论面向数字矿山的信息系统整合技术解决方案

1、面向数字矿矿山的信息息系统整合合技术解决决方案北京中科启启信软件技技术有限公公司信息整合需需求矿山企业数数字化的实实质就是借借助计算机机软硬件、网络、数数据库、GGIS等技技术手段将将企业的安安全生产与与经营管理理业务流程程数字化并并加工成新新的信息资资源，及时时准确地提提供给各层层次的管理理者及时掌掌握动态业业务中的一一切信息，以以做出有利利于生产要要素组合优优化的决策策，使企业业资源合理理配置，从从而使企业业能够适应应瞬息万变变的市场经经济竞争环环境，求得得最大的经经济效益。目前，许多多矿山企业业在不同层层次上已经经建立了一一些面向不不同业务或或者管理需需求的计算算机系统。例如，在在生产过

2、程程控制层上上建设了工工作面生产产监测、瓦瓦斯监测、矿压监测测、视频监监控等自动动化系统，在在经营管理理层建立了了许多面向向不同业务务的应用软软件系统，如如设备管理理系统、物物资管理系系统、人力力资源管理理系统、运运销管理系系统等。这这些系统对对于企业的的安全生产产与经营管管理的正常常运营起到到了一定的的支撑作用用。但是，由于于系统建设设相对分散散，系统之之间存在信信息无法共共享、业务务流程与管管理流程不不连贯等问问题。如果果信息系统统与业务流流程和管理理流程达不不到完整统统一、系统统之间数据据传递不一一致，往往往会形成众众多的“信信息孤岛”，从而使使信息系统统无法实现现一个真正正全面共享享的

3、有机体体，这势必必会阻碍企企业数字化化建设的进进程，无法法很好地与与企业这样样一个连续续运转的整整体协调一一致地发展展。进一步步，分散的的信息资源源势必影响响决策的效效率与准确确性，不利利于矿山企企业对于安安全生产中中的存在的的问题以及及随时可能能出现的紧紧急事件进进行及时、有效地处处理。系统整合技技术体系为了实现矿矿井信息的的高度集成成与整合，煤煤炭企业信信息化在其其实现过程程中应以网网络技术为为核心，采采用先进的的工艺、设设备与管理理方法，在在实现以现现场控制为为主的局部部控制基础础上，扩展展到以地面面集中操作作、分布控控制为主的的全生产过过程监控。通过生产现现场的设备备层与控制制层、信息

4、息层的集成成，实现控控制与管理理的数据通通信与共享享，通过管管理信息系系统软件的的应用与整合合，实现管管理信息系系统和生产产监控系统统的集成，达达到通过生生产监控系系统控制生生产过程、管理信息息系统控制制管理过程程，并使两两个系统的的监测和控控制能力通通过网络高高度集成，并并能够最终终实现通过过互联网络络进行异地地远程监测测与维护，为为企业的生生产经营提提供决策支支持。矿井信息系系统整合体体系结构图图整合体系建建立门户（统一展现平台）、数据整合平台、应用整合平台和信息整合平台，为消除信息或应用的孤岛奠定统一的整合基础。整合体系包括门户整合、信息整合、数据整合和应用整合四类内容的整合。信息整合主

5、要整合公文、图片、音视频等非结构化信息；数据整合主要是通过数据集成平台建设为数据交换和数据共享建设基础数据库，为数据集市和数据仓库提供基础数据；应用整合主要基于企业应用集成（EAI）技术，以内嵌的矿山内控业务流程模型为整合原则，建立基于SOA架构的应用集成平台，支持各应用间的数据、业务逻辑的共享和应用间的协同工作，将孤立的应用过程集成起来形成一个协调的运行系统，并为进一步的开发其它管理和应用系统提供一个统一的平台。数据整合数据集集成平台建建设近年来，矿矿山企业自自动化与信信息化水平平提高的同同时，信息息孤岛问题题也日益突突出。对企企业生产过过程进行更更加安全、经济的运运行分析，建建设维护/应用

6、/共共享的统一一资源平台台，消除信信息孤岛问问题，是进进行数据整整合、建设设统一数据据平台的目目标。数据据集成平台台的建设与与数据中心心和矿山信信息模型紧紧密关联。数据中心心是企业数数据资源与与数据库服服务器的物物理集合，数数据集成平平台是建设设数据中心心的手段，而而矿山信息息模型是进进行数据整整合、实现现数据集成成的基础。矿山信息多多维建模在矿山信息息模型的建建设上，建建议采用企企业多维建建模方法体体系。这种种建模方法法体系是一一种基于过过程的模型型结构AARIS（集集成信息系系统结构，即即Archhiteccturee of Inteegratted IInforrmatiion SSys

