基于煤礦信息系統數字化運維的設計與實踐

代力 侯錟 李真真 強興忠 張蒙

摘??要：為助力煤礦運維服務企業實現智能化設備的數字化、信息化、智能化管理，規范工作流程，實現無紙化辦公，提高工作效率，提升煤礦效益，促進高質量發展，韓家灣智維中心以Android系統作為開發平臺，將日常運維管理工作過程軟件化、系統化。中心對礦用設備采用全生命周期的管理方法，將運維服務管理與精細化管理思想相融合，引入物聯網技術，實現設備狀態的實時監控與故障預警。實踐表明，智能化運維ILCM?App的設計，可以提高韓家灣智維中心自動化、信息化和智能化水平，為煤礦運維企業實現標準化作業起到一定的指導作用。

關鍵詞：運維服務?Android?App?智能化?全生命周期

中圖分類號：TD67

Design?and?Practice?of?the?Digital?Operation?and?Maintenance?of?the?Coal?Mine?Information?System

DAI?Li??HOU?Tian??LI?Zhenzhen??QIANG?Xingzhong??ZHANG?Meng

Information?Technology?Operation?and?Maintenance?Branch，?Shanbei?Coal?Mining?Company?of?SHCCIG，?Yulin，?Shaanxi?Province，?719000?China

Abstract：?In?order?to?help?coal?mine?operation?and?maintenance?service?enterprises?realize?the?digital，?information?and?intelligent?management?of?intelligent?equipment，?standardize?work?processes，?achieve?paperless?office，?improve?work?efficiency，?enhance?the?efficiency?of?coal?mines?and?promote?high-quality?development，?the?Hanjiawan?Intelligent?Maintenance?Center?uses?the?Android?system?as?the?development?platform?to?softwareize?and?systematize?the?daily?operation?and?maintenance?management?process.?The?center?adopts?the?whole?life?cycle?method?to?manage?mining?equipment，?integrates?operation?and?maintenance?service?management?with?the?fine?management?idea，?and?introduces?Internet?of?Things?technology，?so?as?to?realize?the?real-time?monitoring?and?fault?warning?of?equipment?status.?Practice?shows?that?the?design?of?the?intelligent?operation?and?maintenance?ILCM?App?can?improve?the?automation，?information?and?intelligent?level?of?the?Hanjiawan?Intelligent?Maintenance?Center，?and?play?a?certain?guiding?role?for?the?standardized?operation?of?coal?mine?operation?and?maintenance?enterprises.

Key?Words：?Operation?and?maintenance?service;?Android?App;?Intelligence;?Full?life?cycle

當前，煤礦綜合自動化、智能化平臺主要側重于煤礦生產信息的集成、視頻信息的監視與管理等。然而，在輔助煤礦生產的五小電器等設備的日常運營管理與生產信息數據的交換互聯方面，傳統的技術架構和管理模式仍然不能完全勝任[1]。

陜西陜煤陜北礦業有限公司信息技術運維分公司是一家集研發、設計、監理、建設、運維和培訓為一體的專業信息化技術公司。公司下設四大智維中心，服務于多個年產千萬噸礦井，主要業務范圍為5G通信技術服務、互聯網安全服務、大數據服務、數據處理服務、信息系統集成服務、信息系統運行維護服務、物聯網技術服務、對外承包工程及專業技術相關服務。而韓家灣涌鑫智維中心1（以下簡稱韓家灣智維中心）作為公司主力團隊，在分公司創新大旗的感召下，通過先進的智能運維平臺和移動互聯應用軟件，將智能化運維管理體系與精細化管理思想融合，以設備全生命周期管理為目標，幫助煤礦運維服務企業實現設備智能化運維管理的數字化轉型。

1?智能化運維ILCM?app的基本內涵

在移動辦公軟件的開發和應用中，智能手機的普及為其奠定了良好的基礎。現階段，企業信息化水平越來越高，企業的辦公效率和管理效率也得到了提高，在一定程度上增加了對移動辦公軟件的需求量。加大App軟件的開發力度，促進新型辦公模式的建立，可實現辦公流程的簡化、加強辦公方式的便捷性建設以及促進企業經濟效益的高效發展[2]。

