论面向数字矿山的信息系统整合技术解决方案

1、面向数字矿山的信息系统整合技术解决方案北京中科启信软件技术有限公司信息整合需求矿山企业数字化化的实质就是是借助计算机机软硬件、网网络、数据库库、GIS等等技术手段将将企业的安全全生产与经营营管理业务流流程数字化并并加工成新的的信息资源，及及时准确地提提供给各层次次的管理者及及时掌握动态态业务中的一一切信息，以以做出有利于于生产要素组组合优化的决决策，使企业业资源合理配配置，从而使使企业能够适适应瞬息万变变的市场经济济竞争环境，求求得最大的经经济效益。目前，许多矿山山企业在不同同层次上已经经建立了一些些面向不同业业务或者管理理需求的计算算机系统。例例如，在生产产过程控制层层上建设了工工作面生产监

2、监测、瓦斯监监测、矿压监监测、视频监监控等自动化化系统，在经经营管理层建建立了许多面面向不同业务务的应用软件件系统，如设设备管理系统统、物资管理理系统、人力力资源管理系系统、运销管管理系统等。这这些系统对于于企业的安全全生产与经营营管理的正常常运营起到了了一定的支撑撑作用。但是，由于系统统建设相对分分散，系统之之间存在信息息无法共享、业业务流程与管管理流程不连连贯等问题。如如果信息系统统与业务流程程和管理流程程达不到完整整统一、系统统之间数据传传递不一致，往往往会形成众众多的“信息息孤岛”，从从而使信息系系统无法实现现一个真正全全面共享的有有机体，这势势必会阻碍企企业数字化建建设的进程，无无法

3、很好地与与企业这样一一个连续运转转的整体协调调一致地发展展。进一步，分分散的信息资资源势必影响响决策的效率率与准确性，不不利于矿山企企业对于安全全生产中的存存在的问题以以及随时可能能出现的紧急急事件进行及及时、有效地地处理。系统整合技术体体系为了实现矿井信信息的高度集集成与整合，煤煤炭企业信息息化在其实现现过程中应以以网络技术为为核心，采用用先进的工艺艺、设备与管管理方法，在在实现以现场场控制为主的的局部控制基基础上，扩展展到以地面集集中操作、分分布控制为主主的全生产过过程监控。通过生产现场的的设备层与控控制层、信息息层的集成，实实现控制与管管理的数据通通信与共享，通通过管理信息息系统软件的的

4、应用与整合，实现现管理信息系系统和生产监监控系统的集集成，达到通通过生产监控控系统控制生生产过程、管管理信息系统统控制管理过过程，并使两两个系统的监监测和控制能能力通过网络络高度集成，并并能够最终实实现通过互联联网络进行异异地远程监测测与维护，为为企业的生产产经营提供决决策支持。矿井信息系统整整合体系结构构图整合体系建立门门户（统一展现平台台）、数据整整合平台、应应用整合平台台和信息整合合平台，为消消除信息或应应用的孤岛奠奠定统一的整整合基础。整整合体系包括括门户整合、信息整整合、数据整整合和应用整整合四类内容容的整合。信信息整合主要要整合公文、图图片、音视频频等非结构化化信息；数据据整合主要

5、是是通过数据集集成平台建设设为数据交换换和数据共享享建设基础数数据库，为数数据集市和数数据仓库提供供基础数据；应用整合主主要基于企业业应用集成（EEAI）技术术，以内嵌的的矿山内控业业务流程模型型为整合原则则，建立基于于SOA架构构的应用集成成平台，支持持各应用间的的数据、业务务逻辑的共享享和应用间的的协同工作，将将孤立的应用用过程集成起起来形成一个个协调的运行行系统，并为为进一步的开开发其它管理理和应用系统统提供一个统统一的平台。数据整合数数据集成平台台建设近年来，矿山企企业自动化与与信息化水平平提高的同时时，信息孤岛岛问题也日益益突出。对企企业生产过程程进行更加安安全、经济的的运行分析，建

6、建设维护/应应用/共享的的统一资源平平台，消除信信息孤岛问题题，是进行数数据整合、建建设统一数据据平台的目标标。数据集成成平台的建设设与数据中心心和矿山信息息模型紧密关关联。数据中中心是企业数数据资源与数数据库服务器器的物理集合合，数据集成成平台是建设设数据中心的的手段，而矿矿山信息模型型是进行数据据整合、实现现数据集成的的基础。矿山信息多维建建模在矿山信息模型型的建设上，建建议采用企业业多维建模方方法体系。这这种建模方法法体系是一种种基于过程的的模型结构ARIS（集集成信息系统统结构，即AArchittecturre of Integgratedd Infoormatiion Syystem

