阳煤五矿：信息化带来高效益

    阳煤集团五矿在上个世纪九十年代末期，由于煤矿企业全行业的不景气和管理水平的长期落后，步入了企业发展的最低谷，面临关井停产，无法生存的局面，五矿一方面对现有管理体制进行革命，一方面开始建立与新的管理体制相适应管理信息系统，可以说这个时候的信息化，要解决的是生存的问题。

    五矿企业管理信息系统的建立，是"以绩效为导向，以流程为核心，以独立研发为主导"的核心思想为指导，坚持应用为主导、先进性和宜用性相结合，以及不断创新的原则，按照煤炭生产和管理的业务功能和逻辑功能划分，架构性能高效、安全可靠、可管理和可扩展的信息系统平台体系，从而确保五矿能够维持高速高效的发展态势。具体来讲就是实现了：复杂过程简单化、重复内容格式化、操作行为标准化、生产设备集控化、信息传递一步化、安全故障预警化、业务关联透明化。

      1信息化应用情况

    目前，五矿的信息系统建设已经初具规模。在不同的管理层次上已经建立了一些面向不同业务或者管理需求的计算机信息系统。这些系统对于一个企业的生产与管理的正常运营起到了一定的支撑作用。

在网络系统方面，基本上已经覆盖了全部的生产办公场所。网络主干采用了当前的主流技术--千兆位以太网技术，并与集团公司信息网互连互通。目前的网路结构，比较完善和合理，并考虑了网络的故障冗余能力，整个网络系统具有高的可靠性、可伸缩性和性能。在监测监控系统方面，建设了瓦斯监控系统、电子皮带称监控系统、井下生产自动化监测系统、电力安全监测系统等多套工业监测控制系统。由于都是分期、独立建设，系统之间信息很难共享，也不能实现统一的监测与控制，不利于生产实时调度优化和协调，以及进而进行报警联动与应急指挥处理，鉴于此种情况，从2006年开始进行研发煤矿生产执行系统（C-MES），到2007年年底，C-MES系统已上线运行，对以上问题的解决取得明显成效。

在应用软件系统方面，在经营管理层面建立了许多面向不同业务的应用软件系统，如生产调度信息系统、人力资源管理、班组管理、文件传阅管理、设备维护管理等。

    2信息化愿景
     企业事务处理通过数字化技术，煤炭安全生产通过自动化技术，使信息化的基础建设得以实现。再通过ERP系统对企业整体资源进行整合优化，形成企业的整体创新平台。最终实现信息化建设的目标：信息效益化，使五矿真正数字化矿井的梦想。

3经验总结  

 A、充分认识到企业信息化是一场革命：
      企业实施信息化，可以使企业逐步做到:
    ·提高企业管理水平
    ·促进管理现代化
    ·转换经营机制
    ·建立现代企业制度
    ·有效降低成本
    ·加快技术进步
    ·增强市场竞争力
    ·提高经济效益
    是带动企业各项工作创新和升级的突破口

    B、充分研究企业背景，全方位实施信息化：
      一段时期以来，煤炭行业：
    ·整体信息化没有可借鉴的经典案例
    ·统一规划比较艰难
    ·传统管理思想、管理方法阻碍推进进程
    ·生产现场环境多变，实施难度大
    ·信息技术人才匮乏

    从阳煤五矿来看，一段时期以来：
    ·管理流程亟待优化，扁平化管理出现危机
    ·自动化系统"孤岛"林立，自动化水平滞后发展
    ·产量规模不断提升，管理流程再现冗余化
     所以，信息化实施要全方位地覆盖企业的全过程，包括：
    ·矿井的规划和设计
    ·生产运营
    ·人、财、物、信息四大资源管理
    ·企业管理体系的建立和运作（部门、岗位、制度等）
    ·信息化的集成等
    C、充分评估和挖掘信息化应用的新价值因素：
       ·企业信息化要充分评估和挖掘传统会计制度和传统管理制度忽视的新价值因素，包括：企业知识价值、行为价值、文化价值等。
    ·探索以货币价值为基础的会计要素和以信息价值为基础的非会计要素相结合的新的投入产出关系和管理方法，为企业全面提高综合实力服务。
    ·要从企业的宏观面和信息化项目的微观面，充分进行整体评估。用评估结果去量化决策、优化决策、影响决策，提升决策的可靠性。

