煤矿安全监控多系统融合平台.pdf

第 4 3卷 第 2期 2 0 1 7 年 2月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 3 NO ． 2 Fe b ． 2 0 1 7 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 7 0 2 0 0 1 1 0 4 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 闫兆振． 煤矿安全监控多系统融合平 台[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 7 ， 4 3 2 1 1 1 6 7 1 - 2 51 X ． 2 01 7． 0 2 ． 0 03 煤矿安全监控多系统融合平台 闫 兆振 1 ． 中煤科工集团常州研究 院有限公司，江苏 常州 2 1 3 0 1 5 ； 2 ． 天地 常州 自动化股份有限公司，江苏 常州 2 1 3 0 1 5 摘 要 针对 煤 矿安 全监 控 系统 升级 改造 技 术方案 征 求 意见稿 对 多 系统 融合 的要 求 ， 分析 了煤矿 安全 监控 多 系统融 合 的建设 内容 ， 介 绍 了一种 煤矿 安 全监 控 多 系统 融合 平 台的 实现 方 案及 主 要 功 能 。该 平 台通 过 地 面融合 的 方式进 行 数据 采 集 ， 并进行 数据 的统一 处理 与综 合分 析 ， 通 过 We b方式进行 数 据展 示 与查 询 ， 通 过 GI S图形软 件 完成 安全 监控 系统 与 G I S的 融合 ， 实现 了 多系统联 动及 应急联 动 功 能 。 关键词 煤矿安全监控 ；多系统融合；GI S图形展示；应急联动 中图分类号 TD 7 6 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 7 一 O l 一 2 2 1 0 2 0 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ w ww． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 7 0 1 2 2 ． 1 0 2 0 ． 0 0 3 ． h t ml Mu l t i s y s t e m f u s i o n p l a t f o r m f o r c o a l mi n e s a f e t y mo n i t o r i p g a n d c o n t r o l I _ YAN Zh a o z he n ， 1． CCTEG Ch a ng z h ou Re s e a r c h I ns t i t ut e，Cha n gz ho u 21 3 0 1 5，Chi n a； 2． Ti a n d i Ch a n g z h o u Au t o ma t i o n Co ． ，L t d． ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5 ，Ch i n a Ab s t r a c t Fo r mu l t i - s y s t e m f u s i o n r e q u i r e me n t i n Te c h n o l o gy s c h e me s o f u p g r a di n g o f c o a l mi n e s a f e t y mo n i t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m e x p o s u r e d r a f t ，c o n s t r u c t i o n c o n t e n t s o f mu l t i s y s t e m f u s i o n f o r c oa l m i n e s a f e t y m o ni t or i n g a n d c o nt r o l we r e a na l y z e d． A r e a l i z a t i o n s c h e m e o f mul t i s ys t e m f u s i on p l a t f o r m f o r c o a l mi n e s a f e t y mo n i t o r i n g a n d c o n t r o l wa s i n t r o d u c e d a s we l l a s i t s ma i n f u n c t i o n s ．