《煤矿企业的安全生产管理体系研究》论文.doc

东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 I 毕业设计 论文 任务书 毕业设计 论文 题目 煤矿企业的安全生产管理体系研究 基本内容 本文主要对我国煤矿企业安全管理中存在的问题进行了分析 并探讨了煤矿行业在预防煤矿安全事故以及确保煤矿安全生产的 采取的主要解决措施 指导教师 王贝贝 年 月 日 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 II 指 导 教 师 评 语 从设计 论文 的选题 内容 论点 论据 结论 实验 数据的可靠性 方法的运用 工作量 图件的质量 创新性 科学态度 环境保护 外文资料和计算机应用等方面予以评述 指导教师签字 指导教师职称 评阅时间 年 月 日 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 3 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 指导记录东北大学继续教育学院毕业设计 论文 指导记录 教学中心 山西潞安奥鹏 年级专业 1303 安全工程 学生姓名 张慧峰 指导日期指 导 内 容指导教师签字 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 4 东北大学继续教育学院 摘摘 要要 煤矿企业一直是我国国民经济的支柱产业之一 也是现代社 会赖以生存的能源基础 但是煤矿企业也是事故频发的高危企业 之一 由于多数的煤矿企业都是在地下进行生产作业 光照不足 支撑装置的可靠性 地质地形特点 地下水位等多种因素都会对 其生产环境造成影响 因此 如何保证煤矿企业的安全生产已成 为各个煤矿企业急需解决的主要问题之一 尤其是现代煤矿的开 采规模越来越大 开采难度日益增加 而安全管理体制的改革却 没有跟上生产技术的进步 以致出现很多问题 本文就我国煤矿 企业的现代安全管理体系做几点分析 关键词 关键词 煤炭行业 信息化 发展 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 5 目目 录录 1 1 绪论绪论 1 1 1 1 选题背景及研究的意义 1 1 2 国内外研究现状 1 2 2 煤炭行业概述煤炭行业概述 3 3 3 3 系统建设目标系统建设目标 5 5 4 4 系统总体结构系统总体结构 7 7 4 1 煤炭安全生产综合信息系统总体功能结构 8 4 2 系统总体结构 9 5 5 系统设计系统设计 1 13 3 5 1 井下监测系统 13 5 1 1 煤矿井下人员定位系统 13 5 1 2 矿井主排水控制系统 16 5 1 3 工作面顶板压力监测系统 19 5 1 4 通风机集控系统 20 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 6 5 1 5 井下皮带控制系统 20 5 1 6 数据采集系统 22 5 1 7 实时数据平台 24 5 2 井上生产安全系统 26 5 2 1 基本业务平台 26 5 2 2 安全监控及分析系统 27 5 3 应急指挥系统 30 5 3 1 事故数据库管理子系统 31 5 3 2 应急预案管理子系统 32 5 3 3 事故救援知识管理子系统 33 5 3 4 矿山救护队管理子系统 34 5 3 5 专家数据库管理子系统 34 5 4 生产管理系统 34 5 5 综合服务系统 36 5 5 1 短信报警系统 36 5 5 2GIS 地理信息系统 38 5 6 视频监控系统 41 5 7 企业门户系统 45 6 6 结论与展望结论与展望 4 49 9 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 7 参考文献参考文献 5 50 0 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 1 1 1 绪绪 论论 1 11 1 选题背景及研究的意义选题背景及研究的意义 煤矿企业一直是我国国民经济的支柱产业之一 也是现代社 会赖以生存的能源基础 但是煤矿企业也是事故频发的高危企业 之一 由于多数的煤矿企业都是在地下进行生产作业 光照不足 支撑装置的可靠性 地质地形特点 地下水位等多种因素都会对 其生产环境造成影响 因此 如何保证煤矿企业的安全生产已成 为各个煤矿企业急需解决的主要问题之一 尤其是现代煤矿的开 采规模越来越大 开采难度日益增加 而安全管理体制的改革却 没有跟上生产技术的进步 以致出现很多问题 本文就我国煤矿 企业的现代安全管理体系做几点分析 1 21 2 国内外研究现状国内外研究现状 近年来 随着我国社会主义市场经济发展水平的不断提高 我国与世界其他国家在经济发展和技术合作等方面取得了很大的 进步 我国煤矿行业在生产过程中也注重引进国外先进技术 加 强科学技术在煤矿安全生产过程中的运用 然而 不可否认的是 受传统经济模式的影响以及各种现实的条件的制约 我国煤矿行 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 2 业在安全生产管理方面还是存在很多亟待解决问题的 也就是说 当前我国煤矿行业安全管理中存在很多突出的问题和不足 这严 重制约着我国煤矿的安全生产 因此 要想从根本上预防煤矿安 全事故以及确保煤矿企业进行安全生产 煤矿企业就必须积极采 取措施 