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【摘 要】 本文首先介绍了煤矿安全生产调度管理现状和煤矿安全生产调度管理信息化体系，然后分析了煤矿调度管理系统架构分析与设计，最后探讨了煤矿调度管理系统的总体设计。
【关键词】 煤矿调度管理系统；安全生产调度；应用；现状；总体设计
安全生产调度在煤矿的日常运转过程中起着至关重要的作用，伴随着煤炭企业网络化的发展，生产调度过程信息化的重要性愈加明显，信息化的煤矿安全生产调度可提高了矿山的管理水平、有效地降低成本，更好地保障矿工的生命安全，为矿山可持续发展做出重大贡献。
随着煤矿现代化建设的日新月异，传统的手工管理方式已不能适应当前形势发展的需要。为充分发挥煤矿现已购置的计算机设备作用，进一步提高煤炭企业领导者的决策水平，实现资源的最大利用，建立煤矿安全生产管理信息系统，对煤炭企业进行现代化管理已是刻不容缓。
1 煤矿安全生产调度管理现状
煤矿自然条件差，灾害多，煤矿从业人员结构复杂。目前，我国大部分煤矿的调度管理主要是由管理人员凭主观意志和经验进行工作，管理技术和手段落后。这种管理模式，由于受管理人员的知识、经验和责任心的限制，很难适应矿井灾害事故的复杂多变条件，这也是煤矿灾害事故多发的原因之一。目前，大多数煤矿企业重视安全工作，但缺乏科学的分析。煤矿生产调度的日常信息分散，各级安检人员在收集信息时，缺乏有效的信息分析手段，而且信息可能被层层过滤，高层管理者难以及时获得需要关注的安全信息，可能会贻误快速处理事故的时机。因此，煤矿必须改变调度信息的管理和收集方式，建立有效的调度信息管理体系。
煤矿调度管理信息系统为规范调度管理工作、优化管理流程、提高效率提供了强有力的现代手段和支撑平台，实现了预防为主的目标，为改进调度信息管理的方式，提供了先进可靠的手段。在计算机引入煤矿调度信息管理之前，煤矿生产调度信息主要以文字、表格、图形等形式采取手工记录、绘制和存放，使得资料的保护和信息利用存在着效率低下、共享性差、检索速度慢、信息处理不及时等诸多缺点。
随着计算机技术的不断发展，各单位逐步开发专门的煤矿调度管理信息系统，对煤矿调度信息进行计算机进行管理。煤矿调度信息的计算机管理经历了单机管理和网络管理两个阶段。在单机管理阶段中，煤矿调度属性信息通常存储在 Excel或 Access 中，并以电子表格的形式存在，图形信息一般使用AutoCAD 绘制，或直接以扫描图件的形式存储在电脑里。尽管部分煤矿建立了自己的调度数据库，但系统功能简单，信息更新不够及时，存储效率低，严重影响了煤矿生产调度信息在煤矿实际生产工作中的应用。在网络管理的初始阶段，调度管理信息系统主要对调度部门的表格数据、文本文件和静态图形进行管理。
2 煤矿安全生产调度管理信息化体系
安全生产调度信息化体系的内涵是全面整合各类安全生产应用系统、工况监测监控系统、以及未来待建系统，实现对多源异构煤矿生产数据的集成与整合，将工业视频、安全监控、生产电话、设备运行监测、井下无线通讯和人员定位等数据信息以大屏幕、计算机和调度交换机同步进行图文显现和智能化分析。这个体系以煤矿调度室为平台，集生产调度管理、远程实时监测、安全监督检查、网上办公于一体， 安全生产管理数据的存储和管理采用大型关系型数据库，满足安全生产和设备运行等多种数据资源一体化集中管理，为各层次管理者、调度指挥人员提供生产安全、地质水文、通风供电、提升运输、压风排水等生产工况信息，它以先进的管理思想，可让工作人员更合理地安排生产，减少生产的盲目性，保证了信息流的畅通，有效地控制了成本，提高了对各类事故灾害的处置能力。该体系全面整合与安全生产管理相关的各种无序、多介质的信息和多种工业监测监控数据，形成独立的安全生产管理数据库，为各层次管理者、调度指挥中心和相关业务部门提供充分的数据支持。通过它可构建起数据共享与交换机制，既能满足企业当前对数据的需求，又兼顾企业未来发展对数据的需要。
3 煤矿调度管理系统架构分析与设计
