基于煤矿信息系统数字化运维的设计与实践

代力 侯锬 李真真 强兴忠 张蒙

摘  要：為助力煤矿运维服务企业实现智能化设备的数字化、信息化、智能化管理，规范工作流程，实现无纸化办公，提高工作效率，提升煤矿效益，促进高质量发展，韩家湾智维中心以Android系统作为开发平台，将日常运维管理工作过程软件化、系统化。中心对矿用设备采用全生命周期的管理方法，将运维服务管理与精细化管理思想相融合，引入物联网技术，实现设备状态的实时监控与故障预警。实践表明，智能化运维ILCM App的设计，可以提高韩家湾智维中心自动化、信息化和智能化水平，为煤矿运维企业实现标准化作业起到一定的指导作用。

关键词：运维服务 Android App 智能化 全生命周期

中图分类号：TD67

Design and Practice of the Digital Operation and Maintenance of the Coal Mine Information System

DAI Li  HOU Tian  LI Zhenzhen  QIANG Xingzhong  ZHANG Meng

Information Technology Operation and Maintenance Branch， Shanbei Coal Mining Company of SHCCIG， Yulin， Shaanxi Province， 719000 China

Abstract： In order to help coal mine operation and maintenance service enterprises realize the digital， information and intelligent management of intelligent equipment， standardize work processes， achieve paperless office， improve work efficiency， enhance the efficiency of coal mines and promote high-quality development， the Hanjiawan Intelligent Maintenance Center uses the Android system as the development platform to softwareize and systematize the daily operation and maintenance management process. The center adopts the whole life cycle method to manage mining equipment， integrates operation and maintenance service management with the fine management idea， and introduces Internet of Things technology， so as to realize the real-time monitoring and fault warning of equipment status. Practice shows that the design of the intelligent operation and maintenance ILCM App can improve the automation， information and intelligent level of the Hanjiawan Intelligent Maintenance Center， and play a certain guiding role for the standardized operation of coal mine operation and maintenance enterprises.

Key Words： Operation and maintenance service; Android App; Intelligence; Full life cycle

当前，煤矿综合自动化、智能化平台主要侧重于煤矿生产信息的集成、视频信息的监视与管理等。然而，在辅助煤矿生产的五小电器等设备的日常运营管理与生产信息数据的交换互联方面，传统的技术架构和管理模式仍然不能完全胜任[1]。

陕西陕煤陕北矿业有限公司信息技术运维分公司是一家集研发、设计、监理、建设、运维和培训为一体的专业信息化技术公司。公司下设四大智维中心，服务于多个年产千万吨矿井，主要业务范围为5G通信技术服务、互联网安全服务、大数据服务、数据处理服务、信息系统集成服务、信息系统运行维护服务、物联网技术服务、对外承包工程及专业技术相关服务。而韩家湾涌鑫智维中心1（以下简称韩家湾智维中心）作为公司主力团队，在分公司创新大旗的感召下，通过先进的智能运维平台和移动互联应用软件，将智能化运维管理体系与精细化管理思想融合，以设备全生命周期管理为目标，帮助煤矿运维服务企业实现设备智能化运维管理的数字化转型。

1 智能化运维ILCM app的基本内涵

在移动办公软件的开发和应用中，智能手机的普及为其奠定了良好的基础。现阶段，企业信息化水平越来越高，企业的办公效率和管理效率也得到了提高，在一定程度上增加了对移动办公软件的需求量。加大App软件的开发力度，促进新型办公模式的建立，可实现办公流程的简化、加强办公方式的便捷性建设以及促进企业经济效益的高效发展[2]。

设计煤矿智能化运维ILCM App是一个复杂的系统工程，它将扩大运维服务企业竞争优势、提高经营管理和服务水平，这是企业实现高质量发展的必然途径。该App以智能化开展运维工作为基础，以现代化信息技术为保障，采用先进的科学技术装备和现代化管理理念，设计全面感知、实时互联、科学决策和协同控制的智能化运维App，实现运维设备的安装、维护、回撤及安全管理等全流程智能化运行。App实现的路径是通过整合设备提供厂商的技术服务力量，组建培养智能化运维服务队伍，设计开发一款能够满足煤矿智能化系统常态化运行的智能运维服务平台，致力于推动煤矿智能化系统的常态化运行，最终形成煤矿智能化运维服务保障体系。换句话说，ILCM App的设计旨在通过智能化技术和现代化管理理念，提升煤矿运维工作的效率和安全性，推动煤矿智能化系统的发展和运行，以提供更好的运维服务和保障。

