煤矿设备可视化系统工程方案

招标编号：****

投标单位名称：****

授权代表：****

投标日期：****

一。详细技术规格

1.1.项目介绍

XX煤业集团XXXX矿业有限公司，由XX煤业股份有限公司、XX煤业集团有限公司以及XX集团XX智能有限公司以4:3:3的出资比例共同组建，运营着一座注重安全与效率、倡导生态友好的现代化矿井。积极响应集团公司建设全球领先的智能选煤工业基地的战略愿景，XX选煤厂亟待实施智能化转型提升。

项目的主要建设内容涵盖了选煤厂的三维场景构建与功能应用的开发，其涵盖范围包括设备、管线、地形、厂房、构筑物以及全厂绿化等厂区环境的三维建模。三维可视化平台的构建包括了全方位浏览、场景管理、数据检索、多元数据源集成展示以及虚拟现实体验等关键功能的实现。

本项目旨在构建一个满足项目建设需求的矿井及选煤厂可视化平台，目标是实现"智能流"、"信息流"与"业务流"的一体化深度融合，突出其信息化、自动化和互动化的特性。该平台将以国家标准为导向，打造一个覆盖全程、全景、全维度的整合立体GIS系统，以及一体化的矿井及选煤厂管理系统，致力于提升管理效率与透明度。

综合平台整合了包括矿井物联网应用、选煤厂通信信息网络以及上级调度自动化系统的多元业务子系统信息，构建了一个全面的数据集成体系。在此基础上，借助三维虚拟现实技术、智能系统动态仿真技术和数据挖掘手段，我们通过实时在线分析与离线仿真相结合的方式，实现了对矿井和选煤厂全方位的可视化功能。这一创新设计旨在以更为全面、直观且综合的方式监控和呈现各个环节与系统的运行情况，从而提升工作人员对状态的掌握和决策效能。

1.2.基础参考文件

本工作方案的编撰严格遵循了国家关于矿井及选煤厂的指导性文件、专业研究报告，以及招标文件中明确的指示，并参照了相应的技术规范。具体内容如下：

发改能源[2020]283号《关于加快煤矿煤矿智能化发展的指导意见》

《智能化煤矿（井工）分类、分级技术条件与评价》

团体标准：《智能化选煤厂建设通用技术规范团体标准》(T/CCT5-2019)

《煤炭工业智能化矿井设计标准》 GBT51272-2018

《煤 炭 洗 选 工 程 设 计 规 范》：GB50359-2016

安全规程：《选煤厂安全 规程》

《中国网络信息安全发展白皮书》

版

《大数据标准化白皮书》 2020年

版

《中国 5G应用 创新 发展白皮书》IMT-2020)

《智 能 建 筑 工 程质 量 验收规范》：GB50339-2013

《建筑信息模 型设计交付标准》GB/T 51301-2018

1.3.项目目标设定

存在的主要问题

我国煤矿企业的矿井及选煤厂管理系统历经十多年的构建与发展，其基础架构通常包括SCADA（ supervisory control and data acquisition，集散控制系统）与FA（馈线自动化）相结合，辅以DPAS（高级矿井及选煤厂应用软件）和GIS（地理信息系统，涵盖资产管理/故障管理及工作流程管理等功能）。然而，经过长期的实际应用检验，我们发现这一模式在一定程度上未能充分契合实际的设备特性和操作需求，主要存在的问题如下：

1)SCADA、FA与GIS传统组合的局限性分析

鉴于资金限制，FA功能的全面实施在煤矿和选煤厂难以实现，其对提升煤矿可靠性所产生的效益相对有限，预期的投入产出比显得不甚理想。

2)GIS系统的使用瓶颈

众多煤矿企业已构建了GIS系统，然而这些系统普遍存在定位不明确的问题，实际应用的成功案例寥寥无几，未能有效整合DMS系统，以实现更高效的功能协同。

3)信息孤岛问题

国内煤矿企业的信息化架构包含FA、GIS、LMS、TCM以及CIS等多元化的子系统，然而，由于缺失统筹性的规划，这些子系统间的协作与信息共享并未达到最大化，从而制约了DMS（数据管理系统）的有效应用潜能。

国内外现状

国内煤矿业已成功实施矿井及选煤厂的调配控制一体化自动化系统，并已进入试运行阶段。

该系统在原有基础上增添了多项实用功能：实现实时监控工作状态，迅速定位并解决矿井及选煤厂线路故障，显著缩短故障响应时间与影响范围；我们优化了运行模式，通过精准负荷管理提升了设备效能；此外，系统的运行管理水平和工作效率得到显著提升，同时增强了对矿井及选煤厂自动化数据的接纳能力，增大了数据处理的容量和并发量，从而增强煤矿整体的可靠性和用户体验。