7、teem），贯贯穿业务流流程分析、需求分析析、系统功功能设计等等各个建模模层次。多多维建模方方法中，信信息资源规规划是核心心，建立矿矿山信息模模型是目标标，而系统统的功能需需求分析与与设计是进进一步应用用功能开发发实现的基基础。基于多维建建模方法的的信息资源源规划的主主要分为以以下三个过过程：业务务流程分析析与建模、统一数据据建模、基基于XMLL的数据描描述与交换换规范。综合数据集集成与整合合综合数据集集成建设的的目的在于于数据整合合、数据的的优化存储储与共享。其系统结结构设计见见下图所示示。矿井数据集集成平台架架构数据整合的的基础是统统一数据模模型，而数数据软总线线是实现数数据整合的的途径。

8、数数据整合是是根据数据据模型从应应用系统或或者相关数数据源中抽抽取数据，经经过转换处处理，生成成目标数据据，加载到到数据中心心。数据整整合工作通通过数据软软总线负责责，过程如如下图所示示：数据整合工工作流程数据优化存存储的关键键在于建立立及优化基基础数据库库，强调从从自动化系系统（例如如：煤矿的的各类安全全生产系统统、监控检检测系统）的的数据采集集自动采集集数据，以以准确的数数据作为监监控、协调调、指挥的的依据；按按照“数出出一门、分分类采集、集中存放放、授权共共享”的数数据管理原原则，通过过基础数据据库的建设设为数据共共享提供技技术基础。为保证实现现数据共享享的技术基基础，基础础数据库按按照

9、统一的的数据模型型进行结构构设计，按按数据应用用属性分为为若干主题题库，可以以结合应用用系统建设设按主题库库分步实施施。基础数数据库主要要目的在于于按照业务务职能划分分数据库，将将基础数据据、应用数数据整合在在同一个数数据平台上上；进一步步，在建设设基础数据据库的基础础上，将来来建立数据据集市和数数据仓库系系统。基础数据库库按数据类类型能够分分为：实时时/历史数数据库、事事件数据库库、管理数数据库。（数数据库的分分类要统一一）所有这这些数据库库必须基于于统一的数数据模型进进行设计。数据共享是是建设数据据中心的主主要目的之之一。数据据的共享是是通过统一一数据访问问接口来完完成。下图图给出了统统一

10、数据访访问接口的的管理与使使用方法。统一数据访访问接口的的管理与使使用方法统一信息整整合平台信息整合以以内容管理理为基础，对对各种文本本、图像、声音和视视频信号等等非结构化化信息进行行收集、确确认、批准准、整理、定位、转转换、分发发、更新、存档等管管理，形成成非结构化化信息资源源的管理体体系，从而而实现矿山山各部门的的各种非结结构化信息息的存储、共享、应应用和更新新。内容搜索引引擎 这是内容管管理系统的的核心功能能模块，帮帮助用户快快速查找所所需内容。内容管理模模块 提供对内容容管理过程程的支持，如如下几个主主要功能子子模块：（1）内容容创建和编编辑，包括括实现各种种数据、信信息、文档档和程序

11、的的获取并提提供创建内内容的协作作工具，如如文档和网网页制作工工具、数据据转换工具具等；（2）内容容的个性化化。这是内内容管理区区别于传统统文档管理理的重要特特征，包括括根据用户户喜好进行行操作的“用户控制制个性化”、根据内内容相关性性的“数据据控制个性性化”等；（3）存档档管理：实实现安全存存贮、管理理各种形式式的内容；（4）工作作流模块：实现用户户自定义的的流程和基基于角色的的流程控制制、流程审审批等；（5）安全全控制：主主要完成数数据库安全全控制、加加密、拷贝贝和传播限限制等功能能；（6）生命命周期管理理：主要实实现对内容容版本的控控制，如多多版本控制制、版本跟跟踪功能。信息发布建立矿山

12、的的信息集成成、管理、发布、访访问、使用用的统一信信息发布共共享机制，对对矿山的信信息资源实实施整合，形形成统一的的信息资源源体系。协作交流建立BBSS、在线讨讨论、即时时消息、视视频会议等等实时沟通通工具；提提供包括电电子邮件在在内的诸如如信息发布布通知、会会议通知、网上文件件共享等协协作工具。基于业务流流程的应用用整合基于实时数数据库系统统整合矿山山的孤岛自自动化系统统，建设综综合一体化化的矿井安安全生产实实时监控平平台，这是是矿山企业业生产调度度指挥系统统的基础；进一步，实实现安全生生产实时数数据与矿井井经营管理理数据的整整合，提升升关键应用用系统，基基于统一的的矿山信息息门户实现现企业

13、的应应用集成与与门户集成成。矿山应用整整合技术数字矿山建建设的另一一个重要方方面就是把把所有的要要素和所有有业务流程程中涉及的的资源都连连接起来，以以保证工作作流程无缝缝执行，并并更有效率率。我们把把矿山业务务流程中的的控制部分分提取到业业务流程层层，这样它它就可以重重新建模、重复使用用，从而协协调所有的的人员、应应用程序和和系统组件件更高效的的工作。这这也是矿山山信息系统统整合的重重要驱动力力。业务流程的的建立涉及及四大要素素：第一是是建模，分分析并捕捉捉业务流程程；第二是是管理，管管理流程与与员工和系系统连接的的手段；第第三是执行行引擎，执执行定义好好的业务流流程；最后后是报表。通过业务务