对多个煤矿进行考察后，根据用户要求，系统采用B/S三层架构进行设计，分别为页面表示层、业务逻辑层和数据存储层。系统的结构图如图1所示。
图1 系统架构模式
1）页面表示层。页面表示层位于B/S三层架构的最外层，该层用于直接跟用户交互，并设计了一种交互式操作界面，用于数据的录入和显示等。通过. NET 的代码分离技术（Code Behind），有效的分离了代码设计和页面设计，并结合客户端脚本语言同时进行代码编写和页面的设计。
2）业务逻辑层。业务逻辑层是分层体系架构中的核心部分，位于表示层和数据访问层中间，其中.dll控件是用.cs文件编译形成的。该层主要用来负责集中完成有关业务逻辑功能并将其组织到相应的类中。数据库层的连接和操作在业务逻辑层中实现，因此，通过此层可以从数据库中读出数据，用户输入的信息可以由页面后台控制程序和用户控件进行处理，或者发送到数据库进行存储。此层主要通过C#实现。
3）数据访问层。数据访问层是系统架构的最底层，有时也称为持久层，主要用来完成系统数据的录入、读出、修改和删除，与数据库的交互功能在此层实现。系统采用SQL Server 2000和触发器以及一些数据库存储过程来实现对数据库的访问。
系统在运行时会遇到各种各样的情况，因此不能完全遵守三层架构的原则进行设计。比如当业务程序过于复杂时，完成一项业务逻辑过程可能需要多次访问数据库，这样会造成资源被大量占用，使系统效率大大降低。这个问题可以用 SQL Server 提供的存储过程来解决。
4 煤矿调度管理系统的总体设计
4.1系统总体功能模块设计
1）生产数据采集模块：该模块实现了对井下安全生产状况和煤矿调度信息实时以及全面的采集功能，主要用来收集原煤的日产量、煤炭销售状况、每天的库存、消耗，以便于调度人员协调指挥生产并随时掌握安全生产状况。 2）生产指挥与协调模块：也称生产调度管理模块，正常情况下，该模块可以协调井下各环节工作。一旦发生井下起火、透水、瓦斯爆炸以及塌方等突发安全事故时，通过此模块可以快速地查找处理事故的顺序和方法，并及时向领导以及相关技术人员反映情况。
3）调度台帐模块：为矿生产日报和集团煤业公司提供各类数据，统计汇总煤矿开拓进尺、煤炭的产量以及销售和库存、安全事故等数据，并将这些数据存入调度台帐数据库。
4）调度报表管理模块：该模块为系统实现了查询、生成、导出矿井生产调度日报、月报、年报等报表的功能，供领导和相关人员查询煤矿近期生产状况。
5）系统维护模块：实现了系统基本数据的维护功能，主要包括用使用者角色维护、用户管理维护、资源维护和日志维护。系统功能模块图如图2所示。
图2 煤矿生产调度管理系统功能模块图
4.2系统网络结构设计
要实现系统的数据实时传输，首先要从网络状况考虑系统传输如何设计。目前，良好的网络基础，对数据传输架设了稳定、高速的平台，使实时传输数据成为了可能。系统运行的网络平台拓扑结构如图3所示。
图3 系统网络结构拓扑图
4.3系统数据库的设计
数据库，顾名思义，就是存放数据的地方，是可共享、有组织、需要长期存储在计算机内的数据，可以为各种用户所共享。本文生产调度管理系统的关系数据库是基于新一代的大型数据库管理系统 SQL Server 2000，强大而有效地支持了企业的数据管理，并实现了数据的完整性、安全性。
SQL Server 2000数据库管理系统结构示意图如图4所示。系统共设计了以下4个数据库：
1）录入数据库：用于记录矿井的原始数据，例如煤炭生产、安全、掘进和运输等数据。
2）中间数据库：这个数据库用于临时存放和查询数据，这些数据使用完成后进行删除。
3）预测结果库：该数据库用于存放煤矿生产、销售、“三材”消耗、掘进进尺以及安全情况等预测数据。
4）报表数据库：用于打印、查询生产报表，如日报、月报、年报等。
5）台帐数据库：用于存放煤炭产量、销售、库存、历年安全事故等基础台帐数据信息。
图4 SQL Server 2000 数据库管理系统结构示意图
4.4权限管理设计
