綜采設備三機配套管理系統設計與實現

閻東慧

（晉能控股煤業集團有限公司同大科技研究院，山西 大同 037003）

綜采設備的三機配套主要是采煤機、刮板輸送機和液壓支架，三者之間需滿足結構尺寸配套合理，作業協調連續，才能適應生產、運輸系統的要求[1]。配套的合理性既需要豐富的實踐經驗支持，又需要掌握大量的設備信息，還要涉及多學科理論支撐[2]，是一項理論性和實踐性極強的設計研究工作，也是一項復雜的系統工程[3]。

多年來，各大煤礦在綜采設備選型配套時，受煤層情況、頂底板巖性、礦壓顯現等賦存條件的影響以及不同煤礦的使用習慣的差異，造成了選型配套的獨特性和多樣性[4-5]。綜采設備種類多樣，不同設備適用場所、使用要求、型號也各不相同，配套使用的技術文件和圖紙更是數不勝數。設備間幾何關系、結構尺寸配套沒有統一標準，配套時國內沒有統一的準則和規范[6]，只有一部導則作為參考[7]，主要依賴于技術人員的經驗和使用習慣，而且技術人員需要翻閱大量的文件和書籍，其中不免發生錯誤和遺漏，給設備選型配套帶來很大難度。

針對該問題，本文開發了綜采設備三機配套管理系統，能夠對已經配套完成的生產系統進行查詢統計、特征對比、圖紙瀏覽，實現了對現有生產設備和在產工作面的生產統計、銜接管理、在線調配，使整個工作面信息、設備信息、配套信息及人員信息實現了數據的有效溝通和利用，提高了生產效率和應用管理水平。

特別開發了工作面設備選型功能，利用專家系統在歷史配套數據基礎上，給出新配套方案，為技術人員制定配套方案提供參考，杜絕了配套的人為因素，提高了工作效率。

1 系統設計原則

1）自頂向下、全面落實

系統設計時充分結合煤炭信息化系統設計要求，即構建全流程、一體化、可視化的綜采設備管理平臺，以適應基礎設施資源與數據資源大集中模式下的開采配套、設備數據、銜接管理高效運行的需要，建設遵循煤炭行業技術政策、技術可控、可持續發展的綜采設備配套管理系統。

2）規范指導、標準先行

系統設計時主要是為了提煉綜采設備以往的配套經驗，開發和完善在管理、監控和運營管理過程中所需遵循的技術標準和管理制度，建設綜采設備協同有序規范的系統，既能夠保證生產管理的一致性，又具有不同層級制度繼承性，最終構建一套與組織規劃、技術發展相匹配的完整制度體系。

3）靈活開放、持續擴展

整個系統采用模塊化設計思路，首先制定統一查詢配套軟件架構，然后再為每一層設計良好的開放接口，即能夠實現外部數據整合，又能適用于未來監控功能的擴充。系統具備良好的擴展性，充分考慮了未來信息化發展的要求，對于管理范圍、管理功能、系統性能等方面具備適應未來三到五年變化的能力。

4）集約管理、統籌規劃

在事權不變的前提下，進行配套管理一體化設計和權限功能分配。如：各單位類型、單位區域管理、部門管理、人員管理、事務管理、設備設施資源管理，各相關部門負責本部門應用系統的管理。支持多部門分工協作，集中集約地開展綜采設備配套和庫存的管理。

2 系統工作流程

系統以綜采工作面設備配套關系為基礎，將設備、工作面、配套關系統一為有機整體。以配套管理為核心，以支架信息為導向，進行多層次信息管理，從而實現多角度的配套查詢管理，如圖1所示。

