煤炭生产业信息化建设规范及编码标准设计与实现

李 澎

（晋能集团有限公司，太原 030006）

山西省煤炭整合重组之后晋能集团煤炭板块是由1个集团调度、13个区域公司、165座矿井组成的调度体系。下辖基层单位主要以整合矿井为主（部分矿井只建设了“六大系统”），其自动化子系统承建厂家技术异构、系统架构多样，并有系统不稳定、功能单一、部分缺失等因素。随着煤矿自动化、信息化的逐渐完善建设，以及国家的安全监测监管政策力度的提升，集团层面需要构建安全生产调度指挥系统平台，实现对市级公司调度工作与基层单位的作业现场“实时监视与集中调度”。

构建集团公司安全生产调度指挥系统平台，以及后期企业ERP业务系统的实施，需在集团层面作出信息化的第一步：建立一套统一的、集团级的煤炭生产业信息化建设规范及编码标准，实现多层级、长产业链的企业安全生产数据标准化建设，为系统间信息与数据的传递、集成提供基础依据，使得企业决策者能够准确快速统一地对生产活动进行了解、把握与分析。对于煤炭生产业信息化建设规范及编码标准工作，主要有四部分内容：①制定矿井自动化系统建设技术规范；②制定煤炭安全生产数据标准化编码标准；③制定数据传输规范；④主数据管理平台。

1 矿井自动化系统建设技术规范

根据煤炭基层单位安全生产实际情况，依据数字化矿山定义，对各自动化、信息化子系统做出建设规范及技术要求定义，从矿井自动化集成控制平台、安全生产调度管理平台、数字矿山基础信息平台、基础设施建设等四方面，对各系统数据集成标准与规范契约做出规定；该规定适用于集团所有需要装备信息化系统并与上级公司进行数据交互的各矿，包括新建、改建、扩建、合并的生产单位。

图1示出矿井综合管控一体化平台。①对于新建的矿井：采用先综合后系统的理念建设，以建立综合管控网络平台为主导，新建生产自动化子系统建设完成后接入，使矿山的自动化控制和管理水平一步到位。②对于基础较好的矿井：要按先综合后子系统的理念，优先建立综合自动化信息化平台和井上下高速、宽带光纤环网；对下实现与提升、排水、主扇、压风、运输、供电、工作面等自动化子系统互联；实现从设备的集中控制，向全面系统集中控制的过渡；对上通过煤炭专网同市级公司、集团的远程监控中心互联。③对于基础较薄弱的矿井：采用先子系统后综合的理念，优先改造那些安全系数低、用人多、耗能大、维护量大的子系统，使其成为具备远程监控自动化子系统，提高系统的安全性，实现节能和提效。这些子系统再通过信息网络和市级公司、集团远程监控中心互联。④矿井分类：由于矿井地质条件决定了矿井的生产工艺、建设级别、生产规模。因此根据矿井现有综合自动化信息化建设需求，将下属矿井按建设级别、建井产量、矿井类型等因素分类，作为矿井自动化、信息化子系统建设的依据。

图1 矿井综合管控一体化平台

表1 矿井分类

1.1 矿井自动化集成控制平台

1）矿井自动化系统集成控制平台，主要作为矿井生产网集中控制的综合自动化平台，对减员提效、安全生产等很有意义。应具备信息集成、专业服务（原煤生产、机电、电力、通风等业务流程优化控制）、联动预警、数据共享、监测保护、应急指挥、多种方式发布等功能。此平台主要对PCS监测监控类子系统与集成控制平台的建设规范与技术指引定义。集团公司下辖煤矿进行子系统建设或改造时，应按以下原则执行：①尽量保持目标的多重性：技术上满足综合自动化信息化的要求，尽量能实现经济社会目标（如节能减排、国产化要求、安全防爆等）。②尽量保持相当的领先水平：尽量通过一次改造或建设，十年左右不再投资。③尽量采用升级手段而非推倒重来：尽量利用原有主体设备，仅通过技术手段改良和改进。

2）按综合自动化信息化的要求设计时，除满足传统单一的孤立系统对自身系统的输入输出和控制模式的要求外，必须满足综合自动化信息化执行子系统的输入输出接口和控制模式的要求。目前煤矿执行子系统主要定义为三类子系统：主煤流生产及运输系统、安全监测及通讯系统、生产辅助系统。第一、二类系统是对生产和安全有直接影响的系统、为控制重点；第三类系统为保障系统，必须与第一、二类系统进行智能联动，保障生产的顺利进行。

1.2 安全生产调度管理平台

安全生产调度管理平台（作为安全生产调度信息化的有效支撑），含四大模块：①安全模块：以人、机、环、管理的本质安全为主线，通过人员安全培训管理、岗位对标管理、违章管理、安全绩效考核管理提升人员的本质安全；通过设备在线监测、设备点检管理、大型设备故障诊断、特种设备管理提升设备的本质安全；通过安全隐患管理、区域环境评估提升环境的本质安全；通过安全基础管理、质量标准化管理、事故管理、应急救援管理提升管理的本质安全[8]。②生产模块：建立生产过程管理信息系统，例如采矿辅助设计、矿井供电，固定与运输设备选型设计、生产技术管理、生产技术资料数字档案管理、煤质管理、机电设备管理、地测空间管理、防治水管理等管理信息系统。③调度模块：满足《山西省煤炭工业厅煤炭企业调度室质量标准化标准及考核评级办法（试行）》中对集团公司各级调度体系的调度业务应用需要。④辅助模块：主要对一些辅助类信息化系统的建设规范与技术指引定义。包括调度信息门户平台与调度办公自动化系统等管理模块的定义，例如实现统一组织、用户、权限、权限资源的管理，结合办公自动化日常业务流程、调度会议纪要、调度新闻动态发布等日常业务功能。

