煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)_第1頁
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PAGE13/NUMPAGES14基于MES原理的煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)摘要:本文依照煤礦治理模式特點(diǎn),提出基于MES原理的煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng),對其各部分的功能進(jìn)行了闡述,并進(jìn)一步討論了安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)的軟件平臺,最后對煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)可能效益作了分析。關(guān)鍵詞:煤礦信息化;MES;煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng);軟件平臺中圖分類號:TP391文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)成為煤炭行業(yè)一個(gè)熱點(diǎn),但由于我國煤炭行業(yè)的運(yùn)行治理方式還比較落后,自動化程度低,信息化建設(shè)連續(xù)其他工業(yè)模式,即ERP/MES/PCS三層架構(gòu)。這一架構(gòu)從理論上講,能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦信息化,但由于煤炭行業(yè)作為一個(gè)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(guān)鍵在于訂單拉動生產(chǎn),全面配置資源,使得高效生產(chǎn)、成本最低。特不適合于復(fù)雜的離散生產(chǎn)作業(yè),通過物料編碼(POM)系統(tǒng),將訂單分解成若干個(gè)零件,進(jìn)行采購或生產(chǎn)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(gè)ERP系統(tǒng)的強(qiáng)項(xiàng)就發(fā)揮不出來[1]。PCS系統(tǒng)解決了底層各生產(chǎn)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(shí)踐、理論依據(jù)2.1煤礦治理模式特點(diǎn)煤礦企業(yè)的治理機(jī)構(gòu)一般是如此設(shè)置的:礦務(wù)局、礦、井(區(qū))、隊(duì)、班組如此一種塔式結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)治理模式上,局生產(chǎn)治理部門負(fù)責(zé)局、礦生產(chǎn)布局,生產(chǎn)進(jìn)展中、長期規(guī)劃,生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善,設(shè)備更新改造等工作;礦生產(chǎn)治理部門負(fù)責(zé)生產(chǎn)進(jìn)展規(guī)劃、生產(chǎn)系統(tǒng)改造完善的實(shí)施和日常生產(chǎn)組織治理工作。具體到一個(gè)煤礦治理機(jī)構(gòu)一般為:礦長、分管礦長、各業(yè)務(wù)及生產(chǎn)職能科室、生產(chǎn)區(qū)隊(duì)、生產(chǎn)工人、生產(chǎn)過程。其中各職能科室包括生產(chǎn)調(diào)度室、安監(jiān)站、機(jī)電科、通風(fēng)科等,這些部門完成生產(chǎn)計(jì)化制定并落實(shí)執(zhí)行,機(jī)電設(shè)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(chǎn)區(qū)隊(duì)各業(yè)務(wù)及生產(chǎn)職能科室分管礦長礦長生產(chǎn)區(qū)隊(duì)各業(yè)務(wù)及生產(chǎn)職能科室分管礦長礦長生產(chǎn)過程生產(chǎn)工人生產(chǎn)過程生產(chǎn)工人 圖1煤礦一般治理模式結(jié)構(gòu)圖煤礦信息化架構(gòu)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(shù)和現(xiàn)代治理技術(shù)進(jìn)展,引入MES,原傳統(tǒng)治理模式轉(zhuǎn)向扁平化模式。扁平化模式結(jié)構(gòu)如下圖示:煤礦治理信息系統(tǒng)煤礦治理信息系統(tǒng)財(cái)務(wù)治理運(yùn)銷治理物資治理OA生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)煤礦生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)安全監(jiān)控生產(chǎn)自動化供電監(jiān)控調(diào)度通信視頻監(jiān)控圖2煤礦扁平化治理模式結(jié)構(gòu)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(dǎo)下,MES依照底層煤礦生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)采集的與生產(chǎn)有關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),對短期生產(chǎn)作業(yè)的打算調(diào)度、監(jiān)控、資源配置和生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化。2.2煤炭工業(yè)過程特點(diǎn)煤炭工業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中存在以下特點(diǎn):生產(chǎn)對象埋在地下,地質(zhì)條件復(fù)雜多變,生產(chǎn)場地隨開采進(jìn)度不斷變化;生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境困難,自然災(zāi)難多,會出現(xiàn)透水、冒頂及瓦斯爆炸等災(zāi)難事故。