摘要：本文詳細闡述煤礦安全生產建立信息保障系統的必要性，提出了包括基于三維地理信息系統的礦山生產技術管理系統、事故樹模型的安全管理系統、關鍵活動的經營管理系統、項目管理的調度管理系統等核心內容的信息保障系統的設計框架和設計原則。
　　關鍵詞：煤炭，安全高效，信息保障
　　一、引言
　　黨的十五屆五中全會提出要大力推進國民經濟和社會信息化，十六大提出將信息化帶動工業化、工業化促進信息化作為走新型工業化道路的戰略舉措。十七大又從貫徹落實科學發展觀的高度，對推進信息化做出新的部署，要求我們全面認識工業化、信息化、城鎮化、市場化、國際化發展的新形勢、新任務，大力推進信息化與工業化融合。
　　目前，信息，和資金、物資、設備、人力一樣正逐步成為一種實實在在的資源。這給煤炭企業發展帶來新的機遇，國內各煤炭企業也都在積極探索如何加強信息化建設，建立起以先進的信息技術為支撐的煤炭高效生產的信息系統。這里我們擬就平煤天安十二礦在建設煤炭高效信息保障系統方案與策略作以下探討。
　　二、企業信息化現狀及需求分析
　　平煤天安股份有限公司十二礦（以下簡稱十二礦），位于平頂山礦區東部，始建于1958年，原設計能力為30萬噸/年，經過改造擴建，2006年核定年生產能力達到130萬噸，現有從業人員4000余人。作為中平能化集團的下屬礦井，2003年接入平煤集團骨干網絡，經過近幾年的信息化建設，網絡覆蓋該礦所有機關科室、生產科室及基層區隊，信息化基礎設施比較完備。現有工業電視系統、生產安全監測與監控系統、生產調度系統、礦井通信系統，物資管理系統、人力資源管理系統、會計電算化系統以及辦公自動化系統等應用系統，但是信息技術應用水平處于初級階段，各系統之間存在“信息孤島”，不能實現信息和資源的合理利用以及實現對管理和決策的全面支持。
　　煤炭生產涉及海量異質的礦山信息資源，諸如地形、地質構造、巖層、煤層、水文、煤層氣（瓦斯）、氣象、交通、建筑、人文、環保、物資、設備、供電、運輸、通風、防塵、避災、抗災、監測監控、工業管路（包括通訊線路）和地面工程、地下工程等，這些信息既有地面的，也有地下的，而且地下與地面的地質體、地物類和工程互相聯系、相互制約、相互驅動。而這些信息的數字化，編碼化是決定企業信息化順利開展的關鍵。因此，建設信息化之前需要對其進行規范的信息資源管理，統一的代碼和數據字典設計，標準的應用規范定制，并以此作為企業信息化的先決條件。
　　采掘生產、礦山調度以及安全管理是煤礦生產的主要組成部分。其共同的特點是現場環境適應性差、系統復雜、相對獨立、橫向溝通不暢，因而在工程設計、生產調度、安全控制等方面管理存在較大難度。如采煤機械、通風設備、運輸設備的運行狀態信息、工作面推進揭露信息、瓦斯煤塵的實時動態信息、井下人員工作活動信息、電力和安全防護設備運轉信息等的采集、傳輸、分析以及展示都受到礦井環境和業務管理等方面的限制，難于集中處理，綜合決策。需要集成在統一的地理信息平臺上進行系統處理。
　　煤炭企業傳統管理模式相對落后，難以適應信息時代企業發展的需求，企業信息化建設同時也是一場管理革命，不僅僅是計算機代替人的手工操作，而是管理思想、管理理念、管理體制的變革和更新。在信息化建設的過程中，要對信息時代新的管理動向加以研究、實踐，充分利用信息技術改造煤炭產業管理模式和管理手段，實現煤礦企業管理的提升與創新。
　　三、信息保障系統總體設計
　　礦井信息保障系統建設必須建立在4D地理信息系統的基礎上，一旦建立了包括地質信息、危險源信息和生產信息的4D時空虛擬礦山模型，所有開采設計都能夠預先模擬出開采進度的動態結果，包括安全隱患的預先顯現，開采結果的預先模擬，可把大多數安全隱患消除在開采設計階段。隨著采礦生產的不斷推進，可以根據各種監測監控系統和檢查檢測系統返回的動態數據，利用礦山數字化平臺提供的模型庫、方法庫和評價庫實時進行巖體變形、瓦斯突出、突水透水等危險因素進行定性定量分析和預測預報，對不安全因素進行整改，同時對有危險性的區域進行重點監控，一旦有危險征兆就可啟動相應的應急預案。并能在人員定位系統的監控之下，使所有礦工都遠離危險源、工作在安全、舒適的環境之中，可以大幅度地降低死亡率，為打造我國的本質安全型礦井奠定基礎。
