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煤礦安全生產信息化建設探究

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煤礦安全生產信息化建設探究

一、煤炭行業的信息化發展現狀

按照中共中央辦公廳、國務院辦公廳下發的《2006-2020年國家信息化發展戰略》和中國煤炭工業協會制定的《煤炭工業信息化“十三五”發展規劃》,結合煤炭行業的信息化發展規劃,國內信息化起步較晚的煤礦已經建成了礦用有線傳輸網絡、信息中心機房、地面行政通信系統、礦用有線調度通信系統、礦井移動通信系統、礦用廣播通信與信息系統、煤礦安全監控系統、煤礦井下人員位置監測系統、煤炭產量遠程監測系統、煤礦圖像監視系統、瓦斯抽采(放)監控系統、礦井火災監控系統、礦井水文監測系統、煤礦安全生產綜合調度系統、煤礦安全監管執法系統、應急救援指揮系統、煤礦隱患排查管理系統、防治水管理信息系統;信息化程度較高的煤礦在此基礎上還建設了統一通信系統、煤礦供電監控系統、礦井排水監控系統、壓風機監控系統、主要通風機監控系統、礦山壓力監測與預警系統、地質保障數據處理系統、煤礦重大危險源信息管理與監控系統和辦公自動化系統、職工培訓系統等信息化等信息系統,信息化基礎建設已初具規模。

二、煤炭行業信息化普遍存在問題

煤炭行業信息化開始是比較早的,但是煤炭行業中信息化程度發展速度相比其他行業慢,當今煤炭行業多數企業礦井存在基礎參數采集內容少,不能精準、適時、地表達礦井生產狀況。在“兩化融合”的背景下,煤炭行業中多數企業已經具備了良好的信息化資源基礎,在業務系統建設方面已經初具規模,但是存在著煙囪式分布、系統孤立、數據不集中等問題,無法更好的發揮出數據的決策支撐作用,因此打通數據孤島建設安全生產大數據分析系統迫在眉睫。

三、煤礦安全生產大數據分析信息化體系建設方法

(一)建立統一的安全生產數據體系,形成企業級規范的信息集成編碼體系

根據2016年《煤礦安全生產在線監測聯網備查系統通用技術要求和數據采集標準(試行)》及DB14/T671.1-2012要求,規范煤礦安全監測、煤礦井下作業人員、礦井工作面礦壓、水文監測、煤礦產量監測等數據的采集內容、方式、技術參數規范等。對于規范中未包含的業務系統,進行相應的標準化數據編碼,最終形成煤炭行業規范的信息集成編碼體系。

(二)建設基于ESB企業服務總線的集成平臺

利用中間件、數據交換等技術,實現統一用戶管理、統一認證,實現數據集成、權限集成和展示集成,能夠為管理人員提供強大的數據實時采集、儲存和分析等功能。煤礦數據集成的主要來源是安全生產業務系統,利用物聯網和云計算技術實現數據集成,將基礎空間和屬性數據、在線監測的實時性數據、專業業務系統的事務性數據集成起來,構建煤礦安全綜合數據庫。數據集成平臺建設包括數據標準規范制定、數據共享交換服務的開發。因此需要實現以下四套規范的制定:元數據標準規范;數據采集規范;數據共享規范;數據接口規范。

(三)建立安全生產數據倉庫

通過數據采集平臺集成煤炭企業各礦井的生產數據,建立煤炭企業安全生數據倉庫。按照生產業務的類型劃分不同的主題數據庫。由于生產數據對時效求較高,安全生產數據倉庫的建設涵蓋實時歷史數據庫與關系型數兩種類型數據庫。數據倉庫存主要儲從業務系統中導出的用于決策支持和挖掘的企業數據,也導出操作型數據的輕度匯總數據。

