多网多系统融合在煤矿应用

多网多系统融合在煤矿应用

张海军

冀中能源股份有限公司 通风部

摘 要：针对现有煤矿安全监测监控系统图形界面标准不一致、呈现效果差别大、无法实现系统联动效应等问题，采用WebGIS数据发布和WebService、OPC数据交互技术，将煤矿不同安全监测监控系统数据集中在统一的GIS平台上展示，并通过关联各系统设备之间的逻辑关系，实现多系统融合联动。

关 键 词：多网多系统 融合 煤矿

1、项目概述及国内外研究现状

针对现有煤矿安全监测监控系统图形界面标准不一致、呈现效果差别大、无法实现系统联动效应等问题，根据《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》要求，提出了一种煤矿多系统“一张图”融合联动平台设计方案，实现平台架构、融合联动通信接口设计及“一张图”模式的GIS平台设计。采用WebGIS数据发布和WebService、OPC数据交互技术，将煤矿不同安全监测监控系统数据集中在统一的GIS平台上展示，并通过关联各系统设备之间的逻辑关系，实现多系统融合联动。

2、项目技术研究工作目标

（1）实现多网、多系统融合。

（2）实现应急联动。各矿安全监控系统提供多系统联动功能，实现在瓦斯超限时，通过应急广播系统播放撤离信息，通过人员定位系统发送撤离信号，实现交互联动。

3、煤矿安全监控多系统融合内容

煤矿安全监控多系统融合的目标是通过多网、多系统融合，将人员定位、应急广播等融入安全监控系统，实现多系统融合和信息综合管理，解决矿井不同安全监测监控系统间“信息孤岛”问题，并实现安全监控系统与应急广播、人员定位等系统的联动。

(1) 井下多网、多系统融合。通过统一数据传输协议及高速、支持多种传输接口的综合分站实现井下系统融合，对安全监控、人员定位、应急广播等系统数据实现共享及融合。

(2) 地面多系统数据融合。通过多种数据接入实现矿井安全生产监测监控类系统的数据融合及共享，同时将安全生产相关数据存储在实时数据库及关系型数据库中，建立多系统融合平台。

(3) 安全监控系统与GIS融合。采用基于Web的矢量图形与GIS技术，将多系统融合平台(包括安全监测监控、人员定位等)与电子矿图有机结合，实现矿山信息的综合展示，满足“一矿一图”的发展要求。

(4) 多系统融合的综合数据分析。利用多系统融合平台接入安全监控系统的环境监测数据、人员定位系统的区域人员数据、各设备监测系统的设备运行状况数据等，进行综合数据分析及应用。

(5) 应急联动。在瓦斯超限、断电等需立即撤人的紧急情况下，安全监控系统自动与应急广播、通信、人员定位等系统应急联动。

4、煤矿安全监控多系统融合平台实现方案

（1） 平台总体架构

煤矿安全监控多系统融合平台包括数据采集、数据中心、数据展示与分析、系统联动等模块。数据采集模块通过OPC、WCF、文本文件等方式，实现对安全监控系统、人员定位系统、应急广播等数据的实时采集。数据中心模块对采集的数据进行常规处理、报警逻辑处理、数据分析计算、历史数据存储，并对数据进行统一发布。数据展示与分析模块主要实现实时数据、实时图形、历史曲线、报警数据及数据综合分析结果的展示及查询等。系统联动模块主要实现数据展示联动与应急联动，当系统发生故障、报警时，自动弹出对应区域的参数、设备状态等；当发生报警需要撤人时，自动产生联动命令，通过联动通信组件下发到对应的系统。

（2） 数据采集与多系统融合数据综合分析

煤矿安全监控多系统融合平台的数据采集采用传统的综合自动化系统数据集成方案，采用OPC、文本文件、WCF等方式接入，通过测点定义文件进行系统测点更新。

测点定义文件由各融合子系统提供，由测点定义解析程序进行文件解析并更新到数据采集服务。在实现多系统数据融合的基础上，建立了数据综合分析模型。平台的设计重点是实现区域环境评价模型，利用环境监测数据、人员定位数据、设备运行工况数据对矿井某区域的安全状况进行综合评价，以不同颜色或声音提示该区域处于安全或不安全状态，防止事故发生。

（3） 安全监控系统与GIS的融合

煤矿安全监控系统与GIS的融合有助于系统在设备管理、信息展示和数据联动等方面提供统一的空间坐标，提高安全监测监控的有效性、实时性，在监控、报警时产生更大的应用价值和效益，适应矿山信息化及“一网一站”、“一矿一图”等发展要求。安全监控系统与GIS的融合主要通过GIS图形软件实现。GIS图形软件支持二次开发。

（4） 系统联动

系统联动模块制定了与各融合子系统的联动协议，通过数据展示联动功能及联动通信组件与人员定位、应急广播等系统进行联动。

当安全监控系统监测到矿井某区域有重大隐患或灾情时，可在监测画面上提示该区域现有人员、危险区域人员的撤离路线、该区域附近的救援物资储备情况、该区域的环境状况和主要设备运行情况，同时显示该区域的工业电视画面；通过应急广播系统语音播放事故情况及撤离路线，并通过人员定位卡发出声光报警，通知井下人员迅速撤离。

5、煤矿安全监控多系统融合平台功能

(1) 数据采集功能。采用统一标准的数据接口采集各系统数据，保证采集数据的准确性。

(2) 实时数据显示功能。根据接入的系统类型对数据进行分类、分级、筛选显示。

(3) 历史曲线分析功能。在一个坐标系内显示多个测点的历史曲线，曲线的纵坐标可自定义刻度。

(4) 历史数据查询及分析功能。查询系统中的测点数据、故障报警记录、设备的运行情况统计及相关图表。

(5) 事件日志功能。对所有涉及系统配置的操作及一些重要操作进行完整记录。

(6) 图形功能。通过Web方式的GIS图形显示系统中各类实时动态数据及设备状态数据。

(7) 应急联动功能。在瓦斯超限、断电等需立即撤人的紧急情况下，实现安全监控系统与应急广播、通信、人员定位等系统的应急联动。

(8) 移动监控功能。通过手持设备实时查询平台中的实时数据、报警数据、故障数据及历史曲线等。

(9) 区域危险等级评价功能。在图形上实时显示每个区域的状态，当作业区域处于异常或危险状态时，弹出影响该作业区域安全的各种因素。

6 、经济社会效益

针对《煤矿安全监控系统升级改造技术方案(征求意见稿)》中有关多系统融合的要求，设计了煤矿安全监控多系统融合平台。该平台可实现多系统数据融合、数据综合分析、安全监控系统与GIS的融合、应急联动等功能，综合利用各系统数据，避免“信息孤岛”，实现多系统间的互联互通。一旦发生报警时，可及时通过人员定位、应急广播通知相关人员，及时撤离，做到危害减到最低，安全效益巨大。多网多系统融合在所有煤矿皆可使用。

作者简介：张海军，男，1974年4月出生。高级工程师。河北省内丘县人，现在冀中能源股份有限公司通风部工作。

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