設計煤礦智能化運維ILCM?App是一個復雜的系統工程，它將擴大運維服務企業競爭優勢、提高經營管理和服務水平，這是企業實現高質量發展的必然途徑。該App以智能化開展運維工作為基礎，以現代化信息技術為保障，采用先進的科學技術裝備和現代化管理理念，設計全面感知、實時互聯、科學決策和協同控制的智能化運維App，實現運維設備的安裝、維護、回撤及安全管理等全流程智能化運行。App實現的路徑是通過整合設備提供廠商的技術服務力量，組建培養智能化運維服務隊伍，設計開發一款能夠滿足煤礦智能化系統常態化運行的智能運維服務平臺，致力于推動煤礦智能化系統的常態化運行，最終形成煤礦智能化運維服務保障體系。換句話說，ILCM?App的設計旨在通過智能化技術和現代化管理理念，提升煤礦運維工作的效率和安全性，推動煤礦智能化系統的發展和運行，以提供更好的運維服務和保障。

2?韓家灣煤礦運維現狀

在各類智能化系統日常運維管理過程中，韓家灣智維中心主要業務包括各智能化設備日常巡檢、設備運行維護、各系統運行狀態及告警處理、運維資料完善等內容。

2.1?系統設備運行維護效率低

煤礦智能化設備常態化運行維護主要涉及設備的采購、入庫、安裝、回撤、日常巡檢、設備故障處理和報廢等內容。在設備運行維護工作中，由于目前的日常巡檢及管理記錄工作依靠純人工記錄，所以不同區域的已安裝設備及備品備件管理存在巡檢易遺漏和管理不到位的情況。部分網絡設備配置信息通過人工記錄易造成數據出紕漏、備份不及時，并在故障處理時易出現配置信息查詢確認難度大而導致故障處理時間過長、運行維護管理不精準等問題。

系統運行及上傳數據告警主要涉及人員定位、重大設備、工業環網、視頻監控系統的數據上傳等內容。在維護過程中主要存在數據上傳中斷不能及時發現，重要設備故障報警、人員區域超限報警等不能及時推送。

2.2?運維資料信息數據化程度低

運維資料主要涉及各類系統基礎資料、技術資料及運維管理資料等內容。基礎資料主要包括系統檔案，涉及設備型號、基本參數、安裝位置、設備數量等；技術資料涉及系統設備配置信息、系統拓撲圖、重要設備數據備份等；運維管理資料主要包括系統運行日志、系統巡檢記錄表、系統維護記錄表、設備安裝回撤記錄及設備庫存表等內容。在韓家灣智維中心各類系統日常運維管理過程中各類資料填寫、匯總、報告以及員工績效考評等情況主要是以紙質的形式為主，對數據的存儲、使用極不方便，統計分析需要大量的精力。同時也容易出現各類資料填寫不及時、更改不準確以及設備巡檢不到位等情況。

3?智能化運維ILCM?App設計

智能化運維ILCM?App選擇Android系統作為開發平臺，應用程序采用JAVA語言進行開發，采用生命周期法的軟件開發方法。該方法的基本思想是將整個信息系統開發過程劃分為獨立的5個階段，即系統分析、程序設計、系統測試以及設備運行和維護。按照生命周期法的設計思想，首先是對本次研發的App系統所應用的場景進行需求分析，其次根據分析出的需求進行功能設計，最后以操作流程為依據，進行系統功能界面的設計。同時，系統開發的過程中還涉及數據的添加、刪除、修改和查詢等工作[3]。

設計智能化運維ILCM?App，建設實時數據庫，實現業務集成、數據集成、網絡集成，通過自動控制、實時預警、智能聯動，達到降低生產人員的勞動強度、提高調度人員響應速度、優化勞動力配置、加強生產監管的目的[4]。

