分布式实时数据库系统平台在煤矿企业的应用

　　分布式实时数据库系统平台已在黑龙江某矿业集团成功应用，帮助企业提高了生产和管理效能，增强了市场竞争力，本文就对此系统做具体的应用分析。

　　企业信息化是国民经济信息化的核心，是国家信息化的基石。对我国的矿山企业而言，相当一部分矿山仍处于由劳动密集型向技术密集型转变的过程，如何用高新技术和实用技术改造这一国民经济中具有重要地位的传统产业，使之适应在经济全球化和信息化新形势下的激烈的市场竞争，对保证国民经济的顺利发展具有重要意义。

　　根据国家煤矿企业总体的发展思路，结合煤矿企业的实际情况以及当前的技术发展趋势，现今出现了分布式实时数据库系统平台的“煤矿企业安防整体解决方案”，系统主要面向煤矿企业的生产过程监控、管理与评估分析，通过分层次的数据整合、应用整合以及新的应用系统建设，形成一体化的新一代煤矿企业安全生产系统。目前，该系统已在黑龙江某矿业集团成功应用，帮助企业提高了生产和管理效能，增强了市场竞争力。

　　系统介绍

　　分布式实时数据库系统在整合传统工业实时数据库技术基础上，融入先进的分布式软件体系结构。系统具有任意配置的多数据管理模式、分布式多层级的系统体系结构、分布多级的数据协同压缩机制、面向对象的模型管理机制、完善的系统安全保障体系和优秀的跨平台运行能力等特点，是一款面向多行业的成熟的实时数据库产品。

　　针对矿井生产而言，煤矿企业安全生产管理系统主要面向生产调度层与生产管理层，通过分布式实时数据库系统实现对矿井自动化设备的实时数据采集、存储管理与监控，分布式实时数据库系统与关系数据库系统的数据整合形成煤矿生产的实时数据统计分析上报，通过建设安全生产监控系统、生产绩效分析系统、生产过程管理系统、生产综合驾驶舱系统形成面向不同生产岗位的一体化信息系统(图1)。

　　在黑龙江某矿业集团应用过程中，系统以企业主干网为依托，以集团为中心节点，实现上下各级单位的互联互通；面向集团全局，构建信息化支撑平台，增强集团信息化工作建设组织和协调能力，提高集团信息化建设的全局性和实用性。系统建设过程中，采用集成思想，充分利用集团已有信息化建设成果，建设覆盖集团多种业务工作的企业决策系统；形成涵盖生产设备、生产过程自动控制、生产执行系统和企业决策的4级企业信息化体系，全面提升企业生产经营管理能力。建立安全保障体系和运维体系，确实保证各类业务应用的稳定可靠运行。

　　系统功能

　　系统以各级安全生产监管单位为主体，实现对分布在管辖范围内的矿井生产实时数据的采集、存储和监控，通过生产数据的统计分析，为监管部门进行科学决策提供依据。针对黑龙江某矿业集团具体需求，在分布式实时数据库平台的基础之上，结合该集团业务流程，建设了矿井环境系统、矿井运输系统、矿井人员定位系统、矿井供电安全监测系统等一系列面向不同业务需求的一体化信息系统(如图2)。

　　矿井环境系统

　　矿井环境系统主要监测煤矿井下各种有毒、有害气体及工作面的作业条件，如高浓度甲烷气体、低浓度甲烷气体、一氧化碳、氧气浓度、风速、负压、温度、岩煤温度、顶板压力、烟雾等。系统采集汇总处理矿井环境数据进入实时数据库，利用形象化的组态图来显示实时变化的环境监测数据，通过该系统，安全管理相关人员对数据的掌握更加及时、准确、方便，可以更加有效的降低和预防安全事故的发生。

　　矿井环境系统提供实时监控、趋势分析和报表分析功能。其中，实时监控功能可对瓦斯地理图形进行实时监控，瓦斯地理图形监控以地图的方式结合GIS显示实时数据，将具体的安装位置和环境相结合，从全局展示数据，然后以列表的方式显示实时数据，简单明了；趋势分析功能可以对工作面的瓦斯、温度、CO等指标的数据变化进行分析；报表分析功能通过报表形式展现矿井环境数据。矿井环境监测数据采集网络拓扑图如3所示。