Th e pl a t f o r m c o l l e c t s da t a by f us i o n mo de o n t he gr o un d a s we l l a s u ni f i e d d a t a pr oc e s s i on a nd c omp r e he n s i ve a n a l y s i s ，d i s p l a y s d a t a b y W e b mo d e ，a n d r e a l i z e s f u s i o n f u n c t i o n o f mo n i t o r i n g s y s t e m a n d GI S b y GI S gr a p h s o f t wa r e a s we l l a s mul t i s y s t e m l i nk a g e f un c t i o n a n d e m e r ge n c y l i nka g e f un c t i o n． Ke y wo r d sc o a l mi ne s a f e t y moni t or i ng a nd c o nt r o l ； m u l t i s y s t e m f us i o n； GI S gr a ph d i s p l a y i ng； e me r g e n c y l i n k a g e 0 引 言 2 0 1 5年 l 1月 2 5日， 国家煤矿安全监察局科技 装备司发布了 关于征求 煤矿安全监控系统升级改 造技术方案 征求意见稿 意见 的通知 ， 其基本 目 标之一是促进安全监测监控多元融合和信息共享 ， 提高煤矿安全预测预警水平 ， 实现安全监测监控信 息 的深 度分 析 和综 合利 用n ] 。 煤 矿安 全 监控 系统 升级 改造 技术 方案 征求 意 见 稿 明确 指 出“ 支 持 多 网、 多 系统 融 合 ” ， “ 加 强 数 据应用分析” 和“ 应急联动” 也均需要在 系统融合基 础 上进 行[ 1 ] 。可 见 ， 多 系 统 融 合是 煤 矿 安 全 监 控 系 统升级改造必不 可少 的建设 内容。针对该要求， 本 文结合 目前对煤矿安全监测 、 设备运行 、 生产调度等 方 面 的研究 成果 [ 2 _ 引， 提 出 了一种 煤矿 安全 监 控多 系 统融合平台设计方案 。 收稿 日期 2 0 1 6 1 2 1 4 ； 修 回 日期 2 0 1 6 1 2 2 6 ； 责任编辑 李明 。 基金项 目 天地 常州 自动化股份有 限公 司研发项 目 2 0 1 6 GY1 0 1 。 作者简介 曰兆振 1 9 8 1 一 ， 男 ， 山东菏泽人 ， 副研究员 ， 硕士 ， 现 主要从事煤矿软件产品 的设计与开发工作 ， E - ma il d a v i d y a n r e n 1 6 3 ． c o m。 1 2 工矿 自动化 2 0 1 7 年 第 4 3卷 1 煤 矿安 全监 控 多系统 融合 内容 煤矿 安 全 监控 多 系 统融 合 的 目标 是 通 过 多 网 、 多系统融合 ， 将人员定位 、 电力监控 、 设备监测等融 入安 全监控 系统 ， 实 现多 系统 融合 和信 息综合 管理 ， 解决矿井不 同安全监测监控 系统间“ 信息孤 岛” 问 题 ， 并 实现 安全 监 控 系统 与 工 业 电 视 、 应 急广 播 、 人 员定位等系统 的联动 。因此 ， 井下多 网、 多系统融 合 ， 地面多系统数据融合 ， 安全监控 系统与 GI S融 合 ， 多系统融合 的综合数据分析 ， 应急联动等都属于 多 系统融 合 的 内容 。 1 井 下 多 网 、 多 系 统 融 合 。通 过 统 一 数 据 传 输协议及研发新型的高速、 支持多种传输接 口的综 合分站实现井下系统融合 ， 对安全监控、 人员定 位、 电力监控 、 设备监测等系统数据进行统一传输 ， 实现 各个系统数据通道的共享及融合 。 2 地面多系统数据融合 。通过多种数据接入 方 式实 现矿 井安全 生产 监测监 控类 系统 的数 据融 合 及 共享 ， 同时 将安 全 生 产相 关 数 据 存储 在 实 时 数 据 库及关系型数据库 中， 建立多系统融合平台。数据 可 直接 在操作 员 站 、 可视 化 应 用 软 件 中进 行 实 时 显 示 ， 以实 现对 煤矿 安 全 生 产 工况 的实 时 监 控 。通 过 建设 全 矿统 一 的安 全 生 产 综 合数 据 库 ， 可实 现 对 全 矿 安全 生产 历史状 况 的查 询 与分 析 ， 同 时为 矿 井 数 据分析提供基础数据平台和访 问接口。 3 安 全 监 控 系统 与 GI S融 合。采 用 基 于 We b的矢 量图形与 GI S技 术 ， 将多 系统融合 平 台 包括安全监测监控、 人员定位等 与电子矿 图有机 结合 ， 实现矿山信息的综合展示 ， 满足“ 一矿一图” 的 发 展要 求 。 4 多系统融合的综合数据分析。