安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 韓 安 賀耀宜 陳小林

安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 韓 安 賀耀宜 陳小林

本文在分析現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成與業(yè)務(wù)應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合行業(yè)日常安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管業(yè)務(wù)，提出了安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管一體化平臺(tái)。通過實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)、日常監(jiān)管業(yè)務(wù)、智能決策分析相融合，構(gòu)建一體化監(jiān)測(cè)監(jiān)管平臺(tái)，提高了基層單位安全監(jiān)測(cè)管理人員從被動(dòng)的監(jiān)管到主動(dòng)的安全工作服務(wù)的轉(zhuǎn)變，提高了基層單位安全生產(chǎn)的有序性，加強(qiáng)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度，提升了企業(yè)的安全管理水平、安全預(yù)警能力和整體調(diào)度指揮能力。

監(jiān)管；一體化；主動(dòng)服務(wù)；SOA；整體調(diào)度；跨地域

1.前言

煤炭行業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的戰(zhàn)略地位，但煤礦安全等因素制約著我國(guó)煤炭行業(yè)走向大而強(qiáng)的進(jìn)程，而煤礦安全是一種多因素、多環(huán)節(jié)、動(dòng)態(tài)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。目前各大煤業(yè)集團(tuán)公司不斷整合、擴(kuò)張發(fā)展以及實(shí)施多元化發(fā)展戰(zhàn)略，形成了跨地域、跨行業(yè)的多級(jí)管理架構(gòu)，如何滿足多層級(jí)監(jiān)測(cè)監(jiān)管，實(shí)行跨地域、跨行業(yè)的運(yùn)作和管理，企業(yè)安全生產(chǎn)的跟進(jìn)，成為公司領(lǐng)導(dǎo)思考的話題。隨著信息化的不斷深入發(fā)展，領(lǐng)導(dǎo)對(duì)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管決策信息的要求也在不斷提高，管理上需要增加對(duì)新礦井安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、瓦斯抽放數(shù)據(jù)以及后期的非煤監(jiān)測(cè)監(jiān)控子系統(tǒng)、礦井其他“六大系統(tǒng)”的接入，滿足集團(tuán)公司的長(zhǎng)期發(fā)展需要。

項(xiàng)目主要依托現(xiàn)有的“安全監(jiān)測(cè)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)“項(xiàng)目進(jìn)行研究，結(jié)合煤礦安全監(jiān)測(cè)類系統(tǒng)研發(fā)、實(shí)施與項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)，研制出一套“安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺(tái)”，主要解決集團(tuán)公司對(duì)下轄安全監(jiān)測(cè)管理業(yè)務(wù)的需求，基于SOA架構(gòu)，綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)字典、云計(jì)算等技術(shù)，建立具有礦井環(huán)境工況實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、日常安全監(jiān)管與智能決策分析相融合的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管一體化平臺(tái)，解決基層單位分散、管理層級(jí)多、系統(tǒng)異構(gòu)帶來(lái)的集中監(jiān)管難度大的難題，構(gòu)建新型的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管模式，提升安全管理水平。

2.研究?jī)?nèi)容

本課題主要基于集團(tuán)公司層面，實(shí)現(xiàn)對(duì)下轄基層單位涵蓋安全在內(nèi)的所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成與分析應(yīng)用，為從公司到下屬各基層單位的安全、生產(chǎn)、管理起到輔助作用。主要研究滿足日常監(jiān)測(cè)監(jiān)管應(yīng)用需求可擴(kuò)展的系統(tǒng)架構(gòu)、建立公司級(jí)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管數(shù)據(jù)中心、多系統(tǒng)多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成方法、大容量數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)技術(shù)等方面內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)類系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有機(jī)集成、區(qū)域環(huán)境評(píng)估、報(bào)警等級(jí)判定與消息預(yù)警、在線標(biāo)校與計(jì)劃性故障管理、安全監(jiān)測(cè)指令下發(fā)、事故追憶與通知公告、專家智能決策分析等功能。在最大限度保護(hù)礦井原有投資的基礎(chǔ)上，提升整個(gè)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管平臺(tái)對(duì)安全生產(chǎn)管理決策依據(jù)，構(gòu)建新型的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管模式，提高整體調(diào)度能力與管理效率。主要研究?jī)?nèi)容涉及以下幾個(gè)方面：

