《煤矿企业的安全生产管理体系研究》论文.docx

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《煤矿企业的安全生产管理体系研究》论文

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：

煤矿企业的安全生产管理体系研究

基本内容：

本文主要对我国煤矿企业安全管理中存在的问题进行了分析，并探讨了煤矿行业在预防煤矿安全事故以及确保煤矿安全生产的采取的主要解决措施。

指导教师：

王贝贝

年　　月　　日

指导教师评语

从设计（论文）的选题、内容、论点、论据、结论、实验数据的可靠性、方法的运用、工作量、图件的质量、创新性、科学态度、环境保护、外文资料和计算机应用等方面予以评述：

指导教师签字：

指导教师职称：

评阅时间年月日

东北大学继续教育学院毕业设计（论文）指导记录

教学中心：

山西潞安奥鹏年级专业：

1303安全工程学生姓名：

张慧峰

指导日期

指导内容

指导教师签字

东北大学继续教育学院

摘要

煤矿企业一直是我国国民经济的支柱产业之一，也是现代社会赖以生存的能源基础。

但是煤矿企业也是事故频发的高危企业之一。

由于多数的煤矿企业都是在地下进行生产作业，光照不足、支撑装置的可靠性、地质地形特点、地下水位等多种因素都会对其生产环境造成影响。

因此，如何保证煤矿企业的安全生产已成为各个煤矿企业急需解决的主要问题之一。

尤其是现代煤矿的开采规模越来越大，开采难度日益增加，而安全管理体制的改革却没有跟上生产技术的进步，以致出现很多问题。

本文就我国煤矿企业的现代安全管理体系做几点分析。

关键词：

煤炭行业，信息化，发展

目录

1.绪论1

1.1选题背景及研究的意义………………………………………….1

1.2国内外研究现状………………………………………………….1

2.煤炭行业概述3

3.系统建设目标5

4.系统总体结构7

4.1煤炭安全生产综合信息系统总体功能结构8

4.2系统总体结构9

5.系统设计13

5.1井下监测系统13

5.1.1煤矿井下人员定位系统13

5.1.2矿井主排水控制系统16

5.1.3工作面顶板压力监测系统19

5.1.4通风机集控系统20

5.1.5井下皮带控制系统20

5.1.6数据采集系统22

5.1.7实时数据平台24

5.2井上生产安全系统26

5.2.1基本业务平台26

5.2.2安全监控及分析系统27

5.3应急指挥系统30

5.3.1事故数据库管理子系统31

5.3.2应急预案管理子系统32

5.3.3事故救援知识管理子系统33

5.3.4矿山救护队管理子系统34

5.3.5专家数据库管理子系统34

5.4生产管理系统34

5.5综合服务系统36

5.5.1短信报警系统36

5.5.2GIS地理信息系统38

5.6视频监控系统41

5.7企业门户系统45

6.结论与展望49

参考文献50

1绪论

1.1选题背景及研究的意义

煤矿企业一直是我国国民经济的支柱产业之一，也是现代社会赖以生存的能源基础。

但是煤矿企业也是事故频发的高危企业之一。

由于多数的煤矿企业都是在地下进行生产作业，光照不足、支撑装置的可靠性、地质地形特点、地下水位等多种因素都会对其生产环境造成影响。

因此，如何保证煤矿企业的安全生产已成为各个煤矿企业急需解决的主要问题之一。

尤其是现代煤矿的开采规模越来越大，开采难度日益增加，而安全管理体制的改革却没有跟上生产技术的进步，以致出现很多问题。

本文就我国煤矿企业的现代安全管理体系做几点分析。

1.2国内外研究现状

近年来，随着我国社会主义市场经济发展水平的不断提高，我国与世界其他国家在经济发展和技术合作等方面取得了很大的进步。

