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工矿自动化 In d us t r y a n d Min e Aut o ma t io n 第45卷第12期 2019年12月 Vo l .45 No .12 Dec .2019 文章编号1671-251X201912-0081-05 DOI10. 13272/j. issn . 1671 -251x. 2019050040 煤矿安全生产标准化信息管理系统设计 回銹回 回 张俭让1,黄玉鑫1,闫振国1,张磊1,霍小泉3 1.西安科技大学安全科学与工程学院陕西 西安710054； ； 2.教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室％％陕西 西安710054； ； 3.陕西煤业化工集团公司铜川矿业局有限公司％％陕西铜川727000 摘要针对目前煤矿安全生产信息管理系统存在的信息管理手段单一、信息输入输出延迟及缺少对业务 数据的挖掘分析等问题，设计了一种煤矿安全生产标准化信息管理系统该系统通过搭建虚拟专网，直接服 务于安全生产管理的全体人员及专项业务；通过多种智能终端和计算机网络终端，对预定流程的各项业务进 行协同处理，得到专网的精准信息支持，并由专网全面承担后续处理需求；将专网的关键功能延伸至多种智 能终端，实现任何人在任何时间、任何地点采用任何终端的“4A”式信息管理模式该系统运用Mir a c a st协 议，通过WiFi网络连接，在不同多媒体终端上进行多媒体内容的传输、解析、展示、控制等操作，从而实现多 屏联动系统控制同时系统引入关联分析Apr io r i算法，并根据事故隐患数据多维多层的特点对算法进行 改进和优化，建立系统后台自动挖掘分析子系统，从而实现对事故隐患多维度、多层次的挖掘分析。实际应 用结果表明，该系统提高了业务处理时效性，提升了煤矿安全生产管理水平及煤矿应急响应智能化处理 水平 关键词煤矿安全生产；标准化；信息管理；事故隐患排查；风险分级管控 中图分类号TD76 文献标志码A Desig n o f st a n d a r d ized in f o r ma t io n ma n a g emen t sy st e mf o r c o a l min esa f et y pr o d uc t io n ZHANG Jia n r a n g12 , HUANG Yuxin12, YAN Zh en g uo12 , ZHANG Lei12 , HUO Xia o q ua n3 1.Coleg eo f Sa f et y Sc ie n c ea n d En g in e er in g ,Xiq a n Un iv e r sit y o f Sc ien c e a n d Te c h n o l o g y , Xiq a n 710054,Ch in a ;2.Ke y La bo r a t o r y o f West Min es Expl o it a t io n a n d Ha za r d P r ev en t io n o f Min ist r y o f Ed uc a t io n ,Xiq a n 710054,Ch in a ;3.To n g c h ua n Min in g Co .,Lt d .,Sh a a n xi Co a l a n d Ch emic a l In d ust r y Gr o upCo .,Lt d .,To n g c h ua n 727000,Ch in a Abst r a c t In v iew o f pr o bl ems o f sin g l e in f o r ma t io n ma n a g emen t met h o d , in f o r ma t io n in put a n d o ut put d el a y ,a n d l a c ko f m1n 1n g a n d a n a l y s1so f bus1n essd a t a 1n c ur r en t c o a l m1n esa f et y pr o d uc t 1o n 1n f o r ma t 1o n ma n a g emen t sy st em,a st a n d a r d 1zed 1n f o r ma t 1o n ma n a g emen t sy st em f o r c o a l m1n e sa f et y pr o d uc t o n w a s d es1g n ed .Th esy st em bul d sa v 1r t ua l pr 1v a t e n et w o r kt o d 1r e c t l y ser v e salper so n n el a n d spe c 1a l ser v 1c e s o r sa f et y pr o d uc t 1o n ma n a g e men t ;t h r o ug h a v a r 1et y o f sma r t t er m1n a l sa n d P C w ebt er m1n a l s,v a r 1o