煤礦的生產(chǎn)過程涉及采掘、通風(fēng)、提升運(yùn)輸、排水、機(jī)電、調(diào)度通信等多種技術(shù),專業(yè)面廣,需各學(xué)科、多工種相互配合的復(fù)雜系統(tǒng)。依照煤礦生產(chǎn)過程專門性,安全生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)該作為煤礦信息化中一個(gè)重要內(nèi)容,其生產(chǎn)調(diào)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(gòu)中生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)不能套用流程行業(yè)或離散制造業(yè),應(yīng)該研究具有煤礦特色的安全生產(chǎn)治理系統(tǒng)。作為一種計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)治理系統(tǒng),MES重要使命確實(shí)是實(shí)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(chǎn)打算的調(diào)度與統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)過程成本操縱、產(chǎn)品質(zhì)量操縱與治理、物流操縱與治理、設(shè)備安全操縱與治理、生產(chǎn)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(guān)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(shè)的一個(gè)關(guān)鍵問題[2]。3、煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)架構(gòu)及功能煤礦信息化系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是基于CIMS原理而設(shè)計(jì)的,通過自動化系統(tǒng)建設(shè),達(dá)到設(shè)計(jì)、經(jīng)營、生產(chǎn)過程的集成,實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。如前所述,單純依靠設(shè)備自動化和增強(qiáng)經(jīng)營治理不能解決所有問題,在設(shè)備和生產(chǎn)過程操縱與經(jīng)營治理之間存在著生產(chǎn)過程監(jiān)控治理一體化的功能需要,實(shí)現(xiàn)過程信息與治理信息的集成,這確實(shí)是基于MES原理煤礦安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)。3.1煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為目標(biāo),以生產(chǎn)過程優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化操縱與優(yōu)化治理為核心技術(shù)的功能模型,通過分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對礦井自動化設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、存儲治理與監(jiān)控,通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合形成煤礦生產(chǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析上報(bào),通過建設(shè)安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)績效分析系統(tǒng)、生產(chǎn)過程治理系統(tǒng)、生產(chǎn)綜合駕駛艙系統(tǒng)形成面向不同生產(chǎn)崗位的一體化信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如下圖所示:圖3煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖3.2煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)功能關(guān)于煤炭采掘企業(yè)來講,煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)功能要緊包括以下內(nèi)容:1)基礎(chǔ)信息治理:對煤炭生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)所使用到的基礎(chǔ)信息進(jìn)行維護(hù)。具體內(nèi)容包括設(shè)置系統(tǒng)默認(rèn)值、維護(hù)基礎(chǔ)信息、預(yù)設(shè)審批流程、維護(hù)工作面信息。2)生產(chǎn)打算治理:具體內(nèi)容包括制定生產(chǎn)打算、調(diào)整生產(chǎn)打算和分解生產(chǎn)打算。3)生產(chǎn)組織治理:具體內(nèi)容包括施工設(shè)計(jì)書治理、施工通知單治理、施工措施治理、總結(jié)驗(yàn)收治理。4)生產(chǎn)過程治理:具體內(nèi)容包括班前會記錄治理、值班臺帳治理、停產(chǎn)損失治理、損失量治理、產(chǎn)量治理。5)一通三防治理:具體內(nèi)容包括維護(hù)通滅工作調(diào)度值班臺帳、維護(hù)一通三防安全檢測信息、維護(hù)一通三防安全檢測信息。6)工程數(shù)據(jù)治理:具體內(nèi)容包括采煤工作面數(shù)據(jù)治理、掘進(jìn)工作面數(shù)據(jù)治理、地測工程數(shù)據(jù)治理。7)生產(chǎn)調(diào)度治理:具體內(nèi)容包括:生產(chǎn)例會治理、產(chǎn)量治理、調(diào)度治理、生產(chǎn)日報(bào)治理。