随着国民经济的快速增长，煤炭需求量的不断攀升，煤矿企业的生产负荷不断加重，企业经济效益也创下历史新高。同时煤矿又是个高危行业，近几年矿难频发。国家安全生产监管局的数据显示，约有1/3的国有煤矿超负荷生产，这不仅增加了事故隐患，也为煤炭企业的可持续发展带来了压力，关键是缺乏有效的安全监测和预警手段。

企业信息化的实质就是借助计算机、网络等信息手段将企业的生产、经营及管理流程数字化并加工成新的信息资源，提供给各层次的管理者及时掌握动态业务中的一切信息，以做出有利于生产要素组合优化的决策，使企业资源合理配置，从而使企业能够适应瞬息万变的市场经济竞争环境，求得最大的经济效益。

为了实现信息化，必要的硬件设备和网络环境是最基本的一个环节，在此基础上，建设并完善企业的信息系统是实现企业信息化的必要手段。
    目前，五矿在企业的不同层次上已经建立了一些面向不同业务或者管理需求的计算机系统。例如，在过程控制层建设了瓦斯监控系统、电子皮带称监控系统、井下生产自动化监测系统、电力安全监测系统等，在经营管理层建立了许多面向不同业务的应用软件系统，如生产调度信息系统、人力资源管理、班组管理、文件传阅管理、设备维护管理等。这些系统对于五矿的生产与管理的正常运营起到了一定的支撑作用。

然而，由于系统的条块分割，导致基于同一对象（如人员、设备参数等）的应用数据，分散存放在不同的数据库和管理应用中，一方面必须在分散的系统中查找数据，以获得对该对象的数据，另一方面综合性的查询统计和决策性的分析工作难以开展。特别是对于目前必须进行的一些综合应用，很难形成统一的数据进行深入利用。这种面向职能部门的应用系统间存在许多需要共享的交叉数据，但这些独立开发的应用系统采用各自的数据库，便出现了多点输入，多点输出的情况，数据一致性无法保证。而这些独立的数据库随着应用系统规模的增加，将导致维护工作量的膨胀。

从上面可以看出，五矿的各个系统建设相对分散，系统之间存在信息无法共享、业务流程与管理流程不连贯等问题。如果信息系统与业务流程和管理流程达不到完整统一、系统之间数据传递的不一致，往往会形成众多的信息孤岛，从而使信息系统无法实现一个真正全面共享的有机体，这势必会阻碍企业信息化建设的整体过程。

所以，目前当务之急是解决好"系统集成平台"的建设工作，消灭信息孤岛，打通管理层与控制层之间的狭缝，实现"管控一体化"，进而为下一步的企业信息化工作建设打好基础、规划好平台、制定好规范，进而分阶段在新的平台上完善各子系统。

4目标与方针

    A、为2010年突破900万吨 原煤产量奠定坚实的信息化基础，核心目标是安全生产、高产高效。
    B、实现矿井自动化系统的远程监控，消除"信息孤岛"，集中调度，实现"管控一体化"。
    C、实现全矿安全生产的综合动态分析、动态评估，为管理、决策提供可靠依据。
    D、重整管理流程，减员增效。
    E、基于阳煤五矿现实的安全生产实际情况，利用现代网络技术、通讯技术、信息技术、自动化等技术，打造 "煤矿生产执行"系统 平台。
    F、在技术上形成统一的自动化系统规范，规范今后各子系统的接入与管理。

·建立一个统一的、开放的信息化集成平台。完成已有系统的数据集成与整合；形成统一的信息化架构，成为今后系统间数据和应用的集成规范。
    ·实现管控一体化。生产数据与管理信息的整合，打通管控之间的狭缝；进而提高管理信息系统数据的准确性和实时性。
    ·在新的平台和规范下，实施矿井运输信集闭系统、排水泵自动化控制等。