从多方面加强对煤矿行业的安全的管理 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 3 2 2 煤炭行业概述煤炭行业概述 随着国民经济的不断快速发展 对煤炭需求量也越来越大 这就使得煤矿的安全生产管理面临着一个十分严峻的问题 目前 煤矿安全事故不断发生 其中重要原因之一企业的安全生产 长 效机制 还没有真正建立起来 企业安全生产信息手段落后 矿 井安全监测监控体系不健全 除瓦斯监控设备外 井下生产监测 监控系统 比如温度 电力 压力 提升 运输等监测设备也是 不能令人满意 另外 对于安全生产的监管来说 信息快速 及 时的收集非常重要 但当前煤炭管理部门 特别是有些最前端的 重点采煤县 信息化装备十分落后 多数还是传统的人工管理 有些煤矿甚至根本不具备计算机报送数据的能力 因此 在行业 管理难度大 地域广 人员少 任务重的情况下 除了强行在仍 未安装安全生产监控设备的各煤矿 安装操作简单 适用的监控 主机 井下监控分站 瓦斯断点仪及各种传感器实现矿井瓦斯的 连续检测监控外 采用信息化的手段利用一种可靠的稳定的传输 方式来对各煤矿的安全生产监控系统信息进行实时监控 强化监 控管理力度已迫在眉睫 势在必行 同时也是提高行业管理水平 和管理绩效的有效途径 而现代信息技术的飞速发展 煤炭管理信息化将为煤炭工业 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 4 的可持续发展提供良好的条件 煤炭行业的管理信息形式标准化 信息传递规范化以及信息内容系统化 安全生产监测监控自动化 是煤炭行业应用系统的必然趋势 因此 在总结安全生产管理经验的基础上 利用计算机技术 通讯技术和网络技术 开发煤炭安全生产综合信息系统并在实际 中应用是很有必要的也是及时的 更是煤炭管理部门管理创新和 技术进步的要求 从而进一步提高煤炭安全生产的整体管理水平 这不仅对煤炭生产具有重要的意义 而且在全国同行业中也同样 具有重要的参考价值 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 5 3 3 系统建设目标系统建设目标 系统的建设本着 实用 可靠 先进 经济 的指导思想 根据煤炭行业信息化的典型需求 要在企业实现自动化的基础上 建立集中管理的安全生产实时信息平台 实现井下监控设备实时 数据的采集和远程监控 通过实时数据和管理数据的信息有效集 成 提高煤炭监管部门的监控力度 以信息化带动企业管理和行 政管理的科学化 从根本上避免或杜绝恶性生产安全责任事故的 发生 旨在为煤矿生产节约成本 强化生产安全管理 提高工作 效率 本着总体规划 分步实施的原则 系统将从整体上实现以下 的建设目标 建立安全生产数据中心 建立统一 集中的实时数据库平台 根据客观现实条件 采用多种通讯手段对井下不同的硬件平台 软件环境的各自动化装置实现实时数据的采集和存储 为事故分 析提供可靠的依据 实现数据的分级共享和监测 通过完善的用户管理机制 实 现数据的分级共享和监测 煤炭安全生产监控中心可以监测辖区 内任何纳入系统管理矿井的生产实时状况 二级及以下监控中心 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 6 或监控点 则只能监测到管理职权范围内矿井的安全生产情况 建立安全报警防范机制 系统将提供对生产安全数据的超限 报警功能 以闪烁 声音等形式实时提醒 并充分利用短消息机 制 及时传递给相关领导和人员 安全生产报警机制可以大大提 高对生产现场问题的响应速度 有利于安全生产的指挥和调度 提高各级管理者的管理效率 形成与救护 公安 医疗等部门一 体化的灾害处理应急联动机制 提高数据分析能力 通过数据分析工具 采用多样化的数据 展示方式对煤矿安全生产实时数据进行分析和智能化应用 实现 生产数据及设备状态的自动统计 分析 为政府 企业领导和相 关管理人员进行科学的生产经营决策提供及时可靠的支持 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 7 4 4 系统总体结构系统总体结构 煤炭安全生产综合信息系统是一个以各级安全生产监管单位 为主体 实现对分布在管辖范围内的矿井生产实时数据的采集 存储和监控 通过安全生产数据的统计分析 为监管部门进行科 学决策提供依据 最大程度地排除事故隐患 杜绝突发性安全事 故的发生 根据煤炭安全生产监管的具体需求 我们设计如下的系统总 体功能结构 图 3 1 系统总体结构示意图 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 8 4 14 1 煤炭安全生产综合信息系统总体功能结构 整个系统由数据采集系统 网络通讯接口 实时数据平台 基础业务平台 安全监控与分析系统 应急指挥系统 生产管理 系统 综合服务系统等组成 下面对以上各系统作一个简要说明 数据采集系统 由专用的接口程序组成 安装在煤矿井下监 控系统的上位机 PC 上 主要负责从井下监控系统中读取数据 并 通过网络向安全生产监控中心实时发送数据 可以灵活设置实时 数据上传的周期 网络通讯接口 本系统的实时数据传输可采取多种方式 对 于有条件的地方可通过宽带和专线的方式接入 Internet 对于距 离较远 不方便用有线方式连接的可采用 GPRS CDMA 或微波方式 远程无线通讯 实时数据平台 采用 HIRIS 存储从各矿井井下监控系统中采 集上来的生产安全实时数据 可压缩存储海量历史数据 