柠条塔煤矿“互联网+”烟矿开采大数据技术研究

张科利　王建文　曹豪

在目前市场需求持续下滑的形势下，煤矿企业安全生产与成本管理的基本矛盾日趋突出，企业经营压力剧增，若缺乏正确合理的战略指导和管理，在越来越激烈的市场竞争面前，只能疲于应付，将永远难以超越，甚至面临被淘汰出局的危险。随着近几年来大数据技术突飞猛进的发展，大数据的“廉价、迅速、优化”优势日显突出。借助互联网大数据技术，结合煤矿特点，深度挖掘其生产管理中的海量数据，是解决煤矿安全生产经营管理面临问题最有效的途径。基于此，笔者深度剖析煤矿安全生产经营管理的内涵和特征，创新性运用“互联网+”、大数据和现代管理理论，整合煤矿采、掘、机、运、通、地质、防治水等专业信息，构建安全生产协同管理大数据平台，研究柠条塔煤矿安全生产经营大数据的互动关系，运用大数据优化安全生产系统运行、优化生产辅助运行管理、实行全时空的现场岗位管理，以实现决策及时科学化、安全标准化、生产精细化、经营利润最大化。

一、安全生产协同管理大数据平台建设

遵循大数据理念，应用大数据技术，以绿色高效矿井建设为目标，构建“大数据、大支撑、大安全、高效益”管理平台，分“采、掘、机、运、通，地质防治水”等专业建设各子系统，实现煤矿安全生产经营数据采集层点多、面广，作业现场指挥层多专业交互综合，决策战略层技术与经济融合、信息与现代化管理融合的管控体系。柠条塔煤矿应用协同管理、“互联网+”、大数据分析等先进管理理论和技术手段，对采、掘、机、运、通等环节所涉及安全生产的全因素（人、机、料、法、环、管等方面以及矿压、水文、地质等安全信息）连续进行数据收集分析，实时掌控生产过程中各环节的运行状态和各种信息，做到安全生产条件清晰，变未知为可知，变灰色为透明，做到安全生产状况数量清、状态明。

按照管理与信息化相结合，管理设计先行，信息化随即跟进的原则，建立大数据支持下的煤矿安全生产过程管理体系，实现“全时空无遗漏、全过程无间隙、全精准无差错”，从时间、空间的连续性和关联性上对现场安全（水文、瓦斯、矿压等）环境、生产过程等方面的管理，从多角度、全方位进行数据采集，在矿井数字化和信息化、生产系统自动化建设的基础上，构建大数据管理平台，实现“前期预防”、“实时控制”、“动态监测”的目的。

（一）大数据特点分析

由于煤矿开采的特殊性，对安全、生产、环节、管理等方面的数据和信息进行归类，发现各方面数据均有其自身的特点，通过分析主要表现在以下5个方面：1、多种数据源；2、信息分散，交互多；3、信息面广，数据量大；4、信息传递受区域影响；5、信息实时性要求高。

（二）大数据平台建设

针对柠条塔煤矿大数据特点，为实现各类数据的高效、实时传输和集成、快速处理，消除信息孤岛，统一建设了数据网络传输通道和数据处理中心。

1、网络传输通道的建设。建设地面和井下南、北翼各一个光纤以太环型网络，同步建设有覆盖厂区主要建筑的信息发布网络，各网络之间采用可靠的安全防护设备链接。网络平台提供万兆交换、千兆主干、百兆接入的数据传输服务，各个自动化子系统和监测监控系统均通过环网进行数据传输，实现数据、视频、语音三网合一，为数据传递提供快速、稳定的传输通道。

2、数据处理中心的建设。建立统一的数据处理中心，由4台虚拟化服务器、2台数据服务器和配套的在线存储、备份存储设备组成统一的数据处理资源池。通过虚拟化技术，合理划分各数据处理系统所需资源，实现资源的高度整合利用，为数据处理提供高性能的处理平台。