　　十二礦信息保障系統系統是在統一的時間坐標和空間框架下，將海量異質的礦山信息資源進行數字化、編碼化，科學合理地組織各類礦山信息,并對其進行有序的管理和整合。在形成全面的信息數據倉庫的基礎上，充分利用現代圖形學技術、空間分析、數據采礦、知識挖掘、虛擬現實、可視化、網絡、多媒體等新技術、新理論，建立一個集信息資源編碼、規劃、采集、管理于一體的數據信息平臺，并集成辦公自動化、工業自動化、管理系統等管理信息層的強大時空信息系統。系統不僅具有強大的繪圖能力、三維建模能力和面向地理信息系統的管理能力，而且要對采掘、一通三防、防治水、供電、運輸、礦壓等生產規劃、危險源辯識和預測預報等提供需要的數據、圖形和信息，消除各專業和各部門之間的信息孤島，達到信息完全共享和動態聯動。從而將一個逼真的、可視的、透明的、可控的數字礦山展現在人們面前，利用計算機屏幕了解礦區地面和地下任何地點、任何時間和任何方面的信息，并提供必要的智能決策，使整個礦區的生產和管理真正實現“運籌于帷幄之中，決勝于千里之外”的宏大目標。總體框架設計簡單描述如下：
　　十二礦的信息保障系統系統以地理信息系統為基礎平臺，從下到上可分為數據采集層、網絡傳輸層、數據儲存層、核心應用層、信息展現層。在核心應用層中我們又橫向的將其分為：功能應用模塊（包括各專業子系統）、決策管理模塊、系統配置模塊（DBA）以及數據挖掘模塊。
　　四、系統方案設計
　　根據系統總體框架的設計思路，我們逐層介紹十二礦在探索信息保障系統建設方面的一些經驗。
　　1、數據采集層
　　數據是信息化系統正常運轉的根本。如果數據流能夠很容易地從生產過程、管理過程以及經營過程傳遞到信息處理平臺，就可以做出快速、靈活的管理和決策。煤炭采掘生產活動復雜多變，數據采集一般包括這幾個方面：一、井下實時檢測監控數據，如瓦斯、煤塵、風速、風量、人員活動情況以及設備運行狀態參數等。二、生產以及經營數據：如產量、采掘進尺、物資消耗、人力資源等。但許多數據的采集受到環境、技術以及安全等方面的影響不可能完全實現自動化采集，經過反復論證，我們將自動采集與人工收集相結合，以規范化、標準化的數據接口和通訊方式來實現礦井生產的數據采集。在現場，我們采用多種不同的控制采集設備，如用kj4實時采集通風、瓦斯數據；用kj250系統采集人員以及設備活動信息；用電力檢測監控系統采集電力設備運轉參數；并輔以人工的方式收集采掘進尺、煤質參數、地質勘測等數據。從而實現對礦井上、下實時生產數據的采集。
　　2、網絡傳輸層
　　煤礦信息化系統經歷了從單一參數監控到多參數、全方面應用的過程。這些系統解決了采掘機械化的急需，但均普遍存在通用性差，性能價格比低等問題，各類自動化系統通訊的非開放性也造成了一個個信息和傳輸孤島，不符合硬件通用，系統集成以及多網合一的發展趨勢，難于滿足煤炭高產、高效、安全生產的需要。為了解決這些問題，需要建立一套全礦井綜合業務傳輸網絡平臺，將礦井各類環境、生產監測監控，通訊等子系統采集的數據、音頻和視頻信息通過高速傳輸網絡傳遞到系統應用平臺上，為煤炭企業的生產過程控制、安全運行與管理提供整體傳輸保障。結合技術發展趨勢和礦山的生產特點，我們綜合GEPON、千兆以太網以及現場總線等技術在井上下搭建起一套適合煤礦生產需要的千兆光纖骨干網絡。從而有效的解決了系統在網絡傳輸方面的需求。
　　3、數據儲存層
