一种煤矿生产用智能化监测管理系统

技术领域

本发明涉及信息网络技术领域，特别涉及一种煤矿生产用智能化监测管理系统。

背景技术

为深入推进煤炭供给侧结构性改革，坚决淘汰落后产能，加快煤炭工业转型升级，促进煤矿智能化升级，以安全、高效、环保、健康为目标，运用先进的测控、信息和通信技术，建设包括煤矿监控及自动化平台、煤矿信息管理平台在内的煤矿综合信息化管控平台，对煤矿安全生产和经营管理信息进行采集、分析和处理，实现智能感知、信息融合、数据挖掘和决策支持。

为了实现一站式门户管理、煤矿安全管理、煤矿生产管理、煤矿经营管理、煤矿决策支持等系统的建设，实现煤矿综合信息化管理水平的整体提高，降低管理成本，提高管理质量从而提出本发明的技术方案是有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于实现一站式门户管理、煤矿安全管理、煤矿生产管理、煤矿经营管理、煤矿决策支持煤矿生产用智能化监测管理系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种煤矿生产用智能化监测管理系统，包括移动终端、数据上传模块、网络模块、信息管理模块、数据采集模块、支撑模块及监控模块；

所述移动终端用于接收和显示数据信息，其与所述数据上传模块连接，所述数据上传模块用于上传数据信息，并通过网络模块与信息管理模块连接；

所述数据采集模块的数据采集通过opc、modbus协议接口接入获取上位机设备原始数据，通过移动终端的API接口获取瓦斯监控系统数据和人员定位系统数据，经过清洗、转换和集成将数据加载到数据仓库中，并上传至数据上传模块中存储；

所述支撑模块包括权限管理、报表定制、报警与故障记录、系统安全管理、统一身份认证，主要是用于为系统提供管理支撑；

所述模块监控模块用于对接入的信息管理模块、数据采集模块、支撑模块进行集中监测、控制，并将信息通过网络模块反馈给移动终端。

在所述支撑模块中，所述权限管理是采用RBAC权限模型，具有良好的权限管理机制，用户可以设定不同权限，实现安全监测信息、设备运行信息及其他信息的分类显示，以不同用户登陆可以查看不同子系统。

所述报表定制是用于根据用户可以自行开发报表，可以按测点、时间/段、矿、班次、报警、异常等各种方式查询各种表格数据，提供显示及打印功能。

所述报警与故障记是用于实时采集传感器数据，用户可以对传感器进行阈值进行管理，传感器运行时可以实时记录报警信息，包括超限报警、开关报警、运行设备的故障记录。

所述系统安全管理是用于通过对网络加设路由器及防火墙，安装网络版防病毒软件，具有网络冗余、备份数据机制，实现网络及数据的安全性。

所述统一身份认证是基于Shiro实现用户统一身份验证，可以执行身份验证、授权、密码和会话管理。

所述监控模块包括通风系统、排水系统、瓦斯抽采系统、压风系统、配电系统、运输系统、工业视频系统、瓦斯监控系统及人员定位系统；

所述通风系统用于实现对煤矿主通风机、局部通风机的运行状态和相关参数及相关井巷的风量、瓦斯等参数实时监测，具备报警、信息显示分析等功能，实现对主通风机、局部通风机远程控制的系统；

所述排水系统用于实现对煤矿井下排水系统设备的工作状态监控，监测设备温度、流量、水仓水位、排水量等信息，具备报警及参数的报警限设置、停机保护、运行保护等功能，实现井下水泵自动控制的系统；

所述瓦斯抽采系统用于实现对煤矿瓦斯抽采泵及附属设施的运行状态、主管道各种参数实时监测和统计，实现对瓦斯抽采泵、循环水泵、电动阀等设备远程控制功能的系统；

所述压风系统用于实现对空气压缩机、压风管路、闸阀门工作状态进行在线监测与控制，实现压风自动化；

所述配电系统用于实现对煤矿地面变电所、井下变电所等供配电系统和设备在线监测，并实现远程操作控制、实时事故报警、数据统计分析、运行安全保护、用电计量管理等功能的系统；

所述运输系统用于实现对煤矿主运输带式输送机、转载点设备、煤仓设备实时监控，监测带式输送机的速度、轴温、烟雾、堆煤、电机运行状态、煤仓煤位等信息，具备带式输送机急停闭锁、打滑、跑偏、断带、撕裂、堆料、超温洒水等保护功能，实现主运输系统设备联锁启停控制和安全保护、地面远程调度与控制的系统；

