基于MES原理的煤矿安全生产调度管理系统

基于MES原理的煤矿安全生产调度管理系统摘要：本文根据煤矿管理模式特点，提出基于MES原理的煤矿安全生产调度管理系统，对其各部分的功能进行了阐述，并进一步讨论了安全生产调度管理系统的软件平台，最后对煤矿安全生产调度管理系统预计效益作了分析。

关键词：煤矿信息化；MES；煤矿安全生产调度管理系统；软件平台中图分类号：TP391 文献标识码：B 文章编号：Coal Mine Safety Production Execution Manage System Based on MES TheoryMeng Fanqiang（Beijng Fulitong Energy Software Technology CO.LTD, Beijing ,100016,China）Abstraction：Coal Mine Safety Production Execution Manage System is discussed based on coal mine manage trait, and the soft platform is analyzed suited for the system .Finally, the paper indicates the benefit through using the system.Key word：Coal Mine Information; MES; Coal Mine Safety Production Execution Manage System; Soft Platform1、引言煤矿信息化建设成为煤炭行业一个热点，但由于我国煤炭行业的运行管理方式还比较落后，自动化程度低，信息化建设延续其他工业模式，即ERP/MES/PCS三层架构。

这一架构从理论上讲，可以实现煤矿信息化，但由于煤炭行业作为一个特殊行业，ERP系统并不适合于煤炭采掘企业。

ERP系统的概念来源于制造企业，关键在于订单拉动生产，全面配置资源，使得高效生产、成本最低。

特别适合于复杂的离散生产作业，通过物料编码(POM)系统，将订单分解成若干个零件，进行采购或生产计划。

但是，煤炭采掘完全不同于离散制造，不存在订单分解问题；也不同于流程制造业的配方分解。

这样，整个ERP系统的强项就发挥不出来[1]。

PCS系统解决了底层各生产系统自动控制，为上层系统提供数据源，但不能解决信息化。

因此煤矿信息化主要由MES层功能体现出。

2、煤炭工业引入MES 实践、理论依据2.1煤矿管理模式特点煤矿企业的管理机构一般是这样设置的：矿务局、矿、井(区)、队、班组这样一种塔式结构。

在生产管理模式上，局生产管理部门负责局、矿生产布局，生产发展中、长期规划，生产系统改造完善，设备更新改造等工作；矿生产管理部门负责生产发展规划、生产系统改造完善的实施和日常生产组织管理工作。

具体到一个煤矿管理机构一般为：矿长、分管矿长、各业务及生产职能科室、生产区队、生产工人、生产过程。

其中各职能科室包括生产调度室、安监站、机电科、通风科等，这些部门完成生产计化制定并落实执行，机电设备管理，矿井安全检查等重要管理工作，管理信息都是以各类记录或台帐保存。

用框图表示如下：图1 煤矿一般管理模式结构图煤矿信息化架构是基于煤矿管理模式而确立的，“管控一体化”模型也是基于煤矿传统管理模式优化而成。

随着信息化技术和现代管理技术发展，引入MES，原传统管理模式转向扁平化模式。

扁平化模式结构如下图示：图2 煤矿扁平化管理模式结构图MES在煤矿综合自动化系统中起着中间层的作用——在长期计划的指导下，MES根据底层煤矿生产监控系统采集的与生产有关的实时数据，对短期生产作业的计划调度、监控、资源配置和生产过程进行优化。

2.2 煤炭工业过程特点煤炭工业在生产经营过程中存在以下特点：（1）生产对象埋在地下，地质条件复杂多变，生产场地随开采进度不断变化；（2）生产作业环境艰苦，自然灾害多，会出现透水、冒顶及瓦斯爆炸等灾害事故。

（3）煤矿的生产过程涉及采掘、通风、提升运输、排水、机电、调度通信等多种技术，专业面广，需各学科、多工种相互配合的复杂系统。

根据煤矿生产过程特殊性，安全生产系统应该作为煤矿信息化中一个重要内容，其生产调度及决策难度比其他行业大，因此，煤矿信息化系统架构中生产执行系统（MES）不能套用流程行业或离散制造业，应该研究具有煤矿特色的安全生产管理系统。

作为一种计算机辅助生产管理系统，MES重要使命就是实现企业的连续信息流。

它包含了许多功能模块，主要完成生产计划的调度与统计、生产过程成本控制、产品质量控制与管理、物流控制与管理、设备安全控制与管理、生产数据采集与处理等功能[2]。

这些功能模块来源于制造企业。

有很多模块对于煤炭采掘企业并不适用。

因此，如何体现煤矿特色MES层成为煤矿信息化建设的一个关键问题[2]。

3、煤矿安全生产调度管理系统架构及功能煤矿信息化系统体系结构是基于CIMS原理而设计的，通过自动化系统建设，达到设计、经营、生产过程的集成，实现整体优化。

如前所述，单纯依靠设备自动化和增强经营管理不能解决所有问题，在设备和生产过程控制与经营管理之间存在着生产过程监控管理一体化的功能需要，实现过程信息与管理信息的集成，这就是基于MES原理煤矿安全生产信息系统。

3.1煤矿安全生产调度管理系统体系结构煤矿安全生产调度管理系统以经济指标为目标，以生产过程优化运行、优化控制与优化管理为核心技术的功能模型，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，通过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。

