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2010年7月19日出台的《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》要求,所有地下矿山必须在2013年6月前建设监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统等矿山安全避险“六大系统”。通知下发后,全国各地积极行动,目前大部分地下矿山已基本建设完成。但是,矿山企业建设的“六大系统”大多是各自独立的多个系统,没有实现各个系统的集成。
随着矿山安全避险“六大系统”建设和应用的不断深入,各个相对独立的系统存在的信息孤岛、查看操作不便、维护困难、功能难以有效发挥、资源浪费等一系列突出问题,逐渐显露出来,对“六大系统”集成的需求已逐渐显现。
将矿山安全避险“六大系统”进行集成,具有以下积极的意义:将各个独立系统整合为一个统一的平台,实现各大系统的数据集成,提高数据管理效率和数据安全性;实现各大系统的功能整合和互联互动,充分发挥系统综合效应;通过对各大系统数据的优化、整合,实现对各大系统功能的拓展和延伸,发挥各大系统的超值效应;实现各大系统的集中控制和统一管理,简化系统操作,降低操作人员劳动强度和疲劳度,有效防范事故风险。
何为“六大系统”集成
系统集成(System Integration)是指通过功能集成、综合布线、网络集成、软件界面集成等多种集成技术,将各个分离的设备、功能和信息等,集成到相互关联的、统一协调的系统之中,使资源达到充分共享,实现集中、高效、便利的管理,发挥整体效益,达到整体性能最优。系统集成也是将各个分离的子系统,有机地组合成一个一体化的、功能更加强大的新型系统的过程和方法。
系统集成分为设备系统集成和应用系统集成。设备系统集成以搭建组织机构内的信息化管理支持平台为目的,利用各种集成技术将相关设备、软件,进行集成设计、安装调试、界面定制开发和应用支持。应用系统集成是从系统的高度为客户需求提供应用的系统模式,以及实现该系统模式的具体技术解决方案和运作方案,为用户提供一个全面的系统解决方案。由于应用系统集成已经深入到用户具体业务和应用层面,因此是系统集成的高级阶段,今后独立的应用软件供应商将成为核心。
关于矿山安全避险“六大系统”集成,就是矿山井下监测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统6个系统的集成。这一概念最早由迅天软件公司于2010年8月提出。
“六大系统”对于集成的规定
国家关于矿山安全避险“六大系统”的相关规范,虽然对“六大系统”集成没有明确要求,但规范中的相关内容也体现了“六大系统”集成的思想。
煤矿和金属非金属矿山的紧急避险系统规范,均要求紧急避险设施内安装监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救、通信联络设备,同时具备这些系统的功能。
AQ2031-2011《金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范》、AQ2032-2011《金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范》、AQ2036-2011《金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范》,均提出了对监测监控系统、人员定位系统、通信联络系统三大系统“进行总体设计、建设”,这主要是出于考虑3大系统的集成问题。
AQ2034-2011《金属非金属地下矿山压风自救系统建设规范》对三通及阀门安设位置的要求,以及AQ2035-2011《金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范》对三通及阀门安设位置的要求完全相同,两者的前端设备应当安装在同一位置。
“六大系统”集成模式
集中安装
根据“六大系统”各系统的设备和传输网络的特点,将多个系统的设备和传输网络集中安装在一起,这是“六大系统”工程实施时需要考虑的问题。不同系统的设备或者网络集中安装在一起,可以节省安装空间、整齐美观、方便使用和管理。
设备集成
设备集成包括设备集装与多系统功能设备两种方式。
设备集装:将多个不同系统的设备或者部件,安装在一个设备箱(盒)内,集装成为一个新设备。如三合一自救装置,就是将压风自救系统的自救装置、供水施救系统的三通阀门、通信联络系统的电话机3个系统的前端设备集成在一起。目前,一些厂商推出的多系统基站箱也属于此种模式。