煤矿生产调度管理系统的使用人员层次多样，而系统很多资料都是领导层决策的参考数据信息，不能任意被查看、修改或删除，所以系统必须赋予不同的操作权限给不同层次的工作人员。
系统采用了动态分级授权的策略，设计了树型权限管理结构，简化和优化了对系统权限的管理，提高了其灵活性和严密性，并将使用系统的业务人员类型分为三类：普通用户、高级用户和超级用户。其中，超级用户为煤矿企业的最高领导层，拥有最高权限设置，可以授予或者收回其下级用户的所有操作权限； 高级用户为科室的管理人员，只能完成本单位内部角色权限的设置； 普通用户不能完成任何权限设置。
4.5系统软件平台
通过上位机组态软件（Intouch），采用面向对象的开发设计和集中管理、分布式部署计算的先进技术，设计开发了基于B/S架构的软件平台。此平台具有架构开发、兼容性好、容量大，可统一管理、统一维护，且维护成本低等优点。
1） 实时监控软件平台。以实时数据为核心，对源于生产过程的数据进行存储、分析，实时监测现场设备的运行状态、工艺参数并及时发出根据生产指标、计划及过程所做出的控制信息。
2）综合信息集成软件平台。该软件平台对生产过程数据进行加工处理和集成，是经营决策管理和实时过程控制间的桥梁。它在关系数据库基础上建立，各应用系统的信息交互共享以及集成和管理在该平台实现，并实现了煤矿企业经营管理和生产过程的综合集成。
5 结语
本系统项目的开发和实施，改变了煤炭企业信息收集、传输、共享、加工的方式，及时准确的为企业管理者提供决策信息，大大提高了煤炭企业的管理工作效率。系统具有的行业实用性、组件化结构、定制化应用、自主开发软件和采用CMM2质量控制，使得企业软件工程能力实现重大突破。目前该系统具备了在行业内推广应用的条件，能够带动整个行业信息化的进步，其通用化的组件也可以推广到其它行业。
参考文献：
[1]刘春光.煤矿生产调度管理信息系统的设计与开发[J].西安科技学院学报，2002
[2]直鹏.基于WEB的煤矿生产调度管理信息系统研究与实现[D].山东科技大学，2007
[3]陈媛媛.基于WEB的煤矿生产调度管理系统的设计[J].煤矿机械，2010，（12）
【关键词】 煤矿调度管理系统；安全生产调度；应用；现状；总体设计
安全生产调度在煤矿的日常运转过程中起着至关重要的作用，伴随着煤炭企业网络化的发展，生产调度过程信息化的重要性愈加明显，信息化的煤矿安全生产调度可提高了矿山的管理水平、有效地降低成本，更好地保障矿工的生命安全，为矿山可持续发展做出重大贡献。
随着煤矿现代化建设的日新月异，传统的手工管理方式已不能适应当前形势发展的需要。为充分发挥煤矿现已购置的计算机设备作用，进一步提高煤炭企业领导者的决策水平，实现资源的最大利用，建立煤矿安全生产管理信息系统，对煤炭企业进行现代化管理已是刻不容缓。
1 煤矿安全生产调度管理现状
煤矿自然条件差，灾害多，煤矿从业人员结构复杂。目前，我国大部分煤矿的调度管理主要是由管理人员凭主观意志和经验进行工作，管理技术和手段落后。这种管理模式，由于受管理人员的知识、经验和责任心的限制，很难适应矿井灾害事故的复杂多变条件，这也是煤矿灾害事故多发的原因之一。目前，大多数煤矿企业重视安全工作，但缺乏科学的分析。煤矿生产调度的日常信息分散，各级安检人员在收集信息时，缺乏有效的信息分析手段，而且信息可能被层层过滤，高层管理者难以及时获得需要关注的安全信息，可能会贻误快速处理事故的时机。因此，煤矿必须改变调度信息的管理和收集方式，建立有效的调度信息管理体系。
煤矿调度管理信息系统为规范调度管理工作、优化管理流程、提高效率提供了强有力的现代手段和支撑平台，实现了预防为主的目标，为改进调度信息管理的方式，提供了先进可靠的手段。在计算机引入煤矿调度信息管理之前，煤矿生产调度信息主要以文字、表格、图形等形式采取手工记录、绘制和存放，使得资料的保护和信息利用存在着效率低下、共享性差、检索速度慢、信息处理不及时等诸多缺点。
