煤炭生产可视化调度分析

摘要:文章利用AutoCAD工程制图和三维建模技术，构建煤炭可视化调度及生产预警综合平台，将各个矿井日常生产的重要环节及安全隐患的预防预控信息进行数字化处理，并与集团公司总调度室有机地串连在一起，通过智能分析，实现对煤矿安全预警和日常生产调度的关联分析，从而实现安全隐患的超前防范、超前准备、超前预警和超前治理，为领导决策提供技术支持。

关键词:煤炭生产;调度;安全;可视化;预警;平台构建

煤炭生产可视化调度及预警综合平台，利用计算机网络技术、三维GIS技术，把煤矿生产的各专业环节、日常生产、计划、外运、仓储以及重点工程、重大隐患等各类信息传输到各专业科室和相关负责人，提醒和督促责任人及时、超前、按照规定流程完成预警处置工作，实现煤矿生产重要环节、重大隐患的超前预知、超前防范、超前准备、超前预警和超前治理，并通过煤矿安全预警和日常生产调度的关联分析，为集团领导决策提供依据，能够全面实现重要环节和重大隐患的预警和预控，把重特大安全事故“扼杀于萌芽状态”，使安全生产管理做到“防患于未然”，提高安全生产效率，杜绝煤矿事故发生［1－5］。

1平台搭建遵循标准及设计原则

1．1遵循标准

煤炭生产可视化调度及预警综合平台的构建，要与《山西省煤炭工业信息化发展“十二五”规划》中提出的安全监测监控系统、煤矿井下作业人员管理系统、煤炭产量监控系统及安全执法网、隐患排(检)查治理专家智能库系统、火灾早期预警和采空区束管监测系统、粉尘监测系统、探放水监测预警系统、顶板压力监测系统、冲击地压预测预报系统的要求相融合，从煤炭企业调度管理、安全信息管理、预防预警机制等各方面入手来建设，建立危险源辨识和隐患排查治理长效机制，提高事故预警、预报、预防能力，使企业各相关业务部门生产衔接、调度指挥更加顺畅有序。

1．2设计原则

1)整体性和稳定性。本综合平台的构建要与在用的“综合调度指挥平台”相融合，通过二维三维图形进行统一显示、统一管理，能够有效地实现煤矿综合信息一体化管理，满足未来煤矿信息化发展的需求与趋势，满足客户对系统稳定性和整体性的要求。2)实用性和先进性。在系统建设中把先进的技术与现有的成熟技术、标准和设备结合起来，充分考虑煤矿业务系统的需求和煤炭行业未来的发展趋势，尽可能采用先进的计算机信息技术，使整个系统在相当一段时间内保持技术的先进性，以适应未来信息化的发展需求。3)标准性与开发性。在系统构架上，依据最新山西省地方标准进行软件设计，可接入其他厂商生成的标准数据，实现系统采集数据的一致性，保证与其他系统的数据兼容。4)可扩展性原则。用户可以根据自身的实际需求，配置相应的业务模块，其他系统亦可无缝集成到平台中来。因此，新系统具备在功能上、性能上、结构上和技术上的可扩展性，满足日益增长的应用需求和数据量。5)可维护性和易用性。系统通过建立完善的软件文档和较好的设计结构，保持符号代码的一致性等多种措施保证系统的可维护性，既系统软件的可测试性、可理解性和可修改性。

2煤炭生产可视化调度及预警综合平台的实施内容

2．1三维可视化展现平台

1)平台支持以AutoCAD工程制图为数据来源的矿山巷道数据导入、管理，能够在此基础上对矿山导线测量数据进行添加、删除、编辑等管理维护，形成矿山巷道导线网络图层与导线观测点数据图层，为后期网络拓扑分析、最优路径疏散分析服务，自动构建煤矿井下三维巷道模型。2)平台支持巷道设计环境下设计、管理、维护巷道内地物布置，能够在三维场景对应位置展示布置成果。3)平台提供对各种矿山业务数据的管理，能够在三维场景中体现矿山主要设备的运转状况，并在二维设计工具和三维场景下对属性信息进行更新维护。4)系统提供通过鼠标和键盘控制的对井上下地物、地貌、模型的漫游浏览，支持对三维场景的地下模式无极放大、缩小、旋转、平移，实现对模型的多角度观察。5)系统可视化展现功能主要包含:安全环境信息，在三维巷道上以图标方式显示安全传感器及实时监测值;人员信息，在三维巷道上以图标方式显示井下读卡器及附近人员实时总数，单击读卡器获取读卡器附近人员列表，单击人员轨迹能够查看人员轨迹;主要生产设备信息(胶带、主扇)，在三维巷道上以图标方式显示设备;视频信息，在三维巷道上以图标方式显示井下视频点，单击图标，调出视频信息;主运输系统，以动画方式(箭头)模拟主要采区的煤流;风流，以动画方式(箭头)模拟井下风流。6)单击工作面编号(名称)，显示工作面参数(走向长度、工作面长度、平均采高、储量)、工作面安装设备列表;单击设备，显示工作面设备参数。系统提供关键巷道、工作面的快速定位功能。