我国煤矿行业在生产过程中也注重引进国外先进技术，加强科学技术在煤矿安全生产过程中的运用。

然而，不可否认的是，受传统经济模式的影响以及各种现实的条件的制约，我国煤矿行业在安全生产管理方面还是存在很多亟待解决问题的。

也就是说，当前我国煤矿行业安全管理中存在很多突出的问题和不足，这严重制约着我国煤矿的安全生产。

因此，要想从根本上预防煤矿安全事故以及确保煤矿企业进行安全生产，煤矿企业就必须积极采取措施，从多方面加强对煤矿行业的安全的管理。

2煤炭行业概述

随着国民经济的不断快速发展，对煤炭需求量也越来越大，这就使得煤矿的安全生产管理面临着一个十分严峻的问题。

目前，煤矿安全事故不断发生，其中重要原因之一企业的安全生产“长效机制”还没有真正建立起来，企业安全生产信息手段落后，矿井安全监测监控体系不健全，除瓦斯监控设备外，井下生产监测监控系统，比如温度、电力、压力、提升、运输等监测设备也是不能令人满意。

另外，对于安全生产的监管来说，信息快速、及时的收集非常重要，但当前煤炭管理部门，特别是有些最前端的重点采煤县，信息化装备十分落后，多数还是传统的人工管理，有些煤矿甚至根本不具备计算机报送数据的能力。

因此，在行业管理难度大，地域广、人员少、任务重的情况下，除了强行在仍未安装安全生产监控设备的各煤矿，安装操作简单、适用的监控主机、井下监控分站、瓦斯断点仪及各种传感器实现矿井瓦斯的连续检测监控外，采用信息化的手段利用一种可靠的稳定的传输方式来对各煤矿的安全生产监控系统信息进行实时监控，强化监控管理力度已迫在眉睫、势在必行，同时也是提高行业管理水平和管理绩效的有效途径。

而现代信息技术的飞速发展，煤炭管理信息化将为煤炭工业的可持续发展提供良好的条件；煤炭行业的管理信息形式标准化、信息传递规范化以及信息内容系统化、安全生产监测监控自动化是煤炭行业应用系统的必然趋势。

因此，在总结安全生产管理经验的基础上，利用计算机技术、通讯技术和网络技术，开发煤炭安全生产综合信息系统并在实际中应用是很有必要的也是及时的，更是煤炭管理部门管理创新和技术进步的要求，从而进一步提高煤炭安全生产的整体管理水平。

这不仅对煤炭生产具有重要的意义，而且在全国同行业中也同样具有重要的参考价值。

3系统建设目标

系统的建设本着“实用、可靠、先进、经济”的指导思想，根据煤炭行业信息化的典型需求，要在企业实现自动化的基础上，建立集中管理的安全生产实时信息平台，实现井下监控设备实时数据的采集和远程监控，通过实时数据和管理数据的信息有效集成，提高煤炭监管部门的监控力度，以信息化带动企业管理和行政管理的科学化，从根本上避免或杜绝恶性生产安全责任事故的发生，旨在为煤矿生产节约成本、强化生产安全管理、提高工作效率。

本着总体规划、分步实施的原则，系统将从整体上实现以下的建设目标：

建立安全生产数据中心：

建立统一、集中的实时数据库平台，根据客观现实条件，采用多种通讯手段对井下不同的硬件平台、软件环境的各自动化装置实现实时数据的采集和存储，为事故分析提供可靠的依据。

实现数据的分级共享和监测：

通过完善的用户管理机制，实现数据的分级共享和监测。

煤炭安全生产监控中心可以监测辖区内任何纳入系统管理矿井的生产实时状况，二级及以下监控中心或监控点，则只能监测到管理职权范围内矿井的安全生产情况。

建立安全报警防范机制：

系统将提供对生产安全数据的超限报警功能，以闪烁、声音等形式实时提醒，并充分利用短消息机制，及时传递给相关领导和人员。

安全生产报警机制可以大大提高对生产现场问题的响应速度，有利于安全生产的指挥和调度，提高各级管理者的管理效率，形成与救护、公安、医疗等部门一体化的灾害处理应急联动机制。

提高数据分析能力：

通过数据分析工具，采用多样化的数据展示方式对煤矿安全生产实时数据进行分析和智能化应用，实现生产数据及设备状态的自动统计、分析，为政府、企业领导和相关管理人员进行科学的生产经营决策提供及时可靠的支持。

