煤矿信息化现状及趋势浅析.docx

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煤矿信息化现状及趋势浅析

孟凡强

摘要：

针对煤矿信息化发展进入瓶颈期，对造成这种局面的原因做一分析，并提出煤矿信息化建设难点与关键点。

最后指出煤矿信息化是一个不断完善的长期过程，认真研究煤矿业务是信息化实现的关键。

关键词：

煤矿信息化；煤矿工艺；难点；关键点；业务分析；信息集成

1.煤矿信息化现状

近几年来，煤矿安全生产监控系统得到迅速发展。

前几年建设重点是煤矿煤矿数字化瓦斯远程监控系统、井下人员考勤定位远程管理系统及煤矿安全生产管理信息化系统零散子系统；从2005年后以煤矿综合自动化系统为主体的系统集成工程，主要涉及工业以太网搭建的工业控制网络、企业信息化网络（局域网），以工业组态软件为基础的综合自动化信息集成平台，将各分散的生产过程控制系统、安全监控系统集中一个平台管理，初步实现安全、生产远程监测。

纵观煤矿信息化建设近10多年来，目前发展进入了瓶颈期，没有很大的突破；还是停留在以系统集成为主的简单系统联网；即便现有煤矿信息化的建设工程，也只是量的重复，没有实质性突破。

结合与煤矿业主多次交流及国家对煤矿政策法规，就目前煤矿信息化建设主要存在以下问题：

1.1理念纷繁

现在出现很多有关煤矿现代化建设的理念，比较主流的有“综合自动化煤矿”、“综合信息化煤矿”、“数字化矿山”，还有过“本质安全型矿山”等，至于那种贴合煤矿实际，各厂商、科研单位根据自己特色产品，各据己见。

后来谭德建教授给予了结论性意见，自动化、信息化、数字化从本质上都是一样的，而是从不同角度来讲。

自动化是功能，信息化是实质，数字化是展现；自动化是基础，为煤矿具备信息化实质的提供物质基础。

离开物质基础，单纯谈论信息化、数字化没有实际意义，也解决不了煤矿所关心的问题。

1.2建设及装备概况

“1+2”模式系统集成是现在主流工程，“1”即一个平台，即综合自动化信息集成平台，“2”为工业控制网络、企业信息网。

自从煤矿信息化规模建设开始，这个模式沿用至今，只是硬件设备品牌的更替，实质没有大的变化，已经成为相对稳定、成熟的解决方案。

煤矿安全避险“六大系统”为主题的相关系统建设。

“六大系统”虽是2010年9月提出的，但其建设内容已经早在几年前就已经有了，而且“六大系统”也不是新的创意，在《煤矿安全规程》中将各自建设要求分散提出。

此次只是单独作为一个大的课题提出，足见政府对煤矿安全管理的重视性。

瓦斯监测系统、人员考勤定位系统、矿井通信系统、压风施救系统、供水施救系统这些系统已经很成熟，紧急避险系统的一级避险也已经应用，只是救生舱及永久避难硐室各地情况迥异，这与井下地质状况、经济条件有很大情况。