2 韩家湾煤矿运维现状

在各类智能化系统日常运维管理过程中，韩家湾智维中心主要业务包括各智能化设备日常巡检、设备运行维护、各系统运行状态及告警处理、运维资料完善等内容。

2.1 系统设备运行维护效率低

煤矿智能化设备常态化运行维护主要涉及设备的采购、入库、安装、回撤、日常巡检、设备故障处理和报废等内容。在设备运行维护工作中，由于目前的日常巡检及管理记录工作依靠纯人工记录，所以不同区域的已安装设备及备品备件管理存在巡检易遗漏和管理不到位的情况。部分网络设备配置信息通过人工记录易造成数据出纰漏、备份不及时，并在故障处理时易出现配置信息查询确认难度大而导致故障处理时间过长、运行维护管理不精准等问题。

系统运行及上传数据告警主要涉及人员定位、重大设备、工业环网、视频监控系统的数据上传等内容。在维护过程中主要存在数据上传中断不能及时发现，重要设备故障报警、人员区域超限报警等不能及时推送。

2.2 运维资料信息数据化程度低

运维资料主要涉及各类系统基础资料、技术资料及运维管理资料等内容。基础资料主要包括系统档案，涉及设备型号、基本参数、安装位置、设备数量等；技术资料涉及系统设备配置信息、系统拓扑图、重要设备数据备份等；运维管理资料主要包括系统运行日志、系统巡检记录表、系统维护记录表、设备安装回撤记录及设备库存表等内容。在韩家湾智维中心各类系统日常运维管理过程中各类资料填写、汇总、报告以及员工绩效考评等情况主要是以纸质的形式为主，对数据的存储、使用极不方便，统计分析需要大量的精力。同时也容易出现各类资料填写不及时、更改不准确以及设备巡检不到位等情况。

3 智能化运维ILCM App设计

智能化运维ILCM App選择Android系统作为开发平台，应用程序采用JAVA语言进行开发，采用生命周期法的软件开发方法。该方法的基本思想是将整个信息系统开发过程划分为独立的5个阶段，即系统分析、程序设计、系统测试以及设备运行和维护。按照生命周期法的设计思想，首先是对本次研发的App系统所应用的场景进行需求分析，其次根据分析出的需求进行功能设计，最后以操作流程为依据，进行系统功能界面的设计。同时，系统开发的过程中还涉及数据的添加、删除、修改和查询等工作[3]。

设计智能化运维ILCM App，建设实时数据库，实现业务集成、数据集成、网络集成，通过自动控制、实时预警、智能联动，达到降低生产人员的劳动强度、提高调度人员响应速度、优化劳动力配置、加强生产监管的目的[4]。

3.1  ILCM App开发设计

3.1.1  App需求分析

研发的智能化运维ILCM App是服务于韩家湾智维中心各类系统日常运维管理工作的，其主要思想是基于智能化系统的设备运行维护、系统运行及上传数据告警处理、运维资料完善原则。使用人员是韩家湾智维中心的全体员工。经现场调研，其功能需求为：（1）智能化煤矿各类系统的安全性和设备数据的保密性极为重要，开发的应用软件系统应有安全登录功能；（2）管理人员结合智能化运维程序以及现场实际情况下发工作任务；（3）对运维设备从采购、部署、使用、维护，到报废的全过程进行管理和控制；（4）巡检管理功能实现设备信息化、数据化和无纸化记录；（5）通过手机App程序和二维码技术可实现设备档案管理、巡检和监控打卡、工作内容实时填写等；（6）实现自动化和无纸化工分记录；（7）系统可以完整地记录设备的整个生命周期，包括安装、运行和回收等不同阶段的信息，从而为韩家湾智维中心提供全面的设备管理服务；（8）员工电子信息档案实现统一管理，存储员工身份及手机设备资料；（9）运维资料完善，主要涉及各类系统基础资料、技术资料及运维管理资料等能够使智维中心全体工作人员实时了解与煤炭行业相关的最新资讯，便于其日常的运维管理工作；（10）智能化统计工作量，分析不同任务类型的分布情况，了解任务完成情况并记录在数据库中；（11）系统要求具有良好的可维护性和保密性能，系统出现Bug或者有新功能要发布的时候，必须对原有的数据进行维护并及时发布新系统，以保证系统的可扩展性和兼容性；

