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1、煤矿安全生产信息化建设摘 要：信息化建设的水平在一定程度上制约着煤矿安全生产工作的进行，因此，大力发展煤矿信息化建设是保障安全生产根本有效的途径。东庞矿始终发展以信息化保障安全生产的道路，取得了显著效果。本文从安全生产信息化建设的基本概况入手，然后讲述了东庞矿安全生产信息化建设的总体构架和主要做法，最后总结了安全生产信息化建设的重要意义。关键词：安全生产信息化；环网；子系统整合；专家决策一、引 言安全生产信息化建设是提高我国煤矿安全生产水平的一项基础性工作，是实施抢险救灾、指挥决策和资源调度的重要手段，是实现安全生产监督管理高效、快速、准确运行的根本保障。煤矿井下采煤工作面地质条件复杂，环境恶
2、劣，自然灾害多，煤炭生产过程受水、瓦斯、火、煤尘、顶板等多种客观因素的制约，安全形势依然严峻 ,严重影响煤矿生产和人身安全。特别是近几年重特大事故频发，安全管理工作做得好坏将直接影响煤炭工业的健康持续发展。目前，国内煤矿安全管理相对滞后于生产的主要原因有两点：第一，对安全生产认识程度不高；第二，安全管理工作的技术手段相对滞后。当前我国煤炭行业信息化水相对较低 ,信息技术应用不平衡 且投入不足,只注重了硬件设备的投入，在信息化软件系统的研发上相对薄弱,这在一定程度上制约着煤矿安全生产工作。现代化煤矿对安全生产、管理决策提出了更新更高的要求，不仅要保障煤矿生产过程中的安全问题，预防和杜绝各类突发事
3、故和自然灾害；更要掌握生产的整个过程，达到信息化实时监控，实现管控一体化，为领导层及时准确地提供决策信息。把现代化的信息网络技术应用于煤矿安全生产工作，将信息以数字的形式进行采集、处理、传输和应用，建立高效可靠的安全生产体系，为调度指挥、管理决策提供充分的信息依据，及时掌握工作现场的生产动态，使一切危险因素变成可知，使一切操作过程变成可控，这也是安全生产信息化建设的必然趋势。安全生产信息化的建立旨在实现安全生产数据、文字、视频图像、语音等信息共享，使信息收集、传输、处理自动化，为煤矿的安全生产调度指挥、经营管理提供高效、畅通的信息处理、决策支持系统和服务环境。实现信息资源最大程度的综合利用与共
4、享，达到提高管理与服务水平、提高劳动生产率、增强企业竞争能力和讲求效益的目的。将安全、生产环节的监测监控实时数据进行集成，与工业电视系统，语音调度通讯系统融为一体，在中央调度室，就可以实现对全矿安全生产过程及设备状态监测，并提供决策支持。同时通过全矿的安全监测内部计算机网络，使各职能部门随时都可以浏览各系统的运行状态，并可对出现问题及时处理，达到矿井生产管理的科学、高效。系统将集中处理全矿生产及调度的信息，为全矿安全生产、调度和决策指挥提供直观、可靠的手段，对调度指挥、安全救灾具有重要意义。二、煤矿安全生产信息化建设中存在的主要问题目前，我国国有重点煤矿安全生产信息化建设程度不均衡，基本都实现
5、了子系统自动化生产控制和监测，安全状况得到改善。但是在规划、生产、管理、全过程监控等信息化“软” 领域还有较大差距，没有形成信息资源充分共享、性能稳定的煤矿安全生产信息化系统，不能达到真正的管控一体化。其主要问题有以下几个方面：1、对安全生产信息化建设认识不足，信息技术应用投入不足，缺乏完善的、针对煤矿安全生产信息化建设的技术标准和规范，没有形成整体、宏观的规划。2、网络基础设施不足，缺乏统一的数据传输平台。3、煤矿安全生产的技术支撑保障相对薄弱。4、信息化和自动化脱节，缺乏真实、实时的原始数据，各系统软件标准的不统一。5、国内传感器技术发展较慢，产品质量和灵敏度与国际水平相比差距较大。三、安