　　隨著信息化的建設的不斷深入，企業業務的增加和應用對數據的依賴性的也將逐步增強，數據的安全存儲、有效匯集、集中管理、綜合分析以及容災備份等方面的要求也將日益提高。針對上述情況，經過綜合的研究和分析。我們提出采用分布式數據存儲模式，以實現數據的安全存儲。為了便于管理和提高檢索效率，我們從邏輯上把數據庫劃分為靜態數據庫、實時數據庫和多媒體數據庫，設計用不同的物理服務器分別管理，實現分布式操作，其中靜態數據庫存放普通數據和靜態文檔、實時數據庫存放監測監控的實時數據、多媒體數據庫存放工業電視系統和通訊系統的視頻片段和音頻片段。從而為保證礦山數字化建設的順利實施提供了必要的數據傳輸和存儲平臺。
　　4、核心應用層
　　企業信息化的實質就是對信息的處理和應用，它直接關系到“帶動”和“促進”的效果。因此如何實現信息資源的合理應用就成為企業信息化的關鍵。根據信息化系統的總體設計，其主要的功能應用系統包括：一個綜合的數字礦山集成平臺，在平臺上集成一套包括基于四維地理信息系統的礦山生產技術管理系統、基于危險源辯識模型的安全管理系統、基于關鍵活動的成本管理系統、基于項目管理的調度管理系統等核心內容的大型數字礦山軟件系統。
　　集成平臺系統不僅能實現精細化的二維系統設計和三維地質建模，而且能實現采、掘、機、運、通和輸配電、給排水系統的動態連動，實現生產、安全和成本管理的無縫集成，為打造本質安全型的高產高效礦井提供一套完整的信息保障。生產技術管理子系統建立起了4D的虛擬礦山模型，開采設計能夠預先進行動態模擬，包括安全隱患的預先顯現，開采結果的預先模擬，可把大多數安全隱患消除在設計階段。安全管理子系統提過了一套科學的基于事故屬分析理論和危險源識別技術的安全評價體系，可以根據各種監測、監控的動態數據，利用平臺里的模型庫、方法庫和評價庫實時地對巖體、瓦斯、水文等的危險因素進行定性定量分析和預測預報，為隱患整改、危險性的區域的監控提供條件，當發現危險征兆時還可立即啟動相應的應急預案。經營管理子系統運用作業成本法（ABC法，Activity-basedCosting），以管理為核心，核算為手段，效益為目的，對礦山生產成本進行事前測定、日常控制和事后考核，實現企業成本的動態管理。調度管理子系統系統以項目管理為主線，以生產技術管理為核心，以實測數據為基礎，以調度控制為手段，以實現安全高效調度為目標的閉環調度指揮系統。利用項目管理技術的‘調度’和‘控制’能力，在科學的管理下保證生產按計劃進行，當生產某項工作偏離了計劃后，能夠進行后繼工作的及時調整，根據人力、物力、資金和技術尋求最優的后繼方案，繼續進行指揮調度。
　　5、信息展現層
　　無論是管理的實際需求還是信息化成果的展現，都需要有一套完善的信息展現機制，來作為信息成果轉化輸出的終端平臺。主要由圖形工作站、大屏幕、電視墻、視頻會議、投影設備、噴繪設備等相關設施組成。成果包括兩個方面：基于GIS的綜合查詢和基于門戶網站建設的WEB應用查詢。通過GIS管理設置和WEB發布設置，實現Internet上的遠程操作、信息管理以及綜合信息查詢。可以實現數據挖掘功能：主要包括安全檢查、質量檢查、效益分析、信息的挖掘、分類和匯總等。
　　五、信息保障系統建設策略
　　企業信息保障系統建設是一個長期收益的投資化行為，不是IT高消費，必須爭取把握時機，運用正確的技術，合理規劃，整體設計，才能取得好的效果。企業信息化同時也是一個“一把手”工程，是一項重大的系統工程，是關系到企業長足發展的保障工程，因此，只有企業最高決策層的全力支持才能取得成功。企業信息化工作首先要化的是“人”，解決好認識上和知識上的障礙后，企業的信息化建設才能一馬平川，所以我們比西看準形勢，抓住機遇，按新型工業化的路子，為煤礦信息化建設工作做出更大貢獻。
　　
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