3.1.2 ILCM App界面構架

该系统的架构主要由用户端、系统核心和系统后台三个部分组成。用户端提供了易于使用且可重复利用的接口，韩家湾智维中心的所有员工可以通过该接口进行注册、认证和登录。系统核心包括安全登录、运维任务发布、设备管理、日常巡检、标识牌管理、工分统计、安装回撤等功能模块。系统后台的设置旨在提高系统性能，包括定期进行性能测试和优化、版本更新以及后台维护管理等工作。通过这样的架构设计，该系统能够提供高效的运维服务，满足韩家湾智维中心的需求，并保持系统的稳定性和可靠性。

3.1.3 实时数据库

实时数据库是设备全生命周期管理系统的数据基础，它为智能化运维系统提供了数据支持，满足设备实时数据、历史数据的远程查询，并提供了可视化的数据分析，还可以在煤矿发生生产安全事故的时候，将与之有关的数据重现出来。实时数据库主要功能有：提供了一个统一的配置管理页面，对数据进行实时存储和定时存储；为用户提供了一个统一的历史数据存取接口，并允许第三方调取和二次开发；提供设备管理，包括增加、删除、修改、设备模型化；提供对多个装置的协议支持；为接入设备的数据进行安全验证，并为其提供了一套物联网网关软件，以支持集群部署[5]。

3.2 ILCM App功能实现

3.2.1 系统安全登录功能

为实现韩家湾智维中心各类智能化系统日常运维管理工作的信息化和智能化管理，从数据的保密性与系统的安全性出发，开发的应用软件应具有安全登录功能，系统不仅对访问IP进行了限制，还增加了设备与账号绑定的功能。登录账号密码必须携带设备唯一标识，更换设备也必须通过系统再次进行绑定才能登录，而阻止黑客或者网络蠕虫等对这个系统的攻击，从而让系统拥有了一个良好的安全性。

3.2.2 运维任务

（1）管理人员主要根据工作现场的进度、未来规划设想、日常巡检打卡以及智能化系统分析来发现运维工作中存在的问题。管理人员通过设备信息数字化系统，充分考虑相关安全措施、制定完善的运维任务，将任务准确、真实、及时地下发至工作人员的手机中。运维人员严格按照任务要求执行并通过系统确认完成任务，进行人机交互，实现决策依据数据说话和业务标准化管理。

（2）现场运维作业人员也可以根据实际作业情况，将发现的一些设备不完好情况、潜在隐患和风险实时向管理人员汇报。管理人员经过核实后确认需要整改，可以通过运维任务系统一键下发运维任务，实现设备隐患双向预防性管理。

（3）平台任务中标记具体所在区域（包含生活区、工业区、2-2煤、3-1煤和4-2煤以及所属具体工作地点）、日期范围和工作完成状态（待下发、处理中、已完成），现场工作人员也可以在工作完成详情中增加工作量补充，使工作量统计更为精细、准确，为季度、年度工作分类汇总提供数据支撑。

3.2.3设备全生命周期

设备全生命周期是对设备从采购、部署、使用、维护到报废的全过程进行管理和控制。煤矿智能化运维设备具有价值高、维修难的特点，可以为运维设备建立电子档案、实时监测设备状态以及为精细化管理提供详实可靠的数据保障，因此设立设备全生命周期管理功能是非常有必要的。

智能化运维ILCM App中的设备全生命周期管理功能包括对各个智能化系统中的不同设备进行全方位、精细化管理。

（1）设备二维码，专属数字化名片

为每台设备建立电子档案，并形成独立二维码。日常检修及检查人员可通过手机扫描二维码随时了解每台设备的运转、维修和保养等相关记录，时刻把控设备运行工况[6]。工作人员还能通过扫描二维码快速获取设备详细信息，包含设备安装的具体位置、安装回撤历史、检修维修记录、使用操作说明以及从采购、部署、使用、维护到报废的全过程数据。