基础业务平台 完成系统的初始化设置 包括组织机构的管 理 用户的管理 权限的设置以及维护等功能 为其它业务系统 提供基础平台框架 安全监控与分析系统 进行安全生产实时数据的查询 计算 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 9 和分析 形成各类安全生产报表 通过图形化的分析工具 对历 史数据进行综合分析 应急指挥系统 用于应对事故发生时 应急预案的生成 发 布及记录预案执行情况 生产管理系统 全面管理煤矿生产过程中的计划编制 生产 调度 班报记录 井下考勤 安全培训 用品领用等内容 综合服务系统 由大屏幕显示 短信报警通知 视屏监视系 统 GIS 地理信息系统组成 4 24 2 系统总体结构系统总体结构 由于煤炭矿点相对分散 需要根据矿井所处地域的实际情况 来确定实时数据上传的网络通讯模式 要因地制宜地选择投资较 少 性价比较高的数据传输方式 建议优先选用 GPRS CDMA 等无 线网络通讯方式 这样单矿点的一次性投入较少 并且日常运营 费用低 安装使用方便 更加贴近专业数据传输的需求 另外 在 GPRS CDMA 等无线网络覆盖不到的地方 可优先选择 ADSL 宽带 接入方式 通过共用本地电话线路实现宽带上网 在不具备宽带 接入条件的矿井 只能采用电话拨号方式连接 Internet 可以采 取间断拨号的方式 通过设置合理的数据上传时间间隔来缩短在 线时间 从而大大降低本地网络的运行费用 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 10 从各矿点井下监控系统中采集上来的实时数据采取集中存储 和管理的方式 即存储到中央监控中心的数据库服务器中 其它 各级监控中心和基层监控点通过 Web 方式访问中央监控中心的 Web 服务器 获得所辖区域矿井的实时生产运行数据 采取这种模式 可以通过多种安全防范机制 提高数据的安全性 同时也大大降 低了维护成本 更能够从技术手段上保证系统稳定 有效地运行 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 11 图 3 2 煤炭安全生产综合信息系统网络拓扑结构图 综上所示 根据煤炭安全生产综合信息系统的具体要求 整 个系统的网络连接方案如下 中央监控中心采用 DDN 专线接入互联网 并通过分配获得的 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 12 公网 IP 地址建立数据接收服务器和 Web 服务器 以实现实时数据 的接收及数据的展示 其它各级监控中心和基层监控点采取 ADSL 方式接入互联网 实现对中央监控中心的 Web 访问 对不具备条件的地方 可根据 情况选用 GPRS 等无线接入方式 对于煤炭矿点可采取如下几种方式 使用中国移动提供的专用 SIM 卡和专用的 GPRS 设备 接入 Internet 通过 ADSL DDN 接入 Inertnet 传输速率能够得以保证 拨号上网方式速度慢 且总占一路电话线 应尽量避免使 用 5 5 系统设计系统设计 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 13 5 1 井下监测系统 针对井下能够实时监控的人员 设备以及设备的运行状态等 参数 利用自动化设备进行自动实时监控 不能够自动进行监控 的 如 采区开机回采刀数 掘进进刀数 开拓尺寸 顶板离层量 巷道下沉量 井下放煤量 则利用人工进行定时手工录入到系统 中 5 1 15 1 1 煤矿井下人员定位系统煤矿井下人员定位系统 井下作业人员流动性大 一旦下井后 就无法确切地知道他 们所处的位置 当矿井发生透水 火灾等事故时 将给救灾工作 带来极大的困难 为了能实时的了解井下人员的流动情况 了解 当前井下人员的数量及分布情况 查询任一指定下井人员当前或 指定时刻所处的区域 和查询任一指定人员本日或指定日期的活 动踪迹 在平时可作为下井考勤系统 对任一指定月份 或任一 指定日期段 对下井人员进行下井次数 下井时间等进行分类统 计 便于考核 打印相关报表 一旦矿井发生透水 火灾等灾害 事故 可对抢险救灾的人员统计 定位等起准确的指导作用 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 14 基本功能包括 通过基于 GIS 技术的地理信息实时显示 查询井下情况 任一时间井下或某个地点究竟有多少人 井下人员定位 这些 人都是谁 每个人在井下任一时间的活动轨迹 查询一个或多个人员现在的实际位置 井下人员定位 方便 电话联系 查询有关人员在任一地点的到 离时间和总工作时间等等一系 列信息 可实现多点共享供多个领导同时在不同地点查看 井下人员每时每刻在坑道的实时动态分布 根据井下的实际 地理情况制作相应的动态图定位 使井下情况生动形象一目了然 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 15 人员监测查询功能 可查询当前井下人员的数量及区域分布 情况 任意查询下井人员指定日期的活动踪迹 可对特定的人员 进行实时跟踪 超时报警功能 系统可对下井超过规定时间的人员提示报警 并同时给出相关人员的名单等信息 自动统计出各类人员下井的各种报表如 生产人员的下井时间报表 出勤月报表 加班报表 请假或 缺勤报表等管理所需依据并可生成工资报表等 统计考勤功能 可按姓名 工种 时间等条对上下井时间 下井次数 