煤矿数字化矿山的实现

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1、1大屯煤电（集团）公司数字化矿山的实现踪家贤(大屯煤电集团有限责任公司调度室 邮编:221600)摘要 为更好地落实“坚持以科学发展观为统领，紧紧围绕中煤集团公司加快建设世界一流能源企业总目标，全面实施大屯公司“十二五”发展规划”这一宏伟的战略目标，让信息化为企业可持续发展服务。引入地理信息系统 GIS（geography Information System）为基础平台，全面地深入发掘生产经营信息，统筹分析归类，合理规划，精心开发指导煤炭生产、经营的灵魂信息系统，建立切实为煤炭企业服务的数字矿山网络。关键词 地理信息系统 数字矿山 话视系统 中国煤炭工业协会信息化分会组织有关单位和大型煤炭企

2、业编制的煤炭信息化“十二五”发展规划提出了指导思想：以科学发展观为指导，以深入推进煤炭工业“两化融合”为核心，重点解决煤炭工业改革发展过程中对信息化的各方面需求。以煤炭工业转变发展方式为主线，促进大型企业深化信息化研发与应用，带动中小企业加快信息化建设步伐，推动煤炭行业整体转型升级、协调可持续发展； “十二五”时期，初步建成较为完整的煤炭行业信息化标准体系，有序推进各类煤炭信息化标准的制定和发布；发展智慧矿山和数字矿山；结合物联网、云计算、地理信息系统等新技术在煤炭行业研究和应用， “十二五”期间，建设 5-10 个“智慧矿山”示范煤矿，5-10 个三网融合示范煤矿 ;千万吨以上煤炭集团至少建

3、设 1 个数字示范矿井。信息化系统建设要贴近企业实际需求，为企业生产和管理服务，从管理中提炼出有用信息，去粗取精，作为决策的依据。能源是发展国民经济的基础，煤炭依然是重要的能源之一，煤矿的开采管理方式虽然在近几年得到长足的发展，但还是不能完全脱离人工现场管理，人工决策，人工数据搜集的管理模式。随着数字技术飞速发展的今天，摆脱这一落后的管理模式即可变为现实，数字矿山的开发利用，使企业迈上一个崭新的台阶。 发挥计算机网络资源优势，大力推进管理信息化、生产自动化进程，加强对市场信息和关系企业利益信息的收集归纳、整理分析、研究利用工作，为集团公司科学决策提供可靠保证，信息化将大大加快结构调整的步伐。大

4、屯煤电（集团）公司近些年来信息化建设有了长足的发展，投入大量资金，建立了国家规定的安全生产六大系统和生产指挥系统，那么怎样使现有的信息化优化整合，是个值得探讨的问题。 信息内容和管理形式多种多样，调研煤矿行业信息化建设的例证，各有千秋，但总觉得信息管理系统虽然在网络建设上投入大量资金，仅在某一行业或某一系统，开发了局部的或单一的信息内容予以运作，没有纲领性的系统平台，而且信息散乱，内容不充分，只是给某些工作提供了方便，无法提取系统性的决策依据，不能起到实际意义的充分运用现代信息技术，改造生产工艺，实现生产过程自动化；改善企业经营管理，实现管理方式系统化；改进信息系统，实现知识管理网络化；改变营

5、销手段，实现商务运营电子化的目的。引入地理信息系统GIS（geography Information System）为基础平台，全面地深入发掘生产经营信息，统筹分析归2类，合理规划，精心开发指导煤炭生产、经营的灵魂信息系统，建立切实为煤炭企业服务的数字矿山网络。 地理信息系统（GIS）是集计算机科学、地理学、遥感学、空间科学、信息科学、管理科学等为一体的新兴边缘科学正在兴起和急速发展，已逐渐成为资源管理和政府部门、大型行业决策的重要技术之一。地理信息系统可用于地理相关信息的搜集、存储、管理和分析，与传统的分析方法相比较，它将过去的手工、单一、静态、以定性为主的分析技术推进到多时相、多数据源、时

6、空结合、定性与定量相结合的综合分析技术。地理信息系统（GIS）技术是一项近代技术。六十年代，计算机应用于地理学，GIS 技术诞生了；六十年代末到 1975 年，计算机自动绘图产生； 1985 年，进入了地图数字化年代。GIS 系统在世界各个领域应用相当广泛，特别是利用高科技的现代化战争中，得以充分应用。我国地理信息系统的引入较晚，自中国地理信息研究所与武汉地质大学联合引进美国 MapInfo系统进行汉化使用以来，地理信息系统的研制开发如雨后春笋在科研单位、大专院校蓬勃发展，全国约有数百家研制开发单位。我国 GIS 系统应用在资源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查、交通、能源、通

