煤礦安全生產調度管理系統(tǒng)

PAGE13/NUMPAGES14基于MES原理的煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)摘要：本文依照煤礦治理模式特點，提出基于MES原理的煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)，對其各部分的功能進行了闡述，并進一步討論了安全生產調度治理系統(tǒng)的軟件平臺，最后對煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)可能效益作了分析。關鍵詞：煤礦信息化；MES；煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)；軟件平臺中圖分類號：TP391文獻標識碼：B文章編號：CoalMineSafetyProductionExecutionManageSystemBasedonMESTheoryMengFanqiang（BeijngFulitongEnergySoftwareTechnologyCO.LTD,Beijing,100016,China）Abstraction：CoalMineSafetyProductionExecutionManageSystemisdiscussedbasedoncoalminemanagetrait,andthesoftplatformisanalyzedsuitedforthesystem.Finally,thepaperindicatesthebenefitthroughusingthesystem.Keyword：CoalMineInformation;MES;CoalMineSafetyProductionExecutionManageSystem;SoftPlatform1、引言煤礦信息化建設成為煤炭行業(yè)一個熱點，但由于我國煤炭行業(yè)的運行治理方式還比較落后，自動化程度低，信息化建設連續(xù)其他工業(yè)模式，即ERP/MES/PCS三層架構。這一架構從理論上講，能夠實現(xiàn)煤礦信息化，但由于煤炭行業(yè)作為一個專門行業(yè)，ERP系統(tǒng)并不適合于煤炭采掘企業(yè)。ERP系統(tǒng)的概念來源于制造企業(yè)，關鍵在于訂單拉動生產，全面配置資源，使得高效生產、成本最低。特不適合于復雜的離散生產作業(yè)，通過物料編碼(POM)系統(tǒng)，將訂單分解成若干個零件，進行采購或生產打算。然而，煤炭采掘完全不同于離散制造，不存在訂單分解問題；也不同于流程制造業(yè)的配方分解。如此，整個ERP系統(tǒng)的強項就發(fā)揮不出來[1]。PCS系統(tǒng)解決了底層各生產系統(tǒng)自動操縱，為上層系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源，但不能解決信息化。因此煤礦信息化要緊由MES層功能體現(xiàn)出。2、煤炭工業(yè)引入MES實踐、理論依據(jù)2.1煤礦治理模式特點煤礦企業(yè)的治理機構一般是如此設置的：礦務局、礦、井(區(qū))、隊、班組如此一種塔式結構。在生產治理模式上，局生產治理部門負責局、礦生產布局，生產進展中、長期規(guī)劃，生產系統(tǒng)改造完善，設備更新改造等工作；礦生產治理部門負責生產進展規(guī)劃、生產系統(tǒng)改造完善的實施和日常生產組織治理工作。具體到一個煤礦治理機構一般為：礦長、分管礦長、各業(yè)務及生產職能科室、生產區(qū)隊、生產工人、生產過程。其中各職能科室包括生產調度室、安監(jiān)站、機電科、通風科等，這些部門完成生產計化制定并落實執(zhí)行，機電設備治理，礦井安全檢查等重要治理工作，治理信息差不多上以各類記錄或臺帳保存。用框圖表示如下：生產區(qū)隊各業(yè)務及生產職能科室分管礦長礦長生產區(qū)隊各業(yè)務及生產職能科室分管礦長礦長生產過程生產工人生產過程生產工人 圖1煤礦一般治理模式結構圖煤礦信息化架構是基于煤礦治理模式而確立的，“管控一體化”模型也是基于煤礦傳統(tǒng)治理模式優(yōu)化而成。隨著信息化技術和現(xiàn)代治理技術進展，引入MES，原傳統(tǒng)治理模式轉向扁平化模式。扁平化模式結構如下圖示：煤礦治理信息系統(tǒng)煤礦治理信息系統(tǒng)財務治理運銷治理物資治理OA生產執(zhí)行系統(tǒng)（MES）煤礦生產監(jiān)控系統(tǒng)安全監(jiān)控生產自動化供電監(jiān)控調度通信視頻監(jiān)控圖2煤礦扁平化治理模式結構圖MES在煤礦綜合自動化系統(tǒng)中起著中間層的作用——在長期打算的指導下，MES依照底層煤礦生產監(jiān)控系統(tǒng)采集的與生產有關的實時數(shù)據(jù)，對短期生產作業(yè)的打算調度、監(jiān)控、資源配置和生產過程進行優(yōu)化。