圖1 流程圖

3 系統架構設計

系統構架主要有六層結構，包括訪問層、表現層、業務層、服務層、系統層和數據中心，如圖2 所示。其中：訪問層主要提供訪問系統的接口和方式；表現層主要定義系統的具體展現方式，以實現系統的數據采集、錄入、運行等設備管理操作；業務層是管理功能層，也是系統的業務邏輯層和主體應用層，定義了系統操作邏輯、操作流程等；服務層主要負責定義和執行系統的業務流程和服務管理標準，實現對權限、搜索、分析、業務流轉等功能深度挖掘；系統層主要基于php 技術設計了管理軟件運行的服務環境；數據中心對各種設備數據按照類型、環節先后進行封裝，通過各種封裝技術和標準的數據傳輸接口，方便地實現對各種數據來源的插入、刪除、修改、查找等操作。

圖2 系統架構

4 數據庫設計

根據系統功能架構，結合綜采工作面設備選型配套工作實際需求，建立了系統數據庫基本模型，包括系統管理數據庫、工作面管理數據庫和設備配套管理數據庫，如圖3所示。

圖3 數據庫設計

5 系統實現

系統基于PHP 后端+JavaScript Vue 前端+MySQL數據庫、PhpStorm軟件為上位開發軟件，采用前后端解耦的B/S 架構，通過網頁登陸實現數據查詢、管理、報表打印、文件在線瀏覽等，如圖4所示。

系統主要分為綜合查詢、工作面選型、配套數據、采面配套、銜接管理、設備數據、系統管理七大功能模塊。其中，綜合查詢主要是根據查詢需要的基本數據，例如地區、礦、設備名稱、配套名稱等中的一個或幾個，快速查詢符合條件的信息；工作面選型主要設計了一條選型路線，即支護強度計算→液壓支架選型→采煤機選型→刮板輸送機選型，最后顯示選型結果；配套數據分為液壓支架配套管理、工作面配套管理、配套文檔管理，主要完成對現有配套和圖紙信息、技術協議、技術參數審批表、技術特征表、說明書等文件的管理；采面配套分為工作面管理和工作面配套方案對比，主要是對各個礦工作面配套情況進行管理；銜接管理分為工作面銜接管理、工作面設備銜接管理、生產隊管理，主要是記錄工作面和相關設備的銜接情況，對配套設備的使用輪轉情況等進行管理；設備數據分為設備管理和設備庫存，主要對現有設備的技術特征、配套關系、銜接關系和設備的庫存、分布、維修情況等進行管理；系統管理主要是對系統權限和系統基本設置等管理。

6 工業應用

本文設計的綜采設備配套管理系統于2021年9月在晉能控股煤業集團機電管理中心上線應用。使用3個月后，綜合查詢、配套數據、采面配套、銜接管理、設備數據等功能操作簡單、系統性能穩定，符合業務管理應用需要。

在工作面選型功能模塊中，以某礦8105工作面為例，進行選型配套演示。該礦主要開采石炭系太原組的3#至5#，位于太原組上部，煤層層位穩定、厚度大，全區可采，是井區最主要的可采煤層之一，埋深300～500 m。工作面設計長度207 m，工作面走向長度為2 800 m，煤層厚度變化范圍9.42～19.44 m，平均14.5 m。按有利于提高煤炭回收率、縮短循環放煤時間的原則，并考慮綜放開采端面頂煤穩定性控制和設備穩定性、可靠性問題，確定了該煤礦8105 工作面最大采高為5.0 m。分別采用人工經驗選型和利用開發的選型軟件兩種方式為該工作面配套三機設備，對比不同方式下的選型結果。

結果發現，利用選型軟件的結果與人工經驗選型結果一致，均為：中部支架：ZF15000/28/52；采煤機：MG750/1915-GWD；刮板輸送機：SGZ1000/1710。驗證了工作面選型功能模塊的可行性和可靠性。

7 結語

本文設計的綜采設備三機配套管理系統將配套涉及到設備的所有信息統一管理，即可以精確查找設備已錄入的歷史信息、圖紙信息、技術協議、說明書等資料，又可以計算選型時的關鍵參數，同時還可以利用專家系統從已有的設備中推薦出新設備選型配套方案，系統的成功應用提升了選型配套的工作效率和庫存設備的應用效率，為建立高產、高效、安全的現代化礦井提供了前提和保證。