4.系统总体结构

煤炭安全生产综合信息系统是一个以各级安全生产监管单位为主体，实现对分布在管辖范围内的矿井生产实时数据的采集、存储和监控，通过安全生产数据的统计分析，为监管部门进行科学决策提供依据，最大程度地排除事故隐患，杜绝突发性安全事故的发生。

根据煤炭安全生产监管的具体需求，我们设计如下的系统总体功能结构：

图3-1系统总体结构示意图

4.1煤炭安全生产综合信息系统总体功能结构

整个系统由数据采集系统、网络通讯接口、实时数据平台、基础业务平台、安全监控与分析系统、应急指挥系统、生产管理系统、综合服务系统等组成。

下面对以上各系统作一个简要说明：

数据采集系统：

由专用的接口程序组成，安装在煤矿井下监控系统的上位机PC上，主要负责从井下监控系统中读取数据，并通过网络向安全生产监控中心实时发送数据。

可以灵活设置实时数据上传的周期。

网络通讯接口：

本系统的实时数据传输可采取多种方式，对于有条件的地方可通过宽带和专线的方式接入Internet，对于距离较远，不方便用有线方式连接的可采用GPRS/CDMA或微波方式远程无线通讯。

实时数据平台：

采用HIRIS存储从各矿井井下监控系统中采集上来的生产安全实时数据，可压缩存储海量历史数据。

基础业务平台：

完成系统的初始化设置，包括组织机构的管理、用户的管理、权限的设置以及维护等功能，为其它业务系统提供基础平台框架。

安全监控与分析系统：

进行安全生产实时数据的查询、计算和分析，形成各类安全生产报表。

通过图形化的分析工具，对历史数据进行综合分析。

应急指挥系统：

用于应对事故发生时，应急预案的生成、发布及记录预案执行情况。

生产管理系统：

全面管理煤矿生产过程中的计划编制、生产调度、班报记录、井下考勤、安全培训、用品领用等内容。

综合服务系统：

由大屏幕显示、短信报警通知、视屏监视系统、GIS地理信息系统组成。

4.2系统总体结构

由于煤炭矿点相对分散，需要根据矿井所处地域的实际情况来确定实时数据上传的网络通讯模式。

要因地制宜地选择投资较少、性价比较高的数据传输方式，建议优先选用GPRS/CDMA等无线网络通讯方式，这样单矿点的一次性投入较少，并且日常运营费用低，安装使用方便，更加贴近专业数据传输的需求。

另外，在GPRS/CDMA等无线网络覆盖不到的地方，可优先选择ADSL宽带接入方式，通过共用本地电话线路实现宽带上网。

在不具备宽带接入条件的矿井，只能采用电话拨号方式连接Internet。

可以采取间断拨号的方式，通过设置合理的数据上传时间间隔来缩短在线时间，从而大大降低本地网络的运行费用。

从各矿点井下监控系统中采集上来的实时数据采取集中存储和管理的方式，即存储到中央监控中心的数据库服务器中。

其它各级监控中心和基层监控点通过Web方式访问中央监控中心的Web服务器，获得所辖区域矿井的实时生产运行数据。

采取这种模式，可以通过多种安全防范机制，提高数据的安全性，同时也大大降低了维护成本，更能够从技术手段上保证系统稳定、有效地运行。

图3-2煤炭安全生产综合信息系统网络拓扑结构图

综上所示，根据煤炭安全生产综合信息系统的具体要求，整个系统的网络连接方案如下：

中央监控中心采用DDN专线接入互联网，并通过分配获得的公网IP地址建立数据接收服务器和Web服务器，以实现实时数据的接收及数据的展示；

其它各级监控中心和基层监控点采取ADSL方式接入互联网，实现对中央监控中心的Web访问。

对不具备条件的地方，可根据情况选用GPRS等无线接入方式；

对于煤炭矿点可采取如下几种方式：

Ø使用中国移动提供的专用SIM卡和专用的GPRS设备，接入Internet；

Ø通过ADSL/DDN接入Inertnet，传输速率能够得以保证；

Ø拨号上网方式速度慢，且总占一路电话线，应尽量避免使用。

5.系统设计

5.1井下监测系统

针对井下能够实时监控的人员、设备以及设备的运行状态等参数，利用自动化设备进行自动实时监控，不能够自动进行监控的（如:

采区开机回采刀数、掘进进刀数、开拓尺寸、顶板离层量、巷道下沉量、井下放煤量），则利用人工进行定时手工录入到系统中。

5.1.1煤矿井下人员定位系统

井下作业人员流动性大，一旦下井后，就无法确切地知道他们所处的位置，当矿井发生透水、火灾等事故时，将给救灾工作带来极大的困难。

为了能实时的了解井下人员的流动情况；了解当前井下人员的数量及分布情况；查询任一指定下井人员当前或指定时刻所处的区域；和查询任一指定人员本日或指定日期的活动踪迹。

在平时可作为下井考勤系统，对任一指定月份、或任一指定日期段，对下井人员进行下井次数、下井时间等进行分类统计，便于考核，打印相关报表；一旦矿井发生透水、火灾等灾害事故，可对抢险救灾的人员统计、定位等起准确的指导作用。

基本功能包括：

通过基于GIS技术的地理信息实时显示、查询井下情况：

任一时间井下或某个地点究竟有多少人,井下人员定位，这些人都是谁。

每个人在井下任一时间的活动轨迹。

查询一个或多个人员现在的实际位置（井下人员定位），方便电话联系。

查询有关人员在任一地点的到/离时间和总工作时间等等一系列信息。

可实现多点共享供多个领导同时在不同地点查看；

井下人员每时每刻在坑道的实时动态分布，根据井下的实际地理情况制作相应的动态图定位，使井下情况生动形象一目了然；

人员监测查询功能：

可查询当前井下人员的数量及区域分布情况，任意查询下井人员指定日期的活动踪迹，可对特定的人员进行实时跟踪。

超时报警功能：

系统可对下井超过规定时间的人员提示报警，并同时给出相关人员的名单等信息。

自动统计出各类人员下井的各种报表如：

生产人员的下井时间报表、出勤月报表、加班报表、请假或缺勤报表等管理所需依据并可生成工资报表等。

统计考勤功能：

可按姓名、工种、时间等条对上下井时间、下井次数、缺班情况等进行分类统计和报表。

制定和统计管理人员的巡查情况报表等等。

其他人员如参观、考察人员是否按要求到指定区域等。

一旦发生各类事故，立即能查出有多少人遇险，遇险人员在哪里？

他们是谁？

井下人员定位的突出作用

抢险时采取移动式识别装置，更准确快速识别遇险人员具体地点和位置，提高抢险效率和救护效果。

5.1.2矿井主排水控制系统

矿井突水是煤矿的致命灾害，严重威胁着煤矿的安全生产，有时会造成巨大的经济损失和人员伤亡，随着煤矿水害问题的日益突出，煤矿防治水研究将会越来越占有其重要的地位。

本系统采用集中化、智能化、高可靠性的矿用本质安全型矿井水压实时监测系统。

该系统可对煤矿井下几个至上百个分布式水文观测孔的水压、水位进行“一线多点”形式的超远距离地面集中实时监测。

采用高速数据交换技术，系统具有最佳的实时性。

实时监测数据能及时反映当前矿井不同地质层位的水压、水位及动态变化情况。

该系统具有量程大、测量精度高、实时性最佳、超远距离数据传输可靠、人机界面友好、操作简便和无人职守可智能化工作等特点。

系统的主要功能如下：

PLC控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。

该程序结构具有清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。

系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作，延长了水泵的使用寿命。

系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动就近的真空泵，若在程序设定的时间内达不到真空度，便自动启动备用真空泵。