5实施方案

首先进行实时数据库平台建设，其次确定生产数据的采集方式，然后结合关系数据库进行统一的数据建模，确立数据的整合模式和方法，同时明确实际的业务功能需求，在此基础上，基于Agilor实时数据库和关系数据库以及InPMC平台建设相应的系统。
         1）、数据整合与发布工具
       煤矿企业生产中的过程数据是很重要的动态数据，是以监测点为基础采集、存贮的数据，包括了环境监测数据（瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、风速、风压、顶板离层移动距离）、设备信息（温度、电流、电压、开停、工作压力、润滑压力、移动设备位置信息）、井下人员信息（位置、移动方向等）等测量数据，其类型可分为原始瞬时值、平均值、累计值和平衡后的瞬时值、平均值、累计值等。过程数据的来源可以是实时数据库，也可以是计算或平衡后的数据。为更加充分的利用和共享实时数据，实现生产过程信息和管理信息的集成，需要实现实时数据库和关系数据库中的过程数据整合。

   2）、核子秤生产监测系统集成
     此次系统集成将把系统的实时数据进行实时采集，与皮带秤、汽车衡、轨道衡等计量系统进行数据打通，实现数据的闭合。

    a计量数据的聚集运算
      从计量设备上采集的实时数据基本上都是瞬时值，需要根据生产时段、班组进行数据聚集运算，形成有利于产量统计与班组考核的数据。系统支持的数据聚集运算方式包括：累积值、平均值、最大值、最小值；数据聚集运算的范围包括：按照时段进行，支持设定年、月、日、班组；按照班组进行运算支持与班组管理系统进行接口，以便进行班组考核。计量数据的聚集运算可以在实时数据整合工具的支持下进行，聚集运算的结果数据仍然可以保存到实时数据库，也可以保存到指定的关系数据库。
    b实时数据监测与报警
   实时数据展示：利用InPMC的组态开发平台建立基于矿区地图的矢量图形监控画面并发布到Web服务器，通过InPMC实时监控平台软件在浏览器上进行实时浏览，实时显示关键计量设备上的瞬时量、累积量等关键指标；状态或者越限报警：通过在实时数据库中设置相关数值的报警状态或者报警限，或者在组态开发时通过脚本定义报警的条件，在运行过程中能够通过颜色、声音、动画等形式表现，或者通过与短信平台或者邮件系统的接口实现短信或者邮件报警。
       c历史查询与数据对比
     历史数据查询：用户能够通过浏览器查询过去某段时间内的计量数据，并且支持用户对这些数据进行统计运算，包括最大值、最小值、平均值、累积值等；数据对比分析：系统支持用户对不同阶段的查询结果进行对比分析，以便确定产量提升的原因。
      d综合统计与耗差分析

    系统支持对实时或者历史数据按照计量流程中的上下游数据关系进行运算，以便管理者能够随时了解产量等信息，进一步辅助管理者查找漏洞、提供效益。
     e趋势分析与动态报表
       趋势分析：支持用户对实时数据、历史数据以及统计数据以曲线的形式表现出来，比较生产的趋势、不同阶段的产量，以便更加直观地了解生产状况；报表生成：整个计量系统将自动形成统一的报表管理系统，生成各类报表，支持以Web方式浏览与打印。

   3）、运输皮带煤仓监测集成系统

    本系统参照核子秤监测系统集成的相关技术，对已有的井下运输皮带煤仓监测系统进行系统集成，并且将本研究项目中的排水泵自动化控制和回采队设备监测系统也纳入进来。实现多种生产流程的闭合管控。

4）、生产环境数据集成系统
       井下生产环境数据集成系统的主要目的在于通过对影响煤矿安全生产的一些关键环境因素与指标进行实时监控，达到安全预警和规避危险的目的。主要涉及瓦斯监测子系统、矿压监测子系统、供电安全监控子系统等。

瓦斯监测子系统能够把瓦斯监控系统中的数据提供给集团公司。但是，目前的系统主要存在以下问题：目前的监测系统缺少远程浏览与监测接口，不能支持在全矿范围内的实时浏览和查询需求；使用更高精度的定期巡检设备获得的数据无法通过实时提供给生产管理人员。

