閻東慧

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)有限公司同大科技研究院，山西 大同 037003）

綜采設(shè)備的三機(jī)配套主要是采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架，三者之間需滿足結(jié)構(gòu)尺寸配套合理，作業(yè)協(xié)調(diào)連續(xù)，才能適應(yīng)生產(chǎn)、運(yùn)輸系統(tǒng)的要求[1]。配套的合理性既需要豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)支持，又需要掌握大量的設(shè)備信息，還要涉及多學(xué)科理論支撐[2]，是一項(xiàng)理論性和實(shí)踐性極強(qiáng)的設(shè)計(jì)研究工作，也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程[3]。

多年來，各大煤礦在綜采設(shè)備選型配套時(shí)，受煤層情況、頂?shù)装鍘r性、礦壓顯現(xiàn)等賦存條件的影響以及不同煤礦的使用習(xí)慣的差異，造成了選型配套的獨(dú)特性和多樣性[4-5]。綜采設(shè)備種類多樣，不同設(shè)備適用場(chǎng)所、使用要求、型號(hào)也各不相同，配套使用的技術(shù)文件和圖紙更是數(shù)不勝數(shù)。設(shè)備間幾何關(guān)系、結(jié)構(gòu)尺寸配套沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，配套時(shí)國內(nèi)沒有統(tǒng)一的準(zhǔn)則和規(guī)范[6]，只有一部導(dǎo)則作為參考[7]，主要依賴于技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和使用習(xí)慣，而且技術(shù)人員需要翻閱大量的文件和書籍，其中不免發(fā)生錯(cuò)誤和遺漏，給設(shè)備選型配套帶來很大難度。

針對(duì)該問題，本文開發(fā)了綜采設(shè)備三機(jī)配套管理系統(tǒng)，能夠?qū)σ呀?jīng)配套完成的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)、特征對(duì)比、圖紙瀏覽，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和在產(chǎn)工作面的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、銜接管理、在線調(diào)配，使整個(gè)工作面信息、設(shè)備信息、配套信息及人員信息實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的有效溝通和利用，提高了生產(chǎn)效率和應(yīng)用管理水平。

特別開發(fā)了工作面設(shè)備選型功能，利用專家系統(tǒng)在歷史配套數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，給出新配套方案，為技術(shù)人員制定配套方案提供參考，杜絕了配套的人為因素，提高了工作效率。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1）自頂向下、全面落實(shí)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分結(jié)合煤炭信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，即構(gòu)建全流程、一體化、可視化的綜采設(shè)備管理平臺(tái)，以適應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施資源與數(shù)據(jù)資源大集中模式下的開采配套、設(shè)備數(shù)據(jù)、銜接管理高效運(yùn)行的需要，建設(shè)遵循煤炭行業(yè)技術(shù)政策、技術(shù)可控、可持續(xù)發(fā)展的綜采設(shè)備配套管理系統(tǒng)。

2）規(guī)范指導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)先行

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)主要是為了提煉綜采設(shè)備以往的配套經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)和完善在管理、監(jiān)控和運(yùn)營管理過程中所需遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理制度，建設(shè)綜采設(shè)備協(xié)同有序規(guī)范的系統(tǒng)，既能夠保證生產(chǎn)管理的一致性，又具有不同層級(jí)制度繼承性，最終構(gòu)建一套與組織規(guī)劃、技術(shù)發(fā)展相匹配的完整制度體系。

3）靈活開放、持續(xù)擴(kuò)展

整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)思路，首先制定統(tǒng)一查詢配套軟件架構(gòu)，然后再為每一層設(shè)計(jì)良好的開放接口，即能夠?qū)崿F(xiàn)外部數(shù)據(jù)整合，又能適用于未來監(jiān)控功能的擴(kuò)充。系統(tǒng)具備良好的擴(kuò)展性，充分考慮了未來信息化發(fā)展的要求，對(duì)于管理范圍、管理功能、系統(tǒng)性能等方面具備適應(yīng)未來三到五年變化的能力。

4）集約管理、統(tǒng)籌規(guī)劃

在事權(quán)不變的前提下，進(jìn)行配套管理一體化設(shè)計(jì)和權(quán)限功能分配。如：各單位類型、單位區(qū)域管理、部門管理、人員管理、事務(wù)管理、設(shè)備設(shè)施資源管理，各相關(guān)部門負(fù)責(zé)本部門應(yīng)用系統(tǒng)的管理。支持多部門分工協(xié)作，集中集約地開展綜采設(shè)備配套和庫存的管理。

2 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)以綜采工作面設(shè)備配套關(guān)系為基礎(chǔ)，將設(shè)備、工作面、配套關(guān)系統(tǒng)一為有機(jī)整體。以配套管理為核心，以支架信息為導(dǎo)向，進(jìn)行多層次信息管理，從而實(shí)現(xiàn)多角度的配套查詢管理，如圖1所示。