信息化应用系统软件有零散建设的，譬如物供系统、财务系统、设备管理、安全管理系统等，各系统应用只是针对本项业务，对于信息共享、与生产衔接还没有很好做到。

1.3标准不统一

众所周知的原因，越来越多的厂商进入了煤矿行业。

有制造硬件设备的，有做系统工程的，有做系统集成的，也有纯做煤矿信息管理软件的。

厂家多了，虽说对煤矿业主可选择多了，但是也带来很大问题，就是标准不统一。

硬件厂家物理接口、通讯接口不统一，软件厂家建设标准不统一。

各按各个的标准去推广，加上煤矿特殊性，没有统一标准去招标，先建的系统、后上的设备，标准不一，给信息化推进带来很大麻烦。

1.4“信息孤岛”突出

国家信息化战略提出“信息化与工业化”的两化融合道路，实现工业的管理、生产一体的管控一体化。

提出了好多年，也有很多高校、科研单位开发管控一体化模型，多数还是局限于学术论坛，没有实际工业应用。

煤矿也不例外，消除“信息化孤岛”也是作为推进信息化的一个目标，但“孤岛”巍然屹立，管理、生产还是存在脱节。

2.原因分析

针对现状，根据在煤矿工作实际经验及多年从事煤矿自动化、信息化经历，试着做如下分析。

2.1对煤矿研究不透

服务于煤矿的厂商尤其是系统集成商、纯管理软件商，极少具有煤矿背景，很多是从其他行业转过来。

由于市场情况，没有来得及甚而不愿意花费大精力去研究煤矿，未弄清煤矿生产工艺、安全管理模式、企业经营管理特点。

以至于在实际工程实践中，未能给煤矿解决多大实质性问题。

煤矿工业是一个离散型行业，采（掘）、运输、提升、洗选是相对独立过程，另为保证煤矿正常生产，还有“四大件”辅助必需系统，即通风、排水、压风、供电。

煤矿井下地质构造复杂，有害气体、冲击地压、透水等灾害威胁着煤矿安全。

煤炭企业生产环节较多，其物流过程是不连续的，所需原材料品种较多，且原材料与产成品之间没有严格的数量对应关系，难以像制造业等行业那样，可以通过物料需求计划对物料的需求进行准确的预测。

采掘业生产条件复杂、不可预见因素多，生产平衡、安全控制管理的难度较大。

加之，一般煤炭企业地理分布范围广，各单位之间的物资调拨、各项定额的制定与分配比较复杂，使得管理信息的采集、传递、分析并使之为生产经营决策服务等实施起来存在一定的难度。

不同地区煤田地质构造不同，即便同一煤田境内煤矿灾害预防重点也不同，如果不深入分析煤矿具体关注点，就不会解决煤矿所需，解决方案没有实际意义，也就谈不上信息化了。

“安全第一，预防为主”是煤矿生产的重要方针，煤矿安全是头等大事，只有安全的基础上，才可以理顺生产，继而谈论经济效益。

2.2没有系统整体解决方案

煤矿是一个大系统，从横向看，依据物流、资金流分为安全生产、经营管理；从纵向看依据信息流分为基础自动化层、生产管理层、管理及决策分析系统。

不论从那个角度分析，作为系统工程的煤矿，每个部分都是一个相互作用、相互影响的有机整体。

断章取义的取其中一部分单独作为研究对象，不考虑其受其他部分影响，很难做出实质性解决方案。

目前，服务于煤矿的厂商只是关注于自己所涉猎的产品或工程，而不是对整个煤矿整体做系统研究，深刻理解各个系统部分之间影响与内涵。

不论从事单向产品，还是系统集成，都应该对煤矿做系统研究，再重点突破自己的特色。

2.3行业缺乏约束与指导

煤矿信息化现在缺乏有力的行业标准，是比较混乱。

除了基层煤矿安全相关产品、工程有一定的行业约束标准，上层信息化系统还没有形成统一的设计、开发、实施标准。

做金融的就按金融行业去搞，做电力的就用电力标准去套，没有其他行业背景的就闭门造车，因而出现“百花齐放，百家乱乎”的煤矿信息化局面。

国家相关部门也是把重点对煤矿安全监管底层设备上，没有过多地对煤矿信息化建设给出指导与建议，信息化建设好坏无碍于安全之事，所问也就少了。

3.难点与关键点

3.1　煤矿信息化的难点

1、煤炭企业生产过程自动化难点

（1）井下开采条件复杂多变。

受断层、褶皱、岩浆侵入、煤层厚度变化等的影响，煤矿井下开采条件复杂。

因此，选择适宜的采煤技术、工艺和采煤设备难度较大。

（2）生产和工作环境恶劣。

井下瓦斯突出和爆炸及煤尘爆炸等都是矿井生产中面临的主要安全问题，但其发生需要一定的条件。

在井下自动化设备使用中可能产生的电火花、短路等问题则可能成为该事故发生的隐患。

（3）安全性和可靠性要求高。

煤炭企业生产过程具有事故较多、风险较大的特点，在其生产过程中，通风、排水系统等任何环节发生故障都可能造成严重后果。

要实现煤矿生产全过程自动化控制，必须保证生产自动化系统本身具有高度的可靠性和安全性。

2、煤炭企业管理过程信息化的难点

（1）煤炭企业生产环节较多，其物流过程是不连续的，所需原材料品种较多，且原材料与产成品之间没有严格的数量对应关系，难以像制造业等行业那样，可以通过物料需求计划对物料的需求进行准确的预测。

（2）目前，煤炭企业产品主要采用年度订货、合同销售、分期发运的方式，典型的市场销售机制特点并不明显，因此建立实时的客户反馈机制及通过反馈信息进一步制订生产计划等难度较大。

（3）采掘业生产条件复杂、不可预见因素多，生产平衡、安全控制管理的难度较大。

加之，一般煤炭企业地理分布范围广，各单位之间的物资调拨、各项定额的制定与分配比较复杂，使得管理信息的采集、传递、分析并使之为生产经营决策服务等实现存在一定的难度。