成与完善提升系统，实现网络化的瓦斯监控子系统。具体内容如下：通过矿工随身携带移动的瓦斯监测器补充固定位置的传感器的监测范围，进行动态的瓦斯分析，移动瓦斯监测器可以通过传感器网络（在下一步的项目中）实现数据传输；通过对传感器所监测数据的融合与分析计算，能够确定瓦斯的扩散情况；支持手工数据的输入，以便提供更加完善的数据；通过对数据的统计与对比分析，能够确定与瓦斯及环境相关的参数变化规律或者危险因素，以便及时采取预防措施，避免事故的发生。   
    子系统的基本功能包括：矿下数据实时监测；矿压数据报表打印；系统设置；矿压数据报警；矿压数据曲线浏览。

供电安全监控子系统，目前只有地面的配电系统安装了监测系统，井下配电系统未安装监测系统。通过电话线传输数据到调度站，目前电话线中断，系统未能正常运行。系统的目标是建设一个集矿井供电系统、供电设备管理及供电系统运行参数监测、供电系统运行电量监测为一体的供电安全监测子系统，达到调整电网的峰谷值，减少供电故障，促进供电质量、运行效率的提高的目的。

    主要建设内容包括：供电设备管理；基于GIS技术的输配电体系监控；对全矿输配电安全检测信号进行系统的处理、分析并自动形成相关的管理报表；对异常情况予以及时准确地报警，并将报警信号进行归档备份；所有被监控点都可以按照用户要求实现曲线和数据的查询和打印。

    通过对系统的完善与提升，利用矿区现有的网络替换拨号传输方式，以便保证数据传输的实时性。根据企业需求，实现对井下电网参数的在线监测，并把检测量传至地面，为管理、指挥人员快速处理供电故障提供了准确可靠的依据

5）、视频监测集成系统

系统的功能：网络化图像传输、多存储服务器图像记录、录像回放、图像监视、虚拟矩阵、图像输出、图像远程传输、报警管理、多级管理。

    6）、系统平台集成

    系统平台的集成主要是指本项目对已有数据平台的硬件扩展，以及相关数据备份、安全防范等方面的扩展。   
    7）、运输信集闭系统

    本系统在实际需求的基础上，可实现以下基本功能：可视化监测功能、调度功能、故障诊断功能、重演功能、信息管理功能、联网功能、远程浏览功能、远程诊断与维护功能等。

8）、人员定位系统

该系统产品已根据煤矿安全生产企业的技术要求和安全标准进行独立设计，完全可以满足煤矿井下人员跟踪定位的自动化管理要求。    系统的主要功能有：人员身份识别、人员定位、人员考勤、数据告警、人员行径记录、移动设备的定位、移动设备的行经记录、便携式瓦检仪的定位、系统配置与管理、数据统计报表

9）、排水泵自动化控制   
    目前五矿井下有三台主排水泵（电机电压：6 kV，功率：680kW），三个蓄水小井，总蓄水量为3000吨。主排水泵的开关靠司机根据井下及井上蓄水池液位操作。地面蓄水池容量为1000吨，其主要任务是负责为井下生产提供静压水。
     存在的问题：排水系统及地面蓄水系统完全靠人工操作，无任何监控手段，地面蓄水池的水一旦排空将直接影响井下生产；井下小井水位没有报警功能，人工操作也存在人为因素及随意性，对涌水量突然增大等突发事件无保障措施，不利于安全管理。
      实现水泵的多种控制方式：手动控制，与目前的控制方式完全一样，开泵时先打开射流阀和真空管道阀，负压达到0.04Mpa时启动水泵。即改造后的系统仍保留手动功能。此功能亦适用于检修。联锁手动，开泵时司机只要按下启动按钮，PLC(可编程序控制器)按照程序一步一步地自动执行，直到水泵完成启动过程。就地自动，在此方式下，水泵完全由PLC软件按井下水仓水位进行自动控制。地面自动，地面工控机界面实时显示水泵及井上下水仓状态及参数（水泵开、停，故障信号及水仓水位等）,值班人员在值班室用鼠标即可起、停水泵，起、停顺序由现场PLC按程序完成。