3.1??ILCM?App開發設計

3.1.1??App需求分析

研發的智能化運維ILCM?App是服務于韓家灣智維中心各類系統日常運維管理工作的，其主要思想是基于智能化系統的設備運行維護、系統運行及上傳數據告警處理、運維資料完善原則。使用人員是韓家灣智維中心的全體員工。經現場調研，其功能需求為：（1）智能化煤礦各類系統的安全性和設備數據的保密性極為重要，開發的應用軟件系統應有安全登錄功能；（2）管理人員結合智能化運維程序以及現場實際情況下發工作任務；（3）對運維設備從采購、部署、使用、維護，到報廢的全過程進行管理和控制；（4）巡檢管理功能實現設備信息化、數據化和無紙化記錄；（5）通過手機App程序和二維碼技術可實現設備檔案管理、巡檢和監控打卡、工作內容實時填寫等；（6）實現自動化和無紙化工分記錄；（7）系統可以完整地記錄設備的整個生命周期，包括安裝、運行和回收等不同階段的信息，從而為韓家灣智維中心提供全面的設備管理服務；（8）員工電子信息檔案實現統一管理，存儲員工身份及手機設備資料；（9）運維資料完善，主要涉及各類系統基礎資料、技術資料及運維管理資料等能夠使智維中心全體工作人員實時了解與煤炭行業相關的最新資訊，便于其日常的運維管理工作；（10）智能化統計工作量，分析不同任務類型的分布情況，了解任務完成情況并記錄在數據庫中；（11）系統要求具有良好的可維護性和保密性能，系統出現Bug或者有新功能要發布的時候，必須對原有的數據進行維護并及時發布新系統，以保證系統的可擴展性和兼容性；

3.1.2?ILCM?App界面構架

該系統的架構主要由用戶端、系統核心和系統后臺三個部分組成。用戶端提供了易于使用且可重復利用的接口，韓家灣智維中心的所有員工可以通過該接口進行注冊、認證和登錄。系統核心包括安全登錄、運維任務發布、設備管理、日常巡檢、標識牌管理、工分統計、安裝回撤等功能模塊。系統后臺的設置旨在提高系統性能，包括定期進行性能測試和優化、版本更新以及后臺維護管理等工作。通過這樣的架構設計，該系統能夠提供高效的運維服務，滿足韓家灣智維中心的需求，并保持系統的穩定性和可靠性。

3.1.3?實時數據庫

實時數據庫是設備全生命周期管理系統的數據基礎，它為智能化運維系統提供了數據支持，滿足設備實時數據、歷史數據的遠程查詢，并提供了可視化的數據分析，還可以在煤礦發生生產安全事故的時候，將與之有關的數據重現出來。實時數據庫主要功能有：提供了一個統一的配置管理頁面，對數據進行實時存儲和定時存儲；為用戶提供了一個統一的歷史數據存取接口，并允許第三方調取和二次開發；提供設備管理，包括增加、刪除、修改、設備模型化；提供對多個裝置的協議支持；為接入設備的數據進行安全驗證，并為其提供了一套物聯網網關軟件，以支持集群部署[5]。

3.2?ILCM?App功能實現

3.2.1?系統安全登錄功能

為實現韓家灣智維中心各類智能化系統日常運維管理工作的信息化和智能化管理，從數據的保密性與系統的安全性出發，開發的應用軟件應具有安全登錄功能，系統不僅對訪問IP進行了限制，還增加了設備與賬號綁定的功能。登錄賬號密碼必須攜帶設備唯一標識，更換設備也必須通過系統再次進行綁定才能登錄，而阻止黑客或者網絡蠕蟲等對這個系統的攻擊，從而讓系統擁有了一個良好的安全性。

