煤礦采掘工作面評價監控系統的設計與實現

楊 毅

(鄭煤集團信息管理中心，河南省鄭州市，450000)

?

煤礦采掘工作面評價監控系統的設計與實現

楊 毅

(鄭煤集團信息管理中心，河南省鄭州市，450000)

分析了鄭煤集團當前的信息化現狀，根據鄭煤集團現有的信息化水平，研究開發了煤礦采掘工作面評價監控系統，詳細介紹了該系統的評價監控流程分析、系統布局、網絡結構設計、軟件整體結構設計以及數據庫系統的設計。實際應用表明，該系統可以使集團公司上下級協同工作，達到全員實時監控煤礦的安全生產信息，有效提升集團公司的信息化管理水平。

煤礦安全 采掘工作面 安全評價 監控系統 WebGIS

1 鄭煤集團信息化現狀

鄭煤集團建立的鄭煤局域網由骨干網和接入子網組成，骨干網與接入子網的界面為各個接入子網的主交換機，對內實現了各個接入子網與骨干網互聯以及各個接入子網之間的互聯，對外通過統一出口連接中國公用計算機互聯網(Chinanet)與國際互聯網(Internet)，這些軟硬件環境的建設為提升鄭煤礦集團信息化水平奠定了基礎。目前，趙家寨、白坪等11個主力礦井和選煤廠通過10 G光傳輸環網進行連接，由集團公司總部機房及新密礦區機房同時監控。光傳輸環網是集團公司近年來重點建設的信息化項目之一，具有傳輸帶寬高、抗干擾能力強、信號穩定等優點，它最大的功能是鏈路保護功能，即在一條光纜中斷的情況下不影響瓦斯監控，能夠極大地提升整個傳輸網絡的可靠性。

目前，鄭煤集團在生產技術管理上引進了一系列的軟件系統：2003年，集團公司引入了地測空間信息管理系統軟件，實現了對集團公司地測專題圖形的數字化管理；2005-2006年，集團公司針對瓦斯及水害防治工作提出了利用計算機與地理信息系統技術實現對瓦斯水害預測、預警的思想，開發了礦井瓦斯、水害防治系統并得到了成功應用； 2007年，集團公司又為機電部門引入了機電運輸管理信息系統，實現了集團公司機電專業的數字化管理；2010年，集團公司創建了安全閉環管理信息系統，實現了監控信息和隱患信息的閉環管理，同時升級了生產技術管理系統和瓦斯導航系統。這些信息管理系統的應用在一定程度上提升了鄭煤集團信息化建設的水平，然而，這些信息管理系統的信息只在集團公司各個處室和煤礦的主管部門得到了應用，煤礦及其下屬區隊需要有一套相應的軟件系統，通過該系統可以使評價監控和隱患等各種信息深入到煤礦及下屬區隊。煤礦采掘工作面評價監控系統充分利用了ComGIS和WebGIS技術，在專題圖空間管理信息系統的基礎上實現了專題圖形的網上發布和信息查詢，將安全生產監控信息實時傳遞到用戶，用戶根據各級領導的評價信息有計劃地實施采掘工作，提高煤礦安全生產水平。

2 系統設計

2.1 系統工作流程分析

本系統的工作流程分為直管礦井工作面評價流程以及整合礦井工作面評價流程，直管礦井工作面評價流程負責直管礦井，首先從瓦斯、水害、頂板和機電4個方面進行自評，自評通過后接受集團公司的審核，審核通過才允許生產。如果直管礦井自評沒有合格或者沒有通過集團公司的審核，則不允許礦井生產。整合礦井工作面評價流程負責整合礦井，首先從瓦斯、水害、頂板和機電4個方面進行自評，自評通過后接受區域公司的審核，通過區域公司的瓦斯、水害、頂板和機電4項審核后，最后接受集團公司的4項審核，只有通過集團公司的瓦斯、水害、頂板和機電4項審核后才允許礦井生產。如果整合礦井自評不合格，則不能進行區域公司的審核。如果區域公司審核未通過也不能進入集團公司審核，只有通過集團公司審核的礦井方可進行生產。鄭煤集團直管礦井采掘工作面評價流程和鄭煤集團整合礦井采掘工作面評價流程如圖1和圖2所示。

2.2 系統布局

鄭煤集團建立了包含所有生產礦井的安全生產網絡，將集團公司、直管礦井、區域公司以及下屬的整合礦井都集成在統一的安全生產網絡上，所有的信息數據在安全生產網絡上傳輸，在集團公司總部建有數據中心機房，其中安全閉環管理系統、生產技術管理系統以及數據庫服務器都安裝在這個機房內。在集團公司和各個礦井安裝的觸摸屏一體機上的煤礦采掘工作面評價監控系統客戶端通過安全生產網絡從服務器上獲取數據。煤礦采掘工作面評價監控系統結構布局如圖3所示。

