1、面向數字礦山的信息系統整合技術解決方案北京中科啟信軟件技術有限公司1. 信息整合需求礦山企業數字化的實質就是借助計算機軟硬件、網絡、數據庫、GIS等技術手段將企業的安全生產與經營管理業務流程數字化并加工成新的信息資源，及時準確地提供給各層次的管理者及時掌握動態業務中的一切信息，以做出有利于生產要素組合優化的決策，使企業資源合理配置，從而使企業能夠適應瞬息萬變的市場經濟競爭環境，求得最大的經濟效益。目前，許多礦山企業在不同層次上已經建立了一些面向不同業務或者管理需求的計算機系統。例如，在生產過程控制層上建設了工作面生產監測、瓦斯監測、礦壓監測、視頻監控等自動化系統，在經營管理層建立了許多面向不同

2、業務的應用軟件系統，如設備管理系統、物資管理系統、人力資源管理系統、運銷管理系統等。這些系統對于企業的安全生產與經營管理的正常運營起到了一定的支撐作用。但是，由于系統建設相對分散，系統之間存在信息無法共享、業務流程與管理流程不連貫等問題。如果信息系統與業務流程和管理流程達不到完整統一、系統之間數據傳遞不一致，往往會形成眾多的“信息孤島”，從而使信息系統無法實現一個真正全面共享的有機體，這勢必會阻礙企業數字化建設的進程，無法很好地與企業這樣一個連續運轉的整體協調一致地發展。進一步，分散的信息資源勢必影響決策的效率與準確性，不利于礦山企業對于安全生產中的存在的問題以及隨時可能出現的緊急事件進行及時

3、、有效地處理。2. 系統整合技術體系為了實現礦井信息的高度集成與整合，煤炭企業信息化在其實現過程中應以網絡技術為核心，采用先進的工藝、設備與管理方法，在實現以現場控制為主的局部控制基礎上，擴展到以地面集中操作、分布控制為主的全生產過程監控。通過生產現場的設備層與控制層、信息層的集成，實現控制與管理的數據通信與共享，通過管理信息系統軟件的應用與整合，實現管理信息系統和生產監控系統的集成，達到通過生產監控系統控制生產過程、管理信息系統控制管理過程，并使兩個系統的監測和控制能力通過網絡高度集成，并能夠最終實現通過互聯網絡進行異地遠程監測與維護，為企業的生產經營提供決策支持。礦井信息系統整合體系結構圖

4、整合體系建立門戶（統一展現平臺）、數據整合平臺、應用整合平臺和信息整合平臺，為消除信息或應用的孤島奠定統一的整合基礎。整合體系包括門戶整合、信息整合、數據整合和應用整合四類內容的整合。信息整合主要整合公文、圖片、音視頻等非結構化信息；數據整合主要是通過數據集成平臺建設為數據交換和數據共享建設基礎數據庫，為數據集市和數據倉庫提供基礎數據；應用整合主要基于企業應用集成（EAI）技術，以內嵌的礦山內控業務流程模型為整合原則，建立基于SOA架構的應用集成平臺，支持各應用間的數據、業務邏輯的共享和應用間的協同工作，將孤立的應用過程集成起來形成一個協調的運行系統，并為進一步的開發其它管理和應用系統提供一個

5、統一的平臺。3. 數據整合數據集成平臺建設近年來，礦山企業自動化與信息化水平提高的同時，信息孤島問題也日益突出。對企業生產過程進行更加安全、經濟的運行分析，建設維護/應用/共享的統一資源平臺，消除信息孤島問題，是進行數據整合、建設統一數據平臺的目標。數據集成平臺的建設與數據中心和礦山信息模型緊密關聯。數據中心是企業數據資源與數據庫服務器的物理集合，數據集成平臺是建設數據中心的手段，而礦山信息模型是進行數據整合、實現數據集成的基礎。Ø 礦山信息多維建模在礦山信息模型的建設上，建議采用企業多維建模方法體系。這種建模方法體系是一種基于過程的模型結構ARIS（集成信息系統結構，即Archit

6、ecture of Integrated Information System），貫穿業務流程分析、需求分析、系統功能設計等各個建模層次。多維建模方法中，信息資源規劃是核心，建立礦山信息模型是目標，而系統的功能需求分析與設計是進一步應用功能開發實現的基礎。基于多維建模方法的信息資源規劃的主要分為以下三個過程：業務流程分析與建模、統一數據建模、基于XML的數據描述與交換規范。Ø 綜合數據集成與整合綜合數據集成建設的目的在于數據整合、數據的優化存儲與共享。其系統結構設計見下圖所示。礦井數據集成平臺架構數據整合的基礎是統一數據模型，而數據軟總線是實現數據整合的途徑。數據整合是根據數據模型從