us pr o c e sseso f pr ed e t er m1n ed pr o c essa r ec o o r d 1n a t ed t o o bt a 1n a c c ur a t e1n f o r ma t o n suppo r t f r o mt h epr 1v a t e n e t w o r k,a n d t h e pr 1v a t e n et w o r k1s f ul y r espo n s1bl e f o r t h e f ol o w -up pr o c ess1n g r eq u1r emen t s; key f un c t io n s o f t h e pr iv a t e n et w o r k a r e ext en d ed t o a v a r iet y o f sma r t t er min a l s t o a c h iev e “4A“ in f o r ma t io n ma n a g e me n ,mo d e w h ic h e n a bl e s a n y o n e us e s a n y ,e r min a l a ,a n y ,ime a n d a n y pl a c e .Th e s y s ,e m uses Mir a c a s,pr o ,o c o l a n d WiFi n e,w o r k ,o per f o r m mul imed ia c o n ,en ,,r a n smissio n ,a n a l y sis,d ispl a y , 收稿日期收稿日期2019-05-15；修回日期修回日期2019-11-21；责任编辑责任编辑胡娴。 基金项目基金项目国家自然科学基金青年科学基金项目51504185。 作者简介作者简介张俭让1963 ,男，陕西岐山人，教，教授％主要从事通风安全理论、通风系统分析、矿井灾害防治技术的教学与科研工作，E-ma il 1157076743q q . c o m。 引用格式引用格式张俭让，黄，黄玉鑫，闫振国，等，等.煤矿安全生产标准化信息管理系统设计工矿自动化，2019,451281-85. ZHANGJia n r a n gHUANG YuxinYANZh en g uo e,a l .Des ig n o f s,a n d a r d iz ed in f o r ma ,io n ma n a g emen ,s y s,emf o r c o a l min esa f e,y pr o d uc t io n [J. In d ust r y a n d Min e Aut o ma t io n 2019,4512 81-85. ・82・ 工矿自动化 45 c o n t r o l a n d o t h er o per a t io n s o n d if f er en t mul t imed ia t er min a l s, so a s t o a c h iev e mul t i-sc r een l in ka g e sy st em c o n t r o l . At t h e sa me t ime, t h e sy st em in t r o d uc es Apr io r i a l g o r it h m f o r a sso c ia t io n a n a l y sis, mpr o v esa n d o pt imize st h ea l g o r it h m ba sed o n mul t i-d ime n sio n a l a n d mul t i-l a y e r c h a r a c t er ist ic so f t h e a c c id en t h a za r d d a t a , a n d est a bl ish es a n a ut o ma t ic min in g a n d a n a l y sis subsy st em a t t h e ba c kg r o un d o f t h e sy st em t o r ea l ize mul t i-d imen sio n a l a n d mul t i-l ev el min in g a n a l y sis o f a c c id en t h a za r d s. Th e a c t ua l a ppl ic a t io n r e sul t s sh o w t h a t t h e sy st em impr o v es t imel in ess o f busin ess pr o c essin g , impr o v es t h e l ev el o f c o a l min e sa f et y pr o d uc t io n ma n a g eme n t , a n d t h e l ev el o f in t el l ig en t h a n d l in g o f c o a l min e emer g en c y espo n se. Key words c o a l min e sa f et y pr o d uc t io n; st a n d a r d iz a t io n; in f o r ma t io n ma n a g emen t; a c c id en t h id d en t r o ubl e in v e st ig a t io n; r isk c l a ssif ic a t io n ma n a g emen t 0引言引言 随着互联网技术的快速发展，煤矿信息化水平 迅速提高，通过先进的信息化手段实现煤矿安全生 产标准化，可使煤矿各生产和管理环节在达到一定 标准的同时更加科学化、规范化（1「4）。