浅谈生产矿井的信息化建设

郭彪

（山西焦煤西山煤电马兰矿，山西 太原 030205）

0 引言

中国煤炭工业协会发布的《关于加快推进大型现代化煤矿建设的指导意见》和《关于推进煤炭工业“十二五”信息化发展的指导意见》中提出要推广智慧矿山技术，推进煤炭企业信息自动化、煤矿综合自动化进程，建成一批具有示范作用的数字矿山或智慧矿山[1]。

对于新建矿井，统一规划设计，统一投资建设，信息化工作比较容易开展，效果也较容易体现。而对于生产矿井，井下巷道、作业现场相对复杂，各系统为不同期、不同厂家安装实施，一些新上的系统功能完善，使用良好，一部分老系统设备陈旧，运行不正常，总体缺乏规划，信息化建设难度较大，本文通过分析生产矿井普遍存在的问题，结合信息化建设要求，提出具体思路和解决办法[2]。

1 生产矿井的普遍性问题

多年来依据国家政策要求，各生产矿井结合实际，在信息化方面都投入了一定的资金和设备，煤矿安全生产相关的信息系统往往也比较完善，但普遍存在一些共性的问题：

（1）各系统独立运行，均有各自独立的测控终端、通讯线路和上位机，形成一个个相互独立的信息孤岛，无法实现数据共享和信息整合，也无法实现各系统的联动。

（2）各系统往往就地安装，分散布置于井下、地面各处，大部分系统需要安排专门的监控和维护人员，造成大量人力及环境资源浪费，同时也因使用和维护人员能力不足、管理规范性不强，导致很多系统不能发挥其全部功能优点。

（3）各系统基本为分期、分地点、分专业实施，缺少全系统性质的统一功能和接口规划，独立实施的各系统厂家以完成自己的功能和项目为完结目标，按照自己的标准和实现方式来实施，造成功能不统一、界面不统一、接口不统一。

（4）各管理部门没有统一的信息管理平台为其服务，造成了各部门数据不能共享、数据获取和生成效率低下、数据不能多重综合分析、历史数据调阅艰难等问题。

（5）生产矿井通常没有统一的标准化机房，各系统服务器分散布置、分散管理，不规范，且维护成本高。

2 生产矿井的信息化建设思路

煤炭企业信息化建设应该以国家“大力推进信息化与工业化深度融合”精神为指导，以企业主营业务需求为驱动，以提升效率、提高效益为目的，立足企业信息化发展历史和现状，参考行内信息化领先经验，建设支撑业务与管理的信息化体系，从而提升企业战略实施的执行力。

针对生产矿井，信息化建设应在逐步改造现有系统、建设新系统的同时，通过梳理、规范现有流程，减少冗余环节与重复工作，实现统一的网络传输、统一的数据管理，建设统一的信息集成平台，进而通过监控集成、系统联动、融合分析，实现矿井监控、生产、维护、安全等环节无人或少人，提升矿井信息化水平。

通过平台的智能报警、智能联动，可减少部分机房监控人员；通过改造部分设备远程控制系统，设计其与工业视频、调度通讯、应急广播等系统联动，可实现部分岗位无人值守；通过对重要机电设备的运行状态监测与故障诊断分析，也可提前安排对设备进行维保，节约维修费用；通过水文监测、矿压监测、瓦斯动态突出预警等系统的集成运用，结合大数据分析技术，对安全事故提前预警，对突发事件应急联动。

下文分别就统一的网络传输平台、数据管理平台及信息集成平台等方面进行阐述。

3 生产矿井信息化建设的具体工作

网络是信息化建设的基础，是所有系统的高速公路。因此，统一的网络传输是首先需要做的。通过统一接口规范，打破数据壁垒，建立统一数据库，实现数据集中存储和资源共享，是信息化建设中最重要的环节，也是接下来要做的。实现了数据共享后，就可以开始建立统一的信息集成平台了[3]。

3.1 统一的网络传输

统一的网络传输是指统一数据通信网络，在有线宽带、无线宽带、窄带传输的异构网的理论基础上，打通物联网的数据通信基础，主要包含生产网、办公网和无线网。

井下生产网应升级带宽，将视频网与数据网分离，并建设4G无线网络。井下设备移动较为频繁的现场，应用通过无线传输的传感器较为便捷。有了无线环境，井下人员可通过移动终端实时上传作业现场情况，厂家技术人员可远程协助进行安装、检测、维修。地面升级改造局域网，保证网络良好运行，建立覆盖工业区的无线局域网络，为移动客户端的使用提供网络基础。地面生产网通过网闸与办公网隔离，确保安全的同时实现数据交换。对办公网骨干拓扑结构进行优化，升级核心节点和汇聚节点，对VLAN进行规划设计，加强VLAN间隔离控制，对办公场所的无线接入进行严格的准入控制，加强无线终端的访问控制，进一步增强网络的安全性、稳定性、可管理性，提高网络访问效率，实现对日常办公和业务应用的高效支撑。总体规划如下图所示：