所述工业视频系统用于实现对煤矿地面工业广场、地面变电所、瓦斯抽采钻、压风机房、主通风机房、提升机房、采煤工作面、掘进工作面、带式运输机机头、转卸载点、井下变电所、排水泵房、井下避难硐室、人员入井口或上下口、瓦斯抽采打钻点、主要硐室等重要作业场所进行实时视频监控的系统；与智能化辅助生产系统配套，可实现部分现场设备的无人值守；

所述瓦斯监控系统主要用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、矿尘浓度、风速、风压、湿度、温度、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主要风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等功能；

所述人员定位系统用于监测井下人员位置，具有携卡人员出/人井时刻、重点区域出/人时刻，限制区域出/人时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明实现了矿井智能化设备的统一管理与监控，生产操作和生产数据的统一集成与决策分析，实现矿井无人、少人化管理淘汰落后生产力，提高工作面单产(单进)，降低人工劳动强度，改善安全生产条件，提高煤矿安全保障能力，符合国家产业政策要求；且实现了一站式门户管理、煤矿安全管理、煤矿生产管理、煤矿经营管理、煤矿决策支持。

附图说明

图1为本发明系统结构框图；

图2为本发明的监控模块的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参照图1-2，本发明的一种煤矿生产用智能化监测管理系统，包括移动终端1、数据上传模块2、网络模块3、信息管理模块4、数据采集模块5、支撑模块6及监控模块7；

所述移动终端1用于接收和显示数据信息，其与所述数据上传模块2连接，所述数据上传模块2用于上传数据信息，并通过网络模块3与信息管理模块4连接；

所述数据采集模块5的数据采集通过opc、modbus协议接口接入获取上位机设备原始数据，通过移动终端1的API接口获取瓦斯监控系统数据和人员定位系统数据，经过清洗、转换和集成将数据加载到数据仓库中，并上传至数据上传模块2中存储；

所述支撑模块6包括权限管理、报表定制、报警与故障记录、系统安全管理、统一身份认证，主要是用于为系统提供管理支撑；

所述模块监控模块7用于对接入的信息管理模块4、数据采集模块5、支撑模块6进行集中监测、控制，并将信息通过网络模块2反馈给移动终端1。

在本发明中，数据采集通过opc、modbus协议接口接入获取上位机设备原始数据，包括通风系统数据、压风系统数据、运输系统数据、瓦斯抽采系统数据、供配电数据、排水系统数据，通过第三方合作平台的API接口获取瓦斯监控系统数据和人员定位系统数据，经过清洗、转换和集成将数据加载到数据仓库中。

设备数据接入：原始数据分别有不同的设备提供的OPC或者Modbus接口获得，不同设备返回的数据结构不同，需要进行数据整合，调整为统一的数据格式。

数据清洗：处理原始数据可能包含一些脏数据，比如点表缺失项的数据、设备数据格式转化问题、含有非法字符的数据、重复的数据等，处理后输出符合系统标准数据格式的数据集。

数据存储：设备传感器点位数据存储基于Redis分布式数据存储引擎，大幅降低了海量数据存储、检索、分析门槛，也提高了数据的稳定性。

数据安全性：矿端内部数据采用双机热备的方式保证数据的冗余性，采用VPN将矿端数据上传“贵州能源云”，保证煤矿数据传输安全性。

为煤矿监控及自动化平台和信息管理平台提供良好支撑，包括权限管理、报表定制、报警与故障记录、系统安全管理、统一身份认证。

权限管理：采用RBAC权限模型，具有良好的权限管理机制，用户可以设定不同权限，实现安全监测信息、设备运行信息及其他信息的分类显示，以不同用户登陆可以查看不同子系统。

报表定制：用户可以自行开发报表，可以按测点、时间/段、矿、班次、报警、异常等各种方式查询各种表格数据，提供显示及打印功能。

报警与故障记录：系统可实时采集传感器数据，用户可以对传感器进行阈值进行管理，传感器运行时可以实时记录报警信息，包括超限报警、开关报警、运行设备的故障记录。

系统安全管理：通过对网络加设路由器及防火墙，安装网络版防病毒软件，具有网络冗余、备份数据机制，实现网络及数据的安全性。

统一身份认证：基于Shiro实现用户统一身份验证，可以执行身份验证、授权、密码和会话管理等。

煤矿监控及自动化平台用来集成智能化设备，对接入的设备进行集中监测、控制。其监控系统7包括：通风系统、排水系统、瓦斯抽采系统、压风系统、配电系统、运输系统、工业视频系统、瓦斯监控系统、人员定位系统。

通风系统：实现对煤矿主通风机、局部通风机的运行状态和相关参数及相关井巷的风量、瓦斯等参数实时监测，具备报警、信息显示分析等功能，实现对主通风机、局部通风机远程控制的系统。