1.3 3DGIS数字矿山可视平台

3DGIS数字矿山可视平台以地理地测系统、井巷系统、采掘工作面、井下供配电、运输系统、通风系统、给排水系统、消防洒水系统、避灾路线系统、提升系统为核心业务，用于采集、模拟、处理、检索、分析、表达地理空间数据的计算机信息系统。该部分主要定义了3DGIS数字矿山可视平台建设原则、建设标准、技术要求。

1.4 基础设施建设

基础设施建设主要包括传输网络、综合数据中心、调度指挥中心三部分。作为企业整个安全生产、经营类数据传输平台，传输网络具体定义矿井生产网、办公网的及办公网与生产网安全互通等方面的建设要求与相关设备技术参数选型。综合数据中心与调度指挥中心定义了相关设备技术参数与功能要求。

2 制定煤炭安全生产数据标准化编码标准

根据煤炭板块各类数据进行统一标准化，实现各类、各级系统数据的编码规则与数据标准化要求。由于自动化系统集成联网模式为多级模式，为了识别不同单位、不同系统的数据信息，对数据进行多级编码。参数主编码由七层22位码组成，采用从上到下的级别顺序排列。第一层为监测信息所属基层单位，为集团公司煤矿编码（九位四层码）。第二层为对应专业业务类型（2位）。第三层为对应系统类型，标识参数所属系统（3位）。第四层为系统型号与厂家信息，对不同系统常用系统型号与生产厂家进行编号（3位）。第五层状态类型（1位字母）。第六层监测信息类型（4位）。第七层该监测信息对应的原系统内部编码（唯一标识符）。格式见图2。

图2 数据编码格式

3 制定数据传输规范

根据煤炭板块各基层单位安全生产实际情况，编制涵盖矿井安全生产过程中各类监测监控类系统的数据集成传输标准。首先，各煤矿在安全生产指挥中心建立矿级数据集成平台，技术要求遵循矿级数据集成要求；矿级数据集成平台之向遵循二级数据集成传输要求，为市级公司集成平台提供数据；市级公司汇总遵循二级数据集成传输要求，向集团总部集成数据。由于系统监测目标与数据处理方式不同，数据类型分为：环境和生产过程（监测监控类）数据、移动目标（人员定位、机车定位）数据、地理地测数据。

4 主数据管理平台

面临煤炭板块业务范围广、层级多、数据类型多，共享统一管理问题，需要通过主数据管理平台对集团各级各类数据进行集中管理和维护，利用数据整合技术与各类同构、异构业务系统进行数据同步下发，对外进行统一的契约发布。主数据管理平台，实现对企业基础数据的编码维护、数据关系、编码申请、编码发布、缓存管理、编码同步与编码权限、标准化技术文档（AQ，MT，省标准、企业标准）全文检索、下发同步等功能。

5 结束语

本文项目实施完成后，以企业标准的形式发布了《基层矿井自动化系统建设技术规》、《数据标准化编码规范》、《数据传输规范》。通过标准的实施，逐渐淘汰或升级改造基层单位中部分不满足使用需求和集成标准的子系统，提升了基层单位在安全生产方面的标准，提高了业务流程执行效率，为信息化平台数据共享与业务综合应用提供了规范，为集团公司下一步安全生产调度指挥系统平台三级调度体系建设奠定了基础，为集团IT战略管控提供了保障。

[1] 闫军华，朱二莉，王姝.CORBA在煤矿监控系统集成方面的应用[J].工矿自动化，2005(5):54-56.

[2] 冀汶莉,龚尚福,崔海文.煤矿安全远程综合监控系统异构数据集成技术的研究[J].工矿自动化，2007(4):6-9.

[3] 高珍珍.跨库集成检索系统中数据源连接器的半自动生成[D].北京:北京师范大学,2010.

[4] 赵文涛,魏红格.矿业信息异构数据库集成模型的研究[J].工矿自动化，2008(6):66-69.

[5] 林怀恭,聂瑞华,罗辉琼,等.基于ESB的共享数据中心的研究与实现[J].计算机应用与软件，2010(5):185-189.

[6] 韩建国，杨汉宏,王继生，等.神华集团数字矿山建设研究[J].工矿自动化，2013(3):9-12.

[7] 张杰.神华宁煤集团安全智能分析平台建设构想[J].工矿自动化，2012(9):77-79.

[8] 王渊，韩安，晁晓菲.煤炭集团公司生产安全调度指挥管理平台的建设构思[J].工矿自动化，2012(3):36-40.

[9] 贺耀宜，王渊.煤炭企业集团公司生产综合调度指挥系统建设初探[J].工矿自动化，2010(5):23-24.

[10] 谢鸿强,董逸生.异构数据源的集成技术[J].工业控制计算机,2001(6):1-6.