系统的体系结构如下图所示：图3煤矿安全生产调度管理系统体系结构图3.2煤矿安全生产调度管理系统功能对于煤炭采掘企业来说，煤矿安全生产调度管理系统功能主要包括以下内容：1)基础信息管理：对煤炭生产执行系统所使用到的基础信息进行维护。

具体内容包括设置系统默认值、维护基础信息、预设审批流程、维护工作面信息。

2)生产计划管理：具体内容包括制定生产计划、调整生产计划和分解生产计划。

3)生产组织管理：具体内容包括施工设计书管理、施工通知单管理、施工措施管理、总结验收管理。

4)生产过程管理：具体内容包括班前会记录管理、值班台帐管理、停产损失管理、损失量管理、产量管理。

5)一通三防管理：具体内容包括维护通灭工作调度值班台帐、维护一通三防安全检测信息、维护一通三防安全检测信息。

6)工程数据管理：具体内容包括采煤工作面数据管理、掘进工作面数据管理、地测工程数据管理。

7)生产调度管理：具体内容包括：生产例会管理、产量管理、调度管理、生产日报管理。

8)生产信息查询：可以实现通过选择一个日期、工作面（巷道）、区队、矿来对其关联的查询做记录浏览，其中工作面和巷道均可图形化显示。

同时还可以查询生产计划、施工通知单、施工验收记录、值班台帐、停产损失记录、通灭工作调度值班台帐、一通三防安全检测信息、采煤（掘进）工作面数据、工作面数据、日采煤产量、日掘进进尺、调度日报等信息。

9)报表管理：管理的报表大类有生产信息报表、生产季报、生产月报、一通三防季报等。

10)综合分析管理：采用同比/环比/趋势分析等方法对生产情况进行分析，并将分析结果以图形（饼图、折线图、柱线图、等）和表格的方式显示出来。

11)技术文档归档管理：对生产技术管理中的技术文档进行归档的管理。

12)与其他井下安全检测系统集成：为了满足不同用户对生产安全的系统需求，提供了与其他软件公司的井下安全监测系统集成的功能，例如与井下三维可视化系统、KJ139集成，从而满足用户对生产过程中井下和井上部分的全方位监控。

13)信息报警管理：可以通过设置报警条件来对符合条件的情况进行报警，快速地将报警信息发送到相关人员，以保证信息传递的时效性。

4、煤矿安全生产调度管理系统软件平台煤矿安全生产调度管理系统在对具体应用集成框架作出规定的基础上，利用先进的计算机网络、数据库技术，通过上位机组态软件（HMI）开发出适合煤矿生产、管理的软件平台。

软件平台基于B/S架构，具有开放性、集成性、可操作性等特点。

4.1实时监控软件平台实时监控软件平台以实时数据库为核心，对源于生产过程数据进行存储、分析，实时监测现场设备运行状态、工艺参数，并及时发出根据生产指标、生产计划及生产过程作出的控制信息。

实时数据库系统设计采用分布式结构，即在矿井信息中心设置1台实时数据库服务器，该服务器负责存储全矿所有控制系统的生产数据。

接口机分布在各装置控制室现场，矿长、总工、各个部室管理人员通过实时数据库来了解现场装置的生产情况。

在与局域网相连的每个用户的PC机上安装客户端软件或直接通过IE来浏览服务器中的生产数据。

4.2综合信息集成软件平台综合信息集成软件平台通过对生产过程数据的集成、加工处理，整合出对经营决策有用的数据，从而在经营决策管理和实时过程控制之间架起一座桥梁，达到两者之间的信息交换和紧密集成。

综合信息集成软件平台必须解决数据库、全局信息模型和数据模型建立、数据获取和数据挖掘技术等关键技术。

综合信息集成软件平台建立在关系数据库系统基础上，实现各应用系统的集成、管理和信息共享、交互；实现企业经营管理与生产过程的综合集成，提高煤矿综合竞争能力，达到全矿资源综合分析，快速、充分地了解现有矿内各种动态和静态资源的状况，及时掌握资源利用情况，为生产、安全方面的规划和建设、为生产调度管理的信息化提供依据，实现“管控一体化”[3]。

构建MES结构中的数据模型，需要在数据仓库、数据挖掘和基于地理信息系统的DMES基础上，围绕安全流、物流、资金流、能量流和工作流建立。

并在此基础上，逐步建立各类为矿业工程、生产、安全、管理、计划、决策等服务的各类专业应用模型，形成模型仓库。

5、结语通过分析煤矿生产、管理特点，研究基于MES原理的安全生产调度管理系统，可以极大的提升煤炭企业对煤炭生产过程的管理和控制能力。

MES提供PCS 系统、ERP系统无法实现的区队级调度管理功能；提供ERP等管理信息系统无法实现的生产数据的获取与分析功能，成为区队生产和企业管理之间的桥梁，可以为企业带来现实的或潜在的经济效益；提高企业对生产全过程的监督与控制能力，及时发现生产过程中存在的问题，提高企业生产效率，最大限度地帮助企业有效使用现有生产资源，提高生产安全性。

通过大量使用工业控制设备与系统，可以减少人工差错与干预，依靠技术手段提高安全性，细化管理，降低企业生产成本。

通过各种信息技术的使用，减少人工需求，降低人员成本。