摘要：本文詳細(xì)闡述煤礦安全生產(chǎn)建立信息保障系統(tǒng)的必要性，提出了包括基于三維地理信息系統(tǒng)的礦山生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)、事故樹模型的安全管理系統(tǒng)、關(guān)鍵活動的經(jīng)營管理系統(tǒng)、項(xiàng)目管理的調(diào)度管理系統(tǒng)等核心內(nèi)容的信息保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架和設(shè)計(jì)原則。
　　關(guān)鍵詞：煤炭，安全高效，信息保障
　　一、引言
　　黨的十五屆五中全會提出要大力推進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)和社會信息化，十六大提出將信息化帶動工業(yè)化、工業(yè)化促進(jìn)信息化作為走新型工業(yè)化道路的戰(zhàn)略舉措。十七大又從貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的高度，對推進(jìn)信息化做出新的部署，要求我們?nèi)�面認(rèn)識工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、市場化、國際化發(fā)展的新形勢、新任務(wù)，大力推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合。
　　目前，信息，和資金、物資、設(shè)備、人力一樣正逐步成為一種實(shí)實(shí)在在的資源。這給煤炭企業(yè)發(fā)展帶來新的機(jī)遇，國內(nèi)各煤炭企業(yè)也都在積極探索如何加強(qiáng)信息化建設(shè)，建立起以先進(jìn)的信息技術(shù)為支撐的煤炭高效生產(chǎn)的信息系統(tǒng)。這里我們擬就平煤天安十二礦在建設(shè)煤炭高效信息保障系統(tǒng)方案與策略作以下探討。
　　二、企業(yè)信息化現(xiàn)狀及需求分析
　　平煤天安股份有限公司十二礦（以下簡稱十二礦），位于平頂山礦區(qū)東部，始建于1958年，原設(shè)計(jì)能力為30萬噸/年，經(jīng)過改造擴(kuò)建，2006年核定年生產(chǎn)能力達(dá)到130萬噸，現(xiàn)有從業(yè)人員4000余人。作為中平能化集團(tuán)的下屬礦井，2003年接入平煤集團(tuán)骨干網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過近幾年的信息化建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋該礦所有機(jī)關(guān)科室、生產(chǎn)科室及基層區(qū)隊(duì)，信息化基礎(chǔ)設(shè)施比較完備。現(xiàn)有工業(yè)電視系統(tǒng)、生產(chǎn)安全監(jiān)測與監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、礦井通信系統(tǒng)，物資管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)、會計(jì)電算化系統(tǒng)以及辦公自動化系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)，但是信息技術(shù)應(yīng)用水平處于初級階段，各系統(tǒng)之間存在“信息孤島”，不能實(shí)現(xiàn)信息和資源的合理利用以及實(shí)現(xiàn)對管理和決策的全面支持。
　　煤炭生產(chǎn)涉及海量異質(zhì)的礦山信息資源，諸如地形、地質(zhì)構(gòu)造、巖層、煤層、水文、煤層氣（瓦斯）、氣象、交通、建筑、人文、環(huán)保、物資、設(shè)備、供電、運(yùn)輸、通風(fēng)、防塵、避災(zāi)、抗災(zāi)、監(jiān)測監(jiān)控、工業(yè)管路（包括通訊線路）和地面工程、地下工程等，這些信息既有地面的，也有地下的，而且地下與地面的地質(zhì)體、地物類和工程互相聯(lián)系、相互制約、相互驅(qū)動。而這些信息的數(shù)字化，編碼化是決定企業(yè)信息化順利開展的關(guān)鍵。因此，建設(shè)信息化之前需要對其進(jìn)行規(guī)范的信息資源管理，統(tǒng)一的代碼和數(shù)據(jù)字典設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用規(guī)范定制，并以此作為企業(yè)信息化的先決條件。
　　采掘生產(chǎn)、礦山調(diào)度以及安全管理是煤礦生產(chǎn)的主要組成部分。其共同的特點(diǎn)是現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性差、系統(tǒng)復(fù)雜、相對獨(dú)立、橫向溝通不暢，因而在工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度、安全控制等方面管理存在較大難度。如采煤機(jī)械、通風(fēng)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息、工作面推進(jìn)揭露信息、瓦斯煤塵的實(shí)時動態(tài)信息、井下人員工作活動信息、電力和安全防護(hù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)信息等的采集、傳輸、分析以及展示都受到礦井環(huán)境和業(yè)務(wù)管理等方面的限制，難于集中處理，綜合決策。需要集成在統(tǒng)一的地理信息平臺上進(jìn)行系統(tǒng)處理。