7、），贯贯穿业务流程程分析、需求求分析、系统统功能设计等等各个建模层层次。多维建建模方法中，信信息资源规划划是核心，建建立矿山信息息模型是目标标，而系统的的功能需求分分析与设计是是进一步应用用功能开发实实现的基础。基于多维建模方方法的信息资资源规划的主主要分为以下下三个过程：业务流程分分析与建模、统统一数据建模模、基于XMML的数据描描述与交换规规范。综合数据集成与与整合综合数据集成建建设的目的在在于数据整合合、数据的优优化存储与共共享。其系统统结构设计见见下图所示。矿井数据集成平平台架构数据整合的基础础是统一数据据模型，而数数据软总线是是实现数据整整合的途径。数数据整合是根根据数据模型型从应用

8、系统统或者相关数数据源中抽取取数据，经过过转换处理，生生成目标数据据，加载到数数据中心。数数据整合工作作通过数据软软总线负责，过过程如下图所所示：数据整合工作流流程数据优化存储的的关键在于建建立及优化基基础数据库，强强调从自动化化系统（例如如：煤矿的各各类安全生产产系统、监控控检测系统）的的数据采集自自动采集数据据，以准确的的数据作为监监控、协调、指指挥的依据；按照“数出出一门、分类类采集、集中中存放、授权权共享”的数数据管理原则则，通过基础础数据库的建建设为数据共共享提供技术术基础。为保证实现数据据共享的技术术基础，基础础数据库按照照统一的数据据模型进行结结构设计，按按数据应用属属性分为若干

9、干主题库，可可以结合应用用系统建设按按主题库分步步实施。基础础数据库主要要目的在于按按照业务职能能划分数据库库，将基础数数据、应用数数据整合在同同一个数据平平台上；进一一步，在建设设基础数据库库的基础上，将将来建立数据据集市和数据据仓库系统。基础数据库按数数据类型能够够分为：实时时/历史数据据库、事件数数据库、管理理数据库。（数数据库的分类类要统一）所所有这些数据据库必须基于于统一的数据据模型进行设设计。数据共享是建设设数据中心的的主要目的之之一。数据的的共享是通过过统一数据访访问接口来完完成。下图给给出了统一数数据访问接口口的管理与使使用方法。统一数据访问接接口的管理与与使用方法统一信息整合

10、平平台信息整合以内容容管理为基础础，对各种文文本、图像、声声音和视频信信号等非结构构化信息进行行收集、确认认、批准、整整理、定位、转转换、分发、更更新、存档等等管理，形成成非结构化信信息资源的管管理体系，从从而实现矿山山各部门的各各种非结构化化信息的存储储、共享、应应用和更新。内容搜索引擎 这是内容管理系系统的核心功功能模块，帮帮助用户快速速查找所需内内容。内容管理模块 提供对内容管理理过程的支持持，如下几个个主要功能子子模块：（1）内容创建建和编辑，包包括实现各种种数据、信息息、文档和程程序的获取并并提供创建内内容的协作工工具，如文档档和网页制作作工具、数据据转换工具等等；（2）内容的个个性

11、化。这是是内容管理区区别于传统文文档管理的重重要特征，包包括根据用户户喜好进行操操作的“用户户控制个性化化”、根据内内容相关性的的“数据控制制个性化”等等；（3）存档管理理：实现安全全存贮、管理理各种形式的的内容；（4）工作流模模块：实现用用户自定义的的流程和基于于角色的流程程控制、流程程审批等；（5）安全控制制：主要完成成数据库安全全控制、加密密、拷贝和传传播限制等功功能；（6）生命周期期管理：主要要实现对内容容版本的控制制，如多版本本控制、版本本跟踪功能。信息发布建立矿山的信息息集成、管理理、发布、访访问、使用的的统一信息发发布共享机制制，对矿山的的信息资源实实施整合，形形成统一的信信息资

12、源体系系。协作交流建立BBS、在在线讨论、即即时消息、视视频会议等实实时沟通工具具；提供包括括电子邮件在在内的诸如信信息发布通知知、会议通知知、网上文件件共享等协作作工具。基于业务流程的的应用整合基于实时数据库库系统整合矿矿山的孤岛自自动化系统，建建设综合一体体化的矿井安安全生产实时时监控平台，这这是矿山企业业生产调度指指挥系统的基基础；进一步步，实现安全全生产实时数数据与矿井经经营管理数据据的整合，提提升关键应用用系统，基于于统一的矿山山信息门户实实现企业的应应用集成与门门户集成。矿山应用整合技技术数字矿山建设的的另一个重要要方面就是把把所有的要素素和所有业务务流程中涉及及的资源都连连接起来