（1）建立通用化開放式平臺(tái)架構(gòu)

系統(tǒng)按照組件技術(shù)、面向服務(wù)技術(shù)研制各類安全信息的共享、利用、發(fā)布機(jī)制，制定標(biāo)準(zhǔn)的接口、開放的API，建立通用化、開放式框架，該框架從數(shù)據(jù)組織采集、存儲(chǔ)、挖掘、數(shù)據(jù)訪問機(jī)制、數(shù)據(jù)可視化表達(dá)等多個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)各類信息進(jìn)行管理，可根據(jù)不同用戶需要提供二次開發(fā)支持。

（2）建立集團(tuán)公司系統(tǒng)集成的信息編碼體系與數(shù)據(jù)交換規(guī)范

由于平臺(tái)涉及的系統(tǒng)范圍廣，數(shù)字信息量大，功能要求復(fù)雜，涉及的基層單位也很多，涵蓋了不同地域、不同行業(yè)，各個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間、管理側(cè)重點(diǎn)、廠商不同，加之各類自動(dòng)化子系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)和技術(shù)水平參差不齊，通信協(xié)議和數(shù)據(jù)編碼不一致，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致系統(tǒng)之間互通性差，制約和限制了數(shù)據(jù)的共享及其深層次的開發(fā)利用。建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信息編碼體系與數(shù)據(jù)交換規(guī)范，構(gòu)建信息編碼數(shù)據(jù)字典，實(shí)現(xiàn)各類系統(tǒng)數(shù)據(jù)的規(guī)范與復(fù)用，便于對(duì)信息的快速檢索。制訂統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一的集成方式，使得不同技術(shù)層次和技術(shù)途徑的系統(tǒng)快速的集成接入。

（3）建立公司級(jí)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管數(shù)據(jù)中心

構(gòu)建公司級(jí)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)所涉及各系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控類等數(shù)據(jù)的集成與分類存儲(chǔ)，并建立各類數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，提供開放一致的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。該數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)各類監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的統(tǒng)一備災(zāi)管理；同時(shí)根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)的變化特征研究適合該特征的數(shù)據(jù)壓縮算法；以服務(wù)的方式提供開放一致的接口訪問，為上級(jí)部門或公司其他業(yè)務(wù)提供安全監(jiān)測(cè)類數(shù)據(jù)；同時(shí)針對(duì)不同管理應(yīng)用提供業(yè)務(wù)邏輯支持。

圖1 監(jiān)測(cè)監(jiān)管實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流圖

（4）建立一種高效的數(shù)據(jù)傳輸通道

系統(tǒng)所涉及的業(yè)務(wù)模塊、子系統(tǒng)較多，涉及到安全監(jiān)測(cè)，需要考慮數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，需要考慮快速的數(shù)據(jù)上傳，保障數(shù)據(jù)的連續(xù)完整性傳輸，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與展示的連續(xù)性，需要建立一種可控的高效的數(shù)據(jù)傳輸通道。數(shù)據(jù)文件采用時(shí)間戳的方式，固定時(shí)間生成，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生中斷時(shí)，按照時(shí)間順序進(jìn)行本地化文件存儲(chǔ)；系統(tǒng)采用基于監(jiān)聽數(shù)據(jù)文件創(chuàng)建完成機(jī)制，當(dāng)數(shù)據(jù)文件生成完成時(shí)，利用SOCKET文件流方式實(shí)現(xiàn)文件的順序快速上傳，從而保障數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性。