圖1 鄭煤集團直管礦井采掘工作面評價流程

圖2 鄭煤集團整合礦井采掘工作面評價流程

圖3 煤礦采掘工作面評價監控系統結構布局

2.3 網絡結構設計

鄭煤集團所屬趙家寨、白坪等11個主力礦井和選煤廠通過10 G光傳輸環網進行連接，由集團公司總部機房及新密礦區機房同時進行監控。光傳輸環網分為東、西兩個環路，西環由超化礦、大平礦、告成礦、白坪礦和米村礦組成，東環由蘆溝礦、趙家寨礦、李糧店礦、選煤廠和裴溝礦組成。兼并重組礦井及使用VPN(Virtual Private Network ，簡稱VPN)的直管礦井通過各礦的VPN100、集團公司總部機房的VPN400以及租用的聯通線路共同組成VPN虛擬專用網進行數據傳輸。VPN虛擬專用網絡不必架設專用線路即可建立起集安全、經濟、靈活等優點于一身的傳輸網絡。鄭煤集團網絡架構示意圖如圖4所示。

圖4 鄭煤集團網絡架構示意圖

2.4 軟件整體結構設計

煤礦采掘工作面評價監控系統是以生產技術管理系統和安全閉環管理系統為數據基礎創建的，所需的數據主要從安全閉環系統和生產技術管理系統獲取，系統在使用時，在生產技術管理系統和安全閉環管理系統添加、上傳數據或者文檔，操作完成后就可以在系統客戶端進行查詢瀏覽。煤礦采掘面評價監控軟件系統結構示意圖如圖5所示。

2.5 數據庫系統設計

鄭煤集團要求煤礦采掘工作面評價監控系統設計能在150個礦井中應用，每個礦井安裝10～15臺觸摸屏一體機，系統數據的交互量較大，因此要求數據庫的數據結構不僅合理而且還可以擴展，所以必須選擇最優的數據庫模式。由于煤礦采掘工作面評價監控系統是基于WebGIS而建立的，因此選用的數據庫必須具備處理大量圖形數據和屬性數據的能力，SQL Server 2008數據庫可以將結構化、非結構化和半結構化等各種數據進行管理和存儲，還可以實現對各種數據進行查詢和分析等各種操作，因此選擇SQL Server 2008作為本系統的數據庫。

圖5 煤礦采掘面評價監控系統軟件結構示意圖

2.6 系統功能模塊設計

研發本系統的主要目的是為了深化采掘工作面評價與監控的管理模式，使之深入到礦井、區隊等各級單位，做到職工對采掘區域評價情況及相應措施清楚，管理人員對監控重點明白，達到采掘作業與監控信息同步，實現礦井采掘作業管理規范化和信息公開化，對集團公司安全生產提供意識形態上的安全保障，提升集團公司安全生產信息化應用水平。本系統涉及的主要功能模塊包括評價監控、規程措施、圖紙查詢、技術培訓、礦井信息、模擬考試、機電評定、通知通告、規模標準和公共信息。系統主要功能結構圖如圖6所示。

3 系統實現

3.1 區隊采掘工作面評價監控子系統

區隊采掘工作面評價監控子系統在區隊屏幕顯示，主要功能為動態顯示本區隊所管轄的采掘工作面的信息，查看相關的工程技術圖紙，實現區隊職工現場技術培訓、發布經驗以及尋求幫助等功能。區隊采掘工作面評價監控子系統顯示信息主要有采掘工作面的基本簡介、評價審核意見、當日的區隊跟班人員、當班出勤人數、避災線路、當前的工作計劃及要求、當前的水害探測、瓦斯治理情況以及當前需重點監控的內容及過程。

圖6 煤礦采掘工作面評價監控系統主要功能結構圖

3.2 礦井采掘工作面評價監控子系統

礦井采掘工作面評價監控子系統在礦上屏幕顯示，礦上屏幕由左、右兩屏幕顯示，具體功能如下：

(1)左屏幕功能。默認情況下，左屏幕定時滾動顯示礦井需重點監控的各個采掘工作面的信息(采掘工作面基本情況、評價審核意見、當日的工作計劃、跟班負責人、重點監控內容、監控跟蹤情況及各種探測情況等)。內容區域左側顯示礦井通過評價審核的采掘工作面列表，右側顯示指定采掘工作面的信息。若需要查看某個采掘工作面信息，點擊左邊列表的某個采掘工作面名稱，右側顯示相應的評價監控信息。