缺班情况等进行分类统计和报表 制定和统计管理人员的巡查情况报表等等 其他人员如参观 考察人员是否按要求到指定区域等 一旦发生各类事故 立即能查出有多少人遇险 遇险人员在 哪里 他们是谁 井下人员定位的突出作用 抢险时采取移动式识别装置 更准确快速识别遇险人员具体 地点和位置 提高抢险效率和救护效果 5 1 25 1 2 矿井主排水控制系统矿井主排水控制系统 矿井突水是煤矿的致命灾害 严重威胁着煤矿的安全生产 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 16 有时会造成巨大的经济损失和人员伤亡 随着煤矿水害问题的日 益突出 煤矿防治水研究将会越来越占有其重要的地位 本系统采用集中化 智能化 高可靠性的矿用本质安全型矿 井水压实时监测系统 该系统可对煤矿井下几个至上百个分布式 水文观测孔的水压 水位进行 一线多点 形式的超远距离地面 集中实时监测 采用高速数据交换技术 系统具有最佳的实时性 实时监测数据能及时反映当前矿井不同地质层位的水压 水位及 动态变化情况 该系统具有量程大 测量精度高 实时性最佳 超远距离数 据传输可靠 人机界面友好 操作简便和无人职守可智能化工作 等特点 系统的主要功能如下 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 17 PLC 控制程序采用模块化结构 系统可按程序模块分段调试 分段运行 该程序结构具 有清晰 简捷 易懂 便于模拟调试 运行速度快等特点 系统根据水位和压力控制原则 自动实现水泵的轮换工作 延长了水泵的使用寿命 系统可根据投入运行泵组的位置 自动选择启动就近的真空 泵 若在程序设定的时间内达不到真空度 便自动启动备用真空 泵 系统根据电网负荷和供电部门所规定的峰谷时段 以 避峰 填谷 原则确定开 停水泵时间 从而合理地利用电网信息 提 高矿井的电网运行质量 PLC 自动检测水位信号 计算单位时间内不同水位段水位的上 升速率 判断矿井的涌水量 自动投入和退出水泵运行台数 合 理地调度水泵运行 动态监控水泵及其附属设备的运行状况 实时显示水位 流 量 压力 温 度 电流 电压等参数 超限报警 故障画面自动 弹出 故障点自动闪烁 系统具有通讯接口功能 PLC 可同时与触摸屏及地面监测监控 主机通讯 传送数据 交换信息 实现遥测遥控功能 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 18 对各地点 各参数 各时间单位传感器所接收的数据进行测 量 完成地面中心站与各子站数据的传输 主机能实时地接收由 各子站采集来的数据 并进行实时处理 通过地面中心站可以观察所有井下监测点的实时水压情况 并以图形画面直观显示监测系统中的观测数据 监测点的年 月 日曲线显示和数据报表显示 自动生成系 统中监测数据的报表 可打印年 月 日报表 对比报表 曲线 可以任意选定观测站进行重点监测 各个监测点的瞬时值和历史记录显示 各个监测点越限报警显示 对实时监测数据自动分析和判断是否超出报警范围 水压超 限时 中心站计算机显示有关报警数据 所有监测数据可通过组态在 3 分钟到 24 小时范围内进行设定 和存储 系统监测数据最快每 3 分钟存盘一次 以随机值形成历史曲 线 所有数据可以存储一年以上 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 19 5 1 35 1 3 工作面顶板压力监测系统工作面顶板压力监测系统 煤矿工作面顶板压力监测系统是煤炭行业公司一流信息化的 组成部分 它主要用于煤矿工作面综采支架压力参数的在线远程 监测 该系统由井上 井下两大部分组成 井下部分包括 工作面 压力分机 通讯分站 通讯电缆等 各压力分机采用专用电缆串 联至通讯分站 通讯分站输出的数据信号通过电话线传至井上 井上部分包括 接收机 计算机 监控软件 打印机等 接收机 完成与井下通讯分站的通信及与计算机的数据通讯 系统实现了 以下功能 监测 动态显示支架的工作阻力 整个工作面压力直方图 成丰富的图表 分析报表 5 1 45 1 4 通风机集控系统通风机集控系统 通风机集中控制系统主要完成在地面集控中心对矿井通风机 的远程开停和在线监测 实现通风机房无人值守 达到减人提效 的目的 实现在矿地面集控中心对东风井风机的远程开停控制 通风机控制系统均采用 PLC 就近接入工业以太环网 从而进 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 20 入矿井综合自动化平台并组态 在地面集控中心设置两台操作微 机进行控制 同时 在通风机房设置工业电视摄像头 与移动通 信 固定电话一起 作为远程控制的监视 联系手段 5 1 55 1 5 井下皮带控制系统井下皮带控制系统 井下皮带集中控制系统它主要完成在地面集控中心对井下皮 带运输系统的远程开停和在线监测 实现皮带运输系统现场岗位 的无人值守 达到减人提效 提高矿井安全程度的目的 井下皮 带集中控制系统均采用现场总线方式连接后通过 PLC 就近接入井 下工业以太环网 从而进入矿井综合自动化平台并组态 在地面 集控中心设置两台操作微机进行控制 同时 在皮带机头 机尾 等重要地点设置工业电视摄像头 在井下安装移动通信系统 并 与固定电话一起 作为远程控制的监视 联系手段 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 21 各皮带机均设有煤仓煤位 跑偏 堆煤 烟雾 温度 打滑 带速 