　　煤炭企業(yè)傳統(tǒng)管理模式相對落后，難以適應(yīng)信息時代企業(yè)發(fā)展的需求，企業(yè)信息化建設(shè)同時也是一場管理革命，不僅僅是計(jì)算機(jī)代替人的手工操作，而是管理思想、管理理念、管理體制的變革和更新。在信息化建設(shè)的過程中，要對信息時代新的管理動向加以研究、實(shí)踐，充分利用信息技術(shù)改造煤炭產(chǎn)業(yè)管理模式和管理手段，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)管理的提升與創(chuàng)新。
　　三、信息保障系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
　　礦井信息保障系統(tǒng)建設(shè)必須建立在4D地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，一旦建立了包括地質(zhì)信息、危險(xiǎn)源信息和生產(chǎn)信息的4D時空虛擬礦山模型，所有開采設(shè)計(jì)都能夠預(yù)先模擬出開采進(jìn)度的動態(tài)結(jié)果，包括安全隱患的預(yù)先顯現(xiàn)，開采結(jié)果的預(yù)先模擬，可把大多數(shù)安全隱患消除在開采設(shè)計(jì)階段。隨著采礦生產(chǎn)的不斷推進(jìn)，可以根據(jù)各種監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)和檢查檢測系統(tǒng)返回的動態(tài)數(shù)據(jù)，利用礦山數(shù)字化平臺提供的模型庫、方法庫和評價(jià)庫實(shí)時進(jìn)行巖體變形、瓦斯突出、突水透水等危險(xiǎn)因素進(jìn)行定性定量分析和預(yù)測預(yù)報(bào)，對不安全因素進(jìn)行整改，同時對有危險(xiǎn)性的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，一旦有危險(xiǎn)征兆就可啟動相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。并能在人員定位系統(tǒng)的監(jiān)控之下，使所有礦工都遠(yuǎn)離危險(xiǎn)源、工作在安全、舒適的環(huán)境之中，可以大幅度地降低死亡率，為打造我國的本質(zhì)安全型礦井奠定基礎(chǔ)。
　　十二礦信息保障系統(tǒng)系統(tǒng)是在統(tǒng)一的時間坐標(biāo)和空間框架下，將海量異質(zhì)的礦山信息資源進(jìn)行數(shù)字化、編碼化，科學(xué)合理地組織各類礦山信息,并對其進(jìn)行有序的管理和整合。在形成全面的信息數(shù)據(jù)倉庫的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代圖形學(xué)技術(shù)、空間分析、數(shù)據(jù)采礦、知識挖掘、虛擬現(xiàn)實(shí)、可視化、網(wǎng)絡(luò)、多媒體等新技術(shù)、新理論，建立一個集信息資源編碼、規(guī)劃、采集、管理于一體的數(shù)據(jù)信息平臺，并集成辦公自動化、工業(yè)自動化、管理系統(tǒng)等管理信息層的強(qiáng)大時空信息系統(tǒng)。系統(tǒng)不僅具有強(qiáng)大的繪圖能力、三維建模能力和面向地理信息系統(tǒng)的管理能力，而且要對采掘、一通三防、防治水、供電、運(yùn)輸、礦壓等生產(chǎn)規(guī)劃、危險(xiǎn)源辯識和預(yù)測預(yù)報(bào)等提供需要的數(shù)據(jù)、圖形和信息，消除各專業(yè)和各部門之間的信息孤島，達(dá)到信息完全共享和動態(tài)聯(lián)動。從而將一個逼真的、可視的、透明的、可控的數(shù)字礦山展現(xiàn)在人們面前，利用計(jì)算機(jī)屏幕了解礦區(qū)地面和地下任何地點(diǎn)、任何時間和任何方面的信息，并提供必要的智能決策，使整個礦區(qū)的生產(chǎn)和管理真正實(shí)現(xiàn)“運(yùn)籌于帷幄之中，決勝于千里之外”的宏大目標(biāo)。總體框架設(shè)計(jì)簡單描述如下：
　　十二礦的信息保障系統(tǒng)系統(tǒng)以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺，從下到上可分為數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)儲存層、核心應(yīng)用層、信息展現(xiàn)層。在核心應(yīng)用層中我們又橫向的將其分為：功能應(yīng)用模塊（包括各專業(yè)子系統(tǒng)）、決策管理模塊、系統(tǒng)配置模塊（DBA）以及數(shù)據(jù)挖掘模塊。
　　四、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
　　根據(jù)系統(tǒng)總體框架的設(shè)計(jì)思路，我們逐層介紹十二礦在探索信息保障系統(tǒng)建設(shè)方面的一些經(jīng)驗(yàn)。
　　1、數(shù)據(jù)采集層