7、讯、地图测绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、110 报警系统、公共汽车调度等方面得到了具体应用。地理信息系统（GIS）不仅实现了电子地图的显示、管理、建立和修改功能，更重要的是实现了在电子地图上的地图对像与关系数据库中的记录自动联接。可实现地图与数据库的双向查询，并能使地图上的对像（如建筑物、道路、井下巷道等）与数据库中的相关数据联接，以数据库中的数据来动态改变地图对像的可视属性，自动生成生动易用的各种专题地图（生产状况监测图、线路流量负载图、各分支机构营业收入图、机械设备利用率统计图等） ，以供管理、分析、决策。尤其适合管理人员

8、进行宏观查询，综合分析 。 根据公司的实际情况，矿区信息化管理系统建成 GIS 数字矿山纲领平台。建立数字矿山系统总体目标是：以光纤铺路，局域网为纽带， GIS 矿区航测图、采掘工程图为导向平台，工业电视、生产监测监控、生产管理数据、营销以及经济活动为决策内容，话视为联络手段，使之煤电铝运一体化经营一盘棋。实现指挥灵活，政令畅通，决策有据，发展有规划的目的。按照“优、快、省、好”的原则，建立数字矿山系统要统一规划，整体布局，既要求实用又要节约，避免重复立项；设备选型要科学先进，且忌品牌繁杂，型号不一，配件不能互换，致使过多备品备件的投入。 1 光纤铺路 根据矿区信息化的发展规划，光纤已铺设到每

9、个基层单位，完成了光纤铺路第一步计划。 2 局域网为纽带 随着光纤网路的铺设完工，局域网是传递信息的主要工具，建立公司局域网为传媒的矿区信息管理平台已经正常运行。 3 GIS 矿区航测图、采掘工程图导航 3信息是依靠网络来传播，网络又凭借信息来支撑和发展，没有丰富的信息资源，网络的频带再宽，速度再快也不能发挥应有的作用。下图为设计的 GIS 数字矿山系统的主界面图，借用鹰眼技术从主界面上可快速引导至四矿和厂，再无缝连接引深至井下（或车间） ，调入 GIS 采掘工程图（或生产流程图） ，从图中查阅嵌入的来自一线的动态生产信息和各种数据（预报工作单元某个时间段的投入与产出的量，投入包括人力和物力，

10、产出包括产出量和核算的各种经济指标；填入预想的数据参数，可提取理想的设计方案） ，供领导和生产指挥人员了解、分析、决策、从而及时反馈信息，使得有序地更好更快地部署生产，促使安全、生产、经营管理明朗化，决策智能化。 设计的 GIS 数字矿山主界面图4 监测监控、工业电视、生产数据为决策内容 该部分主要定位在生产安全监测与管理上，是网络中全天候、信息量最大的一部分，从综合信息服务，生产调度，安全管理的角度完整实现业务需求，利用 webgis 技术实现集团综合信息，矿井巷道的监测数据，井下人员定位、重要安全设施、机电设备，避灾路线，作业信息的及时采集、管理、发布、检索、查询，实现预警、报警功能，实现

11、生产计划、作业情况、作业指令、救灾预案等重要信息的管理，利用强大的空间分析功能进行最佳避灾路线分析，利用三维可视化功能提供井巷三维工程地质、灾害源、灾害场专题图从而为领导、员工提供信息服务，为集团领导安全、生产提供强有力的决策支持，为生产，安检，调度，地质、机电、通风、运输等部门提供有力的管理工具。将安全生产的监测监控信息、人员定位及工业电视嵌入 GIS采掘工程图或生产流程图中，载入局域网，达到实时实地观察、指挥生产的目的。 44.1 监测、监控 4.1.1 设备跟踪：GIS 采掘工程图中（巷道中）设计嵌入测点设备图形的直观工具软件，测点设备地址和 GIS 图中测点设备相关联。能监测、定义测点