3.2.2?運維任務

（1）管理人員主要根據工作現場的進度、未來規劃設想、日常巡檢打卡以及智能化系統分析來發現運維工作中存在的問題。管理人員通過設備信息數字化系統，充分考慮相關安全措施、制定完善的運維任務，將任務準確、真實、及時地下發至工作人員的手機中。運維人員嚴格按照任務要求執行并通過系統確認完成任務，進行人機交互，實現決策依據數據說話和業務標準化管理。

（2）現場運維作業人員也可以根據實際作業情況，將發現的一些設備不完好情況、潛在隱患和風險實時向管理人員匯報。管理人員經過核實后確認需要整改，可以通過運維任務系統一鍵下發運維任務，實現設備隱患雙向預防性管理。

（3）平臺任務中標記具體所在區域（包含生活區、工業區、2-2煤、3-1煤和4-2煤以及所屬具體工作地點）、日期范圍和工作完成狀態（待下發、處理中、已完成），現場工作人員也可以在工作完成詳情中增加工作量補充，使工作量統計更為精細、準確，為季度、年度工作分類匯總提供數據支撐。

3.2.3設備全生命周期

設備全生命周期是對設備從采購、部署、使用、維護到報廢的全過程進行管理和控制。煤礦智能化運維設備具有價值高、維修難的特點，可以為運維設備建立電子檔案、實時監測設備狀態以及為精細化管理提供詳實可靠的數據保障，因此設立設備全生命周期管理功能是非常有必要的。

智能化運維ILCM?App中的設備全生命周期管理功能包括對各個智能化系統中的不同設備進行全方位、精細化管理。

（1）設備二維碼，專屬數字化名片

為每臺設備建立電子檔案，并形成獨立二維碼。日常檢修及檢查人員可通過手機掃描二維碼隨時了解每臺設備的運轉、維修和保養等相關記錄，時刻把控設備運行工況[6]。工作人員還能通過掃描二維碼快速獲取設備詳細信息，包含設備安裝的具體位置、安裝回撤歷史、檢修維修記錄、使用操作說明以及從采購、部署、使用、維護到報廢的全過程數據。

（2）設備信息

設備信息是指設備名稱、型號、廠家等基本信息。設備信息管理一般包括出入庫管理和設備運行管理。出入庫管理是設備從采購、入庫、出庫、報廢這些階段的檔案管理。設備運行管理包括設備的安裝調試、屬性配置、回撤重復利用等過程。設備信息管理系統對設備全生命周期中發生的各種復雜的數據進行分類存儲，并通過一系列運算統計，可分析出設備在各個階段的關鍵數據以及存在的問題，為現場維護人員和管理人員提供設備規劃和決策部署，從而使設備信息管理處在有效的控制中。這有利于形成設備的可追溯性，對設備的來源、歷史、狀態和變更等信息進行有效管理和追蹤。

（3）設備故障分析

故障管理是設備全生命周期管理中的重要一環。通過對設備故障的性質、故障現場的觀察、故障代碼的分析、故障記錄的查詢等進行定位，不斷對設備的各項指標性能進行分析，形成正確的故障處理方法，讓數據庫更準確、豐富，并形成良性循環。故障知識庫不斷地學習故障處理方法，最終形成智能高效的AI分析庫。對設備故障的及時處理和預防可保證設備的可靠性和正常運行，降低故障對生產和運營的影響。

（4）實時監控設備數據，推送設備告警信息

設備故障報警號和維修方法是自動地推送到手機端的。使用設備全生命周期的管理系統，可以實現線上及線下數據監控和分析實時監控設備數據，并且將任務分配資源更合理，提升了韓家灣智維中心整體運營管理效率。針對故障停機、工序波動情況以及工作過程出現的各種問題，系統能夠合理地進行數據采集，并有針對性地進行智能化管理。

智能化運維ILCM?App設計的設備全生命周期管理為支持高層決策、基層運作的集成化的人機系統，過程涉及設備的各個方面，包括硬件、軟件、安全、數據等，目的是確保設備在整個生命周期內都能夠高效、安全地運行，同時實現價值。智維中心對設備進行有效管理和控制，確保設備的安全、高效運行，并減少運維成本和風險。同時也可以提高設備的利用率和價值，實現韓家灣智維中心長期發展目標。