　　数采工作站通过环境监测上位工作机的网卡，通过定制接口，采集矿井环境数据，然后发送到矿级实时数据库中。环境监控管理系统工作站，显示实时数据组态，并可以在调度大屏上显示组态页面。

　　为了实现数据的最大程度共享，将数据同步到集团级数据库(如图4)。

　　矿级实时数据库通过系统应用支撑平台，通过集团已经建设好的集团与厂矿之间的光纤网络，将数据传输到集团的信息中心的系统应用支撑平台中。通过集团的系统应用支撑平台，将各矿环境监测的生产实时数据同步到集团的实时数据库中，集团用户可以通过访问集团实时数据库对各矿的环境监测数据实时监控。

　　矿井运输系统

　　矿井运输系统承担着井下机车运输的重要任务，是保证矿井安全生产的关键环节。井下运输系统的设备能否安全、可靠、有效的运行，关系到整个矿井的生产与安全。矿井运输系统采集汇总处理矿井、路段、道岔、信号机、计轴器数据进入实时数据库，并利用组态图形象的显示实时变化的运输数据。

　　基于GIS技术，该系统实时显示井下大巷列车位置、车号及信号灯、道岔状态和区段占锁情况，指挥列车安全运行。系统能随时反映每一设备和传感器的工作状态，故障自动诊断、报警，自动记录运行过程数据。系统可以通过有线网络实现在地面主控室或者厂区内有权限的计算机，对井下大巷的矿车运输实现监控和自动调度。同时，系统提供基本闭锁功能、显示功能、调度功能、故障诊断功能和重演功能。基本闭锁功能包括了区间联锁、敌对进路联锁、信号机和电动转辙机联锁等一般“信、集、闭”的全部功能；显示功能在计算机上以图形形式显示各列车位置、区段占锁情况、信号机状态、道岔位置以及机车号、运行方向，车类车速、矿车数和区段丢车数等信息，并能统计当班各采区拉煤(矿)列数和车皮数；系统的调度功能可以按调度员给定的运行任务自动指挥列车循环运行，也可随时分进路分车辆进行调度，即实现自动和半自动调度。故障诊断功能在显示器上能随时反映系统内设备的工作状态，自动诊断故障性质和位置，并发出报警；重演功能根据记录的运行历史过程数据在显示设备上以随意速度重现指定时间内实际运输过程，为分析事故原因，改进调度策略提供依据。

　　数采工作站通过矿井运输上位工作机的上的网卡，通过定制接口，采集矿井运输生产数据，然后发送到矿级实时数据库中。矿井运输监控管理系统工作站，显示实时数据组态，并可以在调度大屏上显示组态页面。如图4所示的数据通讯拓扑图，可以实现数据的最大共享。

　　矿级实时数据库通过系统应用支撑平台，通过集团已经建设好的，集团与厂矿之间的光纤网络，将数据传输到集团的信息中心的系统应用支撑平台中。通过集团的系统应用支撑平台，将各厂矿的生产实时数据同步到集团的实时数据库中，集团用户可以通过访问集团实时数据库对各厂矿的矿井运输实时监控。

　　矿井人员定位系统

　　矿井人员定位系统能够及时、准确的将井下各个区域人员及设备的动态情况反映到地面计算机系统，使管理人员能够随时掌握井下人员、设备的分布状况和每个矿工的运动轨迹，以便于进行更加合理的调度管理。当事故发生时，救援人员也可根据井下人员及设备定位系统所提供的数据、图形，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。

　　该系统可以对井下人员进行管理，并以多种形式展现井下人员的各类信息。其主要功能包括：目标实时信息监测、目标历史信息查询、统计分析、曲线/报表/打印、井下区域管理、定位服务中心、异常报警与救护、人员体征监测、安全认证/用户管理、定位跟踪展示界面、人员考勤以及系统配置等。系统可以实现通过页面、定位跟踪展示界面、报表和曲线等方式来展现目标人员的动态信息，还可以对井下人员的各类历史信息进行查询。