随着计算机技术的不断发展，各单位逐步开发专门的煤矿调度管理信息系统，对煤矿调度信息进行计算机进行管理。煤矿调度信息的计算机管理经历了单机管理和网络管理两个阶段。在单机管理阶段中，煤矿调度属性信息通常存储在 Excel或 Access 中，并以电子表格的形式存在，图形信息一般使用AutoCAD 绘制，或直接以扫描图件的形式存储在电脑里。尽管部分煤矿建立了自己的调度数据库，但系统功能简单，信息更新不够及时，存储效率低，严重影响了煤矿生产调度信息在煤矿实际生产工作中的应用。在网络管理的初始阶段，调度管理信息系统主要对调度部门的表格数据、文本文件和静态图形进行管理。
2 煤矿安全生产调度管理信息化体系
安全生产调度信息化体系的内涵是全面整合各类安全生产应用系统、工况监测监控系统、以及未来待建系统，实现对多源异构煤矿生产数据的集成与整合，将工业视频、安全监控、生产电话、设备运行监测、井下无线通讯和人员定位等数据信息以大屏幕、计算机和调度交换机同步进行图文显现和智能化分析。这个体系以煤矿调度室为平台，集生产调度管理、远程实时监测、安全监督检查、网上办公于一体， 安全生产管理数据的存储和管理采用大型关系型数据库，满足安全生产和设备运行等多种数据资源一体化集中管理，为各层次管理者、调度指挥人员提供生产安全、地质水文、通风供电、提升运输、压风排水等生产工况信息，它以先进的管理思想，可让工作人员更合理地安排生产，减少生产的盲目性，保证了信息流的畅通，有效地控制了成本，提高了对各类事故灾害的处置能力。该体系全面整合与安全生产管理相关的各种无序、多介质的信息和多种工业监测监控数据，形成独立的安全生产管理数据库，为各层次管理者、调度指挥中心和相关业务部门提供充分的数据支持。通过它可构建起数据共享与交换机制，既能满足企业当前对数据的需求，又兼顾企业未来发展对数据的需要。
3 煤矿调度管理系统架构分析与设计
对多个煤矿进行考察后，根据用户要求，系统采用B/S三层架构进行设计，分别为页面表示层、业务逻辑层和数据存储层。系统的结构图如图1所示。
图1 系统架构模式
1）页面表示层。页面表示层位于B/S三层架构的最外层，该层用于直接跟用户交互，并设计了一种交互式操作界面，用于数据的录入和显示等。通过. NET 的代码分离技术（Code Behind），有效的分离了代码设计和页面设计，并结合客户端脚本语言同时进行代码编写和页面的设计。
2）业务逻辑层。业务逻辑层是分层体系架构中的核心部分，位于表示层和数据访问层中间，其中.dll控件是用.cs文件编译形成的。该层主要用来负责集中完成有关业务逻辑功能并将其组织到相应的类中。数据库层的连接和操作在业务逻辑层中实现，因此，通过此层可以从数据库中读出数据，用户输入的信息可以由页面后台控制程序和用户控件进行处理，或者发送到数据库进行存储。此层主要通过C#实现。
3）数据访问层。数据访问层是系统架构的最底层，有时也称为持久层，主要用来完成系统数据的录入、读出、修改和删除，与数据库的交互功能在此层实现。系统采用SQL Server 2000和触发器以及一些数据库存储过程来实现对数据库的访问。
系统在运行时会遇到各种各样的情况，因此不能完全遵守三层架构的原则进行设计。比如当业务程序过于复杂时，完成一项业务逻辑过程可能需要多次访问数据库，这样会造成资源被大量占用，使系统效率大大降低。这个问题可以用 SQL Server 提供的存储过程来解决。
4 煤矿调度管理系统的总体设计
4.1系统总体功能模块设计
1）生产数据采集模块：该模块实现了对井下安全生产状况和煤矿调度信息实时以及全面的采集功能，主要用来收集原煤的日产量、煤炭销售状况、每天的库存、消耗，以便于调度人员协调指挥生产并随时掌握安全生产状况。 2）生产指挥与协调模块：也称生产调度管理模块，正常情况下，该模块可以协调井下各环节工作。一旦发生井下起火、透水、瓦斯爆炸以及塌方等突发安全事故时，通过此模块可以快速地查找处理事故的顺序和方法，并及时向领导以及相关技术人员反映情况。
