山西焦煤安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)智化管控平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐及成效

李紅耀，郝志偉

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司， 山西 太原 030024)

隨著新一代信息技術(shù)不斷創(chuàng)新突破，數(shù)字化轉(zhuǎn)型日益成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的先導(dǎo)力量[1-2]. 我國(guó)目前正加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化智能化，做大做強(qiáng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)，引導(dǎo)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展[3-4]. 近年來(lái)，煤炭生產(chǎn)管理精益化、煤礦智能化等建設(shè)加速，煤炭行業(yè)以5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)為抓手推動(dòng)煤炭生產(chǎn)智能化、少人化、高效化[5-7].

山西焦煤作為全國(guó)最大的煉焦煤企業(yè)，煤炭資源分布廣，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，瓦斯、水害等各種災(zāi)害嚴(yán)重，造成煤礦開采技術(shù)要求高，生產(chǎn)、安全、經(jīng)營(yíng)管理難度大，雖然在不同時(shí)期建設(shè)了相關(guān)信息化系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)，取得了一些成效，但由于缺乏統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，造成各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)割裂，信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，無(wú)法實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息集成和業(yè)務(wù)協(xié)同，制約了企業(yè)的發(fā)展。因此，建立一套集安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)為一體的多要素、多維度、多層次的數(shù)字化、智能化集團(tuán)云邊端的統(tǒng)一管控平臺(tái)顯得尤為迫切。

1 平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)

通過建設(shè)山西焦煤安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)智化管控平臺(tái)，將集團(tuán)安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)化，建立基于大數(shù)據(jù)的煤礦安全生產(chǎn)智能診斷模型、危險(xiǎn)源預(yù)警模型、安全生產(chǎn)綜合分析模型、煤炭產(chǎn)銷平衡聯(lián)動(dòng)模型等，實(shí)現(xiàn)煤礦基礎(chǔ)地測(cè)、生產(chǎn)技術(shù)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、綜合自動(dòng)化、安全管理、經(jīng)營(yíng)分析等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的橫向協(xié)同和縱向貫通，實(shí)現(xiàn)山西焦煤集團(tuán)管理的協(xié)同調(diào)度、集中管控及科學(xué)決策，形成集團(tuán)公司的安全生產(chǎn)共享大數(shù)據(jù)平臺(tái)，為集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供有效支撐。

2 平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐

山西焦煤安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)智化管控平臺(tái)是國(guó)內(nèi)首個(gè)基于“一張圖”使用JAVA語(yǔ)言開發(fā)的煤礦行業(yè)大型集團(tuán)綜合管理系統(tǒng)平臺(tái)，按照“總體規(guī)劃、分步實(shí)施、試點(diǎn)引領(lǐng)、全面推廣”的原則建設(shè)。建設(shè)步驟如下：

1) 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

建設(shè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)集團(tuán)各層級(jí)采、掘、機(jī)、運(yùn)、通與水、火、瓦斯、頂板等安全生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理流程標(biāo)準(zhǔn)化。

2) 部署礦端管理軟件。

在煤礦邊緣計(jì)算中心采用虛擬化技術(shù)，部署一套客戶端管理軟件，通過礦端工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)采集相關(guān)工業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)煤礦安全、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的協(xié)同聯(lián)動(dòng)和信息共享；同時(shí)建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的多源數(shù)據(jù)采集和多維度的數(shù)據(jù)分析。

3) 部署集團(tuán)端管理軟件。

在“山西焦煤能源云”集中部署一套基于“地測(cè)一張圖”的平臺(tái)管理軟件，通過“山西焦煤一張網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司、二級(jí)公司、煤礦的數(shù)據(jù)共享和穿透式管理。

4) 部署平臺(tái)安全軟件。

通過建設(shè)“山西焦煤一堵墻”，強(qiáng)化集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)信息安全和煤礦工控安全，確保平臺(tái)的安全運(yùn)行。