3.2.4?巡檢功能

煤礦巡檢是煤礦安全高效生產非常重要的一環，它涉及確保安全生產、優化生產效率和保障員工權益等多個方面。巡檢可以對礦井設施、設備進行檢查，及時發現和解決存在的風險，為制定安全措施提供依據。同時更為重要的一點是，智能化運維ILCM?App中的巡檢管理功能實現了設備信息化、數字化記錄，將巡檢設備所在區域、日期范圍和不同狀態錄入到系統中，并保存到數據庫中。通過數據分析可以為將來的巡檢計劃帶來極大的便利。

3.2.5?標識牌功能

標識牌是本次項目的創新創意點。定制標識牌選用耐磨、耐腐蝕、防火的材料制成，表面平整、牢固并且顏色醒目。二維碼技術通過?App?技術包裝，應用在標識牌管理功能中，是設備管理思路轉變的體現，為員工提供了方便，提高了管理水平與管理效率[7]。

（1）歷史工單可視化呈現，幫助維修決策

在維修過程中，運維作業人員可以通過標識牌管理功能查看設備維修歷史工單等信息，還可以實時看到工單處理的進度，掌握設備歷史維修情況，如問題解決辦法、故障原因、維修材料消耗等，幫助運維作業人員做出維修決策。

（2）設備巡檢與監控

標識牌可以幫助智維中心實現IoT集成，提供IoT接入，監控工作數據、故障信息，為用戶提供設備的遠程監控。當設備運行出現了異常，系統會自動創建服務單，并提醒運維工作人員及時檢查、維修，最大限度保障設備運行良好。

（3）設備維保計劃，執行定期巡檢

除了在設備有問題時能及時響應、快速解決，智能化運維ILCM?App對設備的服務計劃也非常重視，希望能在設備還沒出現問題時就能提前發現、提前介入。通過系統的標識牌管理功能，運維工作人員可以針對某臺設備的巡檢周期，在系統后臺提前設置維保計劃，運維作業人員收到工單提醒時，就可以介入該臺設備進行提前巡檢，或者執行定期巡檢。

3.2.6?工分統計功能

通過制定合理的任務打分制度，韓家灣智維中心執行嚴格的工分制度。員工完成任務后獲得該任務的工分，帶班班組長根據員工當日工作表現分配團隊工分，每日工分關系到員工當月績效工資。ILCM?App工分統計功能實現了從任務下發到分配工分再到生成每日工分報告全流程管理，不僅提高了工作效率，而且杜絕了工分計算誤差，達到降本增效的目的。

3.2.7?設備安裝回撤功能

設備安裝回撤功能主要是對設備數量、地址、時間以及施工人員進行系統記錄。現場運維人員不僅可通過該功能記錄設備的安裝回撤，也可以通過任務管理功能，即填寫設備安裝或者回撤的數量就可以自動記錄該設備的安裝回撤信息。設備安裝回撤能夠保證設備的質量和性能，提高安裝效率和減少成本，保證設備操作的便利性和安全性，以及保障生產和運營的連續性。通過及時發現和解決設備安裝過程中的問題，可以確保設備的正常運行和可靠性，為企業的發展和運營提供有力支持。

3.2.8?員工檔案

員工檔案主要包括員工個人詳細資料、角色身份和井下防爆手機信息等，是該軟件的基礎功能之一。

1.員工個人資料。這份資料包含了員工的基礎信息，能夠支持自定義員工信息字段來擴展更多內容記錄信息。

2.考勤和培訓管理。考勤是企業管理的基礎制度，員工信息資料能夠較為全面地輔助做好智維中心各項考勤工作。?培訓主要是通過在線學習平臺和人工錄入相結合的方式來進行，可以方便員工隨時隨地通過App學習相關知識，極大地降低了培訓成本。