（2）设备信息

设备信息是指设备名称、型号、厂家等基本信息。设备信息管理一般包括出入库管理和设备运行管理。出入库管理是设备从采购、入库、出库、报废这些阶段的档案管理。设备运行管理包括设备的安装调试、属性配置、回撤重复利用等过程。设备信息管理系统对设备全生命周期中发生的各种复杂的数据进行分类存储，并通过一系列运算统计，可分析出设备在各个阶段的关键数据以及存在的问题，为现场维护人员和管理人员提供设备规划和决策部署，从而使设备信息管理处在有效的控制中。这有利于形成设备的可追溯性，对设备的来源、历史、状态和变更等信息进行有效管理和追踪。

（3）设备故障分析

故障管理是设备全生命周期管理中的重要一环。通过对设备故障的性质、故障现场的观察、故障代码的分析、故障记录的查询等进行定位，不断对设备的各项指标性能进行分析，形成正确的故障处理方法，让数据库更准确、丰富，并形成良性循环。故障知识库不断地学习故障处理方法，最终形成智能高效的AI分析库。对设备故障的及时处理和预防可保证设备的可靠性和正常运行，降低故障对生产和运营的影响。

（4）实时监控设备数据，推送设备告警信息

设备故障报警号和维修方法是自动地推送到手机端的。使用设备全生命周期的管理系统，可以实现线上及线下数据监控和分析实时监控设备数据，并且将任务分配资源更合理，提升了韩家湾智维中心整体运营管理效率。针对故障停机、工序波动情况以及工作过程出现的各种问题，系统能够合理地进行数据采集，并有针对性地进行智能化管理。

智能化运维ILCM App设计的设备全生命周期管理为支持高层决策、基层运作的集成化的人机系统，过程涉及设备的各个方面，包括硬件、软件、安全、数据等，目的是确保设备在整个生命周期内都能够高效、安全地运行，同时实现价值。智维中心对设备进行有效管理和控制，确保设备的安全、高效运行，并减少运维成本和风险。同时也可以提高设备的利用率和价值，实现韩家湾智维中心长期发展目标。

3.2.4 巡检功能

煤矿巡检是煤矿安全高效生产非常重要的一环，它涉及确保安全生产、优化生产效率和保障员工权益等多个方面。巡检可以对矿井设施、设备进行检查，及时发现和解决存在的风险，为制定安全措施提供依据。同时更为重要的一点是，智能化运维ILCM App中的巡检管理功能实现了设备信息化、数字化记录，将巡检设备所在区域、日期范围和不同状态录入到系统中，并保存到数据库中。通过数据分析可以为将来的巡检计划带来极大的便利。

3.2.5 标识牌功能

标识牌是本次项目的创新创意点。定制标识牌选用耐磨、耐腐蚀、防火的材料制成，表面平整、牢固并且颜色醒目。二维码技术通过 App 技术包装，应用在标识牌管理功能中，是设备管理思路转变的体现，为员工提供了方便，提高了管理水平与管理效率[7]。

（1）历史工单可视化呈现，帮助维修决策

在维修过程中，运维作业人员可以通过标识牌管理功能查看设备维修历史工单等信息，还可以实时看到工单处理的进度，掌握设备历史维修情况，如问题解决办法、故障原因、维修材料消耗等，帮助运维作业人员做出维修决策。

（2）设备巡检与监控

标识牌可以帮助智维中心实现IoT集成，提供IoT接入，监控工作数据、故障信息，为用户提供设备的远程监控。当设备运行出现了异常，系统会自动创建服务单，并提醒运维工作人员及时检查、维修，最大限度保障设备运行良好。

（3）设备维保计划，执行定期巡检

除了在设备有问题时能及时响应、快速解决，智能化运维ILCM App对设备的服务计划也非常重视，希望能在设备还没出现问题时就能提前发现、提前介入。通过系统的标识牌管理功能，运维工作人员可以针对某台设备的巡检周期，在系统后台提前设置维保计划，运维作业人员收到工单提醒时，就可以介入该台设备进行提前巡检，或者执行定期巡检。