　　系统具有强大的统计分析能力，包括实时统计分析和历史统计分析两类。实时统计分析主要是对井下人员的实时信息进行统计和分析，而历史统计分析主要是对井下人员的历史信息进行统计和分析。实时统计分析和历史统计分析都可以通过页面、定位跟踪展示界面、报表和曲线等方式来展现。系统自带的曲线工具提供了井下人员信息的实时曲线和趋势曲线的绘制功能。报表工具提供了井下人员信息的报表生成功能。打印模块提供了页面、定位跟踪展示界面、报表和曲线的打印功能。

　　同时，系统还提供井下区域管理和定位服务功能，在系统管理和分析能力的基础上，将这些功能集成一个整体。井下区域管理提供了井下区域的可视化管理界面，并生成一定格式的井下区域信息文档。在井下区域信息文档中记录了井下区域信息以及每个井下人员在各个常规时间段内的合法活动区域、合法移动模式和合法移动轨迹等。井下区域信息文档提供给定位服务中心使用；定位服务功能提供实时定位服务和历史定位服务，区别在于定位所依据的信息是实时信息还是历史信息。某些经常发生的并且对效率要求很高的定位逻辑可以放在实时数据库系统的规则推理组件中实现(如图5)。

　　数采工作站通过人员定位上位机的上的网卡，通过定制接口采集人员定位数据，然后发送到矿级实时数据库中。矿井运输监控管理系统工作站，显示实时数据组态，并可以在调度大屏上显示组态页面(如图6)。

　　为了实现数据最大程度的共享，可以将人员定位数据同步到集团的实时数据库。矿级实时数据库通过系统应用支撑平台，通过集团已经建设好的集团与厂矿之间的光纤网络，将数据传输到集团的信息中心的系统应用支撑平台中。通过集团的系统应用支撑平台，将各厂矿的运输实时数据同步到集团的实时数据库中，集团用户可以通过访问集团实时数据库对各厂矿的运输情况实时监控。

　　矿井供电安全监测系统

　　矿井供电安全监测系统采集汇总处理供电数据进入实时数据库。系统基于GIS技术，利用组态平台实现全矿范围内的输配电体系监控，对矿井所有用电开关数据信息加以整合和处理，建立完善的电力情况的监测网络，能安全、可靠地实现全部电气设备地监测、监控要求。系统采用分布式结构，整个系统地装置标准化设计，具有灵活地互换性。

　　系统的自检功能，可以使所有软、硬件都得到检查(包括通讯端口)，而单个元件故障，不会引起整套装置都误动，不影响其他元件都运行，并能根据故障性质自动判断别闭锁有关功能或设备，并及时发出故障报警信号。

　　系统能实现全部信息地自动采集，存储处理和传送，完全实现信息资源地共享及保护、控制和监测等功能等综合自动化，其测量、计算、传输精度等满足有关规定等要求。继电保护具有完全独立等功能并要满足部分有关要求，在其他单元故障或通讯系统故障等情况下，不影响继电保护装置等正常运行(如图7)。

　　数采工作站通过供电安全监测上位机的上的网卡，通过定制接口采集人员定位数据，然后发送到矿级实时数据库中。供电安全监测系统工作站，显示实时数据组态，并可以在调度大屏上显示组态页面。

　　为了实现数据的最大程度利用，可以将供电安全检测数据同步到集团实时数据库。实时数据库通过系统应用支撑平台，通过集团已经建设好的集团与厂矿之间的光纤网络，将数据传输到集团的信息中心的系统应用支撑平台中。通过集团的系统应用支撑平台，将各厂矿的供电安全监测数据同步到集团的实时数据库中，集团用户可以通过访问集团实时数据库对各厂矿的供电安全监测数据实时监控。

　　应用效果

　　企业信息化建设的结果肯定会给企业带来好处，这是个不争的事实。提高企业管理水平、提高工作效率是其最基本的回报，更可喜的是能给企业带来很好的经济和社会效益。