电机电流 沿线急停等保护 并在地面集控中心进行状态 监视 井下供电集中控制系统主要完成在地面集控中心对井下各变 电所高低压开关设备的远程开停和在线监测 实现各变电所无人 值守 达到减人提效 提高矿井安全程度的目的 实现了在矿地 面集控中心对海域变电所的 四遥 功能 遥控 遥测 遥调 遥信 井下供电控制系统均采用现场总线方式连接后通过 PLC 就近 接入井下工业以太环网 从而进入矿井综合自动化平台并组态 在地面集控中心设置两台操作微机进行控制 同时 在变电所设 置工业电视摄像头 与井下移动通信 固定电话一起 作为远程 控制的监视 联系手段 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 22 5 1 65 1 6 数据采集系统数据采集系统 数据采集系统负责从矿井井下监控系统中读取数据 通过建 立的数据传输网络链路 向安全生产监控中心发送获得的实时数 据 本系统主要由以下功能模块组成 实时数据采集 从井下监控系统中实时读取监控设备和仪器仪表所检测到的 瓦斯浓度等生产现场环境数据 以及风机 水泵等设备的运行状 况数据 所要采集的参数名称和数量可以进行手工配置 并能设 置数采模拟量参数的数值精度 数据发送 将采集得到的数据按照设定的时间间隔 通过 TCP IP 通讯协 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 23 议或 UDP 协议向上发送至中央监控中心的数据接收服务器 在数 据发送模块中 需要配置数据接收服务器的 IP 地址 网络通讯协 议 并能够根据需要灵活设置数据发送的时间周期 无线传输模块 由于矿井大都处在偏僻荒郊地带 矿井监控系统充分利用了 移动网络覆盖面广 无线传输的优势 该系统由移动公司分配专 用 APN 采用专线接入 互联网接入综合技术实现对数据的安全 传送 矿井环境实时监控系统囊括了短消息 GPRS 和专线接入 互联网接入等几乎所有的移动数据业务 该系统通过专用设备将 煤矿井下的瓦斯指数 一氧化碳 温度 风速 负压等重要监控 数据实时采集并利用移动公司网络通过无线方式从不同矿井或矿 井的不同层面远距离传至矿务局或煤炭管理局以及煤矿安全监察 部门 使各级安全管理部门及时掌握矿井的生产安全动态 正确 指挥生产 避免重大事故发生 本系统采用 GPRS Modem 实现与 Internet 的互联互通 将 GPRS Modem 通过标准的 RS232 接口与井 下监控系统上位机 PC 相连 通过对 GPRS 无线传输模块进行合理 的配置 可以实现多点间的数据通讯 5 1 75 1 7 实时数据平台实时数据平台 实时监测系统的对象是监测数据 实时数据库的核心就是管 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 24 理实时监测数据 它采集并存储与生产过程相关的各种数据 煤炭生产安全要求各级生产监控中心能够及时掌握影响生产 安全的现场实时数据 预见安全隐患 并及时下达调整指令 形 成一个信息畅通的闭环控制系统 为此 建立以实时数据库为核 心的生产过程数据集成平台是本系统的关键 利用先进的实时数 据库技术可以完成生产过程数据的高效压缩和安全存储 实现资 源共享 保障生产安全数据的在线查询 实时数据平台不仅能将分散在各矿井的实时信息集成起来 虚拟成一个大系统 为管理者全面地实时监控所辖范围内企业的 生产过程提供一个集成化的平台 而且能够通过对生产过程数据 的再次加工处理 提炼出真正对安全生产决策有用的数据 从而 在生产经营管理和实时过程控制之间架起一座桥梁 达到两者之 间的信息交换和紧密集成 本系统中 我们采用和利时公司自主开发的 HiRIS 实时数据 平台 它是一个具有强大功能的企业级实时 历史数据库平台 能 够高速地采集归档和发布企业级海量过程实时数据 在实时数据平台中 完成以下功能 数据接收 将所有矿井数据采集系统通过 Internet 传送上来 的实时数据包进行解析 整理和优化 存入数据接收服务器内存 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 25 数据结构中 以便于其它应用模块的调用 用以进行数据的展示 和进行实时数据的分析 接收异常报警 监视系统内定义的所有矿井数据采集系统发 送数据的情况 对未按数据发送周期进行数据发送的矿井 系统 立刻发出报警 尽早发现和排除矿井数据发送端可能存在的问题 针对每个矿井可以设置个性化的异常报警规则 以便于对一些需 要重点监控的矿井加强监控力度 数据存储 对存在数据接收服务器内存数据库中的数据进行 压缩处理后 按照一定的数据格式存入历史数据库中 系统具有 海量数据存储能力 由于进行了数据压缩处理 因而能够大大节 约硬盘存储的空间 在数据展示分析工具的支持下 可以对历史 数据进行全方位的分析和挖掘 提高对事故的回顾和分析能力 为政府 企业领导进行科学决策提供依据 5 2 井上生产安全系统 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 26 5 2 15 2 1 基本业务平台基本业务平台 完成系统的初始化定义 组织机构的建立 用户及权限的设 置 为其它业务系统提供基础业务框架和身份认证机制 主要功能包括 基础数据维护 对本系统使用的基础信息进行维护 包括 部门 岗位 员工 坑道名 测点名 位置 上下限 安全器材 名 安全法规等基础信息 可以满足客户扩展性要求 用户权限管理 本模块用于进行用户 角色及程序使用权限 