（三）大数据采集与处理

柠条塔煤矿围绕生产调度综合管理、生产技术综合管理和安全生产环境开展数据采集工作。安全生产运营管理平台建设在GIS、WebGIS、数据库技术的支持下，统一地理信息系统平台，安全、地质、测量、采矿、供电、通风等专业数据统一存储管理于后台数据库管理系统，实现专业应用软件组件式开发，基于矿井生产技术层、管理层以及公司管理决策层等多层面管理集成开发系统，真正实现围绕实时数据动态变化而达到生产专业应用数据的共享与交换。实现了数据的分类和集成，包括基础数据（二维和三维空间数据、地质/测量/水文/通风/生产/机电等静态数据），实时性数据（水/火/瓦斯/顶板/人员定位等在线监测监控系统产生的动态数据），事务性数据（采煤、掘进、机电、运输、通风、气象、地测防治水等专业管理信息系统产生的日常报表台账等数据）。

二、运用大数据优化安全生产系统运行

运用云平台、物联网和大数据的结合，建立整合采、掘、机、运、通各专业知识的资源平台，建立技术、经济一体化管控平台，实现科学决策、及时决策、有效决策。完成电力调度系统的自动化建设，实现变电所无人值守，有人巡查；建设主运输顺煤流启动、动载调速、南北翼均衡给煤的优化节能自动控制系统；实现单点无人自控，系统分级管控、动态调节的自动化排水控制系统；建设并整合综采工作面设备监控数据的综采工作面集控系统，可在地面中心站实时对综采工作面煤机、泵站、组合开关等设备信息进行监控；实现辅助运输车辆的位置精确化、调度合理化、运行经济化的全面管控系统。

三、运用大数据优化生产辅助运行管理

在生产辅助系统的各个环节进行了大数据建设，实现“通风、水文、地质、供排水、安全监测监控、防治水、辅助运输、采空区自燃发火光纤综合监测、水文监测、微震监测”等整个安全生产辅助保障业务的信息化管理，开展了多项信息化建设工作。将接入的各子系统信息通过标准的数据交换方式与安全生产控制平台进行数据传输、处理、存储、发布，并对各类信息进行综合分析，获得涉及安全生产各系统、环节及薄弱危险区域的各类致灾因素的动态数据和分布信息，实时分级、分类、统一进行信息发布，对灾害危险性进行预警报告，达到对矿井安全生产过程全面的监控，为矿井安全生产及时高效管理提供有力的保障。

四、运用大数据实行全时空的现场岗位管理

柠条塔煤矿按照管理设计先行，信息化随即跟进的原则，运用大数据对现场安全、生产、成本等方面进行多角度、全方位管理，形成本质安全型过程管理。在人、机、环三要素的过程管理中实现人机互补、机环互补，将员工主观失误导致的伤害降至最低；对现场岗位管理各方面，实行关键节点、程序、流程、岗位、创新控制，使各要素围绕全时空的现场岗位管理。从时间和空间的连续性，标准和流程的严密性等方面入手，以安全生产精细化管理为突破口，将国家有关安全生产法律法规、行业标准规范和柠条塔公司安全管理制度等落实到现场和岗位管理中。建立人员不安全行为信息化数据库，收集人员血压、体温、酒精测试等体征数据，填报情绪、睡眠等身体状态数据，并从人力资源管理系统采集持证情况、新入或调整岗位情况、休假时间等数据，由系统按照既定的判定规则进行自动判定是否可入井和安全注意事项。引入安全生产隐患排查治理信息系统，规范隐患排查、治理等五个环节，形成事故隐患闭环管理。

五、基于大数据安全生产协同管理的实施效果分析

运用大数据技术，建立了信息集中管控、发布的大数据管控平台。提高了整体工作效率和管理水平，发挥科技对降低成本、增加效益、促进企业健康发展的核心驱动作用。形成日产万吨综采工作面的安全高效生产格局。利用大数据手段对生产过程进行精细化管理，对安全生产调度、生产技术、安全管理等环节实现了全方位的信息管理。围绕实时数据动态变化，建立生产专业应用数据的共享与交换，形成大数据的集成和智能分析。达到整个系统高层决策、管理和生产过程无缝连接，数据管理从静态到动态，业务管理从分散到统一，管理理念从应对到预防的巨大转变。

在当前市场对煤炭需求和价格大幅度下跌的情况下，大数据建设的优势就突显出来。2012—2015年以来，借助大数据分析的手段，杜绝了安全事故，提高了资源回采率，降低了设备故障率，提高了工作效率和管理水平，保障了安全生产，为柠条塔煤矿带来了巨大的经济效益，累计节支创效1.252亿元。

（作者为神南柠条塔矿业公司员工）