13、，以以保证工作流流程无缝执行行，并更有效效率。我们把把矿山业务流流程中的控制制部分提取到到业务流程层层，这样它就就可以重新建建模、重复使使用，从而协协调所有的人人员、应用程程序和系统组组件更高效的的工作。这也也是矿山信息息系统整合的的重要驱动力力。业务流程的建立立涉及四大要要素：第一是是建模，分析析并捕捉业务务流程；第二二是管理，管管理流程与员员工和系统连连接的手段；第三是执行行引擎，执行行定义好的业业务流程；最最后是报表。通通过业务流程程参考标准给给出矿山企业业主要业务的的流程与系统统集成规范，解解决流程问题题由计算机部部门而不是业业务部门处理理的现状。矿井监测监控系系统整合随着国家对煤矿矿

14、企业安全生生产要求的不不断提高和企企业自身发展展的需要，大大、中、小煤煤矿的高瓦斯斯或瓦斯突出出矿井都装备备了矿井监测测监控系统，并并且在开采设设备、提升以以及运输、洗洗选等方面也也加强了自动动化系统的建建设。系统的的装备大大提提高了矿井安安全生产水平平和安全生产产管理效率，但但是对系统的的选择、使用用、维护提出出了更高的要要求，这必须须从监测监控控系统的软件件技术和功能能、硬件及接接口技术的可可靠性和兼容容性、传感器器技术的稳定定性和可靠性性诸多方面进进行综合考虑虑与分析。总的来说，目前前矿井监测监监控系统中存存在的主要问问题包括：（1）通信协议议不规范由于现有厂家的的监控系统几几乎都采用各

15、各自专用通信信协议，所以以，很难找到到两个相互兼兼容的系统。目目前，信息传传输系统的兼兼容性已成为为装备监控系系统的各集团团公司、矿井井进一步扩展展和扩充系统统功能的制约约因素，主要要是用户在装装备了某厂家家的系统后，在在众多型号、价价格不同、功功能各具特色色的监控系统统的软件、硬硬件（如分站站）的扩展以以及服务等方方面，就别无无选择地依赖赖于这个厂家家。有些矿井井为了安全生生产的需要，在在系统存在严严重问题和得得不到技术服服务的条件下下，不得不废废弃原有系统统而另外选择择其他的系统统。因此，通通信协议不规规范的后果是是造成设备重重复购置、系系统扩展受制制于人和不能能随意进行软软硬件升级改改造

16、。（2）井下传输输设备物理接接口协议不规规范井下传输设备物物理接口协议议不规范也是是制约用户进进一步扩展和和扩充系统功功能的关键因因素。如KJJF20000和KJ4/KJ20000系统，尽尽管两种系统统均采用FSSK技术，以以及信息传输输波特率均为为1200bbps或24400bpss，但其传输输信息的调制制频率不同和和传输信息的的收发电压幅幅值不同也造造成这两种系系统的分站不不能兼容。（3）现场管理理和维护困难难一方面部分煤矿矿由于缺乏专专业技术人员员而不能正常常使用和维护护已装备的系系统，甚至对对系统配接的的传感器根本本不进行调校校。另一方面面，部分系统统管理与维护护功能较弱，也也是关键因

17、素素。由于矿井井的工作面不不断变化，要要求对监测监监控系统进行行定期的维护护与管理，并并且互不兼容容的多个系统统更加造成维维护与管理的的难度。（4）厂家升级级服务水平有有待提高大大小小的系统统生产厂家的的不断出现，出出现生产企业业的系统研发发后劲不足、技技术支持能力力降低，最终终将影响产品品用户的正常常使用。此外外，由于煤矿矿监测监控系系统涉及计算算机的软硬件件技术和网络络化管理技术术、系统传输输设备的软硬硬件技术、各各种传感器技技术、系统的的完善和升级级改造技术、技技术支持和服服务能力等综综合性技术，国国内的很多厂厂商还不具备备这种全面的的能力。从以上的分析我我们确定监测测监控系统整整合的关

18、键是是统一的监测测监控平台软软件建设。矿矿井监测监控控系统的中心心站软件平台台是矿井自动动化系统实现现可扩展、易易维护的基础础。因此，实实现统一的矿矿井监测监控控系统软件平平台对于解决决矿井监测监监控系统的不不兼容、难维维护、平台混混乱、不易扩扩展具有重要要意义。此外外，软件平台台不仅能实现现监测监控，而而且研究开发发根据监测环环境地点的参参数进行有效效的危险性判判别、分析和和决策支持。统一信息呈现门门户数字矿山的门户户建设是面向向矿山各类信信息系统的展展现的整合，利利用门户技术术向矿山下属属员工提供统统一用户管理理、统一的界界面、统一的的风格的一体体化办公平台台；从而通过过门户实现对对分散的信息息源和应用系系统的集中管管理。数字矿山的统一一信息呈现门门户技术特点点如下：一站式访问将分散异构的信信息孤岛资源源通过统一的的门户界面整整合到统一的的访问入口，实实现各种信息息资源的跨数数据库