（5）集成統(tǒng)一消息管理平臺(tái)功能

統(tǒng)一消息管理平臺(tái)統(tǒng)一了手機(jī)消息及桌面短消息，把日常重要的影響安全的超限報(bào)警故障信息信息通過安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管數(shù)據(jù)采集到該平臺(tái)進(jìn)行集中管理、分級(jí)處理；并根據(jù)電信網(wǎng)關(guān)發(fā)送到管理人員的手機(jī)終端上，或通過在管理人員的計(jì)算機(jī)桌面彈出信息提示，使管理人員第一時(shí)間獲取要關(guān)心的信息，便于他們及時(shí)采取相應(yīng)措施，提高各基層單位應(yīng)急處理速度，提高工作效率。

（6）建立日常監(jiān)管無(wú)紙化辦公平臺(tái)

由于各基層單位監(jiān)測(cè)監(jiān)管方式的不統(tǒng)一，缺少規(guī)范化質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)通過建立日常監(jiān)管無(wú)紙化辦公平臺(tái)，如安全監(jiān)測(cè)指令、生產(chǎn)安全事故追憶與通報(bào)，系統(tǒng)運(yùn)維監(jiān)控預(yù)警，AQ1029日常管理制度與技術(shù)資料管理等模塊，將日常安監(jiān)管理工作進(jìn)行有機(jī)的管理，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)無(wú)紙化辦公管理，改變?cè)幸约堎|(zhì)臺(tái)賬的方式記錄的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)日常維檢模式，提供辦公效率，提升企業(yè)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，提高了監(jiān)測(cè)監(jiān)管力度。

（7）建立適合行業(yè)的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管業(yè)務(wù)特征的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

如何在集成后監(jiān)測(cè)監(jiān)控類數(shù)據(jù)中的綜合性分析與個(gè)別異動(dòng)點(diǎn)有效監(jiān)測(cè)，提取有價(jià)值的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管信息，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行決策性分析，系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)作業(yè)區(qū)域安全評(píng)估和環(huán)境參數(shù)異動(dòng)分析功能，綜合全面進(jìn)行提前預(yù)警，防止重大安全隱患的發(fā)生，支持日常監(jiān)測(cè)監(jiān)管決策。

①動(dòng)態(tài)作業(yè)區(qū)域安全評(píng)估

通過對(duì)不同工作地點(diǎn)影響安全的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，給予該工作地點(diǎn)正常、異常、較危險(xiǎn)、很危險(xiǎn)這樣一個(gè)綜合評(píng)價(jià)，并通過不同的顏色進(jìn)行區(qū)分。評(píng)價(jià)結(jié)果由各類涉及評(píng)價(jià)的信息和邏輯表達(dá)式進(jìn)行運(yùn)算而得出。生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境評(píng)估機(jī)制起到了礦井安全多層防護(hù)作用，能實(shí)現(xiàn)事前發(fā)送，提高礦井災(zāi)害綜合預(yù)防能力?？捎捎脩舾鶕?jù)礦井實(shí)際情況對(duì)各作業(yè)區(qū)域的環(huán)境安全情況通過表達(dá)式進(jìn)行評(píng)價(jià)表決，參與表決的對(duì)象包括影響該區(qū)域的可自動(dòng)監(jiān)測(cè)到的環(huán)境因素。

②環(huán)境參數(shù)異動(dòng)分析

防止安全生產(chǎn)事故的最好辦法就是做到提前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。在剔除主觀因素的前提下以概率統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域的學(xué)科理論，采用獨(dú)特、精確的異動(dòng)算法模型對(duì)各礦井下的異動(dòng)情況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警，使管理人員盡早掌握礦井井下各作業(yè)區(qū)域環(huán)境參數(shù)的變化情況，以便在緊急情況下及時(shí)采取措施，將安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。

3.設(shè)計(jì)方案

由于安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)是一套信息化集成類軟件，需要充分考慮集成類軟件所具有的建設(shè)需求，涉及到多部門、多系統(tǒng)、多分類的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)與展示。方案的涉及主要以監(jiān)測(cè)為核心，日常監(jiān)管為手段，輔助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)決策，同時(shí)滿足基層單位業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

各監(jiān)測(cè)監(jiān)控類子系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)主備機(jī)通過基層單位內(nèi)部局域網(wǎng)接入到專用的數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器，建立基層單位的數(shù)據(jù)中心，通過網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備、特有的上傳管理軟件建立高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸通道進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布，按照標(biāo)準(zhǔn)通用的數(shù)據(jù)契約將各單位、各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)上傳到集團(tuán)公司安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心。