7、應用系統或者相關數據源中抽取數據，經過轉換處理，生成目標數據，加載到數據中心。數據整合工作通過數據軟總線負責，過程如下圖所示：數據整合工作流程數據優化存儲的關鍵在于建立及優化基礎數據庫，強調從自動化系統（例如：煤礦的各類安全生產系統、監控檢測系統）的數據采集自動采集數據，以準確的數據作為監控、協調、指揮的依據；按照“數出一門、分類采集、集中存放、授權共享”的數據管理原則，通過基礎數據庫的建設為數據共享提供技術基礎。為保證實現數據共享的技術基礎，基礎數據庫按照統一的數據模型進行結構設計，按數據應用屬性分為若干主題庫，可以結合應用系統建設按主題庫分步實施。基礎數據庫主要目的在于按照業務職能劃分數據

8、庫，將基礎數據、應用數據整合在同一個數據平臺上；進一步，在建設基礎數據庫的基礎上，將來建立數據集市和數據倉庫系統。基礎數據庫按數據類型能夠分為：實時/歷史數據庫、事件數據庫、管理數據庫。（數據庫的分類要統一）所有這些數據庫必須基于統一的數據模型進行設計。數據共享是建設數據中心的主要目的之一。數據的共享是通過統一數據訪問接口來完成。下圖給出了統一數據訪問接口的管理與使用方法。統一數據訪問接口的管理與使用方法4. 統一信息整合平臺信息整合以內容管理為基礎，對各種文本、圖像、聲音和視頻信號等非結構化信息進行收集、確認、批準、整理、定位、轉換、分發、更新、存檔等管理，形成非結構化信息資源的管理體系，從

9、而實現礦山各部門的各種非結構化信息的存儲、共享、應用和更新。Ø 內容搜索引擎 這是內容管理系統的核心功能模塊，幫助用戶快速查找所需內容。Ø 內容管理模塊 提供對內容管理過程的支持，如下幾個主要功能子模塊：（1）內容創建和編輯，包括實現各種數據、信息、文檔和程序的獲取并提供創建內容的協作工具，如文檔和網頁制作工具、數據轉換工具等；（2）內容的個性化。這是內容管理區別于傳統文檔管理的重要特征，包括根據用戶喜好進行操作的“用戶控制個性化”、根據內容相關性的“數據控制個性化”等；（3）存檔管理：實現安全存貯、管理各種形式的內容；（4）工作流模塊：實現用戶自定義的流程和基于角色的流程

10、控制、流程審批等；（5）安全控制：主要完成數據庫安全控制、加密、拷貝和傳播限制等功能；（6）生命周期管理：主要實現對內容版本的控制，如多版本控制、版本跟蹤功能。Ø 信息發布建立礦山的信息集成、管理、發布、訪問、使用的統一信息發布共享機制，對礦山的信息資源實施整合，形成統一的信息資源體系。Ø 協作交流建立BBS、在線討論、即時消息、視頻會議等實時溝通工具；提供包括電子郵件在內的諸如信息發布通知、會議通知、網上文件共享等協作工具。5. 基于業務流程的應用整合基于實時數據庫系統整合礦山的孤島自動化系統，建設綜合一體化的礦井安全生產實時監控平臺，這是礦山企業生產調度指揮系統的基礎；

11、進一步，實現安全生產實時數據與礦井經營管理數據的整合，提升關鍵應用系統，基于統一的礦山信息門戶實現企業的應用集成與門戶集成。Ø 礦山應用整合技術數字礦山建設的另一個重要方面就是把所有的要素和所有業務流程中涉及的資源都連接起來，以保證工作流程無縫執行，并更有效率。我們把礦山業務流程中的控制部分提取到業務流程層，這樣它就可以重新建模、重復使用，從而協調所有的人員、應用程序和系統組件更高效的工作。這也是礦山信息系統整合的重要驅動力。業務流程的建立涉及四大要素：第一是建模，分析并捕捉業務流程；第二是管理，管理流程與員工和系統連接的手段；第三是執行引擎，執行定義好的業務流程；最后是報表。通過業