多系统功能设备:一台设备集合了多个系统的设备功能,可以同时供多个不同系统使用。如一些厂商推出的“三合一基站”或者“四合一基站”,实现了3个系统基站或者4个系统基站的功能共享,即一个基站具备3个或4个系统基站功能。
设备集成可以降低系统投资、方便设备安装和维护,但也增加了系统的安全风险。
网络集成
网络共享:多个系统的数据通过一个网络进行传输。目前市场上多数型号的监测监控系统、人员定位系统、通信联络系统的数据都可以采用“以太网”传输,使多系统数据的同网传输具备了技术可行性。通过一个网络实现多个系统数据的传输,可以节约系统建设成本、减少线路数量、简化安装和维护,特别是在井下复杂恶劣的环境下有利于保证网络的传输速度、稳定性和安全性。但网络共享存在“一网故障各系统瘫痪”的弊端。
线路集合:多个系统的线路或者管道集合在一起,各系统仍然具有自己独立的网络。如:将监测监控系统、人员定位系统、通信联络系统的通信电缆,与压风自救系统、供水施救系统的管道粘合并加外套管,形成一个多系统线路集合管道。线路集合可以减轻井下“满巷道线缆”的问题,方便安装、维护和管理,同时可以消除线缆裸漏损坏风险。当然,线路集合也存在“一管损坏各系统线管损坏”的弊端。
功能整合
一个系统整合了另外一个或多个系统的部分功能。如:紧急避险系统的紧急避险设施,集成了其他5大系统的功能。此外,压风自救系统、供水施救系统可以集成监测监控系统功能,实现对压风自救系统、供水施救系统的开停、压力、流量及现场状态的实时监控管理。
集中展现
系统链接:在一个网站网页上添加一个或者多个系统的超链接,通过点击网页上的超链接登录相应的系统。
单点登录:用户只需登录一次,就可以访问所有相互信任的应用系统,不需要重复输入用户名和密码,实现对各个系统的“分散控制,集中管理”。系统管理员可在任何一点单点控制系统,一次性完成系统的维护、管理、安装、调度、扩容、升级等工作,使系统的管理、维护、升级、扩展与服务等环节得到优化,较好地解决了登录和操作的方便性问题,节约操作时间、提高工作效率。但单点登录对系统的要求高,系统构建的局限性较大,后期维护难度和费用高。
集中显示:多个系统界面在同一大屏幕上同时进行显示,一般通过大屏控制系统实现。
集成平台
在矿山安全避险“六大系统”的基础上,构建一个上位集成平台,将独立的6个系统整合成一个统一的一体化平台,实现各系统的数据集成、功能集成和互联互动,充分发挥各系统的综合效应。“六大系统”集成平台应当站在应用系统集成层面,实现系统集成的高级阶段,其核心是集成管理软件。
目前,迅天软件公司已研发出安全监控联网综合监管软件,并被国家安全生产监管总局列入《安全生产新型实用装备(产品)指导目录(2012年版)》。
典型案例分析
2012年2月,湖南辰州矿业股份有限公司安全避险“六大系统”建成,集各种集成模式于一体,实现了各大系统的高度集成,堪称“六大系统”集成的成功典范。
集中安装
该项目严格按照矿山安全生产标准化要求,凡是能够安装在一起的“六大系统”前端设备、传输设备和中心设备,全部进行集中安装,既整齐美观、节省空间,又方便维护和管理。
设备集成
采用了三合一自救装置,该装置将压风自救、供水施救、通信联络3个系统的前端设备集装在一起。(见图1)
网络集成
建设了井下光纤工业以太环网,所有井下“六大系统”数据通过同一光纤环网集中传输到地面数据中心。
功能整合
紧急避险系统的救生舱集成了监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络5大系统功能。此外,自救站是该项目的一项技术创新,自救站建设在压风自救点和供水施救点的位置,安装有三合一自救装置和坐椅、标识牌、照明,进行了巷道加固和场地清整。部分自救站周边还安装了监测监控传感器、摄像机、通信基站和人员定位基站(接收器)等前端设备。
集中展现
通过一个工业大屏幕,实现了各个系统数据的集中上墙,各系统在同一大屏上集中展现,井下安全生产状况一目了然。
集成平台
该项目采用国内最先进的安全监控联网综合监管软件技术,建设了一个集“六大系统”等各类系统集成控制、多级联网、综合调度、安全生产全方位综合监管于一体的,高集成度和高智能化的工业管理平台,并可最终实现矿山数字化。平台具有矿山系统集成、多级联网、矿山安全应急指挥、矿山安全综合监管、矿山安全信息管理、矿山安全监管办公、远程监管、信息共享8大功能。可集成矿山安全避险“六大系统”、尾矿库监测系统、“三废”监测系统、作业量监测系统等各类安全、生产监测监控系统,以及压风系统、排水系统、提升系统、炉温控制系统、自动破碎系统、自动给药系统等各类自动控制系统。系统集成平台通过各系统数据集成、优化、功能整合、拓展、延伸及互联互动,实现了各系统的综合、超值效应,并简化系统操作,降低了操作人员劳动强度和疲劳度,有效防范事故风险,促进了企业持续安全、稳定、健康发展。 编辑 杨 璇