　　數(shù)據(jù)是信息化系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的根本。如果數(shù)據(jù)流能夠很容易地從生產(chǎn)過程、管理過程以及經(jīng)營過程傳遞到信息處理平臺，就可以做出快速、靈活的管理和決策。煤炭采掘生產(chǎn)活動復(fù)雜多變，數(shù)據(jù)采集一般包括這幾個方面：一、井下實(shí)時檢測監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，如瓦斯、煤塵、風(fēng)速、風(fēng)量、人員活動情況以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)等。二、生產(chǎn)以及經(jīng)營數(shù)據(jù)：如產(chǎn)量、采掘進(jìn)尺、物資消耗、人力資源等。但許多數(shù)據(jù)的采集受到環(huán)境、技術(shù)以及安全等方面的影響不可能完全實(shí)現(xiàn)自動化采集，經(jīng)過反復(fù)論證，我們將自動采集與人工收集相結(jié)合，以規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)接口和通訊方式來實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集。在現(xiàn)場，我們采用多種不同的控制采集設(shè)備，如用kj4實(shí)時采集通風(fēng)、瓦斯數(shù)據(jù)；用kj250系統(tǒng)采集人員以及設(shè)備活動信息；用電力檢測監(jiān)控系統(tǒng)采集電力設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)；并輔以人工的方式收集采掘進(jìn)尺、煤質(zhì)參數(shù)、地質(zhì)勘測等數(shù)據(jù)。從而實(shí)現(xiàn)對礦井上、下實(shí)時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集。
　　2、網(wǎng)絡(luò)傳輸層
　　煤礦信息化系統(tǒng)經(jīng)歷了從單一參數(shù)監(jiān)控到多參數(shù)、全方面應(yīng)用的過程。這些系統(tǒng)解決了采掘機(jī)械化的急需，但均普遍存在通用性差，性能價(jià)格比低等問題，各類自動化系統(tǒng)通訊的非開放性也造成了一個個信息和傳輸孤島，不符合硬件通用，系統(tǒng)集成以及多網(wǎng)合一的發(fā)展趨勢，難于滿足煤炭高產(chǎn)、高效、安全生產(chǎn)的需要。為了解決這些問題，需要建立一套全礦井綜合業(yè)務(wù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺，將礦井各類環(huán)境、生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控，通訊等子系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)、音頻和視頻信息通過高速傳輸網(wǎng)絡(luò)傳遞到系統(tǒng)應(yīng)用平臺上，為煤炭企業(yè)的生產(chǎn)過程控制、安全運(yùn)行與管理提供整體傳輸保障。結(jié)合技術(shù)發(fā)展趨勢和礦山的生產(chǎn)特點(diǎn)，我們綜合GEPON、千兆以太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線等技術(shù)在井上下搭建起一套適合煤礦生產(chǎn)需要的千兆光纖骨干網(wǎng)絡(luò)。從而有效的解決了系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面的需求。
　　3、數(shù)據(jù)儲存層
　　隨著信息化的建設(shè)的不斷深入，企業(yè)業(yè)務(wù)的增加和應(yīng)用對數(shù)據(jù)的依賴性的也將逐步增強(qiáng)，數(shù)據(jù)的安全存儲、有效匯集、集中管理、綜合分析以及容災(zāi)備份等方面的要求也將日益提高。針對上述情況，經(jīng)過綜合的研究和分析。我們提出采用分布式數(shù)據(jù)存儲模式，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全存儲。為了便于管理和提高檢索效率，我們從邏輯上把數(shù)據(jù)庫劃分為靜態(tài)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和多媒體數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)用不同的物理服務(wù)器分別管理，實(shí)現(xiàn)分布式操作，其中靜態(tài)數(shù)據(jù)庫存放普通數(shù)據(jù)和靜態(tài)文檔、實(shí)時數(shù)據(jù)庫存放監(jiān)測監(jiān)控的實(shí)時數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)庫存放工業(yè)電視系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)的視頻片段和音頻片段。從而為保證礦山數(shù)字化建設(shè)的順利實(shí)施提供了必要的數(shù)據(jù)傳輸和存儲平臺。
　　4、核心應(yīng)用層