系统根据电网负荷和供电部门所规定的峰谷时段，以“避峰填谷”原则确定开、停水泵时间，从而合理地利用电网信息，提高矿井的电网运行质量。

PLC自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行。

动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数，超限报警，故障画面自动弹出，故障点自动闪烁。

系统具有通讯接口功能，PLC可同时与触摸屏及地面监测监控主机通讯，传送数据，交换信息，实现遥测遥控功能。

对各地点、各参数、各时间单位传感器所接收的数据进行测量；

完成地面中心站与各子站数据的传输，主机能实时地接收由各子站采集来的数据，并进行实时处理；

通过地面中心站可以观察所有井下监测点的实时水压情况，并以图形画面直观显示监测系统中的观测数据；

监测点的年、月、日曲线显示和数据报表显示，自动生成系统中监测数据的报表，可打印年、月、日报表，对比报表、曲线。

可以任意选定观测站进行重点监测；

各个监测点的瞬时值和历史记录显示；

各个监测点越限报警显示；

对实时监测数据自动分析和判断是否超出报警范围，水压超限时，中心站计算机显示有关报警数据。

所有监测数据可通过组态在3分钟到24小时范围内进行设定和存储。

系统监测数据最快每3分钟存盘一次，以随机值形成历史曲线，所有数据可以存储一年以上。

5.1.3工作面顶板压力监测系统

煤矿工作面顶板压力监测系统是煤炭行业公司一流信息化的组成部分，它主要用于煤矿工作面综采支架压力参数的在线远程监测。

该系统由井上、井下两大部分组成。

井下部分包括：

工作面压力分机、通讯分站、通讯电缆等，各压力分机采用专用电缆串联至通讯分站，通讯分站输出的数据信号通过电话线传至井上。

井上部分包括：

接收机、计算机、监控软件、打印机等，接收机完成与井下通讯分站的通信及与计算机的数据通讯。

系统实现了以下功能：

监测：

动态显示支架的工作阻力。

整个工作面压力直方图。

成丰富的图表。

分析报表。

5.1.4通风机集控系统

通风机集中控制系统主要完成在地面集控中心对矿井通风机的远程开停和在线监测，实现通风机房无人值守，达到减人提效的目的。

实现在矿地面集控中心对东风井风机的远程开停控制。

通风机控制系统均采用PLC就近接入工业以太环网，从而进入矿井综合自动化平台并组态，在地面集控中心设置两台操作微机进行控制。

同时，在通风机房设置工业电视摄像头，与移动通信、固定电话一起，作为远程控制的监视、联系手段。

5.1.5井下皮带控制系统

井下皮带集中控制系统它主要完成在地面集控中心对井下皮带运输系统的远程开停和在线监测，实现皮带运输系统现场岗位的无人值守，达到减人提效、提高矿井安全程度的目的。

井下皮带集中控制系统均采用现场总线方式连接后通过PLC就近接入井下工业以太环网，从而进入矿井综合自动化平台并组态，在地面集控中心设置两台操作微机进行控制。

同时，在皮带机头、机尾等重要地点设置工业电视摄像头，在井下安装移动通信系统，并与固定电话一起，作为远程控制的监视、联系手段。

各皮带机均设有煤仓煤位、跑偏、堆煤、烟雾、温度、打滑、带速、电机电流、沿线急停等保护，并在地面集控中心进行状态监视。

井下供电集中控制系统主要完成在地面集控中心对井下各变电所高低压开关设备的远程开停和在线监测，实现各变电所无人值守，达到减人提效、提高矿井安全程度的目的。

实现了在矿地面集控中心对海域变电所的“四遥”功能（遥控、遥测、遥调、遥信）。

井下供电控制系统均采用现场总线方式连接后通过PLC就近接入井下工业以太环网，从而进入矿井综合自动化平台并组态，在地面集控中心设置两台操作微机进行控制。

同时，在变电所设置工业电视摄像头，与井下移动通信、固定电话一起，作为远程控制的监视、联系手段。

5.1.6数据采集系统

数据采集系统负责从矿井井下监控系统中读取数据，通过建立的数据传输网络链路，向安全生产监控中心发送获得的实时数据。

本系统主要由以下功能模块组成：

实时数据采集

从井下监控系统中实时读取监控设备和仪器仪表所检测到的瓦斯浓度等生产现场环境数据，以及风机、水泵等设备的运行状况数据。