2.2煤炭工業(yè)過程特點煤炭工業(yè)在生產經營過程中存在以下特點：生產對象埋在地下，地質條件復雜多變，生產場地隨開采進度不斷變化；生產作業(yè)環(huán)境困難，自然災難多，會出現(xiàn)透水、冒頂及瓦斯爆炸等災難事故。煤礦的生產過程涉及采掘、通風、提升運輸、排水、機電、調度通信等多種技術，專業(yè)面廣，需各學科、多工種相互配合的復雜系統(tǒng)。依照煤礦生產過程專門性，安全生產系統(tǒng)應該作為煤礦信息化中一個重要內容，其生產調度及決策難度比其他行業(yè)大，因此，煤礦信息化系統(tǒng)架構中生產執(zhí)行系統(tǒng)（MES）不能套用流程行業(yè)或離散制造業(yè)，應該研究具有煤礦特色的安全生產治理系統(tǒng)。作為一種計算機輔助生產治理系統(tǒng)，MES重要使命確實是實現(xiàn)企業(yè)的連續(xù)信息流。它包含了許多功能模塊，要緊完成生產打算的調度與統(tǒng)計、生產過程成本操縱、產品質量操縱與治理、物流操縱與治理、設備安全操縱與治理、生產數(shù)據(jù)采集與處理等功能[2]。這些功能模塊來源于制造企業(yè)。有專門多模塊關于煤炭采掘企業(yè)并不適用。因此，如何體現(xiàn)煤礦特色MES層成為煤礦信息化建設的一個關鍵問題[2]。3、煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)架構及功能煤礦信息化系統(tǒng)體系結構是基于CIMS原理而設計的，通過自動化系統(tǒng)建設，達到設計、經營、生產過程的集成，實現(xiàn)整體優(yōu)化。如前所述，單純依靠設備自動化和增強經營治理不能解決所有問題，在設備和生產過程操縱與經營治理之間存在著生產過程監(jiān)控治理一體化的功能需要，實現(xiàn)過程信息與治理信息的集成，這確實是基于MES原理煤礦安全生產信息系統(tǒng)。3.1煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)體系結構煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)以經濟指標為目標，以生產過程優(yōu)化運行、優(yōu)化操縱與優(yōu)化治理為核心技術的功能模型，通過分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)對礦井自動化設備的實時數(shù)據(jù)采集、存儲治理與監(jiān)控，通過實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合形成煤礦生產的實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析上報，通過建設安全生產監(jiān)控系統(tǒng)、生產績效分析系統(tǒng)、生產過程治理系統(tǒng)、生產綜合駕駛艙系統(tǒng)形成面向不同生產崗位的一體化信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的體系結構如下圖所示：圖3煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)體系結構圖3.2煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)功能關于煤炭采掘企業(yè)來講，煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)功能要緊包括以下內容：1)基礎信息治理：對煤炭生產執(zhí)行系統(tǒng)所使用到的基礎信息進行維護。具體內容包括設置系統(tǒng)默認值、維護基礎信息、預設審批流程、維護工作面信息。2)生產打算治理：具體內容包括制定生產打算、調整生產打算和分解生產打算。3)生產組織治理：具體內容包括施工設計書治理、施工通知單治理、施工措施治理、總結驗收治理。4)生產過程治理：具體內容包括班前會記錄治理、值班臺帳治理、停產損失治理、損失量治理、產量治理。5)一通三防治理：具體內容包括維護通滅工作調度值班臺帳、維護一通三防安全檢測信息、維護一通三防安全檢測信息。6)工程數(shù)據(jù)治理：具體內容包括采煤工作面數(shù)據(jù)治理、掘進工作面數(shù)據(jù)治理、地測工程數(shù)據(jù)治理。7)生產調度治理：具體內容包括：生產例會治理、產量治理、調度治理、生產日報治理。