(2)右屏幕功能。默認情況下，右屏輪換顯示“值班帶班”、“領導下井”、“核定人數”、“安全隱患”以及“礦井概況”，若看不到這些功能，請重新執行“礦井屏幕功能瀏覽”第一步。“值班帶班”為公示當天顯示的值班領導及帶班領導；“領導下井”為公示礦上領導當月下井、帶班和值班情況；“核定人數”為公示礦井核定出勤人數、當班實際出勤人數以及各采區和區隊實際出勤人數；“安全隱患”為公示當月發現存在安全隱患的地點及負責人；“礦井概況”為介紹礦井的相關信息。

3.3 集團公司采掘工作面評價監控子系統

集團公司采掘工作面評價監控子系統在集團公司屏幕顯示，集團公司屏幕由左、右兩塊屏幕組成，具體功能如下：

(1)左屏幕功能。左屏默認情況下動態顯示集團公司直管礦井需重點監控的采掘工作面。分“瓦斯治理”、“水害防治”、“頂管管理”、“機電運輸”4個類別輪換顯示，每一個類別定時輪換顯示，也可以點擊查看任意類別的監控情況。監控的每一項顯示信息包括礦名、采掘工作面名稱、監控類別、監控要求以及當前所處的跟蹤情況。點擊單項可查看詳細的跟蹤處理信息。

(2)右屏幕功能。右屏默認情況下顯示集團公司瓦斯防治、水害防治、頂板管理、機電運輸的評價審核的總結，也可用來配合左屏查看相關的“工程技術圖紙”和“規程措施”等。

4 應用效果

2014年該系統在鄭煤集團公司和告成礦首先投入運行，通過在系統運行過程中的不斷改進、補充和完善，該系統現已成為集團公司對礦井采掘作業管控的重要手段，對礦井采掘作業規范管理及安全生產起到了積極的推進作用。該系統進一步深化了采掘工作面評價與監控的運行管理，使評價與監控滲入到了礦井和區隊，做到了職工和管理人員對采掘區域評價情況、針對措施以及監控重點清楚明白，達到了采掘作業與監控信息同步，實現了礦井采掘作業管理規范化和信息公開化。鄭煤集團趙家寨礦、白坪礦、大平礦和超化礦陸續引入煤礦采掘工作面評價監控系統，為鄭煤集團安全生產提供了安全保障，也使鄭煤集團安全生產信息化得到進一步提升。2016年，鄭煤集團開發的煤礦采掘工作面評價監控系統獲得河南省科學技術普及成果獎。

[1] 胡俊偉.煤礦采掘工作面頂板管理問題的處理方法探究[J].能源與節能，2016(4)

[2] 許俊，田佩芳.基于GIS的煤礦安全隱患排查治理綜合信息管理平臺設計及應用研究[J].中國煤炭，2017(1)

[3] 高曉旭，聶堯，董丁穩等.基于三類危險源理論的煤礦危險源辨識信息管理與評價系統研究[J].中國煤炭，2015(12)

[4] 唐隆森.基于無線傳感網絡的配電網故障定位管理系統的設計與實現[D].電子科技大學，2016

[5] 李俊，羅勇勝.關系數據庫設計中范式理論的教學方法探討[J].電腦與信息技術，2016(2)

[6] 賀特克. SQL Server 2008從入門到精通[M]．北京：清華大學出版社出版，2011

(責任編輯 路 強)

Design and implementation of evaluation and monitoring system for coal mining face

Yang Yi

(Information Management Center of Zhengzhou Coal Industry (Group) Co., Ltd., Zhengzhou, Henan 450000, China)

Taking Zhengzhou Coal Industry (Group) Co., Ltd. as the background, the author analyzed the current situation of informatization,studied and developed evaluation and monitoring system for coal mining face, and elaborated the system’sevaluation and monitoring process analysis, system layout, network structure design, software overall structure design and database system design. The practical application showed that the system could achieve cooperative work between the group company superior and subordinate, monitor the safety production information of coal mine in real time and promote effectively the informatization management level of group company.

coal mine safety, mining face, safety evaluation, monitoring system, WebGIS

楊毅. 煤礦采掘工作面評價監控系統的設計與實現[J]. 中國煤炭，2017，43(7):108-111. Yang Yi. Design and implementation of evaluation and monitoring system for coal mining face[J] .China Coal，2017，43(7): 108-111.

TD76

A

楊毅(1982-)，女，河南周口人，工程師，信息系統項目管理師，主要從事煤礦信息化建設和管理工作。