2017年发布 的煤矿安全生产标准化考核定级办法（试行）和 煤矿安全生产标准化基本要求及评分方法（试行） 在原煤矿安全质量标准的基础上，加入了煤矿安全 风险分级管控和事故隐患排查治理相关内容，要求 形成集风险分级管控、事故隐患排查治理、安全生产 标准化管理“三位一体”的综合化管控体系。煤矿安 全生产标准化建设对煤矿安全生产具有深远意义， 为煤矿安全生产监察奠定了坚实基础，同时也对煤 矿标准化信息系统提出了高要求「5「7）- 目前煤矿使用的安全生产信息管理系统多为信 息报送系统，服务对象主要为各级领导，难以满足基 层对日常管理业务的需求；大多数系统的信息管理 手段单一，没有充分利用多种终端的协同关联，导致 管理信息输入输出延迟，难以支撑及时有效的工作 核查；现有系统缺少对业务数据的挖掘分析,造成数 据浪费，无法对事故隐患进行预警「8「10）。针对上述 问题，本文设计了一种煤矿安全生产标准化信息管 理系统，将多种智能终端和计算机关联，使信息管理 手段多元化；采用结合业务管理、GIS（地理信息系 统）、专业、岗位等多维信息的“4A”式信息管理模 式，对业务数据进行多维分析和展示，为实现地域、 周期等数据的关联性分析和业务决策分析奠定了 基础。 1系统总体设计系统总体设计 1. 1 系统设计目标 煤矿安全生 标 信 理 统 据煤矿安 全生产和隐患排查管理规范，借助互联网等技术，以 双重预控为目标，以成熟的计算机与通信技术为依 托,将数据处理功能及支持性数据库置于云端，是基 于多种智能终端和计算机关联互动的“互联网 ”协 同信息处理系统。通过系统应用强化煤矿安全管理 和技术人员的安全生产意识，规范煤矿安全生产资 料的管理（11「13）。 1.2 系统技术路线 通过互联网等技术构建煤矿自控虚拟专网，通 过多终端关联互动和专网群组，实现信息的现场录 入和不落地处理，同时通过安全生产标准化和隐患 排查全生命周期的管理，提升安全生产管理水平- 系统技术路线如图1所示。 图1系统技术路线 Fig .1 Sy st emt ec h n o l o g y r o ut e 1. 3 系统架构设计 系统采用B/S模式，在 Win d o w s Ser v er 2008 平台下开发。网页开发采用l a y ui框架结合 HTML5 Ja v a Sc r io pt及CSS语言共同完成。系统 架构如图2所示。 系统整体架构主要分为基础设施层、支撑服务 层、基础数据集成服务层、顶层应用层和多终端融合 层。其中，基础设施层包括必要的硬件设施及系统 安全体系、灾难备份与恢复体系；支撑服务层采用 My Ba t is和My SQL进行数据处理和存储，同时创 建并部署与业务一起缩放的任务关键型Web应用 程序，采用Ja v a安全框架Apa c h e Sh ir o执行身份验 证、授权、密码和会话管理等事务管理；基础数据集 2019年第12期张俭让等煤矿安全生产标准化信息管理系统设计・83・ 图2系统架构 Fig .2 Sy st ema r c h it e c t ur e 成服务层主要 据分布性和异构性的问题，通 应 据交换实 据集成；顶层应用层主 要为检查人员提供相应 , 按照服务器端 行 ；多终端融合层包含计算机和 移动客户端，实 端 动。 2系统关键技术及实现系统关键技术及实现 2. 1 系统关键技术 2. 1. 1 A”式信息管理模式 煤矿安全生产标 信 理系统基本覆盖了 目前煤矿安全生产和 排 理范围，直接服 从事安全生 理的全体人员。系统采用 A”式信息管理模式，保证 人（An y o n e）在任 何时间（An y t ime）、任何地点（An y w h er e）采用任何终 端（An y d e v ic e）均可得到有 信息支持。 理模 式可以极大地提高矿井生产日 理水平，为实现 “高产高效、建设全 矿井”的目标奠定基础。 2. 1. 2 信息深 任何煤矿事故都是一定致灾因素综合作用的结 果，呈 定 点和规律，如事 生场所主要集 中在采掘工 点，主要事故类型集中 、瓦斯 和 专业，11月份是重大事 高发月。 ，事 生与场所、专业、日 不同 维度信 定 。系统通 Apr io t i关 联规则挖掘算法对事 与各 合关 行深度挖掘，将煤矿事 信息与场所、专 业、 相 。Apr io t i算法目 对单 维单层数据 性进行分析挖掘，而针对事 故隐患类多维多层数据的深度关联规则挖掘还需对 算法进行相应 和改进，对业 据进行多维 分 析 与 ， 实 信 深 ， 从 而 行 、多角 分析。 2.1.3 动系统控制 系统可通 端和计算机对预定流程 的各项业务进行协同处理,在现场 程中，通过 持 端 、三违 以文字、图 、视频形式传 服 ，并在不同平台设 同 容。 