2．2三维空间数据建模

1)平台支持以3DSMAX或SketchUp建模软件制作的各种大批量模型(如道路、地面建筑、井下各种设备、工业广场)在三维场景下的高效显示、管理。2)平台支持普通类型的巷道在动态建模技术条件下三维矿山巷道的动态建模，能够利用矿山已有的巷道导线测点和巷道断面形状进行插值生成三维巷道模型，并可根据巷道坐标及导线点相关数据自动生成巷道。对于特殊类型的巷道(硐室、溜煤眼、变电所、水仓、炸药库、煤仓、直立井筒等)经过三维建模软件建模并导入三维平台进行管理，可根据其坐标位置摆放到巷道指定位置。

2．3生产预警综合展现

1)以集团公司的煤矿分布图和资源分布图为基础，构建集团所有生产单位(煤矿、电厂、化工企业等)的二维GIS分布图，可通过维护生产单位的基本信息(如井口坐标)在GIS图中实现生产单位的动态标注。2)平台支持二维图形和三维场景的联动并互为导航功能。3)煤矿已有的执法网、自动化系统等将集成到此次开发的综合展现平台中，用户可以随时了解各煤矿各专项系统的情况。4)利用GIS图的颜色标注功能，根据生产单位当前存在的不同级别的预警(变化)信息，用不同颜色进行标注，在GIS图形上实现预警分级显示;如果要了解预警的详细信息，可以在GIS图中通过单击生产单位，在弹出界面中查看该单位所有变化汇报数据。5)作为全局视图，系统可以按照专业、单位、级别、性质、时间、措施等内容统计集团生产单位当日所有预警(变化)数据。

2．4生产预警数据集成

2．4．1系统模块结构2．4．2用户需求与分析煤矿调度室用户收到队组用户或科室用户系统汇报的每日三班预警数据后，可根据实际情况筛选一些数据上报集团总调用户;煤矿调度室用户也可以直接录入预警数据。1)预警模块以总调现有的“综合调度指挥平台”中的“变化调度”为基础进行实现，将变化内容与预警结合，共同管理。2)预警(变化)的内容可以通过“早调会模块”以及大屏显示系统进行展示。3)煤矿每天可以通过变化调度模块进行数据上报。煤矿用户登录后可以看到本矿未结束的变化内容，如果当天没有上报，会有“未上报”提示。4)总调用户可以查看各队组的汇总数据，对数据进行审核，煤矿用户上报数据后不具有修改删除权限。5)为实现预警提醒的功能，对变化调度模块增加内容关闭功能。总调用户对每天上报的汇总内容进行审核，同时判断预警内容是否可以关闭，各矿不具有关闭权限。6)今日关注模块会将审核后的数据汇总起来，总调用户可以对审核数据进行筛选，也可以临时添加新的变化内容，将筛选内容投影到大屏幕。

2．5应急救援联动及短信服务

此模块是基于集团调度室的“综合调度指挥平台”中的应急救援系统扩展开发的，其主要目标是将原有的基础信息(应急预案、专家信息、应急物资等)与GIS图形、短信通讯相结合，开发出应急救援联动系统，主要内容如下:1)当事故发生时，应急救援联动系统的主界面基于GIS图形进行展示，图形上高亮显示事故发生单位，并在界面的右侧信息栏中显示煤矿基础信息、救护大队、医院等信息;2)点击煤矿坐标位置，进入煤矿详细信息页面，显示事故发生的时间、具体地点，煤矿用户可以在此更加详细地汇报事故信息;3)用户可以查看与本次应急救援相关的会商专家、救援单位及联系方式，并能够以短信方式通知专家;4)用户可以查看与本次应急救援相关的应急物资清单及地理分布;5)系统能够调出启动的应急预案、灾防计划等信息，在事故处理完毕(演练结束)时发送相关简报信息给相关领导。

3结语

通过煤炭生产可视化调度及预警综合平台的构建，结合系统开发的一套早调会系统，使得集团领导能够通过移动终端设备方便地以多种方式(报表、图表等)查看煤矿调度、预警综合分析情况，实现集团及下属煤矿对生产重要环节、重大隐患的超前预知、超前防范、超前预警和超前治理，真正为矿井安全生产提供技术保障。通过智能分析，实现对煤矿安全预警和日常生产调度的关联分析，为集团领导准确决策提供依据，便于及时采取相应措施，保障煤矿安全生产的顺利进行。

参考文献:

［1］李润求，施式亮，念其锋，等．基于灰色系统理论的煤矿安全生产形势预测［J］．矿业工程研究，2010(3):54－58．

［2］曹庆仁，李凯，刘丽娜．煤矿安全文化对员工行为安全影响作用的实证研究［J］．中国安全科学学报，2011(4):143－149．

［3］李运强，黄海辉．世界主要产煤国家煤矿安全生产现状及发展趋势［J］．中国安全科学学报，2010(6):158－165．

［4］李贤功，宋学锋，孟现飞．煤矿安全风险预控与隐患闭环管理信息系统设计研究［J］．中国安全科学学报，2010(7):89－95．

［5］李艳梅，张雷．中美煤矿安全比较与借鉴［J］．中国安全科学学报，2005(11):44－48.

作者：李丽 单位：潞安环能股份公司