8)生產(chǎn)信息查詢:能夠?qū)崿F(xiàn)通過選擇一個(gè)日期、工作面(巷道)、區(qū)隊(duì)、礦來對其關(guān)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(shí)還能夠查詢生產(chǎn)打算、施工通知單、施工驗(yàn)收記錄、值班臺帳、停產(chǎn)損失記錄、通滅工作調(diào)度值班臺帳、一通三防安全檢測信息、采煤(掘進(jìn))工作面數(shù)據(jù)、工作面數(shù)據(jù)、日采煤產(chǎn)量、日掘進(jìn)進(jìn)尺、調(diào)度日報(bào)等信息。9)報(bào)表治理:治理的報(bào)表大類有生產(chǎn)信息報(bào)表、生產(chǎn)季報(bào)、生產(chǎn)月報(bào)、一通三防季報(bào)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(chǎn)情況進(jìn)行分析,并將分析結(jié)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(shù)文檔歸檔治理:對生產(chǎn)技術(shù)治理中的技術(shù)文檔進(jìn)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(chǎn)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(chǎn)過程中井下和井上部分的全方位監(jiān)控。13)信息報(bào)警治理:能夠通過設(shè)置報(bào)警條件來對符合條件的情況進(jìn)行報(bào)警,快速地將報(bào)警信息發(fā)送到相關(guān)人員,以保證信息傳遞的時(shí)效性。4、煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)軟件平臺煤礦安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng)在對具體應(yīng)用集成框架作出規(guī)定的基礎(chǔ)上,利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫技術(shù),通過上位機(jī)組態(tài)軟件(HMI)開發(fā)出適合煤礦生產(chǎn)、治理的軟件平臺。軟件平臺基于B/S架構(gòu),具有開放性、集成性、可操作性等特點(diǎn)。4.1實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件平臺實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件平臺以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為核心,對源于生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析,實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、工藝參數(shù),并及時(shí)發(fā)出依照生產(chǎn)指標(biāo)、生產(chǎn)打算及生產(chǎn)過程作出的操縱信息。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)采納分布式結(jié)構(gòu),即在礦井信息中心設(shè)置1臺實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,該服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲全礦所有操縱系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。接口機(jī)分布在各裝置操縱室現(xiàn)場,礦長、總工、各個(gè)部室治理人員通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫來了解現(xiàn)場裝置的生產(chǎn)情況。在與局域網(wǎng)相連的每個(gè)用戶的PC機(jī)上安裝客戶端軟件或直接通過IE來掃瞄服務(wù)器中的生產(chǎn)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(chǎn)過程數(shù)據(jù)的集成、加工處理,整合出對經(jīng)營決策有用的數(shù)據(jù),從而在經(jīng)營決策治理和實(shí)時(shí)過程操縱之間架起一座橋梁,達(dá)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(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。綜合信息集成軟件平臺建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)的集成、治理和信息共享、交互;實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營治理與生產(chǎn)過程的綜合集成,提高煤礦綜合競爭能力,達(dá)到全礦資源綜合分析,快速、充分地了解現(xiàn)有礦內(nèi)各種動態(tài)和靜態(tài)資源的狀況,及時(shí)掌握資源利用情況,為生產(chǎn)、安全方面的規(guī)劃和建設(shè)、為生產(chǎn)調(diào)度治理的信息化提供依據(jù),實(shí)現(xiàn)“管控一體化”[3]。構(gòu)建MES結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(chǔ)上,逐步建立各類為礦業(yè)工程、生產(chǎn)、安全、治理、打算、決策等服務(wù)的各類專業(yè)應(yīng)用模型,形成模型倉庫。5、結(jié)語通過分析煤礦生產(chǎn)、治理特點(diǎn),研究基于MES原理的安全生產(chǎn)調(diào)度治理系統(tǒng),能夠極大的提升煤炭企業(yè)對煤炭生產(chǎn)過程的治理和操縱能力。MES提供PCS系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的區(qū)隊(duì)級調(diào)度治理功能;提供ERP等治理信息系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的獵取與分析功能,成為區(qū)隊(duì)生產(chǎn)和企業(yè)治理之間的橋梁,能夠?yàn)槠髽I(yè)

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