3.2.9?知識庫功能

該模塊設有知識庫，其中包括使用說明書、操作手冊、常見故障、培訓資料和標準規范等內容，便于管理人員實時了解煤炭行業的最新資料，從而制定部署正確的工作內容。這個模塊也能夠使智維中心全體人員學習到最新的專業技能以及前沿知識。該功能對所有人員開放，發現有更新內容可及時上傳系統，保證了系統具有良好的時效性。這個模塊還包含通信電話系統、人員定位系統、視頻監控系統、網絡系統、應急廣播系統、智慧園區以及智能化礦山數據融合共享規范等，覆蓋了智能化礦井常態化運行的基本內容。

3.2.10?報表統計功能

工作量統計功能是ILCM?App功能的重要組成部分，可以了解員工在不同任務上的投入和員工的工作進度，并對未來的工作進行合理的規劃。同時，幫助管理層更好的地了解員工的工作量分布和任務完成情況，優化人員分配和提高工作效率。利用數據挖掘技術 將其科學合理地運用到軟件工程中，不僅能夠針對不同的數據分析目標對數據信息展開科學化分類，還能夠對采集到的數據信息進行系統化整合，形成完善的查詢體系，大大提高數據信息的權威性與準確性，并為后續軟件開發、管理工作提供便利，也進一步增強了對數據信息的正確理解[8]。

4.?取得到的成果

通過建立智能化運維ILCM?App，了韓家灣智維中心成功提升了自動化、信息化和智能化水平。這使得運維過程的自動化與任務管理的信息化能夠有機結合，取得了良好的經濟效益和安全效益，還有效地提高了工作效率和質量。

（1）智維中心可使用該軟件記錄運維系統設備的庫存、安裝、運行、維護、報警、回撤等相關信息。管理人員結合該程序以及現場實際情況下發工作任務。

（2）通過手機App程序和二維碼技術可實現設備巡檢打卡、工作內容實時填寫。使用該程序可實現工作量自動統計上傳，推行管理信息化，取代原先手工統計每人每日工作量，可減少大量的紙質記錄，做到無紙化辦公，實現降本增效。

（3）安全可靠性及工作效率提高。通過在運維系統中監測監控，不但減少人員下井的次數以及人員傷亡的可能性，而且改變了巡檢的思路，提高了巡檢的效率。

5?結語

通過設計韓家灣智維中心智能化運維ILCM?App，成功展示了專業技術人員在現場運維環節提供數據分析的能力。該App充分整合了上游設備廠家的技術優勢和下游煤礦企業的資源優勢，使得各方在煤礦智能化系統常態化運行中發揮了重要作用。同時，它也有效地填補了現有智能化改造中的運維需求，優化了智能化煤礦運維服務，提供了一個安全、可靠、便捷的信息管理平臺。這一舉措顯著提升了韓家灣智維中心的運維管理水平，增強了企業的競爭力，最終實現了高質量的發展。

參考文獻

• ?呂鉑，楊黎，李業.煤礦智能化運維平臺構建研究[J].科技創新與應用，2023，13（17）：50-53.
• ?邢嘉舒，徐碩博.安卓手機移動辦公App軟件的開發及應用研究[J].科技資訊，2021，19（32）：20-22.
• ?曾發鑌，倪文耀.煤礦安全生產標準化安全風險分級管控App開發[J].煤礦安全2019，50（11）：235-238，243.
• ?王標，劉波，張體蒙.煤礦智能化信息管控平臺建設分析[J].能源與節能，2023（5）：174-176，180.
• ?李鑫.有關煤礦智能化系統探索[J].當代化工研究，2022（8）：106-108.
• ?張雪雪.設備管理App軟件及二維碼在煤礦機電設備管理中的應用[J].石化術，2020，27（7）：267-268.
• ?劉彩云.App掃碼技術在煤礦物資儲備管理中的應用研究[J].信息與電腦（理版），2018，（21）：40-41，44.
• ?王春明.在軟件工程中數據挖掘技術的應用探索[J].科技資訊，2021，19（12）：42-44.