3）调度台帐模块：为矿生产日报和集团煤业公司提供各类数据，统计汇总煤矿开拓进尺、煤炭的产量以及销售和库存、安全事故等数据，并将这些数据存入调度台帐数据库。
4）调度报表管理模块：该模块为系统实现了查询、生成、导出矿井生产调度日报、月报、年报等报表的功能，供领导和相关人员查询煤矿近期生产状况。
5）系统维护模块：实现了系统基本数据的维护功能，主要包括用使用者角色维护、用户管理维护、资源维护和日志维护。系统功能模块图如图2所示。
图2 煤矿生产调度管理系统功能模块图
4.2系统网络结构设计
要实现系统的数据实时传输，首先要从网络状况考虑系统传输如何设计。目前，良好的网络基础，对数据传输架设了稳定、高速的平台，使实时传输数据成为了可能。系统运行的网络平台拓扑结构如图3所示。
图3 系统网络结构拓扑图
4.3系统数据库的设计
数据库，顾名思义，就是存放数据的地方，是可共享、有组织、需要长期存储在计算机内的数据，可以为各种用户所共享。本文生产调度管理系统的关系数据库是基于新一代的大型数据库管理系统 SQL Server 2000，强大而有效地支持了企业的数据管理，并实现了数据的完整性、安全性。
SQL Server 2000数据库管理系统结构示意图如图4所示。系统共设计了以下4个数据库：
1）录入数据库：用于记录矿井的原始数据，例如煤炭生产、安全、掘进和运输等数据。
2）中间数据库：这个数据库用于临时存放和查询数据，这些数据使用完成后进行删除。
3）预测结果库：该数据库用于存放煤矿生产、销售、“三材”消耗、掘进进尺以及安全情况等预测数据。
4）报表数据库：用于打印、查询生产报表，如日报、月报、年报等。
5）台帐数据库：用于存放煤炭产量、销售、库存、历年安全事故等基础台帐数据信息。
图4 SQL Server 2000 数据库管理系统结构示意图
4.4权限管理设计
煤矿生产调度管理系统的使用人员层次多样，而系统很多资料都是领导层决策的参考数据信息，不能任意被查看、修改或删除，所以系统必须赋予不同的操作权限给不同层次的工作人员。
系统采用了动态分级授权的策略，设计了树型权限管理结构，简化和优化了对系统权限的管理，提高了其灵活性和严密性，并将使用系统的业务人员类型分为三类：普通用户、高级用户和超级用户。其中，超级用户为煤矿企业的最高领导层，拥有最高权限设置，可以授予或者收回其下级用户的所有操作权限； 高级用户为科室的管理人员，只能完成本单位内部角色权限的设置； 普通用户不能完成任何权限设置。
4.5系统软件平台
通过上位机组态软件（Intouch），采用面向对象的开发设计和集中管理、分布式部署计算的先进技术，设计开发了基于B/S架构的软件平台。此平台具有架构开发、兼容性好、容量大，可统一管理、统一维护，且维护成本低等优点。
1） 实时监控软件平台。以实时数据为核心，对源于生产过程的数据进行存储、分析，实时监测现场设备的运行状态、工艺参数并及时发出根据生产指标、计划及过程所做出的控制信息。
2）综合信息集成软件平台。该软件平台对生产过程数据进行加工处理和集成，是经营决策管理和实时过程控制间的桥梁。它在关系数据库基础上建立，各应用系统的信息交互共享以及集成和管理在该平台实现，并实现了煤矿企业经营管理和生产过程的综合集成。
5 结语
本系统项目的开发和实施，改变了煤炭企业信息收集、传输、共享、加工的方式，及时准确的为企业管理者提供决策信息，大大提高了煤炭企业的管理工作效率。系统具有的行业实用性、组件化结构、定制化应用、自主开发软件和采用CMM2质量控制，使得企业软件工程能力实现重大突破。目前该系统具备了在行业内推广应用的条件，能够带动整个行业信息化的进步，其通用化的组件也可以推广到其它行业。
参考文献：
[1]刘春光.煤矿生产调度管理信息系统的设计与开发[J].西安科技学院学报，2002
[2]直鹏.基于WEB的煤矿生产调度管理信息系统研究与实现[D].山东科技大学，2007
[3]陈媛媛.基于WEB的煤矿生产调度管理系统的设计[J].煤矿机械，2010，（12）