12、務流程參考標準給出礦山企業主要業務的流程與系統集成規范，解決流程問題由計算機部門而不是業務部門處理的現狀。Ø 礦井監測監控系統整合隨著國家對煤礦企業安全生產要求的不斷提高和企業自身發展的需要，大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井都裝備了礦井監測監控系統，并且在開采設備、提升以及運輸、洗選等方面也加強了自動化系統的建設。系統的裝備大大提高了礦井安全生產水平和安全生產管理效率，但是對系統的選擇、使用、維護提出了更高的要求，這必須從監測監控系統的軟件技術和功能、硬件及接口技術的可靠性和兼容性、傳感器技術的穩定性和可靠性諸多方面進行綜合考慮與分析。總的來說，目前礦井監測監控系統中存在的主要問

13、題包括：（1）通信協議不規范由于現有廠家的監控系統幾乎都采用各自專用通信協議，所以，很難找到兩個相互兼容的系統。目前，信息傳輸系統的兼容性已成為裝備監控系統的各集團公司、礦井進一步擴展和擴充系統功能的制約因素，主要是用戶在裝備了某廠家的系統后，在眾多型號、價格不同、功能各具特色的監控系統的軟件、硬件（如分站）的擴展以及服務等方面，就別無選擇地依賴于這個廠家。有些礦井為了安全生產的需要，在系統存在嚴重問題和得不到技術服務的條件下，不得不廢棄原有系統而另外選擇其他的系統。因此，通信協議不規范的后果是造成設備重復購置、系統擴展受制于人和不能隨意進行軟硬件升級改造。（2）井下傳輸設備物理接口協議不規范

14、井下傳輸設備物理接口協議不規范也是制約用戶進一步擴展和擴充系統功能的關鍵因素。如KJF2000和KJ4/KJ2000系統，盡管兩種系統均采用FSK技術，以及信息傳輸波特率均為1200bps或2400bps，但其傳輸信息的調制頻率不同和傳輸信息的收發電壓幅值不同也造成這兩種系統的分站不能兼容。（3）現場管理和維護困難一方面部分煤礦由于缺乏專業技術人員而不能正常使用和維護已裝備的系統，甚至對系統配接的傳感器根本不進行調校。另一方面，部分系統管理與維護功能較弱，也是關鍵因素。由于礦井的工作面不斷變化，要求對監測監控系統進行定期的維護與管理，并且互不兼容的多個系統更加造成維護與管理的難度。（4）廠家升

15、級服務水平有待提高大大小小的系統生產廠家的不斷出現，出現生產企業的系統研發后勁不足、技術支持能力降低，最終將影響產品用戶的正常使用。此外，由于煤礦監測監控系統涉及計算機的軟硬件技術和網絡化管理技術、系統傳輸設備的軟硬件技術、各種傳感器技術、系統的完善和升級改造技術、技術支持和服務能力等綜合性技術，國內的很多廠商還不具備這種全面的能力。從以上的分析我們確定監測監控系統整合的關鍵是統一的監測監控平臺軟件建設。礦井監測監控系統的中心站軟件平臺是礦井自動化系統實現可擴展、易維護的基礎。因此，實現統一的礦井監測監控系統軟件平臺對于解決礦井監測監控系統的不兼容、難維護、平臺混亂、不易擴展具有重要意義。此外

16、，軟件平臺不僅能實現監測監控，而且研究開發根據監測環境地點的參數進行有效的危險性判別、分析和決策支持。6. 統一信息呈現門戶數字礦山的門戶建設是面向礦山各類信息系統的展現的整合，利用門戶技術向礦山下屬員工提供統一用戶管理、統一的界面、統一的風格的一體化辦公平臺；從而通過門戶實現對分散的信息源和應用系統的集中管理。數字礦山的統一信息呈現門戶技術特點如下：Ø 一站式訪問將分散異構的信息孤島資源通過統一的門戶界面整合到統一的訪問入口，實現各種信息資源的跨數據庫、跨系統平臺的無縫接入和集成；通過門戶界面，訪問礦山范圍內的授權信息。Ø 單點登錄用戶可以用單點登錄的方式訪問自己得到授權的信息源和應用系統，無需記憶多種登錄過程、ID或口令，提高工作效率。Ø 個性化定制根據用戶的特點、喜好和角色的不同，為特定用戶提供量身定做的訪問關鍵業務信息的安全通道和個性化應用界面。Ø 安全門戶系統作為用戶唯一的系統入口，用戶的各種信息基本都在網上進行交互，需要建立訪問安全，數據安全、接入安全和管理安全。此外，礦山信息系統應在統一的安全支撐、服務支撐、標準支撐和管理支撐平臺上開發運行，