程中，可选择 主控制屏，通过控制主 控制其他 联动 同一对象相 不同内容。 2.2 关 技术 系统搭建自有自控的虚拟专网，直接服务于安 全生 理 全体 人 员 专 项 业 ， 端 据 理、预控实名制 技术 ，通 能终端和计算机网络终端，对预定流程的各项业务 行协同处理，并 得到专 信 持，将 专 延 端，实现“4A”式 信息管理模式。运用Mir a c a st ＞议，通过WiFi网 络连接，在不同 体终端 行 体内容的传 、解析、展示、控制 ，形成对计算机端的补充 和辅助，从而实 动系统控制。同 统引 Apr io t i算法，并根据事 据 层的 特点对算法进行改进和 ，建立系统 自动挖 掘 分 析 统 ， 从 而 实 对 事 、 层 挖掘分析。 3系统功能及其实现系统功能及其实现 系统主要功能包括标准化检查、风险分级管控、 隐患排 理、纠违管理、标 资 理、统计分 析、职业技能提升等,支持性 包括实名登录、“工 圈、任务圈、朋友圈”的搭建、信息交换与利用、任 流程跟踪、应急响应团 同、消息公示与宣传 ，系统 架 图3所示。 图 3 统 架 Fig .3 Sy st e mf un c t io n a r c h it ec t ur e 标准化检查依据煤矿安全生产标准化基本要 求及评分方法（试行）要求，通过计算机 端 对矿 行评估，完成分项评分和资 总，形成标 ・・84・ ・ 工矿自动化 45 准化评分汇总表。系统支持多人协同、安全控制和 流程监控等功能,标准化检查流程如图4所ZK。 。 图4标准化检查流程 Fig .4 St a n d a r d ized in spec t io n f 7o w 风险分级管控结合煤矿安全生产标准化要求, 建立危险源数据库并实现对风险的年度、专项、变动 辨识及重大风险管控和定期风险管控功能，制定管 控计划，定时提交管控结果，完成周期性管控任务- 同时，将风险管控与隐患排查相关联,一旦风险失控 即演变为隐患，进入隐患排查流程。风险管控流程 图5 所 图5 控流程 Fig .5 Riskma n a g eme n t f 7o w 隐患排查治理隐患排查始于个人以专家/专管 身份进行的安全检查，系统建立了隐患源及其检查 标准数据库，并将隐患按等级分为一般隐患和重大 隐患。隐患排查流程如图6所示。排查出隐患后要 进行后续处理，包括下达整改通知书、整改单位进行 整改、验收、核查、销号等过程。对于超期未整改、复 查未通过的隐患等，自动升级督办管理;对于重大隐 患，根据其严重程度判断是否由矿级领导挂牌督办。 图6 排 流程 Fig .6 Hid d en t r o ub7esh o o t in g f 7o w 纠违管理针对各级负责人及相关员工的违章 行为（违章指挥、违章生产、违章操作）进行记录与惩 处。惩处方式包括经济处罚和强化培训，其中经济 处罚依照矿方现行规定执行，强化培训包括脱产学 习、规定范围的手机端自学加“监考”模式下的手机 端安全知识测验2种方式。 标准化资料管理将标准化检查、隐患排查治 理、纠违管理及风险分级管控过程中提交的清单进 行分类并存档，相关人员可申请借阅。 统计分析可对标准化检查11大项进行月度、 年度全项检查对比分析，也可单独对其中某几项进 行对比分析,对标准化检查相对应的分值等进行统 计并绘制检查效率趋势图和得分趋势图；根据隐患 源等级、隐患治理方式及责任单位等进行年度、月度 和周度统计；同样，也可对风险管理和纠违管理进行 周度、月度、年度统计。。引入数据挖掘和分析算法, 对排 和 行分析， ， 实 职业技能提升系统上传了煤矿安全生产的相 关书籍，可通过线上分组和检索学习相关政策法规 同时,员工可根据自身情况制定合适的学习计划，负 责人可根据员工的学习计划制定线上考试计划，以 员工学习 4结语 介绍了煤矿安全生产标准化信息管理系统总体 设计及“4A”式信息管理模式、多维信息深度关联、 多屏联动系统控制等关键技术，给出了系统功能架 标 、 、 分 控、 、 排 理 能的具体实现。该系统建立了集煤矿安全生产标准 化检查、事故隐患排查及风险分级管控三位一体的 综合化管理体系，满足了基层人员对日常管理业务 的需求，建立了及时有效的工作核查体制，提高了煤 矿日常安全生产信息管理水平。 2018年10月，该系统在陕西陕煤铜川矿业有 限公司玉华煤矿、陈家山煤矿、下石节煤矿和柴家沟 煤矿进行现场应用，应用效果表明，“4A”式信息管 2019 12 张俭让等煤矿安全生产标准化信息管理系统设计-85 - 理模式提高了业务处理时效性，使得业务过程更加 透明化。通过系统应用，管理人员动态掌握了标准 化检查、隐患排查、风险管控、纠违处理情况，强化了 煤矿日常各责任单位和各责任人的监督管理职责, 提高了煤矿对隐患、风险及作业人员的日常管理水 平。通过对煤矿日常隐患、风险等数据的统计分析, 得出其相应的发展趋势，各部门根据分析结果可做 到事前预防、事中监管、事后快速处理，对可能发生 的安全生产事故及时进行预警。 参考文献References 1 佟瑞鹏，李春旭，李阳煤矿安全管理行为评估方法研 究中国安全科学学报，2015,2511129133. 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