       实时监控功能：动态实时显示井下三台水泵的运行状态、电磁阀的开关状态、井上下各个水仓的水位。显示系统工作方式，即：手动、连锁手动、就地自动和地面自动。具有数据存储、查询和打印功能。
      报警功能：投入式水位传感器随时将井上、下的水位信号传到上位机进行显示。地面水仓一旦出现过低及过高水位立即报警；井下水仓一旦出现过高水位立即报警。为保证主排水泵的安全，在现场安装红外温度传感器，一旦发现泵体温度超高立即报警并停泵。   
    10）、生产设备监测数据集成系统
       现在五矿的采掘面中只有采一队的8128工作面实现了主要设备的安全监控和数据采集，西翼北翼三配电室实现了监控和数据采集，其它的工作面以及相关的设施都没有纳入整个监控系统。
       为了更好的实现对井下设备的安全监测：实现对采煤二队8113等工作面、采煤三队8218等工作面进行全面的设备情况监控。其中主要包含其重点设备的电流、电压、温度、绝缘电阻、开/停信号。同时对这些关键参数出现的各种异常情况进行及时地报警。对整个中央区集中皮带巷的皮带进行监控。对各皮带电机进行温度、电流、电压、绝缘电阻等进行监控并融入到已有的系统中。对中央区和西北翼所有煤仓煤料位进行全面的监控。实现整个井下料位系统的数据检测，同时将这一部分信息融入到已有的系统之中。
       建立完善煤矿安全监控体系，使之为煤矿的安全生产提供可靠的监控网络，为安全管理提供有力的数据保障。

集成所有的工业数据，使之为建立科学合理的设备管理系统、生产调度系统、事故分析系统、事故预警系统以及整个的自动化控制提供真实、准确、及时、稳定的数据参数。

6项目技术特点和创新点分析

对于煤矿生产型企业来说，综合自动化系统的核心是利用信息技术和控制技术，实现企业经营管理与生产过程的综合集成，进而提高企业的综合竞争能力。而实现企业综合自动化系统的关键之一在于解决企业底层过程控制网络与上层管理信息网络间的数据集成问题。由于种种的原因，企业过程控制网络上分布着不同厂商的不同种类的监控系统，这些系统都是面向装置或设备的，每个系统只能采集或管理相应装置或设备在运行过程中产生的部分实时数据。就企业整体而言，缺乏一个统一的、完整的、企业级实时数据管理平台，以支持多装置/设备协调优化控制和生产管理实时决策优化。由于生产过程产生的数据有效期短，而且数据量大，传统的关系数据库系统不能胜任实时数据的管理，因此有必要将实时数据处理技术与数据库技术结合，开发实时数据库系统，为企业信息化提供统一而完整的企业级实时数据库服务平台，使企业经营管理决策层能够对生产过程进行实时动态监控与分析，随时掌握运行状况，及时发现问题并进行处理，从而降低生产成本，提高产品质量。实时数据库系统提供了统一而完整的实时数据采集、存储和监视，记录着生产过程及其控制的状况，如同飞机上的"黑匣子"。   
    7效益分析   
       通过管理的提升，使企业的人力资源利用效率将得到有效提高，设备、材料的库存积压有效减少，管理成本得以降低。
        在信息化实施之后，企业的管理水平将得到飞速的提升。
      数据集成共享：各种安全生产的数据和业务处理的报表通过信息平台实现了快速传递和网络共享，时刻满足着企业内外部对信息的及时了解和掌握。
     管理模式：业务流程的规范和理顺，业务环节的合理改进和管理漏洞的逐渐堵塞，人为的随意性正在慢慢减少。科学合理的流程设计被固化，企业的管理正逐步走向高效。
     决策支持：作为企业经营决策的依据，信息系统提供了真实的、可靠的、量化的多维度数据，从安全、生产、经营、事务处理等各个层面辅助着企业的决策。
     资源分配：人、财、物、信息作为企业的基础性资源，通过信息系统的合理规划和配置，正在逐步焕发出新的活力。人力资源可以得到更科学合理的划分、配置和组合，资金使用可以更趋于可信和合理，物资设备可以更大地发挥其性能，信息和数据可以更合理、按时、可靠地传递。
     业务管理：业务过程可以方便准确地实现事前防范、事中监控以及事后分析和处置。