6、全生产信息化建设总体构架信息化矿山以高速工业以太网为传输网络，以生产、管理各业务环节的子系统信息为数据源，建立基 于 三 维 应 用 的 信 息 化 矿 山 展 示 平 台 ，形成一个中心三个数据库的体系结构（如下图） ，即综合自动化调度指挥中心及监控数据库、空间数据库、管理数据库，提供标准的数据流引擎接口，为与综合自动化平级或上级的其它系统（例如：办公自动化系统、专家系统、地理信息系统、局调度指挥系统等）提供快捷有效的数据支持和平滑融合，达到综合自动化系统的理想境界四化（即自动化、数字化、网络化、信息化）融合；通过调度中心大屏实现安全生产二维、三维以及数据报表的展示；通过数据的模拟建立专家决
7、策分析系统。图 1 安全生产信息化建设总体构架四、实现的功能系统建成后，能把各个子系统有机整合在一起，能使煤矿井上下各生产环节的生产工况信息在现有条件下进行有效集成，能够将各子系统的数据进行深入挖掘，进而实现相关联业务数据的综合分析以及生产状态的实时评估，达到“管控一体化 ”和统一调度指挥决策的目标。系统可在调度室实现对矿井主要生产环节如：煤流、采、运、供电、排水、压风等生产环节的集中监控，部分系统实现可靠无人值守运行，有效提高矿井生产效率；系统将矿井的环境安全监测系统、人员定位系统、各主要环节自动化控制系统等信息集成到统一的平台软件上进行综合分析处理，能实现矿井生产设备的优化运行控制和瓦斯等
8、灾害的预警及联动控制。并通过矿的网络统一出口，与集团公司数据中心完成无缝对接，实现生产信息、安全信息和管理信息实时交换，远程显示、查看相关数据。五、实施内容5.1 井下千兆工业以太环网信息系统传输平台的建立通过矿井工业以太环网的建设，将矿井各环节系统（采掘、供电、 运输、通风、排水等）的设备工作状态信息、生产信息、安全信息实时传递到矿井生产安全调度指挥中心，为矿井的信息化系统提供一个高速、安全、可靠的信息传输平台，为矿领导的指挥和管理提供充分的、实时的信息依据，为矿井建设先进的管控一体化平台提供基础平台。调度指挥中心机房布置两台支持三层动态路由功能的核心交换机，使得多环网通信的故障切换时间得以
9、保证。采用单模光缆作为传输介质。地面环网接入核心交换机，井下防爆交换机分别与核心交换连接。5.2 数据支撑平台的建立安全生产综合数据支撑平台是在全面研究了国内外相关软件和国内矿业企业实际需求的基础上，结合多年全矿井综合自动化项目经验，研发出的一种矿安全生产综合信息集控平台。平台通过建立相应的数学模型，为煤炭企业的集团化、多元化快速发展提供长期支撑，实现远程管理。具有较强的信息融合能力，能对来自不同信息源的安全信息进行综合管理和分析，实现对生产现场安全信息的快速反馈、动态跟踪与控制，提高对企业整体安全管理工作的监控能力。平台主要适用于煤矿企业的机电、通防、地质、测量、采矿等专业的技术人员及相关操
10、作人员。系统全面实现了在矿井采掘中监测信息；瓦斯、CO 等有害气体、人员、安全与生产设备监控信息（主扇、局扇、风门、采煤机、皮带、水泵、人车、压风机、煤仓煤位、水位、束管分析等） ；能以地测、工程数据为基础，将矿井地面与地下的真实全貌（包含生产、设备运行状态）完整地展现出来。系统平台以矿井安全生产信息系统为基础，以煤矿安全生产综合管理为目标的总体架构，对集团公司按专业信息横向综合管理方法，对生产矿井按系统信息纵向综合管理方法。5.3 现场子系统的整合煤矿安全生产信息化技术已成为煤矿未来发展的重点，运用信息技术对煤矿生产中各个环节的数据进行采集并处理，将各子系统数据整合在一起，实现一些必要的控制
11、，为其定制模拟图形，实时监测，更直观形象的展示了各自系统的工作情况。同时，进行更深层次的数据挖掘和分析，并提供安全信息实时准确的查询掌控，为安全生产和决策管理提供了有力保障，以减少隐患事故的发生，提高了迅速决策能力。子系统接入方式煤矿综合自动化系统的建设，需要确保系统软硬件平台与各专业子系统进行可靠、实时、高效地进行信息交互。为此，必须要具备两个条件。首先要实现子系统设备与数据采集服务器之间的物理链路连接，并对交互信息内容、格式进行具体规范描述；同时还要提供灵活、标准、丰富的多种数据交互方式。对于物理链路的连接应系统应支持多种较低门槛的接入方式，保证各种不同技术、厂家的自动化子系统能够顺利接入