国际合作：研发先进矿井与选煤厂综合管理系统（涵盖实时监控与资产管理系统），预期该新型系统将显著提升煤炭开采作业的稳定性和效率，有效降低设备故障导致的停机时间，实现优化运营目标。

智能调度中心（可视化调度系统）

总体思路

总体构思：该一体化矿井及选煤厂管理系统旨在全面遵循国际标准，以获取全方位、全景信息并推进高度信息化为目标。依托统一的基础平台，其核心围绕分布式共享的信息支持、协同的矿井与选煤厂风险评估与预防、精细化调度计划以及规范化流程化的高效管理四大支柱展开。系统覆盖所有矿井及选煤厂设备，涵盖了从调度、集控到管理、维修的全流程业务，致力于实现信息的无缝集成与有效利用。

(1)整合调度、集控和维修的实时系统，构建统一的数据库架构平台，旨在消除智能生产安全一区各系统间的信息孤岛。该平台在运行中具备强大的实时监控功能，一旦发生任何问题，能即时捕获并通过共享界面同步显示维护需求和预警信息。这一举措显著提升了工作效率，减少了人力资源投入，实现了真正意义上的实时、高效、经济和实用操作模式。

(2)该系统旨在实现全面的功能集成，包括集中式馈线自动化。通过主站与终端的协同作用，能迅速定位并隔离故障区间，并自动恢复供电。同时，它与上级调度自动化系统、生产管理系统等其他相关应用系统无缝对接，构建详尽的矿井及选煤厂模型。依托配电网络拓扑，系统支持多种应用场景，为配电生产和调度提供全方位的服务支持。

(3)自动化系统与相关应用系统间的互连，通过信息交互总线得以实现，该机制整合并扩展了信息，同时深化了业务流程。它增强了自动化系统的功能性，支持生产、调度和运行等核心业务的全程管理。此外，为优化生产安全和经济效益的综合评估，以及支持决策支持，数据交互需遵循既定的协议标准，确保格式的一致性。

(4)在整合并拓展分布式储能装置的功能应用中，我们依托快速仿真和预警分析，同步实施运行策略应对和故障管理措施，通过配电网的自愈控制来提升效率。优化网络结构并增强煤矿设施性能，目标在于实现配电网的经济高效运行。同时，与各类智能系统进行无缝交互，促进智能化应用的全面实现。

(5)以下是可视化的功能呈现： 1. 展示与配套设施的整体运营状况，并强调异常信息的突出显示； 2. 构建矿井及选煤厂的三维虚拟仿真环境； 3. 实现运行模拟功能，支持交互体验、操作策略预设以及事故复盘演练。

总体目标

遵循国家关于矿井及选煤厂和配电自动化建设的指导框架与基本原则，我们深入贯彻体系构建的整体策略，紧密结合社会经济发展现状与配电网的实际，将矿井及选煤厂的调度控制、自动化系统、应急指挥、质量监测、分布式管理、设备巡检与维护、线路监控、视频管理、智能设备用电信息采集等多元功能系统，全面纳入一体化设计规划。目标是打造一个完善、先进且可持续的整合型GIS与可视化矿井及选煤厂管理系统。通过一体化的界面、维护与告警管理，实现对矿井及选煤厂的实时风险评估与预防性维护，支持全生命周期管理，推动调度运行与设备监控的深度融合，精简业务流程，强化运行效能，确保其符合"两个转变"的工作需求。此举旨在提升煤矿的可靠性、产品质量、管理水平和服务质量，优化结构，实现经济运行；并通过实时、精确和全面的配网监控，有效缩短用户故障时间，促进与用户的互动交流。

建设原则

结构灵活，能适应不同时期的各种管理模式。

通过分区分层的管理模式，在煤矿远程监控工作站上构建了全面的信息监控、操作管理与设备控制系统，旨在实现对各矿区的精细操控与实时反馈。

系统稳定性与高可靠性诉求：自动化主站系统采用集中的数据采集与存储模式，随之带来的显著风险强调了对系统可靠性的严苛需求。因此，确保系统的稳定且高效运行成为关键，必须实施有效的保障措施提升其可靠性.