圖1 流程圖

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)構(gòu)架主要有六層結(jié)構(gòu)，包括訪問層、表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、服務(wù)層、系統(tǒng)層和數(shù)據(jù)中心，如圖2 所示。其中：訪問層主要提供訪問系統(tǒng)的接口和方式；表現(xiàn)層主要定義系統(tǒng)的具體展現(xiàn)方式，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、錄入、運(yùn)行等設(shè)備管理操作；業(yè)務(wù)層是管理功能層，也是系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯層和主體應(yīng)用層，定義了系統(tǒng)操作邏輯、操作流程等；服務(wù)層主要負(fù)責(zé)定義和執(zhí)行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程和服務(wù)管理標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)權(quán)限、搜索、分析、業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)等功能深度挖掘；系統(tǒng)層主要基于php 技術(shù)設(shè)計(jì)了管理軟件運(yùn)行的服務(wù)環(huán)境；數(shù)據(jù)中心對(duì)各種設(shè)備數(shù)據(jù)按照類型、環(huán)節(jié)先后進(jìn)行封裝，通過各種封裝技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸接口，方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)來源的插入、刪除、修改、查找等操作。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)

4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)功能架構(gòu)，結(jié)合綜采工作面設(shè)備選型配套工作實(shí)際需求，建立了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基本模型，包括系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫、工作面管理數(shù)據(jù)庫和設(shè)備配套管理數(shù)據(jù)庫，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)基于PHP 后端+JavaScript Vue 前端+MySQL數(shù)據(jù)庫、PhpStorm軟件為上位開發(fā)軟件，采用前后端解耦的B/S 架構(gòu)，通過網(wǎng)頁登陸實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、管理、報(bào)表打印、文件在線瀏覽等，如圖4所示。

系統(tǒng)主要分為綜合查詢、工作面選型、配套數(shù)據(jù)、采面配套、銜接管理、設(shè)備數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理七大功能模塊。其中，綜合查詢主要是根據(jù)查詢需要的基本數(shù)據(jù)，例如地區(qū)、礦、設(shè)備名稱、配套名稱等中的一個(gè)或幾個(gè)，快速查詢符合條件的信息；工作面選型主要設(shè)計(jì)了一條選型路線，即支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算→液壓支架選型→采煤機(jī)選型→刮板輸送機(jī)選型，最后顯示選型結(jié)果；配套數(shù)據(jù)分為液壓支架配套管理、工作面配套管理、配套文檔管理，主要完成對(duì)現(xiàn)有配套和圖紙信息、技術(shù)協(xié)議、技術(shù)參數(shù)審批表、技術(shù)特征表、說明書等文件的管理；采面配套分為工作面管理和工作面配套方案對(duì)比，主要是對(duì)各個(gè)礦工作面配套情況進(jìn)行管理；銜接管理分為工作面銜接管理、工作面設(shè)備銜接管理、生產(chǎn)隊(duì)管理，主要是記錄工作面和相關(guān)設(shè)備的銜接情況，對(duì)配套設(shè)備的使用輪轉(zhuǎn)情況等進(jìn)行管理；設(shè)備數(shù)據(jù)分為設(shè)備管理和設(shè)備庫存，主要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的技術(shù)特征、配套關(guān)系、銜接關(guān)系和設(shè)備的庫存、分布、維修情況等進(jìn)行管理；系統(tǒng)管理主要是對(duì)系統(tǒng)權(quán)限和系統(tǒng)基本設(shè)置等管理。

6 工業(yè)應(yīng)用

本文設(shè)計(jì)的綜采設(shè)備配套管理系統(tǒng)于2021年9月在晉能控股煤業(yè)集團(tuán)機(jī)電管理中心上線應(yīng)用。使用3個(gè)月后，綜合查詢、配套數(shù)據(jù)、采面配套、銜接管理、設(shè)備數(shù)據(jù)等功能操作簡單、系統(tǒng)性能穩(wěn)定，符合業(yè)務(wù)管理應(yīng)用需要。

在工作面選型功能模塊中，以某礦8105工作面為例，進(jìn)行選型配套演示。該礦主要開采石炭系太原組的3#至5#，位于太原組上部，煤層層位穩(wěn)定、厚度大，全區(qū)可采，是井區(qū)最主要的可采煤層之一，埋深300～500 m。工作面設(shè)計(jì)長度207 m，工作面走向長度為2 800 m，煤層厚度變化范圍9.42～19.44 m，平均14.5 m。按有利于提高煤炭回收率、縮短循環(huán)放煤時(shí)間的原則，并考慮綜放開采端面頂煤穩(wěn)定性控制和設(shè)備穩(wěn)定性、可靠性問題，確定了該煤礦8105 工作面最大采高為5.0 m。分別采用人工經(jīng)驗(yàn)選型和利用開發(fā)的選型軟件兩種方式為該工作面配套三機(jī)設(shè)備，對(duì)比不同方式下的選型結(jié)果。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用選型軟件的結(jié)果與人工經(jīng)驗(yàn)選型結(jié)果一致，均為：中部支架：ZF15000/28/52；采煤機(jī)：MG750/1915-GWD；刮板輸送機(jī)：SGZ1000/1710。驗(yàn)證了工作面選型功能模塊的可行性和可靠性。

7 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的綜采設(shè)備三機(jī)配套管理系統(tǒng)將配套涉及到設(shè)備的所有信息統(tǒng)一管理，即可以精確查找設(shè)備已錄入的歷史信息、圖紙信息、技術(shù)協(xié)議、說明書等資料，又可以計(jì)算選型時(shí)的關(guān)鍵參數(shù)，同時(shí)還可以利用專家系統(tǒng)從已有的設(shè)備中推薦出新設(shè)備選型配套方案，系統(tǒng)的成功應(yīng)用提升了選型配套的工作效率和庫存設(shè)備的應(yīng)用效率，為建立高產(chǎn)、高效、安全的現(xiàn)代化礦井提供了前提和保證。