3.2.6 工分统计功能

通过制定合理的任务打分制度，韩家湾智维中心执行严格的工分制度。员工完成任务后获得该任务的工分，带班班组长根据员工当日工作表现分配团队工分，每日工分关系到员工当月绩效工资。ILCM App工分统计功能实现了从任务下发到分配工分再到生成每日工分报告全流程管理，不仅提高了工作效率，而且杜绝了工分计算误差，达到降本增效的目的。

3.2.7 设备安装回撤功能

设备安装回撤功能主要是对设备数量、地址、时间以及施工人员进行系统记录。现场运维人员不仅可通过该功能记录设备的安装回撤，也可以通过任务管理功能，即填写设备安装或者回撤的数量就可以自动记录该设备的安装回撤信息。设备安装回撤能够保证设备的质量和性能，提高安装效率和减少成本，保证设备操作的便利性和安全性，以及保障生产和运营的连续性。通过及时发现和解决设备安装过程中的问题，可以确保设备的正常运行和可靠性，为企业的发展和运营提供有力支持。

3.2.8 员工档案

员工档案主要包括员工个人详细资料、角色身份和井下防爆手机信息等，是该软件的基础功能之一。

1.员工个人资料。这份资料包含了员工的基础信息，能够支持自定义员工信息字段来扩展更多内容记录信息。

2.考勤和培训管理。考勤是企业管理的基础制度，员工信息资料能够较为全面地辅助做好智维中心各项考勤工作。 培训主要是通过在线学习平台和人工录入相结合的方式来进行，可以方便员工随时随地通过App学习相关知识，极大地降低了培训成本。

3.2.9 知识库功能

该模块设有知识库，其中包括使用说明书、操作手册、常见故障、培训资料和标准规范等内容，便于管理人员实时了解煤炭行业的最新资料，从而制定部署正确的工作内容。这个模块也能够使智维中心全体人员学习到最新的专业技能以及前沿知识。该功能对所有人员开放，发现有更新内容可及时上传系统，保证了系统具有良好的时效性。这个模块还包含通信电话系统、人员定位系统、视频监控系统、网络系统、应急广播系统、智慧园区以及智能化矿山数据融合共享规范等，覆盖了智能化矿井常态化运行的基本内容。

3.2.10 报表统计功能

工作量统计功能是ILCM App功能的重要组成部分，可以了解员工在不同任务上的投入和员工的工作进度，并对未来的工作进行合理的规划。同时，帮助管理层更好的地了解员工的工作量分布和任务完成情况，优化人员分配和提高工作效率。利用数据挖掘技术 将其科学合理地运用到软件工程中，不仅能够针对不同的数据分析目标对数据信息展开科学化分类，还能够对采集到的数据信息进行系统化整合，形成完善的查询体系，大大提高数据信息的权威性与准确性，并为后续软件开发、管理工作提供便利，也进一步增强了对数据信息的正确理解[8]。

4. 取得到的成果

通过建立智能化运维ILCM App，了韩家湾智维中心成功提升了自动化、信息化和智能化水平。这使得运维过程的自动化与任务管理的信息化能够有机结合，取得了良好的经济效益和安全效益，还有效地提高了工作效率和质量。

（1）智维中心可使用该软件记录运维系统设备的库存、安装、运行、维护、报警、回撤等相关信息。管理人员结合该程序以及现场实际情况下发工作任务。

（2）通过手机App程序和二维码技术可实现设备巡检打卡、工作内容实时填写。使用该程序可实现工作量自动统计上传，推行管理信息化，取代原先手工统计每人每日工作量，可减少大量的纸质记录，做到无纸化办公，实现降本增效。

（3）安全可靠性及工作效率提高。通过在运维系统中监测监控，不但减少人员下井的次数以及人员伤亡的可能性，而且改变了巡检的思路，提高了巡检的效率。

5 结语

通过设计韩家湾智维中心智能化运维ILCM App，成功展示了专业技术人员在现场运维环节提供数据分析的能力。该App充分整合了上游设备厂家的技术优势和下游煤矿企业的资源优势，使得各方在煤矿智能化系统常态化运行中发挥了重要作用。同时，它也有效地填补了现有智能化改造中的运维需求，优化了智能化煤矿运维服务，提供了一个安全、可靠、便捷的信息管理平台。这一举措显著提升了韩家湾智维中心的运维管理水平，增强了企业的竞争力，最终实现了高质量的发展。

参考文献

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