平台的稳定性与高效大数据处理能力：自动化主站系统的关键特性。软件系统支撑平台需具备前瞻性，以适应未来5至10年的业务发展需求。

1. 硬件选型的前瞻性：应选择与计算机及网络发展趋势相一致的主流设备，确保既能满足当前及未来一段时间的需求，又能确保在较长时期内保持技术领先性。 2. 软件策略：在支持系统和应用软件的选择上，优先考虑适应行业应用场景的主流产品和成熟的系统软件，以确保构建的系统具备前沿的功能，并能便捷地进行版本升级更新。

适应性强的扩展性：伴随经济的迅猛发展与持续增长，对于正处于扩张关键期的自动化主站系统，至关重要的是其需具备预见并应对矿井及选煤厂监控模式未来可能的演变，确保系统支持对二级监控主站进行无缝扩展的技术性能。

构建集成互联能力：自动化主站系统需采用高效的技术手段，确保与调度自动化系统、用户负荷管理系统、地理信息系统（GIS）、管理信息系统（MIS）、运维管理系统、能量计量遥测系统以及实时数据中心之间实现信息的无缝交互与数据共享。

确保矿井及选煤厂设备参数模型的唯一标识性，通过有效整合现有的GIS系统，遵照国家标准，从GIS系统中导入设备参数和模型信息，并进行统一度量建模，以保证数据的唯一一致性。在自动化系统建设的初始阶段，优先完成GIS系统与SCADA系统参数模型的同步整合，这是后续实现两者间数据与图形共享的基石条件。

系统建设初期阶段，将同步进行平台、数据库以及基础应用软件如SCADA和WEB的集成建设。而针对模块化的配电仿真与高级应用分析软件，我们倾向于在数据积累过程中逐步完善和部署。

数据源的集成性保障独特：集成平台所依赖的所有信息均源自各个应用系统。用户信息源自企业资源规划（ERP）和计量自动化系统，实时监控数据来源于矿井及选煤厂的SCADA系统、实时数据中心，设备运行与维护信息源于矿井及选煤厂的生产管理系统，而矿井及选煤厂的地理布局及设备技术参数则获取自地理信息系统（GIS）。

构建以信息交互总线(IEB)为核心的矿井及选煤厂运行管理平台集成体系，逐步采用面向服务（SOA）的集成技术，有序地对现有应用系统进行架构优化升级，从而形成一个能够全方位提供各类业务服务的业务总线。

技术要求

1、基于消息与总线的机制

信息系统架构需依托信息交互总线(IEB)和企业服务总线(ESB)，通过集成各业务系统的数据接口，确保一体化矿井及选煤厂管理系统与相关业务系统之间的低耦合运行，实现信息的有效流通与共享。

2、依托立体地理信息系统与接线图双模态背景设计

立体地理GIS模式凭借其直观性和真实性，有效呈现对象间的地理位置关联，能够直接展示具有地理坐标的实体或数据，同时也能间接地通过地理对象将非地理位置特性信息映射至相应位置。相比之下，接线图背景模式以简洁直白为特点，专注于展现对象之间的拓扑结构和层级关系，同样具备与立体GIS模式相似的数据可视化功能。

3、全面展示信息，支持故障报警功能

该一体化矿井及选煤厂管理系统具备集成展示功能，涵盖了储能系统、配电自动化、质量监测、信息采集、物联网应用、通信信息网络以及潜在的上级调度自动化系统，旨在全面呈现各业务系统的实时信息。同时，系统可根据预设参数，通过声光信号直观地凸显故障提示，确保信息展示的直观性和及时性。

4、支持模拟、离线分析和故障反演

随着智能系统网络规模的日益扩大与操作复杂度提升，对智能网络的运行状态分析、线路改造设计、故障诊断与处理的需求日益严峻。鉴于智能系统的特性，实现实时的运行状态模拟与仿真极具挑战。因此，为了有效预测未来的运行态势，确保系统的稳定、高效与安全运行，一体化矿井及选煤厂管理系统不仅需支持实时的可视化展现，还需具备模拟分析、离线研究以及对未来状态的可视化规划能力，同时具备对可能威胁运行安全的风险因素进行预警的功能。

5、数据独立与多样化的可视化形式得以实现，支持灵活配置。

该一体化矿井及选煤厂管理系统需支持多样化的可视化展现，以充分满足不同来源、类别和应用场景下的数据可视化需求。所采用的可视化手段应独立于数据，确保在系统构建完毕后，无需额外开发或改动，即可无缝适应未来新增数据的可视化配置。用户能够自由定制或调整可视化工具组件，针对各类业务应用场景，选择并配置适宜的数据可视化解决方案集。

在构建一体化矿井及选煤厂管理系统的过程中，其设计旨在满足综合示范工程对信息展示、发布与综合可视化的必要需求。系统的核心理念强调了功能的强大性、直观性和易用性，力求确保这些关键特性得以充分实现。