的设置 用户可以继承系统某个用户角色权限 也可以单独设置 权限 单独设置权限后 所继承的用户角色权限将自动失效 通 过合理设置系统用户角色 可以大大提高权限管理的效率 减少 系统管理员对权限管理维护的工作量 坑道图片维护 在矿井模拟图和 GIS 系统中都有可能用到坑 道图片作为底图 随着生产的进行 图片也要及时维护 5 2 25 2 2 安全监控及分析系统安全监控及分析系统 煤炭安全监控及分析系统的一个非常重要的目的就是要实现 对煤炭生产过程实行安全监控 通过对从井下检测设备中采集上 来的数据进行分析 可以判断监控矿井的井下工作状态 对发生 瓦斯浓度超标等危害矿工生命安全的异常情况立即自动报警 并 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 27 根据严重程度通过短信报警系统将信息分级发送给相关领导 管 理人员和矿井现场负责人 以及时采取必要措施 保障矿井的安 全生产 通过安全实时监控系统 实现了数据在人员 控制中心 和设备间的互通互传 管理人员在何时 何地都可及时了解矿井 下的安全状况 并根据情况进行及时响应 本系统的主要功能如下 矿井模拟图组态 根据矿井相关设计图纸以及监测设备的安 放位置 进行现场实时模拟图的组态 系统提供了丰富的画面组 态元素 用户可以根据需要对图形进行适时地修改 以适应井下 因煤炭采掘而发生的变化 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 28 矿井实时信息监测 以系统模拟图的方式显示井下生产现场 的安全监测数据和设备运行情况 实时观测生产现场的各项指标 数据的显示方式包括模拟量的实时数字显示 开关量的实时图形 显示 系统提供多矿点同屏显示以及所辖矿点全局滚动循环显示 等功能 超限自动报警 当采集来的井下实时数据超过规定的限值时 系统可自动产生报警信息 并提供语音 声光等报警功能 通过 设置的短信报警触发逻辑 可以自动与短信报警系统进行交互 并将由系统自动形成的短信内容发送给系统短信发送列表中的相 关人员 历史趋势分析 以趋势图的方式展示矿井某一阶段的历史数 据 通过趋势分析可以观察井下某项指标在某段时间的点值变化 曲线及其报警线的显示 并可同时显示多条指标曲线 用来进行 对比显示 可以放大曲线的任意区域 查看曲线在各取点时间精 确的点值信息 可以查看图中各项指标曲线的报警限值 统计每 项指标在给定时间段内的最大 最小值 浏览超过报警限额进行 生产的时间点及其点值并进行汇总统计 生产报表组态 系统提供报表组态功能 可以根据现有安全 生产报表的样式进行报表的定义 包括报表格式定义和报表单元 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 29 格数据来源定义 对于无法采集得到的数据 可以定义手工录入 界面 由管理人员通过手工录入的方式输入到系统中 综合信息查询 系统提供综合信息查询工具 通过输入或选 择相关的查询条件 快速定位所需的数据 以报表 图表混排等 方式进行安全生产数据的展示 提供更丰富的排序 过滤 分页 图形分析 定时刷新 行列置换等额外功能 通过图表等方式显 示数据的变化趋势以及参数的同期对比 为管理者进行决策分析 提供翔实可靠的数据基础 5 3 应急指挥系统 煤矿是一个事故多发 频发的企业 爆炸 漏水 缺氧是主 要的事故形式 不同的事故有不同的救助方式 因此有一套好的 应急指挥系统十分必要 本系统提供了应急指挥预案快速生成的 方法 本系统是结合煤炭生产相关法律法规 救援专家 救援知识 救援预案和事故数据 采用数据库 地理信息系统等技术开发而 成的 其中煤炭事故数据库中记录事故单位 伤亡情况 事故的 原因 处理过程 经验教训等信息 安全事故的善后处理 责任 人的处理等方面信息 当煤矿企业发生事故 特别是重大事故时 可以利用数据库中收集到的各种相关事故资料与抢险处理措施 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 30 提出几个具有重要参考价值的 与发生事故企业或部门条件类似 的事故案例 供事故抢险指挥者或抢险人员在对事故进行抢险处 理过程中借鉴 以便能使所采用的抢险处理方法更为可靠 有效 也是进行事故预防 安全教育的很好教材 地理信息系统 Geographic Information System 简称 GIS 是一项以计算机为基础的新兴技术 系统不仅具有强大的数据和 图形处理功能 而且具有完善的图形输入 输出功能 系统可扩 展性 地图上的各种地理要素也会发生变化 如救援机构位置的 改变 煤矿地理信息的变化 甚至于需要添加新的图层 5 3 15 3 1 事故数据库管理子系统事故数据库管理子系统 事故信息采集模块 通过人工或网络得到事故原始资料 对 事故原始资料进行简单的加工 整理 使之符合数据库的要求 方便存入数据库 可以远程 本地两种方式接收事故特征的信息 的输入 对每一次输入的事故信息自动记录并在数据库中存档 为下一步的事故信息专家评价与分类的工作提供依据 同时作为 事故救援基础数据库的内容保存 事故信息专家评价与分类模块 事故信息专家评价与分类主 要是依据专家本人的专业知识 实践经验以及所了解的专业信息 对煤炭事故发生的原因 应吸取的经验教训等方面进行科学的 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 31 全面的总结和评价 经过专家评价与分类的数据将真正保存到数 据库中 才能被系统所应用的 