3 平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容

3.1 集團(tuán)端功能模塊

平臺(tái)集團(tuán)端包括如下模塊，即“一張圖”綜合信息服務(wù)、綜合調(diào)度管理、生產(chǎn)技術(shù)綜合管理、地測(cè)防治水管理、一通三防管理、機(jī)電運(yùn)輸管理、綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警管理、安全管理、應(yīng)急救援管理、數(shù)字檔案管理、決策支持及系統(tǒng)管理。

3.2 礦端功能模塊

平臺(tái)礦端除使用集團(tuán)端功能模塊外，還搭建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。平臺(tái)主要包含以下7大系統(tǒng)：

3.2.1 基于協(xié)同GIS的“一張圖”生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)

通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地測(cè)、通風(fēng)、采礦、供電、設(shè)備等專業(yè)技術(shù)的圖形數(shù)據(jù)管理，形成對(duì)象化、參數(shù)化的設(shè)計(jì)圖快速生成機(jī)制。基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)專業(yè)圖形生成處理、網(wǎng)絡(luò)解算及通風(fēng)信息查詢。通過供電設(shè)計(jì)圖形協(xié)同，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、設(shè)備選型、供電制圖、整定計(jì)算和自動(dòng)生成報(bào)告。

3.2.2 基于GIS的煤礦安全信息集成應(yīng)用系統(tǒng)

通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全綜合管理、隱患閉環(huán)管理、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、動(dòng)態(tài)評(píng)估診斷、應(yīng)急救援的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理、瀏覽查詢和統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)各單位的隱患、安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理和綜合展示，定時(shí)定點(diǎn)對(duì)各單位進(jìn)行巡查復(fù)查工作，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案、資源保障、應(yīng)急演練的信息化管理，對(duì)安全狀況進(jìn)行評(píng)估診斷，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，提出處理措施。

3.2.3 煤礦生產(chǎn)技術(shù)“一張圖”管理信息系統(tǒng)

通過該系統(tǒng)把各礦基礎(chǔ)信息、生產(chǎn)信息、生產(chǎn)技術(shù)信息、地質(zhì)測(cè)量信息、“一通三防”信息、機(jī)電設(shè)備信息、綜合監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息、采掘銜接計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度綜合信息等完整地管理起來(lái)，并通過各個(gè)維度將數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井生產(chǎn)技術(shù)信息資源的收集、分類整理、篩選、分析和管理。

3.2.4 煤焦運(yùn)銷管理信息系統(tǒng)

通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤焦產(chǎn)品銷售、配煤、裝車、裝船、運(yùn)輸、到貨、驗(yàn)收等進(jìn)行信息化、流程化管理，形成煤焦運(yùn)銷全環(huán)節(jié)、全流程的數(shù)字化管理。

3.2.5 安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)綜合管理移動(dòng)門戶系統(tǒng)

通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)信息的展示，隨時(shí)隨地可移動(dòng)辦公，并可隨時(shí)隨地查詢調(diào)度信息、生產(chǎn)信息、安全信息、經(jīng)營(yíng)信息，實(shí)時(shí)查看礦井在線監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及異常數(shù)據(jù)。

3.2.6 煤礦安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)

通過該系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)基礎(chǔ)之上搭建大數(shù)據(jù)綜合可視化分析系統(tǒng)、安全隱患排查治理智能分析系統(tǒng)和煤礦井下自然災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，提供礦山安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)的OLAP和空間OLAP綜合分析，以及面向安全隱患排查治理的數(shù)據(jù)挖掘分析。

3.2.7 綜合管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括用戶組織機(jī)構(gòu)、權(quán)限管理及工作流配置，實(shí)現(xiàn)企業(yè)組織機(jī)構(gòu)、權(quán)限設(shè)定、功能模塊的維護(hù)，以及工作流程的定制。