將各類監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成后和日常監(jiān)管平臺(tái)、綜合消息平臺(tái)進(jìn)行聯(lián)機(jī)。其中，日常監(jiān)管平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)主數(shù)據(jù)的管理、日常監(jiān)測(cè)辦公等，消息平臺(tái)通過消息平臺(tái)發(fā)送到管理人員的手機(jī)或計(jì)算機(jī)桌面消息方式提醒，使他們及時(shí)了解基層單位安全生產(chǎn)狀況，在必要時(shí)采取處理措施。

當(dāng)所有的數(shù)據(jù)經(jīng)過融合分析處理后，在調(diào)度室大屏幕、調(diào)度臺(tái)工作站、移動(dòng)終端上進(jìn)行顯示。對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和圖形采用在線組態(tài)方法，為安全生產(chǎn)監(jiān)管人員創(chuàng)建形象、直觀的安全動(dòng)態(tài)監(jiān)視畫面，實(shí)時(shí)顯示環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)數(shù)據(jù)源提取、清洗、篩選并填充到已建好的分析數(shù)據(jù)模型中，進(jìn)行實(shí)時(shí)匹配判斷。通過數(shù)據(jù)集成與服務(wù)平臺(tái)，建立煤礦安全專家分析模型，實(shí)現(xiàn)安全實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在線分析、環(huán)境參數(shù)異動(dòng)分析，并實(shí)現(xiàn)礦井作業(yè)區(qū)域的動(dòng)態(tài)安全智能評(píng)估管理。

4.效益分析

通過安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用效果分析，在保證井下生產(chǎn)條件下，有效地減少了報(bào)警、故障發(fā)生次數(shù)，提高了基層單位安全監(jiān)測(cè)管理人員的安全意識(shí)，從被動(dòng)的監(jiān)管到主動(dòng)的安全工作服務(wù)，間接提高了基層單位安全生產(chǎn)的有序性，無(wú)形中增加了企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量。平臺(tái)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了日常監(jiān)測(cè)監(jiān)管業(yè)務(wù)的無(wú)紙化辦公，明確了員工的工作職責(zé)，明晰了工作流程，極大地提高了工作效率。

平臺(tái)充分考慮公司、基層單位兩級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與日常監(jiān)管的業(yè)務(wù)需求的特點(diǎn)，采用先進(jìn)、成熟的軟件技術(shù)和靈活的接口技術(shù)構(gòu)件安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺(tái)，是適合我國(guó)國(guó)情的具有較高性能價(jià)格比的煤炭集團(tuán)公司、安監(jiān)局、煤炭局等安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管解決方案。

5.總結(jié)

平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了基層單位環(huán)境工況參數(shù)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)警，有效地減少了報(bào)警、故障發(fā)生次數(shù)，提高了基層單位安全監(jiān)測(cè)管理人員的安全意識(shí)，促進(jìn)了從被動(dòng)的監(jiān)管到主動(dòng)的安全工作服務(wù)的轉(zhuǎn)變，間接提高了基層單位安全生產(chǎn)的有序性，加強(qiáng)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度，降低了安全事故的發(fā)生，極大地提高了企業(yè)的安全管理水平、安全預(yù)警能力和整體調(diào)度指揮能力。集實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)、日常監(jiān)管業(yè)務(wù)、智能決策分析為一體的安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管一體化系統(tǒng)平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)是先進(jìn)的，在滿足現(xiàn)階段安全監(jiān)測(cè)監(jiān)管應(yīng)用需求的同時(shí)，也為將來(lái)系統(tǒng)的擴(kuò)展、管理層次的提升預(yù)留了充足的空間及支撐。

2012年度江蘇省工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型審計(jì)專項(xiàng)引導(dǎo)資金項(xiàng)目（Z065）。

韓安（1982—），男，陜西涇陽(yáng)人，助理研究員，從事煤炭行業(yè)管理信息化系統(tǒng)的研究。