专家对经过初步加工的信息进行 评价与分类 总结出煤矿事故抢险救援的经验和教训 成败的原 因等 同时对各项数据进行规范化 数据保存到数据库 5 3 25 3 2 应急预案管理子系统应急预案管理子系统 安全事故发生后 如果没有应急预案 往往造成惨重的生命 和财产损失 有应急预案 利用预先的计划和实际可行的应急对 策 可使事故及时得到控制 从而大大减小事故造成的损失 因 此 除加强事故前的预防和控制措施外 还应该加大对各种事故 的分析 建立事故应急预案 预案编制是一项知识性 系统性很强的工作 通过预案的实 施 可以有效的控制事故发展 可以有效防止二次灾害事故的发 生 减少事故产生的损失 一个完善的事故预案 平时可以用于 防事故演练提高全员素质 提高抗事故能力 事故状态下 指导 人们沉着救灾 避免手忙脚乱 应急救援预案是针对具体设备 设施 场所或环境 在安全 评价的基础上 评估了事故形式 发展过程 危害范围和破坏区 域的条件下 为降低事故损失 就事故发生后应急救援机构和人 员 应急救援设备 设施 条件和环境 行动步骤和纲领 控制 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 32 事故发展的方法和程序等 预先做出的计划和安排 应急条件维护 应急预案的生成需要多种条件及规则 本模 块用于维护预案生成所需的条件及规则 以便给用户更大的自由 度 也方便了系统的扩展需求 应急预案生成 本模块根据多种输入的条件及生成规则 自 动生成针对各种事故的应急预案 同时 可进一步修改生成的预 案 预案执行情况 事故的发生一定要有抢险救灾的记录 本系 统用于记录应急预案的执行过程 提供了预案的方便查询 5 3 35 3 3 事故救援知识管理子系统事故救援知识管理子系统 知识库综合了目前煤矿的各种灾害的救灾知识 并对其进行 了科学的分类 归纳 按救灾步骤提供了相应的具体的救灾知识 知识库具有学习的功能 随着救灾理论的不断完善 可以将更新 更成熟的救灾知识对其进行更新 使之具有广泛应用 吐故纳新 保持最新水平的动态实用管理功能 5 3 45 3 4 矿山救护队管理子系统矿山救护队管理子系统 对救护队进行调查 将救护队信息进行处理 建立管理信息 系统 当接到煤矿事故报告时 能够及时调用相关的救护队资源 投入事故救护工作 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 33 5 3 55 3 5 专家数据库管理子系统专家数据库管理子系统 专家数据管理是用来对专家库进行维护 维护的数据包含专 家个人基本信息 专家的特长 成就等扩展信息 专家信息是专 家数据库管理子系统的基础 5 4 生产管理系统 生产计划编制 计划编制是企业管理的首要职能 企业根据 生产历史数据 企业发展战略 企业生产能力和煤炭储备分析等 信息 在年初制定全年的生产计划等 并以此分配出季 月 日 生产计划 随着时间的进行 及时跟踪计划的执行情况 调整计 划 努力保证计划的顺利完成 本模块用于计划的生成和计划完 成情况的查询 煤质管理 包括煤质计划 煤质统计 煤样化验 统计某时 间段煤质报表 煤质折线图等内容 记录煤质日常检查 生产调度记录 生产调度是企业生产的指挥中心 它按计划 安排 协调 维持整个企业的生产过程 各个生产环节又及时将 生产实时信息传给它 本模块以文本或录音的方式存储调度指令 可通过使用消息机制 当一个调度指令创建并发送后 系统会通 过多种方式提示该调度指令的接收用户 以保证调度指令下达的 及时性 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 34 生产班报记录 本模块是生产过程的全面记录 以文档的形 式存储 由班组长记录主要的生产过程 如下井人员 采掘产量 应急处理 工作层面 事故及救助的过程 设备检修管理 基于资产管理中设备管理模块的基础数据 对设备进行预防性维护 保证设备的正常运行 提高设备开机率 包括设备检修计划 检修记录 备件库存管理等 员工下井考勤 在井口安装门禁系统 矿工下井出井时都必 须进行刷卡 系统记录下员工的姓名和上下井时间 即可考核员 工的出勤率 也有利于事故发生时确认进行矿工的实际情况 安全法规 煤矿的生产安全的重要性不言而喻 矿工必须经 过认真的培训和安全知识的考核 该模块搜集国内的煤炭安全监 察法律和法规及各地的安全监察条例 本系统中存储了安全生产 的相关知识和员工的考核记录 考核不合格的不能上岗 并可记 录不定期的抽检记录 安全用品领取 矿工用的如安全帽 矿灯 工具等 营救用 的氧气瓶等 以及井下安全信息的采集设备 传感器等用品都要 登记在册 用品的领取都要记录在案 包括采集 传感设备的安 装位置都有记载 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 35 5 5 综合服务系统 5 5 15 5 1 短信报警系统短信报警系统 大屏幕显示系统是煤业公司一流信息化的重要组成部分 是 现代化煤矿形象的窗口 是煤矿调度指挥和集中控制不可或缺的 手段各组系统均由多块显示单元拼接而成 大屏幕系统的主要功 能是进行煤炭安全监控数据的大屏显示 以便于更加方便地进行 生产实时监控和管理 其具体显示内容有 数据信息 安全生产监测监控系统 计算机网络 调度业务 基本信息 报表处理 等 图形信息 采掘工程图 交换图 通风系统图 避灾路线图 电力调度及井下变电配电系统图 井下排水系统图等 大屏幕控制管理软件是基于 TCP IP 网络协议 可实现对大屏 