　　企業(yè)信息化的實(shí)質(zhì)就是對信息的處理和應(yīng)用，它直接關(guān)系到“帶動”和“促進(jìn)”的效果。因此如何實(shí)現(xiàn)信息資源的合理應(yīng)用就成為企業(yè)信息化的關(guān)鍵。根據(jù)信息化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，其主要的功能應(yīng)用系統(tǒng)包括：一個綜合的數(shù)字礦山集成平臺，在平臺上集成一套包括基于四維地理信息系統(tǒng)的礦山生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)、基于危險(xiǎn)源辯識模型的安全管理系統(tǒng)、基于關(guān)鍵活動的成本管理系統(tǒng)、基于項(xiàng)目管理的調(diào)度管理系統(tǒng)等核心內(nèi)容的大型數(shù)字礦山軟件系統(tǒng)。
　　集成平臺系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的二維系統(tǒng)設(shè)計(jì)和三維地質(zhì)建模，而且能實(shí)現(xiàn)采、掘、機(jī)、運(yùn)、通和輸配電、給排水系統(tǒng)的動態(tài)連動，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、安全和成本管理的無縫集成，為打造本質(zhì)安全型的高產(chǎn)高效礦井提供一套完整的信息保障。生產(chǎn)技術(shù)管理子系統(tǒng)建立起了4D的虛擬礦山模型，開采設(shè)計(jì)能夠預(yù)先進(jìn)行動態(tài)模擬，包括安全隱患的預(yù)先顯現(xiàn)，開采結(jié)果的預(yù)先模擬，可把大多數(shù)安全隱患消除在設(shè)計(jì)階段。安全管理子系統(tǒng)提過了一套科學(xué)的基于事故屬分析理論和危險(xiǎn)源識別技術(shù)的安全評價(jià)體系，可以根據(jù)各種監(jiān)測、監(jiān)控的動態(tài)數(shù)據(jù)，利用平臺里的模型庫、方法庫和評價(jià)庫實(shí)時地對巖體、瓦斯、水文等的危險(xiǎn)因素進(jìn)行定性定量分析和預(yù)測預(yù)報(bào)，為隱患整改、危險(xiǎn)性的區(qū)域的監(jiān)控提供條件，當(dāng)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)征兆時還可立即啟動相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。經(jīng)營管理子系統(tǒng)運(yùn)用作業(yè)成本法（ABC法，Activity-basedCosting），以管理為核心，核算為手段，效益為目的，對礦山生產(chǎn)成本進(jìn)行事前測定、日常控制和事后考核，實(shí)現(xiàn)企業(yè)成本的動態(tài)管理。調(diào)度管理子系統(tǒng)系統(tǒng)以項(xiàng)目管理為主線，以生產(chǎn)技術(shù)管理為核心，以實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以調(diào)度控制為手段，以實(shí)現(xiàn)安全高效調(diào)度為目標(biāo)的閉環(huán)調(diào)度指揮系統(tǒng)。利用項(xiàng)目管理技術(shù)的‘調(diào)度’和‘控制’能力，在科學(xué)的管理下保證生產(chǎn)按計(jì)劃進(jìn)行，當(dāng)生產(chǎn)某項(xiàng)工作偏離了計(jì)劃后，能夠進(jìn)行后繼工作的及時調(diào)整，根據(jù)人力、物力、資金和技術(shù)尋求最優(yōu)的后繼方案，繼續(xù)進(jìn)行指揮調(diào)度。
　　5、信息展現(xiàn)層
　　無論是管理的實(shí)際需求還是信息化成果的展現(xiàn)，都需要有一套完善的信息展現(xiàn)機(jī)制，來作為信息成果轉(zhuǎn)化輸出的終端平臺。主要由圖形工作站、大屏幕、電視墻、視頻會議、投影設(shè)備、噴繪設(shè)備等相關(guān)設(shè)施組成。成果包括兩個方面：基于GIS的綜合查詢和基于門戶網(wǎng)站建設(shè)的WEB應(yīng)用查詢。通過GIS管理設(shè)置和WEB發(fā)布設(shè)置，實(shí)現(xiàn)Internet上的遠(yuǎn)程操作、信息管理以及綜合信息查詢。可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘功能：主要包括安全檢查、質(zhì)量檢查、效益分析、信息的挖掘、分類和匯總等。
　　五、信息保障系統(tǒng)建設(shè)策略
　　企業(yè)信息保障系統(tǒng)建設(shè)是一個長期收益的投資化行為，不是IT高消費(fèi)，必須爭取把握時機(jī)，運(yùn)用正確的技術(shù)，合理規(guī)劃，整體設(shè)計(jì)，才能取得好的效果。企業(yè)信息化同時也是一個“一把手”工程，是一項(xiàng)重大的系統(tǒng)工程，是關(guān)系到企業(yè)長足發(fā)展的保障工程，因此，只有企業(yè)最高決策層的全力支持才能取得成功。企業(yè)信息化工作首先要化的是“人”，解決好認(rèn)識上和知識上的障礙后，企業(yè)的信息化建設(shè)才能一馬平川，所以我們比西看準(zhǔn)形勢，抓住機(jī)遇，按新型工業(yè)化的路子，為煤礦信息化建設(shè)工作做出更大貢獻(xiàn)。
　　
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