所要采集的参数名称和数量可以进行手工配置，并能设置数采模拟量参数的数值精度。

数据发送

将采集得到的数据按照设定的时间间隔，通过TCP/IP通讯协议或UDP协议向上发送至中央监控中心的数据接收服务器。

在数据发送模块中，需要配置数据接收服务器的IP地址、网络通讯协议，并能够根据需要灵活设置数据发送的时间周期。

无线传输模块

由于矿井大都处在偏僻荒郊地带，矿井监控系统充分利用了移动网络覆盖面广、无线传输的优势。

该系统由移动公司分配专用APN、采用专线接入、互联网接入综合技术实现对数据的安全传送。

矿井环境实时监控系统囊括了短消息、GPRS和专线接入、互联网接入等几乎所有的移动数据业务。

该系统通过专用设备将煤矿井下的瓦斯指数、一氧化碳、温度、风速、负压等重要监控数据实时采集并利用移动公司网络通过无线方式从不同矿井或矿井的不同层面远距离传至矿务局或煤炭管理局以及煤矿安全监察部门，使各级安全管理部门及时掌握矿井的生产安全动态，正确指挥生产，避免重大事故发生。

本系统采用GPRSModem实现与Internet的互联互通。

将GPRSModem通过标准的RS232接口与井下监控系统上位机PC相连，通过对GPRS无线传输模块进行合理的配置，可以实现多点间的数据通讯。

5.1.7实时数据平台

实时监测系统的对象是监测数据，实时数据库的核心就是管理实时监测数据，它采集并存储与生产过程相关的各种数据。

煤炭生产安全要求各级生产监控中心能够及时掌握影响生产安全的现场实时数据，预见安全隐患，并及时下达调整指令，形成一个信息畅通的闭环控制系统。

为此，建立以实时数据库为核心的生产过程数据集成平台是本系统的关键，利用先进的实时数据库技术可以完成生产过程数据的高效压缩和安全存储，实现资源共享，保障生产安全数据的在线查询。

实时数据平台不仅能将分散在各矿井的实时信息集成起来，虚拟成一个大系统，为管理者全面地实时监控所辖范围内企业的生产过程提供一个集成化的平台，而且能够通过对生产过程数据的再次加工处理，提炼出真正对安全生产决策有用的数据，从而在生产经营管理和实时过程控制之间架起一座桥梁，达到两者之间的信息交换和紧密集成。

本系统中，我们采用和利时公司自主开发的HiRIS实时数据平台，它是一个具有强大功能的企业级实时/历史数据库平台，能够高速地采集归档和发布企业级海量过程实时数据。

在实时数据平台中，完成以下功能：

数据接收：

将所有矿井数据采集系统通过Internet传送上来的实时数据包进行解析、整理和优化，存入数据接收服务器内存数据结构中，以便于其它应用模块的调用，用以进行数据的展示和进行实时数据的分析。

接收异常报警：

监视系统内定义的所有矿井数据采集系统发送数据的情况，对未按数据发送周期进行数据发送的矿井，系统立刻发出报警，尽早发现和排除矿井数据发送端可能存在的问题。

针对每个矿井可以设置个性化的异常报警规则，以便于对一些需要重点监控的矿井加强监控力度。

数据存储：

对存在数据接收服务器内存数据库中的数据进行压缩处理后，按照一定的数据格式存入历史数据库中。

系统具有海量数据存储能力，由于进行了数据压缩处理，因而能够大大节约硬盘存储的空间。

在数据展示分析工具的支持下，可以对历史数据进行全方位的分析和挖掘，提高对事故的回顾和分析能力，为政府、企业领导进行科学决策提供依据。

5.2井上生产安全系统

5.2.1基本业务平台

完成系统的初始化定义、组织机构的建立、用户及权限的设置，为其它业务系统提供基础业务框架和身份认证机制。

主要功能包括：

基础数据维护：

对本系统使用的基础信息进行维护，包括：

部门、岗位、员工、坑道名、测点名、位置、上下限、安全器材名、安全法规等基础信息，可以满足客户扩展性要求。

用户权限管理：

本模块用于进行用户、角色及程序使用权限的设置，用户可以继承系统某个用户角色权限，也可以单独设置权限，单独设置权限后，所继承的用户角色权限将自动失效。

通过合理设置系统用户角色，可以大大提高权限管理的效率，减少系统管理员对权限管理维护的工作量。

坑道图片维护：

在矿井模拟图和GIS系统中都有可能用到坑道图片作为底图，随着生产的进行，图片也要及时维护。

5.2.2安全监控及分析系