幕投影显示墙的多用户远程操作 显示模式管理 信号源管理等 强大功能 该软件安装在用户的专用控制 PC 上 通过用户局域网 对投影显示墙进行各种管理 操作界面友好直观 彻底改变了传 统投影墙操作复杂等缺陷 多屏显示控制器是专门为多屏的大屏幕拼接而开发的控制器 每套控制器是高性能 基于网络 支持由多台投影机组成显示墙 的图形显示系统 多屏控制系统的虚屏功能 可将所有投影机作 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 36 为单一的超高分辨率的显示屏 每屏的分辨率最高可达 1600 1200 在整个显示墙上 可将窗口放大成任意尺寸 并可 任意移动窗口位置 投影机之间不再有边界阻隔 系统体系架构如下图所示 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 37 5 5 2GIS5 5 2GIS 地理信息系统地理信息系统 地理信息系统 GIS 是煤炭安全指挥中心的重要组成部分 它主要是跟踪可移动物体的运行位置 完成事故中员工的定位和 安全救助 可以以一种简明直观的图形方式显示员工的移动信息 数据 仿真模拟出矿工的移动情况 通过此系统可以方便地了解 他们的地区分布信息 方便政府部门进行救助决策分析 GIS 是一 种采集 处理 传输 存储 管理 查询检索 分析 表达和应 用地理信息的计算机系统 是分析 处理和挖掘海量地理数据的 通用技术 GIS 主要基础地理数据比例尺为 1 400 万 1 100 万 1 25 万 1 5 万 1 1 万 1 2000 1 1000 和 1 500 等 系统的主要建设内容如下 GIS 数据整合 收集 整理系统所需的相关数据 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 38 应用开发 在开发商原有的 GIS 系统基础上 进行二次化开 发 接口系统 向项目中其它子系统提供接口 方便其它系统访 问 煤矿安全指挥中心的要求是在原有的平台上进行了二次化开 发 为系统中的数据分析及预测预警 信息发布展示和无线查询 软件提供统一的访问接口 地理信息系统逻辑示意图如下 图 4 4 地理信息系统逻辑图 主动的 WebGIS 实现方式不是由服务器包办处理用户的一切请 求 而是通过服务器向客户端发送一段运行在本地机上的客户程 序 程序可以与用户交互 处理用户的一些简单请求 如 地图 的放大等 所需的矢量地形数据直接向服务器申请 当客户发出 一些较复杂 高级的操作请求而客户程序不能处理时 如寻求两 地的最佳路径等 才请求 WebGIS 服务器处理 其处理结果也以矢 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 39 量数据的形式发还给客户端 目前有许多种方法可以建立主动的 WebGIS 而 Java 是开发主动的 WebGIS 的主流技术 采用基于 JAVA 的主动式 WebGIS 开发模式 可以实现服务器 的处理负载降低 可以响应更多的并发请求 适合大型网站采用 制定并采用一套完整的 B S 信息交换扩展协议 并在服务器和浏 览器端都设立协议代理层 使之接受信息交换协议 主要业务功能 矿工查询 输入矿工姓名 系统可查询出所在的地理位置 工作层 坑道名 可跟踪其移动方向 并发送自救指导 区域查询 在电子地图的某一个选择范围内 给出在此区域 内的所有员工的数量合计及各人详细情况 条件查询 系统可根据用户提供的条件 诸如 按姓名 按 工作层 按坑道名 按下井时间等 对数据进行检索查询 然后 在地图上定位 显示查询结果 可提供条件查询和模糊查询手段 5 6 视频监控系统 煤业公司视屏监视系统是煤业公司一流信息化的重要组成部 分 是实现矿井自动化控制的基础配置 是直观获取现场信息的 有效手段 该系统在矿井上下根据监视部位需要设置多个摄像头 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 40 覆盖煤矿地面的生产系统 工业广场及井下的主要生产设备场所 其现场的图像信号均采用光纤传输至矿视屏监视中心 再通过视 频矩阵等设备将视频信号送至矿调度指挥中心 矿井自动化控制 中心等 以作为指挥和控制的辅助信息 各矿均设置大容量的服 务器存储压缩 MPEG4 图像信息 时间可达 10 天之久 同时 各矿系统均与计算机网络连接 实现了全公司的联网和图像信息 共享 系统可在网络上实现图像的传输 并可借助网络进行全面的资 源共享 采用了数字图像处理领域的先进技术 具有资源消耗小 可靠性高 图像质量好 性能价格比高等特点 网络视频系统由 摄像头 防护罩 信号处理服务器 通讯网络以及远程监视软件 构成 在终端上安装视频浏览软件 有关人员可以监视现场实时 画面和查询历史画面 网络视频软件为使用者提供了在监视区域以外场所的远程监 视功能 使用介面为浏览器 只提供阅览功能 及应用程序的 GUI 画面 提供较强的功能 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 东北大学继续教育学院毕业设计 论文 41 系统主要硬件产品构成 网络视频服务器 将多路 AV 信号进行数字化编码 每个网络 视频服务器可同时编码 1 路 MPEG4 AV 信号 CIF 352 288 格式或 Half D1 352 576 格式 根据需要 可以选择不同数量的网络视 频服务器构成不同容量的系统 网络解码器 将多路数字化 AV 信号进行解码 每个网络解码