（4）长期以来，煤炭行业整体经营状况不佳，经济效益较差，煤炭企业采用的多是粗放式的经营方式，科学管理基础条件差，信息化意识落后，信息化建设方面人才匮乏，这都会在一定程度上限制企业管理信息化的开展。

3、煤炭企业生产与管理信息集成化的难点

（1）煤矿井下作业范围广，控制系统复杂，井下生产过程产生的如采煤机械和通风设备等的运行状况信息、工作面推进揭露的地测信息、井下瓦斯和煤尘实时变化信息、井下工作人员的活动信息、井下机电和安全预防设备的运转信息等的采集、传输、处理、显示等，受井下环境的限制，实现起来难度较大；矿井管理涵盖面大，涉及的业务功能较多，如企业的物资管理、销售管理、设备管理、财务管理和人力资源管理等密切相关，需要集成在统一的平台上，在目前技术条件下实现存在较大的难度。

（2）井下移动设备多，开采、掘进、运输、监测监控等环节的设备随着生产的进行处于移动状态，要求相应的控制设备及网络设备也随之移动，对自动化系统和网络系统的设计、系统的可靠性和开放性提出了更高的要求。

同时，煤矿管理信息也需要根据市场变化和矿井生产过程产生的信息进行实时更新并提供给相关决策部门。

因此，企业管理信息化系统和生产自动化系统集成形成的企业信息化系统的超前性和系统性应有足够的考虑。

3.2煤矿信息化的关键点

3.2.1信息集成关键性

煤矿信息化一个关键点就是集成，如何通过网络实现矿井信息的高度集成。

在其实现过程中应以网络技术为核心，在实现以现场控制为主的局部控制基础上，扩展到以地面集中操作、分布控制为主的全过程控制，通过生产现场的设备层与控制层、信息层的集成，实现控制与管理的数据通讯与共享。

基于CIMS原理的管理信息化系统软件的开发和应用，实现管理信息化系统和生产自动化系统的集成。

信息集成的关键性涉及到以下部分：

1、网络

网络包括2大部分，即工业控制网络和局域网（又称企业信息网）。

网络稳定、可靠运行及开放与标准化、可扩展性及灵活性、可管理性和维护性，都会影响到信息集成的质量，从网络拓扑架构设计、核心交换机配置、节点交换机配置到网管软件，每一个细节都会关乎到整个系统的安全。

2、软件平台（信息集成平台）

软件平台统称信息集成平台，关乎数据采集、数据处理、存储、加载、提炼、利用等，可形象比喻为“1+1+1”。

“1个仓库”——将来源于煤矿的安全生产数据、管理信息等经过数据采集、处理、分析提炼流程后，分门别类地存储，为下一步数据应用打好基础。

“1个车间”——将处理完毕的数据进行利用，结合具体煤矿具体业务，开发出相应的应用软件系统。

“1个窗口”——信息化门户，通过哪种方式如何将应用软件系统很好地展现。

技术架构、数据采集软件、数据库软件、组件封装、地理信息软件等选型、匹配决定了软件平台可靠、稳定、开放，影响到了信息集成开发的成败。

3.2.2业务分析关键性

企业息化包括相互紧密联系的两个部分， 即企业业务信息化与企业管理信息化。

企业管理服务于企业业务，企业业务的进展则取决于企业管理的好坏。

企业管理信息化同企业业务信息化相比，在不同企业之间有更多的共性和相同的发展趋势。

如上分析，煤矿企业信息化比其他行业复杂了一块，就是安全生产信息化。

煤矿安全是一个复杂的课题，一般常说“人、机、环、管”几个方面。

但就一个“环”而言就涉及到很多地方，有害气体（瓦斯）、煤尘、透水、顶板压力、冲击地压、煤自燃倾向等，众多因素耦合，影响着煤矿环境安全；对于“人、管”对安全造成的隐患信息不能依赖自动化技术手段获取，而且要通过人工取得，如果人工管理不到位，这又是一个新的安全隐患。

因此，煤矿企业信息化最终取得成功，关键中之重还是对煤矿业务分析，即把这个研究对象研究清楚。

4.结语

信息化将会是现代化煤矿建设的一个趋势和必要环节。

在国家政策、法规指导下，切实研究煤矿具体业务特点，踏踏实实做好每项基础工作，才可能在这个行业中立足并做大、做强。

信息化是一个长期的复杂过