图1 总体规划图Fig.1 The overall plan diagram

3.2 统一的数据管理

统一的网络形成后，就要考虑数据的统一管理了[4]。要实现统一的数据管理，首先要统一接口规范，实现安全监测、电力监控、人员定位、顶板监测、应急广播、工业视频等与矿井生产、经营相关的系统数据的无障碍获取，提高系统互联互通的稳定性，这项工作涉及现有各系统，需要厂商提供接口。接口统一后，就需要统一数据库、统一数据存储，构建集数据采集、数据整合、数据存储为一体的数据管理平台了。目前主流的解决方案是建设一体化云数据中心。一体化云数据中心是智能化矿井建设的重要核心部分，主要工作包含数据中心的硬件建设、系统软件建设、存储及数据库软件建设。设计中在供电、存储、空调等方面尤其要杜绝单点故障[5-7]。生产矿井的各系统往往由于设备陈旧，不具备搬迁条件，因此建议新建云数据中心，现有系统正常使用的同时将数据迁移至云数据中心，实现数据存储与资源共享。云数据中心的基础设施建设必须体现高可用性、高可靠性、高安全性、高可扩展性，以符合未来5-10年信息化的飞速发展。

3.3 统一的信息集成平台

统一的信息集成平台通常以地理信息系统为载体，实现开掘、生产、通风、地测、防治水及大型设备等不同业务数据的分层展示，为矿井建设提供二三维一体化的位置服务，实现跨系统联动和处置突发事件的应急指挥。此外，站在煤矿安全生产管理的高度，充分利用计算机网络技术手段，还可开发对煤矿安全防范的集中管理、专家决策及大数据分析等应用，从根本上提升矿井安全生产的全方位防范能力，提高整体联动响应能力和信息化管理程度，并为深层数据挖掘应用提供信息资源[8]。企业运作是一项庞大的系统工程，信息集成平台不是对系统做简单集成，有大量工作要做。首先要梳理业务流程，使矿井生产管理各业务流程科学、合理、高效。梳理流程的同时了解系统功能，深度挖掘系统之间、系统内部各数据之间关系，这样设计出的平台更符合矿井实际，在矿井生产调度指挥中能发挥更大作用。

挖掘系统关联，可以从信息类别、生产环节、区域位置等方面考虑。首先，同类信息可以考虑集成。例如，井下工业视频、电力监测视频、可视电话、可视矿灯与地面视频会议、移动客户端等视频类集成；地面广播、井口广播与井下应急广播等语音类可以考虑集成[9]。其次，安全生产的上下游环节可以考虑联动。例如，某部皮带停止，下游皮带需要停止；某设备过载，自动调整周边其他设备的运行状态。再次，同一区域的信息考虑集成。例如，某一区域某一参数报警，触发该区域一系列动作。想要实现该功能，就需要分析参与集成的系统，以及设计系统间的触发条件等等。类似这样的情形是我们需要考虑的。

平台的总体架构如下图所示：

图2 总体架构图Fig 2 The overall architecture diagram

信息集成平台可基于大屏使用，为调度中心调阅多方数据、协调指挥生产、准确高效地处理突发事件提供有利支撑；也可基于PC实现不同用户、不同权限的应用；并开发主要包括安全监测、人员定位、视频监控、视频会议、移动指挥、应急避险、生产经营报表等功能的移动智能终端，井上下、移动网络动态对接，领导层可实时远程地掌握矿井安全生产经营情况，移动、高效、准确、便捷地指挥生产，用移动化手段提升管理水平[10]。信息集成平台开发周期较长，需要整体规划、分步实施。当然，信息化不是单纯地购买软硬件，信息化建设不能全部依赖厂家，建设过程中逐步组建、培养自己的技术团队，才能使矿井的信息化发展道路走得更稳、更远。

4 结论

通过本文对生产矿井信息化建设相关内容的论述，使我们对生产矿井信息化建设中可能遇到的问题、总体思路及具体实施办法有了更加深入的了解。面对当前各行业拥抱“大数据”的浪潮，生产矿井应建立在对自身乃至同行业充分调研的基础上，站在矿井安全生产、经营管理的角度，从统一网络、统一数据、统一平台等方面入手，走出适合自身发展的信息化道路。