利用多系统 融合平台接入安全监控系统的环境监测数据、 人员 定位系统的区域人员数据 、 各设备监测系统 的设备 运行状况数据等 ， 进行综合数据分析及应用 ， 形成综 合业务应用 ， 实现单个系统无法实现的综合性功能。 5 应 急 联 动 。在 瓦 斯 超 限 、 断 电等 需 立 即撤 人 的 紧急情 况下 ， 安全 监控 系统 自动与 应急 广播 、 通 信 、 人员定位等系统应急联动。 2 煤矿 安全 监控 多 系统 融合平 台实现 方 案 本 文不 考虑井 下 多 网、 多系 统融合 ， 仅 针对地 面 多 系统数 据 融合及 基 于数据 融合 的应 用与 联动展 开 研究， 介绍 煤矿 安全监 控多 系统融 合平 台 的实现 方 案 。 2 ． 1 平 台 总 体 架 构 煤矿安全 监控多系统融合平台总体架构如图 1 所示 。平台包括数据采集 、 数据 中心 、 数据展示与分 析 、 系统 联 动等 模 块。数据 采 集 模块 通 过 OP C、 WC F 、 文本 文 件 等 方 式 [ 4 ] ， 实 现 对 安 全 监 控 系 统 、 人员定位系统 、 电力监控系统及其他设备监测系统 等数据的实时采集 。数据中心模块对采集的数据进 行常规处理 、 报警逻辑处理 、 数据分析计算、 历史数 据存 储 ， 并 对 数 据进 行 统 一 发 布 。数 据 展 示 与 分 析 模块主要实现实时数据、 实时图形 、 历史曲线、 报警 数 据及 数据 综 合 分 析结 果 的展 示 及 查 询 等 L 6 ] 。系 统 联动模 块 主要 实 现 数据 展 示 联 动 与 应 急 联 动 ， 当 系统发生故障、 报警 时， 自动弹出对应 区域的参数、 设备状态与工业 电视视频等； 当发生报警需要撤人 时 ， 自动产生联动命令 ， 通过联动通信组件下发到对 应 的 系统 。 系统联动 l 『 数据展示与分析 数 一动 ，⋯ 徽 雾 器 G数IS 暑 I 移 动 监 控 应 急 联 动 l I1 分 析I 数 据 查 询 I 览 ， 图 形 展 示 I 联动 数据分析l I 历史数 据I l 实时数据 存储I I 存储I I 发布 数 据 中 心 联动通信组件 I l 数据采集组件 命 令 下 发 O PC w c l 文 荐 入 I O PC ServerO PC Serv er l 安 控 广 播 系 统 、 l l 人 员 定 位 系 统 等 1 ． ． I 文件类 数 据 图 1 煤 矿 安 全 监 控 多 系 统 融 合 平 台架 构 2 ． 2 数据 采 集与 多系统融合 数 据 综合 分析 煤矿安全监控多系统融合平 台的数据采集采用 传 统 的综 合 自动 化 系 统 数 据 集 成 方 案[ 8 ] ， 采 用 OP C、 文本文件 、 WC F等方式接入 ， 通过测点定义文 件进行系统测点更新 ， 如图 2所示。 测点定义文件 由各融合子系统提供 ， 由测点定 义解析程序进行文件解析并更新到数据采集服务。 实时数据的更新需要融合子系统根据数据传输方式 提供相应的文件或服务端接 口。数据处理程序负责 数据处理 ， 包括实时数据、 故障数据、 报警数据及常 规数据的处理 。数据存储程序负责将历史数据存储 到数 据库 中 。 在实 现 多系统 数 据 融 合 的基 础 上 ， 建 立 了数 据 综合分析模 型， 如环境预测预警模型、 区域环境评价 2 0 1 7年 第 2期 闫兆振 煤矿 安全 监控 多 系统 融合平 台 1 3 ⋯ ’⋯ ’ 一 ’ I 数据采集服务 f f f f 测 点 定 义 解 析 程 序 l I实 时 文 件 解 析 程 序 i l o P c 客 户 端 I lw c F 客 户 端 ● ● ● ● 测 点 定 义 文 件l l 实 时 数 据 文 件I Io P c 服 务 器 I l w c F 服 务 器 l兰 全 兰 兰 至 竺 l l 墨 窒 竺 墨 竺 I ⋯ l 皇 兰 兰 墨 竺 I ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．墼 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 图 2 煤矿安全监控 多系统融合平台数据采集流程 模型等。平 台的设计 重点是 实现 区域环境 评价模 型 ， 利用环境监测数据 、 人员定位数据 、 设备运行工 况数据对矿井某区域的安全状况进行综合评价 ， 以 不同颜色或声音提示该 区域处 于安全或 不安全状 态 ， 防止 事故 发 生l_ 9 ] 。 2 ． 3 安 全 监 控 系 统 与 GI S的 融 合 煤矿安全监控系统与 GI S的融合有 助于系统 在设备管理 、 信息展示和数据联动等方 面提供统一 的空间 坐标 ， 提 高 安 全监 测 监 控 的有 效 性 、 实 时 性 ， 在监控 、 报警时产生更大的应用价值 和效益 ， 适应矿 山信息化及“ 一 网一站” 、 “ 一矿一 图” 等发展 要求。 