12、设备各种参数，随 GIS 图比例不同进行相应缩放。对运动设备（如煤机、电机车等） ，根椐运行速度和开停时间等技术参数，定义运动轨迹的长度，模似其动态的运动轨迹与位置，并随工作面的推移而紧紧相随。或发展物联网，对参与安全生产的所有设备统一编码管理，全天候跟踪设备的位置、运行参数和实时工作状况（如开/停） 。4.1.2 安全报警：根椐预设测定的参数数据（如瓦斯、温度、烟雾等）超限时，发出实时语音报警。并把相应区间放大的 GIS 图及超限参数，自动显示在指定的一个或多个 IP 地址的终端上，开启三维避灾路线图，闪亮避灾路线；点亮井下不同颜色的避灾指向标灯，并发出语音广播告警。 4.1.3 设备开停：

13、跟踪现场的各种主要设备（如煤机、运输机等）的工作状况。一旦设备工作，在 GIS 图相应的位置弹出小画面工业电视图像，告诉值班人员该设备运行工况，并保存记录在案，图像按设定的时间自动消隐。GIS 图中的设备图形响应鼠标事件，弹出小窗口，以表格的形式显示工作状况、开停次数、工作时长（班、日、月、年） ，可查询当前工况和历史工况的纪录。4.1.4 模拟量信号：（如风机的风量、排水泵排水量及电器的负荷等）记录运行参数，并能自动绘制运行曲线，显示某一时间段内的最大值、最小值。并能把模似量映射为设备的开停状态（例如：根椐电流大小确定该设备是否工作） 。 4.1.5 随机显示采掘工作面的各种参数：响应鼠标事

14、件，调取采掘工作面的各种参数，弹出资料表格框，详尽地报告该面的开采日期，设计储量、走向长度、面长、采高和查询时的实际剩余储量、走向长度、面长、采高以及设备名称、规格型号、数量等资料。工程图上显示实时采掘进度，设计采掘工作面为黑色，随着采掘的推进，从开始采掘处，工作面逐渐变为淡兰色，就像拷贝软件时的动态图条，并有采掘量的百分比显示。 4.1.6 打印输出：所需的系统信息的按时间、按区域汇总分析，支持标准报表输出，打印指定测点的相关数据，统计报表、图形、历史数据等。 4.2 工业电视 4.2.1 工业电视：将工业电视图标嵌入 GIS 系统工程图中，采用分层显示测点。纵览现场摄像设备的布点，点击摄像

15、图标调取现场视频实况。4.2.2 告警功能：当现场有异常情况发生时(如事故现场、盗警、火警或其它入侵等情况)，系统能迅速告警并弹出事故现场的实况画面。利用遥控平台，可进一步了解现场详细情况。 4.2.3 记录、查询、回放功能：对一些重点场所，实行全天候录像，可查询回放。4.3 安全生产数据信息 5安全生产数据信息包括上呈与下达内容。每日的生产数据；通知、通报以及各种办公文本，由基层自行上传与下载（也可下传）；重要信息、通知、通报利用话视系统予以广播通知。4.3.1 安全生产数据：包括每日的安全事故汇报；采掘生产数据的上报；煤炭销、运、存储情况；洗煤、发电、铝的冶炼与加工，以及主要生产数据分析等

16、。 4.3.2 大事故的汇报：除话视汇报的录音录像，还有上传文字资料。 4.4 应急预案汇集系统内人力、物力及各种设备的原始与实时工况资料组织专家库，按不同事故类型预置应急预案处理流程。专家库程序全天候待命，监控、对比日常多变的信息量。一旦发生达到启动预案的事故，专家程序启动相对应的预案，首先语音告警，并弹出事故现场画面，事故类型与处理流程，提供给值班人员核实后决策。4.5 其他 4.5.1 远程功能：除实现话视指挥和管理外，结合 GIS 采掘工程图开设矿区远程生产接续布置；生产事故会诊；生产事故追查会。 4.5.2 电子审批：安全、生产作业规程，电子签字和加盖防伪的电子图章，缩短传阅审批时间，提高办公效率。 5 话视系统为联络手段建立统一的音视频通信管理平台。话视系统是一新型的多媒体通信工具，在传送语音信息的同时，图像信息也同时传送，声画具全，如临现场。达到满足日常安全生产管理的需要，满足生产决策分析需要，满足应急事故处理、应急救援等辅助决策需要的目的。配以硬盘压缩实时录音、录像，选择性查询回放，给事故分析提供条件。 综上所述