4 平臺(tái)建設(shè)成效

4.1 平臺(tái)解決的關(guān)鍵共性技術(shù)問題和運(yùn)行效果

平臺(tái)解決了信息融合與應(yīng)用單一問題；實(shí)現(xiàn)了基于全公司GIS“一張圖”協(xié)同和服務(wù)及多級(jí)架構(gòu)分布式在線協(xié)同；實(shí)現(xiàn)了基于全公司煤礦大數(shù)據(jù)分析的安全生產(chǎn)動(dòng)態(tài)診斷；實(shí)現(xiàn)了基于“一張圖”和云服務(wù)的安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理信息共享平臺(tái)，達(dá)到綜合信息的智能展示和預(yù)測(cè)預(yù)警的目標(biāo)；建立了多業(yè)務(wù)綜合調(diào)度管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了煤礦業(yè)務(wù)全覆蓋；建立了滿足智能煤礦安全生產(chǎn)管理和應(yīng)用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，實(shí)現(xiàn)了基于智能圖像識(shí)別技術(shù)的檢測(cè)預(yù)警。

平臺(tái)運(yùn)行效果圖見圖1,2,3.

圖1 山西焦煤安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)智化管控平臺(tái)總覽圖

圖2 平臺(tái)產(chǎn)洗運(yùn)銷綜合分析圖

圖3 馬蘭礦智能化工作面信息圖譜

通過平臺(tái)一體化管控，實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)業(yè)務(wù)管控全覆蓋和數(shù)據(jù)的共享協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)業(yè)務(wù)流、信息流、資金流等的全程、實(shí)時(shí)、智能和網(wǎng)絡(luò)化管控，提高了集團(tuán)安全生產(chǎn)水平、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量和全面風(fēng)險(xiǎn)管控水平。

4.2 平臺(tái)建成后帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目建成了山西焦煤分布式協(xié)同一體化管理的數(shù)字化礦區(qū)，從生產(chǎn)、技術(shù)、安全、管理多個(gè)層面，有效保證煤礦安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全面性、準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，提高技術(shù)水平和管理效能，不僅降低生產(chǎn)和管理成本，而且減少安全生產(chǎn)事故所帶來(lái)的人員和財(cái)產(chǎn)損失，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.3 平臺(tái)建成后帶來(lái)的社會(huì)效益

山西焦煤安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)智化管控平臺(tái)的建設(shè)開展了煤炭企業(yè)集團(tuán)日常安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理模式的革命，基于“一張圖”管理理念搭建的安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)智化管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了煤礦安全生產(chǎn)信息的集成與共享、協(xié)同更新及智能分析與預(yù)警。適應(yīng)了互聯(lián)網(wǎng)+煤礦+大數(shù)據(jù)的國(guó)家戰(zhàn)略，能夠?yàn)槊旱V安全生產(chǎn)管控提供基礎(chǔ)技術(shù)保障，改善和提升了煤礦的整體形象，提高了煤礦安全管理水平。解決了智慧、高科技煤礦安全生產(chǎn)信息化管理的關(guān)鍵技術(shù)問題，為煤礦安全生產(chǎn)信息化和智能礦山建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，具有較好的行業(yè)引領(lǐng)和典型示范作用。

5 結(jié) 語(yǔ)

山西焦煤安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)智化管控平臺(tái)采用了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、邊緣計(jì)算、數(shù)字孿生等新興技術(shù)，通過“一朵云”“一張圖”“一張網(wǎng)”“一平臺(tái)”“一堵墻”的“五個(gè)一”建設(shè)，為大型煤炭企業(yè)集團(tuán)化安全生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理、企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)揮了引領(lǐng)示范的作用，為山西焦煤數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化三化牽引蹚出了一條高質(zhì)量發(fā)展的新路。山西焦煤將繼續(xù)優(yōu)化完善平臺(tái)建設(shè)，持續(xù)推進(jìn)集團(tuán)轉(zhuǎn)型，努力將山西焦煤打造成信息共享、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、戰(zhàn)略融合、決策科學(xué)的最具影響力的世界一流煉焦煤企業(yè)。