器、光干涉式甲烷測定器、風表、測塵儀、天平、一氧化碳測定器、兩用儀等。它們種類多、數量大、使用范圍廣、使用頻率高，但現場環境惡劣，損壞和故障率高，管理維護任務十分繁重，歷來是煤礦通風安全管理工作中的難點。

當前，煤礦通風安全儀器多采用人工管理方式，突出問題表現在：臺帳和記錄眾多，儀器信息的查詢、檢索和修改因難，統計分析與報表制作難度大，同時人工臺帳不規范，失誤和信息缺失嚴重，無法有效地跟蹤儀器使用狀態。本文以淮北礦業集團公司祁南煤礦為試驗礦區，針對如上所述問題，通過充分調研，進行了煤礦通風安全儀器智能管理信息系統的需求分析、系統建模與設計、關鍵技術點攻關，采用Delphi結合SQL Server技術進行了開發與應用。

1 系統目標與功能需求

系統目標是通過煤礦通風安全儀器智能管理系統，讓通風安全儀器的管理全程業務實現信息化和規范化，把人、信息和資源有效地結合在一起，大幅度提高煤礦的管理水平。

通過對試驗區相關部門業務流程調研，可知系統應滿足如下基本功能：

1)臺帳管理：記錄儀器的基本信息和使用信息，包括：儀器的名稱、型號、規格、制造廠家、用途、檢定周期、報廢日期等，提供相關數據的錄入和統計報表等功能。

2)周期檢定（校準）：對由檢定部門強檢后的《檢定證書》進行集中管理，能對每臺通風安全儀器檢定情況進行跟蹤，自動生成《周期檢定（校準）表》。

3)維修維護：實現通風安全儀器的日常維修維護跟蹤，管理相關配件庫，并將儀器與配件消耗相關聯，對庫存量能夠綜合分析，實現缺貨報警。

4)日常校準管理：對光干涉式甲烷測定器、催化燃燒式甲烷測定器的日期校準情況進行管理，將日常的校準數據錄入到數據庫中，為管理人員儀器的性能提供數據依據。

5)礦工管理：建立礦工身份數據庫，每位礦工分配一個專用的ID卡編號做為身份識別碼，所有礦工使用該識別碼領用儀器。

6)刷卡發放管理：是日常最頻繁的業務操作，主要實現儀器的刷卡發放。在每臺催化燃燒式甲烷測定器的內安裝智能芯片，作為該臺儀器的標識碼。不同工種的工作人員使用不同的儀器，系統通過能自動進行分辨，自動記錄儀器發出、交回時間，另具有對單臺儀器使用情況的匯總統計，在單位時間內該儀器被領用次數，使用時長，平均使用時長以及累計使用時長。以便于維修人員掌握儀器的使用情況，給維修工作做出指導性意見。

2 系統模型的構建

煤礦通風安全儀器智能管理系統模型主要包括三項內容：數據存儲、業務流程和系統授權驗證。

1)數據模型是在對現實世界向信息世界抽象的過程，建模的關鍵在于分析現場業務中的數據構成規則，提取數據實體及其之間關系，并確定這些數據實體和關系的屬性組。煤礦通風安全儀器智能管理系統的實體主要包括通風安全儀器數據（臺帳、周期檢定、日常維護、日常校準）、通風安全儀器職能管理數據實體（儀器發放、交回）、用戶授權驗證數據實體（系統操作員、礦工、權限與角色）；實體之間通過儀器編號、礦工編號、操作員編號、權限編號、角色編號構成聯系。

2)業務流程用于描述的系統的行為特征。在信息系統中，最為根本的業務是數據管理，一般圍繞數據模型構建其添加、修改、刪除、查詢和統計報表等操作方法，再增加針對行業特征的業務操作。煤礦通風安全儀器智能管理系統業務操作包括臺帳管理、儀器管理、儀器發放與交回管理、人員及其權限管理、數據檢索查詢和報表管理。