12、该平台，目前各种在用系统以及在未来一定的时期内新开发系统，均可选择一种与已相适应、并易于实现的接入方式。各子系统集成完毕后，其数据信息采用工控系统向办公网络单向数据传输的策略；同时建立专用的硬件设计物理隔离网阐和多种软件防护策略来保证两个网络实现安全的信息交换与资源共享。物理隔离网闸从物理上隔离、阻断了具有潜在攻击可能的一切连接，实现真正安全，物理隔离网闸提供比防火墙更可靠的安全技术，提高办公网络的安全强度。5.3.1 参数监测系统接入（1）提升监控系统：提升系统中罐笼位置等各类参数信息；（2）安全监控系统：监测监控系统中瓦斯、一氧化碳等各类参数信息；（3）人员定位系统：人员定位监测系统中下井
13、人员时间、所在位置等各类参数信息；（4）压风机监测系统：压风机监测系统中风压、压风机开、停等各类参数信息；（5）抽风机监测系统：抽风机监测系统中风机的负压、风机开、停等参数信息；5.3.2 集中控制系统接入（1）皮带集控系统：在调度中心可实现对具备条件的皮带集控子系统进行皮带的开、停以及流程控制；（2）井下主排水控制系统：在调度中心可实现对具备条件的井下主排水控制子系统进行水泵的开、停控制；（3）变电所监控系统：在调度中心可实现对具备条件的变电所监控子系统进行开关分、合闸中以及四遥等控制。（4）洗煤厂集控系统：在调度中心可实现对洗煤厂集控系统中筛选、破碎、选煤等环节的控制。5.3.3 工业视频
14、监控系统接入工业电视监控系统是现代矿井安全生产的重要组成部分，该系统可对煤矿重要生产环节、安全场所、重要岗位、主要大型设备运转情况等进行实时监视并录像。通过本系统，地面监控人员能直观的监视和记录井下工作现场的安全生产情况，及时发现各监控点的违章作业情况，防患以未然，也能为煤矿安全生产分析提供第一手的图像资料，为煤矿的安全生产保驾护航。采用 1000M 工业以太网平台作为传输介质，将井下、井上的主要生产环节、重要设备及关键场合的实时图像传送到矿调度指挥中心和矿领导办公室。使调度指挥人员和矿领导能够直观、快捷地了角生产一线情况，掌握全井重要设备的实时工作情况，提高科学调度指挥和管理的现代化水平。工
15、业电视监控系统利用标准的 LAN/MAN/WAN/Internet 作为传输视频、音频和数据的中枢链路，与模拟视频监控系统和数字视频监控系统不同的是，利用这些在大多数企业已经广泛使用的计算机网络，嵌入式视频前端可以方便地布置在网络地任何地方，而且，视频图像可以灵活地在网络上的任何地点被接收，而不是像从前那样只能在本地看到图像，利用网络技术，现场视频图像可以被发送到任何地方，系统具有强大地灵活性和扩展性。5.4 基于三维的信息化集成软件1、软件架构：平台软件采用 C/S 架构模式，服务器端采用 Oracle 数据库进行数据存储，客户端进行终端显示和操作，服务端与客户端通过网络连接，客户端用户界面
16、包括企业管理器、空间数据采集器以及企业应用平台。2、平台展示：(1) 三维建模展示(2) 三维查询功能分析(3) 生产监控子系统接入三维展示根据煤矿生产过程按不同流程分类展示：煤流、风流、水流、电流，形成一矿四井四厂的管控模式，各系统数据可以共享。不同单位可根据实际应用了解不同信息。根据三维应用展示基础平台权限分配方案，结合平台强大的三维建模展示功能，根据煤矿不同层次的需要，对平台展示进行如下分配：1、系统管理员层：通过系统平台提供的工具进行数据维护；2、班组管理层：通过系统平台提供的工具进行数据采集、修改、日常的数据更新；3、区队管理层：通过系统平台界面分配，进行数据建模，图形界面浏览，对主管业务范围内的相关信息进行搜集、查询和修订；4、矿级领导层：通过系统平台工具进行业务查询、矿井漫游、灾害分析，在系统允许的情况下进行远程操作和决策执行。5.5 专家决策分析系统的建设5.5.1 基于三维展示应用平台的避灾路线分析基于信息化矿山基础信息平台整合研究救避灾预案，融合自动化监控系统和矿井通讯系统数据，建立一个应急综合指挥