排水系统：实现对煤矿井下排水系统设备的工作状态监控，监测设备温度、流量、水仓水位、排水量等信息，具备报警及参数的报警限设置、停机保护、运行保护等功能，实现井下水泵自动控制的系统。

瓦斯抽采系统：瓦斯抽采系统实现对煤矿瓦斯抽采泵及附属设施的运行状态、主管道各种参数实时监测和统计，实现对瓦斯抽采泵、循环水泵、电动阀等设备远程控制功能的系统。

压风系统：实现对空气压缩机、压风管路、闸阀门工作状态进行在线监测与控制，实现压风自动化。

配电系统：实现对煤矿地面变电所、井下变电所等供配电系统和设备在线监测，并实现远程操作控制、实时事故报警、数据统计分析、运行安全保护、用电计量管理等功能的系统。

运输系统：实现对煤矿主运输带式输送机、转载点设备、煤仓设备实时监控，监测带式输送机的速度、轴温、烟雾、堆煤、电机运行状态、煤仓煤位等信息，具备带式输送机急停闭锁、打滑、跑偏、断带、撕裂、堆料、超温洒水等保护功能，实现主运输系统设备联锁启停控制和安全保护、地面远程调度与控制的系统。

工业视频系统；实现对煤矿地面工业广场、地面变电所、瓦斯抽采钻、压风机房、主通风机房、提升机房、采煤工作面、掘进工作面、带式运输机机头、转卸载点、井下变电所、排水泵房、井下避难硐室、人员入井口或上下口、瓦斯抽采打钻点、主要硐室等重要作业场所进行实时视频监控的系统；与智能化辅助生产系统配套，可实现部分现场设备的无人值守。

瓦斯监控系统：主要用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、矿尘浓度、风速、风压、湿度、温度、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主要风机开停等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等功能。

人员定位系统：可以监测井下人员位置，具有携卡人员出/人井时刻、重点区域出/人时刻，限制区域出/人时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理等功能。

煤矿信息管理平台处理生产操作和生产管理数据，形成统一的数据集成平台，包括一站式门户、安全管理、生产管理、经营管理、决策分析、信息引导管理。

一站式门户：提供统一的用户登录入口，满足不同业务的权限管理；具有基础数据字典统一管理功能，包括员工编码、区域地点编码、组织机构、角色权限、其它矿井共有信息；提供统一的消息(事务消息、安全信息)推送管理机制。

安全管理：包括危险源管理、隐患排查管理、违章管理、质量标准化管理、应急救援管理、学习培训管理、特殊工种管理、一通三防管理、地测防治水管理等模块。

生产管理：包括生产计划及调度管理、生产技术管理、机电设备管理等系统。生产计划及调度管理系统具有生产计划及日常调度管理功能；生产技术管理系统具有规程措施编制、技术资料、专业图纸设计、采掘生产衔接跟踪、工程进度跟踪、生产与技术指标等无纸化管理功能；机电设备管理系统，具有定期自动运维管理及配件库存识别功能。

经营管理：煤矿经营全流程化管理，包括办公自动化管理、企业ERP。办公自动化系统具有无纸化流程办公、任务消息提醒、邮件提醒等功能。企业ERP包括财务管理、成本管理、合同管理、运销管理、物资供应管理、仓储管理等系统，提供规范化数据接口。

决策分析：对煤矿生产系统和管理系统数据进行融合，可以根据用户的需要建立分析模型，包括安全综合分析、生产综合分析、经营综合分析等。

信息引导管理：联动多个智能化设备，按标准格式生成各子系统实时数据并下发给指定LED引导屏，用于日常广播、通知信息的发布和紧急情况下的逃生信息引导功能，支持字幕显示和语音播报功能。

数据上传模块包括数据采集上传、流媒体中心、web发布展示和提供第三方平台对接。

数据采集上传：矿端实现数据采集与业务逻辑分离，采用MQTT协议将矿端数据上传“贵州能源云”，支持断网续传功能，并支持本地数据长时间保存，保证数据的完整性。采用VPN将矿端数据上传“贵州能源云”，保证煤矿数据安全。

流媒体中心：整合井上井下的工业视频支持Onvif、RSTP协议输出，提供标准化的流媒体访问接口，支持省级管理平台无插件实时查看视频。

web发布展示：平台可以定制化设备的Web界面，生成Vue格式的静态页面，发布到省能源管理平台中。

提供第三方平台对接：可以直接为“贵州能源云”、煤炭企业集团公司、煤矿OA系统等提供规范化的数据；支持云平台对接，提供IoT/MQTT接口。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。