8)生產信息查詢：能夠實現(xiàn)通過選擇一個日期、工作面（巷道）、區(qū)隊、礦來對其關聯(lián)的查詢做記錄掃瞄，其中工作面和巷道均可圖形化顯示。同時還能夠查詢生產打算、施工通知單、施工驗收記錄、值班臺帳、停產損失記錄、通滅工作調度值班臺帳、一通三防安全檢測信息、采煤（掘進）工作面數(shù)據(jù)、工作面數(shù)據(jù)、日采煤產量、日掘進進尺、調度日報等信息。9)報表治理：治理的報表大類有生產信息報表、生產季報、生產月報、一通三防季報等。10)綜合分析治理：采納同比/環(huán)比/趨勢分析等方法對生產情況進行分析，并將分析結果以圖形（餅圖、折線圖、柱線圖、等）和表格的方式顯示出來。11)技術文檔歸檔治理：對生產技術治理中的技術文檔進行歸檔的治理。12)與其他井下安全檢測系統(tǒng)集成：為了滿足不同用戶對生產安全的系統(tǒng)需求，提供了與其他軟件公司的井下安全監(jiān)測系統(tǒng)集成的功能，例如與井下三維可視化系統(tǒng)、KJ139集成，從而滿足用戶對生產過程中井下和井上部分的全方位監(jiān)控。13)信息報警治理：能夠通過設置報警條件來對符合條件的情況進行報警，快速地將報警信息發(fā)送到相關人員，以保證信息傳遞的時效性。4、煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)軟件平臺煤礦安全生產調度治理系統(tǒng)在對具體應用集成框架作出規(guī)定的基礎上，利用先進的計算機網絡、數(shù)據(jù)庫技術，通過上位機組態(tài)軟件（HMI）開發(fā)出適合煤礦生產、治理的軟件平臺。軟件平臺基于B/S架構，具有開放性、集成性、可操作性等特點。4.1實時監(jiān)控軟件平臺實時監(jiān)控軟件平臺以實時數(shù)據(jù)庫為核心，對源于生產過程數(shù)據(jù)進行存儲、分析，實時監(jiān)測現(xiàn)場設備運行狀態(tài)、工藝參數(shù)，并及時發(fā)出依照生產指標、生產打算及生產過程作出的操縱信息。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計采納分布式結構，即在礦井信息中心設置1臺實時數(shù)據(jù)庫服務器，該服務器負責存儲全礦所有操縱系統(tǒng)的生產數(shù)據(jù)。接口機分布在各裝置操縱室現(xiàn)場，礦長、總工、各個部室治理人員通過實時數(shù)據(jù)庫來了解現(xiàn)場裝置的生產情況。在與局域網相連的每個用戶的PC機上安裝客戶端軟件或直接通過IE來掃瞄服務器中的生產數(shù)據(jù)。4.2綜合信息集成軟件平臺綜合信息集成軟件平臺通過對生產過程數(shù)據(jù)的集成、加工處理，整合出對經營決策有用的數(shù)據(jù)，從而在經營決策治理和實時過程操縱之間架起一座橋梁，達到兩者之間的信息交換和緊密集成。綜合信息集成軟件平臺必須解決數(shù)據(jù)庫、全局信息模型和數(shù)據(jù)模型建立、數(shù)據(jù)獵取和數(shù)據(jù)挖掘技術等關鍵技術。綜合信息集成軟件平臺建立在關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎上，實現(xiàn)各應用系統(tǒng)的集成、治理和信息共享、交互；實現(xiàn)企業(yè)經營治理與生產過程的綜合集成，提高煤礦綜合競爭能力，達到全礦資源綜合分析，快速、充分地了解現(xiàn)有礦內各種動態(tài)和靜態(tài)資源的狀況，及時掌握資源利用情況，為生產、安全方面的規(guī)劃和建設、為生產調度治理的信息化提供依據(jù)，實現(xiàn)“管控一體化”[3]。構建MES結構中的數(shù)據(jù)模型，需要在數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘和基于地理信息系統(tǒng)的DMES基礎上，圍繞安全流、物流、資金流、能量流和工作流建立。并在此基礎上，逐步建立各類為礦業(yè)工程、生產、安全、治理、打算、決策等服務的各類專業(yè)應用模型，形成模型倉庫。5、結語通過分析煤礦生產、治理特點，研究基于MES原理的安全生產調度治理系統(tǒng)，能夠極大的提升煤炭企業(yè)對煤炭生產過程的治理和操縱能力。MES提供PCS系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)無法實現(xiàn)的區(qū)隊級調度治理功能；提供ERP等治理信息系統(tǒng)無法實現(xiàn)的生產數(shù)據(jù)的獵取與分析功能，成為區(qū)隊生產和企業(yè)治理之間的橋梁，能夠為企業(yè)