安全 监 控 系 统 与 G I S的融 合 主 要 通 过 GI S图形 软 件 实现 ， GI S图形软件 结 构如 图 3所示 。 图 3 GI S图 形 软 件 结 构 图形编辑模块配置图形并 生成图形文件 ， 支持 C AD格式 的电子矿图导入 ， 导人后可分层显示各类 图形 ， 避 免 主 要 图 形 对 象 丢 失 _ 1 叩； 可 在 图 上 配 置 各 种动态对象 ， 如传感器、 通风机、 带式输送机等 ， 并与 相 关业 务 系统 中的 相关对 象 进行 绑定 。图形展 示模 块支持缩放 、 自定义动画、 右键菜单、 事件 、 鹰眼及轨 迹 回放等r 】 。图形驱动模 块根据业 务系统生成测 点 对象 定义 文件 ， 并 提供 实 时数据 、 历 史数 据接 口供 图形 展 示模 块 调 用 。GI S图形 软 件 支 持 二 次 开 发 ， 可 通 过 开 放 的 接 口开 发 其 他 基 于 C AD 图 形 的 应 用 。 2 ． 4 系 统 联 动 系统联 动模 块 制定 了与 各融 合子 系统 的联 动协 议 ， 通过数据展示联动功能及联动通信组件 与人员 定位、 应急广播 、 电力监控等系统进行联动_ 1 ] 。 1 当作业现场发生设 备运行故 障时， 安全监 控系统 能够 与工 业 电视 系统 联 动 ， 自动 将 对 应 工业 电视画面弹出显示 ， 以便直观监视现场故障状况。 2 与 电力监 控系 统联 动 。当 安全 监控 系统监 测 到基 层矿 井有 重大 隐患 并需 要对 某 区域进行 断 电 时 ， 向电力 监 控 系统 发送 桌 面 消 息 框口 ， 提 示 电力 监控系统管理人员进行相应操作 ， 同时将断 电可能 影 响 的范 围在 图形上 进行 闪烁 提示 。管 理人 员根据 实际情 况判 断是 否需 要断 电 。 3 应急 联动 。当安全监 控 系 统监 测 到矿 井某 区域有重大隐患或灾情时， 可在监测 画面上提示该 区域现 有人 员 、 危 险区域人 员 的撤离 路线 、 该 区域 附 近的救援物资储备情况、 该区域的环境状况和主要 设备运行情况 ， 同时显示该 区域的工业电视画面 ； 通 过应急广播系统语音播放事故情况及撤离路线 ， 并 通过人员定位卡发 出声光报警 ， 通知井下人员迅速 撤离 。 3煤 矿 安全监 控 多系统 融合 平 台功能 1 数据采集功能 。采用统一标准 的数据接 口 采集各系统数据， 保证采集数据 的准确性 。当监测 数据有 增 、 减等 变动 时 ， 自动反 映到 平 台 中。 2 实时数据显示功能 。平 台可根据接入 的系 统类型对数据进行分类、 分级 、 筛选显示 。 3 历史 曲线 分析 功能 。可 在 一个 坐标 系 内显 示多个测 点 的历史 曲线 ， 曲线 的纵 坐标可 自定 义 刻度 。 4 历史 数据 查询 及分 析 功能 。可 查 询 系统 中 的测点数据、 故障报警记录、 设备的运行情况统计及 相关 图表 。 5 事件 日志功能 。可 对所 有 涉及 系 统 配置 的 操作 及一 些重要 操作 进行 完 整记 录 ， 包 括操作 时 间 、 操作者、 操作码及描述等 。 6 图形 功 能 。可通 过 We b方 式 的 GI S图形 显示 系统 中各类 实 时动 态 数据 及设 备 状 态 数 据 ， 并 通过图中的右键菜单快捷查 看指定设备 的开停统 计、 故障统计等 。 7 应 急联 动 功 能 。在 正 常 情 况 下 ， 可 通 过 图 形展 示 区域 、 设 备参 数及 工业 电视 联动 功能 ， 在 瓦斯 超 限 、 断 电等需 立 即撤人 的紧急情 况下 ， 实 现安 全监 控系统与应急广播 、 通信 、 人员定位等 系统的应急 联 动 。 8 移动监控功能 。可通过手持设备实时查询 1 4 工矿 自动化 2 0 1 7年 第 4 3卷 - 1 - 矿 自动化 首次入选“ RC C S E中国核心学术期刊 A “ 2 0 1 7年 1月， 武汉大学中国科学评价研究 中心 R C C S E 发布了第 5版 R C C S E中国学术期刊评价研究 报告 2 0 1 7 2 0 1 8 ， 工矿 自动化 首次入选“ RC C S E中国核心学术期刊 A ” ， 综合排名从 2 0 1 5年的 3 7位 升至 2 0 1 7年的 1 8位 ， 期刊级别 由准核心 B 跨越扩展核心 A一 ， 直接跃升为核心期刊 A 。 中国学术期刊评价研究报告 是由武汉大学中国科学评价研究中心、 武汉大学图书馆 、 武汉大学信息管 理学院共 同研制完成的国内外第 1 种 中国学术期刊分类分级排行榜和权威 、 核心期刊指南 ， 是国内著 名的 四大学术期刊评价体系之一 ， 每 2 a 评价一次 ， 自 2 0 0 9年首次出版以来 ， 已连续推出了 4版评价报告 。 工 矿 自动化 首次进入本次评价 中的核心期刊 A类等级 ， 标志着期刊竞争力有了一定提高 。希望大家一如既 往 地支持 工 矿 自动化 杂志 ， 多投 稿 ， 多下 载 ， 多 订 阅