3)系統授權驗證。煤礦通風安全儀器智能管理系統權限分為三類權限組：管理員、維修工、發放工。每一組有特定的權限，即該組系統操作員登錄以后只能做預先設定好的操作，不允許操作不能完成。例如，管理員負責臺帳、檢定記錄、維修記錄、職工信息管理全局信息管理；維修工負責設備維修和維修記錄的登錄；發放工負責儀器的發出和交回。每一權限組可以添加若干系統操作員用戶名和基本信息，它將對應到現實中科室的工作人員，從而在為每一個員工分配操作用戶ID時，限定了其權限，即工作分配。

3 系統設計與關鍵技術點

3.1 系統設計

依據數據模型構建系統數據庫，其中包括大量實體、關系表，例如：儀器管理臺帳表、儀器管理臺帳表、儀器基礎信息表、啟爆器參數校正表、催化燃燒式甲烷測定器驗證表、光干涉式甲烷測定器校正表、報廢管理表、配件采購消耗表、周期檢定表、礦職工人員表、系統操作員表、發放記錄表、儀器丟失處理表、證件丟失處理表等。建庫建表完成后還需要為它們設置適當的索引與約束，提高執行效率。

接著，依據業務流程和系統授權驗證建模情況，設計系統由臺帳管理、儀器管理、儀器發放與回收、礦職工信息和系統授權驗證五大部分組成構成，加以擴展，如圖1所示。

圖1 煤礦通風安全儀器智能管理系統功能設計圖

3.2 關鍵技術點之一：數據查詢與報表技術

煤礦通風安全儀器智能管理系統需要滿足大量的數據查詢與報表功能，例如：儀器臺帳查詢、待檢查詢、檢定臺帳查詢、發放記錄查詢、故障儀器查詢、維修記錄查詢等。Grid＋Report提供了一個具有超強數據展現功能的數據網格（DataGrid）部件，使得各種數據報表的開發過程極大簡化，可以讓報表的查詢、顯示與打印一次實現，既提高了開發效率又保持了數據的一致性，部分源碼如代碼1所示。

//打開數據集，加載

3.3 關鍵技術點之二：智能刷卡與相互綁定技術

圖2 煤礦通風安全儀器的發放與回收操作流程圖

儀器發放與回收操作頻繁，工作量大，是直接關系整個系統性能和用戶體驗的關鍵。傳統鍵盤錄入方式效率低下，失誤多，也操作員的計算機技術水平要求較高。為了解決這些問題，礦工和儀器均采用刷卡方式，描述如下：（1）一張ID卡擁有唯一的編號；（2）一位礦工綁定一張磁卡，作為其唯一標示；（3）一個儀器或者儀器組綁定一張磁卡，作為其唯一標示；（4）當對礦職工做注冊、注銷、查詢、維護等操作時，通過刷卡鎖定到對應職工記錄，然后進行界面信息操作完成；（5）對儀器進行發出、回收、查詢、報修、送檢等操作時，可刷卡鎖定到對應儀器記錄，然后進行界面信息操作完成；（6）領取設備、交回儀器涉及到對領取人和領取儀器的綁定操作。在領取設備時，先刷人員ID卡，讀取人員信息，再刷儀器ID卡，讀取儀器信息，并將人員信息與儀器信息綁定，記錄發出信息；在交回儀器時，直接刷儀器ID卡，讀出綁定信息，待確認儀器后，記錄收回信息，解除綁定。如圖2所示。

4 系統的應用效果

煤礦通風安全儀器智能管理系統于2014年3月開始在祁南礦通風區發放室試驗運行。經過反復調試和改進，功能強大、操作簡易、智能化程度高，已能滿足祁南礦通風區發放室現場所有業務需要，成為集臺帳管理、安全儀器管理、周期檢定管理、日常維護管理、日常校正管理、儀器安全發放與回收智能管理、科室職責分配、相關數據查詢、統計報表等功能為一體的智能化信息管理系統，部分界面如圖3所示。

圖3 煤礦通風安全儀器智能管理系統應用界面

由于系統嚴格遵循淮北礦業集團公司計量器具管理文件、國家計量法規等規范標準，極大的簡化了繁瑣的儀器發放與回收過程，提高了管理過程的規范化、程序化和智能化，深得系統操作員和各級領導的好評，獲得了安徽煤礦安全監察局淮北分局領導、集團公司通風處領導的高度評價。

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