(四)建設安全生產綜合展示平臺

為了實現信息系統的融合共享、縱向貫通,實現各業務系統數據的實時交互及信息的逐級下鉆,進而實現相關聯業務數據的綜合分析以及生產狀態的實時評估需要建設安全生產綜合展示平臺。平臺通過融合多種監測、數據展現技術應用,將涉及安全、生產、調度指揮管理的信息集成到統一調度指揮平臺進行統一展示,實現對基層單位生產現場多方位信息的實時監視與集中調度。針對領導層、綜合調度人員、業務人員等各層級用戶,分別展現各自關注的總體產量、進尺、外運、銷售、庫存、各類安全監測報警信息、各生產環節的重要數據、外部環境信息、各單位數據傳輸狀態(方便維護)、主要生產產量等各類信息,為其決策提供支撐。

(五)建設統一的展示門戶

通過角色權限定義,滿足煤炭企業和各礦端使用人員通過單點登錄,實現定制化的界面服務。將安全生產調度綜合信息平臺相關的應用和數據集成到一個信息門戶之上,并以統一的界面提供給用戶。滿足煤炭企業各部門用戶的個性化需求,實現各應用系統集成,通過使用對煤炭企業及下屬單位機構、人員、權限、數據字典等功能進行集成管理,能夠對各應用系統進行無縫整合。

(六)實現移動端+PC端的全維度、穿透性查詢

將安全生產調度綜合信息平臺各功能(如各煤礦產量監控、銷售、工程進度、值排班情況、人員定位、信息、任務上傳下達等信息)在智能移動終端展現管理,隨時隨地掌控煤礦生產經營狀況。同時在安全生產調度綜合信息平臺的功能基礎上,智能移動平臺可以結合生產經營管理部門及相關人員對煤礦安全生產工作的日常辦公、移動工作的管理要求,提供相關的業務功能,最終實現煤礦安全生產的全局化、一體化、標準化、移動化管理,降低運行成本、提高管理效率和更好的對煤礦生產經營進行監督、調度管理。

(七)建設大數據分析體系

在以上7步驟的基礎上大數據分析體系的基礎數據體系建設完成,接下來通過對煤礦人、機、管、環等環節得到的數據結合工作場景建立大數據分析體系,此體系可以對生產環境進行診斷和評價并及時展現統計分析結果,分析體系的建立提升煤炭企業安全生產管理水平與災害防控能力。實現監控、安全、生產等環節智能化決策。在安全生產數據倉庫的基礎上,大數據分析體系可以實現安全輔助、生產輔助系統的橫向關聯,通過對所有接入的子系統進行數據深度融合與分析,構建大數據分析場景,實現系統間智能聯動。例如可以實現以下幾類分析場景的搭建:在安全生產數據倉庫的數據支撐下,可以實現礦建立煤礦重大設備預警分析場景、設備的全生命周期管理和設備預檢修功能;在建立多系統的數據融合后,通過實時監測環境及生產數據的變化,在大數據的基礎上,挖掘其內在的聯系,建立經驗模型,實現煤炭行業專家系統實現“區域”的礦山綜合分析場景;通過安全生產數據倉庫的數據支撐,通過對瓦斯涌出量、環境溫度、微震、地音、電磁輻射、瓦斯含量、瓦斯壓力、采掘位置、賦存條件、地質構造等數據的學習和對近年煤礦瓦斯突出事故的歷史數據的學習實現各環境因素與煤與瓦斯突出事故的關系,在此基礎上提出預警模型,建立瓦斯超限預測分析場景。

四、結束語

“大數據”已經上升為國家戰略,大數據的發展為大數據在工業領域應用的快速發展提供了堅實基礎,提高了對煤礦安全生產中產生的大量工業實時數據的處理和分析能力。通過大數據的應用,打造基于大數據的煤礦安全生產體系,提高煤炭行業的信息化水平、數據標準化建設發展,推動信息化和工業化的深度融合,帶動并影響生產,大大提升煤炭行業的安全生產管理水平與災害防控能力。

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