14、流程参考考标准给出出矿山企业业主要业务务的流程与与系统集成成规范，解解决流程问问题由计算算机部门而而不是业务务部门处理理的现状。矿井监测监监控系统整整合随着国家对对煤矿企业业安全生产产要求的不不断提高和和企业自身身发展的需需要，大、中、小煤煤矿的高瓦瓦斯或瓦斯斯突出矿井井都装备了了矿井监测测监控系统统，并且在在开采设备备、提升以以及运输、洗选等方方面也加强强了自动化化系统的建建设。系统统的装备大大大提高了了矿井安全全生产水平平和安全生生产管理效效率，但是是对系统的的选择、使使用、维护护提出了更更高的要求求，这必须须从监测监监控系统的的软件技术术和功能、硬件及接接口技术的的可靠性和和兼容性、传感

15、器技技术的稳定定性和可靠靠性诸多方方面进行综综合考虑与与分析。总的来说，目目前矿井监监测监控系系统中存在在的主要问问题包括：（1）通信信协议不规规范由于现有厂厂家的监控控系统几乎乎都采用各各自专用通通信协议，所所以，很难难找到两个个相互兼容容的系统。目前，信信息传输系系统的兼容容性已成为为装备监控控系统的各各集团公司司、矿井进进一步扩展展和扩充系系统功能的的制约因素素，主要是是用户在装装备了某厂厂家的系统统后，在众众多型号、价格不同同、功能各各具特色的的监控系统统的软件、硬件（如如分站）的的扩展以及及服务等方方面，就别别无选择地地依赖于这这个厂家。有些矿井井为了安全全生产的需需要，在系系统存在

16、严严重问题和和得不到技技术服务的的条件下，不不得不废弃弃原有系统统而另外选选择其他的的系统。因因此，通信信协议不规规范的后果果是造成设设备重复购购置、系统统扩展受制制于人和不不能随意进进行软硬件件升级改造造。（2）井下下传输设备备物理接口口协议不规规范井下传输设设备物理接接口协议不不规范也是是制约用户户进一步扩扩展和扩充充系统功能能的关键因因素。如KKJF20000和KKJ4/KKJ20000系统，尽尽管两种系系统均采用用FSK技技术，以及及信息传输输波特率均均为12000bpss或24000bpss，但其传传输信息的的调制频率率不同和传传输信息的的收发电压压幅值不同同也造成这这两种系统统的分

17、站不不能兼容。（3）现场场管理和维维护困难一方面部分分煤矿由于于缺乏专业业技术人员员而不能正正常使用和和维护已装装备的系统统，甚至对对系统配接接的传感器器根本不进进行调校。另一方面面，部分系系统管理与与维护功能能较弱，也也是关键因因素。由于于矿井的工工作面不断断变化，要要求对监测测监控系统统进行定期期的维护与与管理，并并且互不兼兼容的多个个系统更加加造成维护护与管理的的难度。（4）厂家家升级服务务水平有待待提高大大小小的的系统生产产厂家的不不断出现，出出现生产企企业的系统统研发后劲劲不足、技技术支持能能力降低，最最终将影响响产品用户户的正常使使用。此外外，由于煤煤矿监测监监控系统涉涉及计算机机

18、的软硬件件技术和网网络化管理理技术、系系统传输设设备的软硬硬件技术、各种传感感器技术、系统的完完善和升级级改造技术术、技术支支持和服务务能力等综综合性技术术，国内的的很多厂商商还不具备备这种全面面的能力。从以上的分分析我们确确定监测监监控系统整整合的关键键是统一的的监测监控控平台软件件建设。矿矿井监测监监控系统的的中心站软软件平台是是矿井自动动化系统实实现可扩展展、易维护护的基础。因此，实实现统一的的矿井监测测监控系统统软件平台台对于解决决矿井监测测监控系统统的不兼容容、难维护护、平台混混乱、不易易扩展具有有重要意义义。此外，软软件平台不不仅能实现现监测监控控，而且研研究开发根根据监测环环境地点的的参数进行行有效的危危险性判别别、分析和和决策支持持。统一信息呈呈现门户数字矿山的的门户建设设是面向矿矿山各类信信息系统的的展现的整整合，利用用门户技术术向矿山下下属员工提提供统一用用户管理、统一的界界面、统一一的风格的的一体化办办公平台；从而通过过门户实现现对分散的的信息源和和应用系统统的集中管管理。数字矿山的的统一信息息呈现门户户技术特点点如下：一站式访问问将分散异构构的信息孤孤岛资源通通过统一的的门户界面面整合到统统一的访问问入口，实实现各种信