详实呈现基础信息：全面集成矿井及选煤厂各业务系统的数据，以及与其相关的外部设备和环境参数的可视化展示。

主动呈现关键要素：依据用户的关注度差异，灵活展示各个层次的焦点信息。

整合相关资讯呈现：依据核心理念，组织并呈现完成特定任务所需的相关且相互关联的信息，实现一体化展示。

高效整合与深度分析各类数据信息，以为决策过程提供有力支持。

6、支持场景三维视景随动功能

三维GIS支持的虚拟系统构建在实际地理信息系统平台上，其通过融合柱状图、曲面等三维图形，实现了运行数据、模拟仿真成果，以及气候、交通等周边环境信息的无缝集成与直观呈现。同时，该系统具备对矿区的全方位视觉仿真，以及关键区域的动态景观漫游功能，从而提升三维景观的真实体验效果。

7.采用智能化报警方式

作为自动化系统的核心职能，线路故障的管理涉及实时响应。当网络遭遇故障时，自动化终端会密集地推送报警信号与事件数据。为此，自动化主站需构建一个实时的报警与事项数据库，具备自动分级和分层处理的能力，确保在应对雪崩式突发大量报警与事项时仍能保持高效稳定运行。

8.采用通用的报表格式

报表是自动化的一项基本功能，它要求制表灵活、操作方便。要求系统采用EXCEL电子表格风格设计，报表数据可着色、可嵌入图形、曲线或棒图等，并与EXCEL文件兼容，易学易用。报表支持客户/服务器(C/S)和浏览器服务器(B/S)结构，可以跨平台使用，即在任意Unix/WindowsNT工作站平台或通用的IE浏览器上均可以同时有多个用户并发从事报表的维护或浏览。

9.采用通用的Web浏览技术

客户端界面要求用户友好、操作简便且具备高度灵活性与通用性，强调系统的安全性与视觉设计的美观性。在确保实时交互的前提下，该系统需支持200个以上客户端的同时稳定访问。

10.采用集群化的采集模式

在面临海量数据采集的挑战时，传统的主备前置采集架构将面临通信性能瓶颈。为了提升自动化主站系统的前置服务效能，前置机需支持集群部署，以便于按需动态扩展前置机群组配置。

11.针对复杂的配电线路架构，本方案充分满足故障处理的各类需求

主站系统需具备与电缆线路、光电混合线路等多元网络架构相适应的能力，针对线路配置的各类开关设备和自动化终端设备，灵活选用相应的故障处理策略。

12.解决方案务必依据网络拓扑结构剖析与负载评估的结果制定

当面临线路故障并需实施负荷转移时，主站系统须先进行负荷评估与计算。转供策略应严格依据线路的承载能力设计，以防止因过载导致的继发性故障或故障区域扩大。

13.致力于满足海量数据处理的需求，凭借先进的高可靠性技术保障

主站系统的构建需具备高效的数据处理性能，通过实施可靠的保障技术提升系统稳定性，旨在预防因数据集中采集与存储可能引发的风险。在系统交付阶段，应充分考虑并预置设计的未来扩展规模的软件和数据库配置，确保在远期扩容需求下无需对系统进行重装操作，确保系统的灵活性和前瞻性。

14.满足网络安全防护要求

自动化体系主要由自动化系统和生产管理系统两大部分构成，其间需实现设备参数模型及实时数据的无缝交互与信息共享。为了确保智能二次系统的安全防护，自动化系统与生产管理系统之间强制性安装了符合整体安全策略的物理隔离设施。任何源自公共网络的数据传输，务必经过严谨的网络安全设备筛查，方可接入主站的数据采集系统。

1.4.详细执行计划

1.4.1. 构建详细系统方案

矿井及选煤厂一体化管理系统建设，将立体GIS与可视化平台的有效整合划分为以下几个关键环节：

1、在系统集成层面，我们将构建一个综合性数据平台，该平台将整合各种煤矿及选煤厂运营管理系统的功能，旨在实现系统的深度融合与一体化运作。

2、提升系统的自动化功能，以增强快速定位并隔离故障的能力。

3、提升高级应用分析模块的功效，有效利用终端实时收集的配运行数据，从而实现配网的动态拓扑分析、即时线损监测以及运营效率优化的深入分析。

4、可视化展示平台建设。

我们旨在通过构建自动化系统、矿井及选煤厂生产管理系统，并整合矿井及选煤厂运行管理集成平台三维可视化系统，打造主站系统，旨在提升系统的用户故障响应速度，增强煤矿的整体可靠性，从而优化运行工作效率。

自动化主站作为一项体系完善的系统工程，其实施周期较长，对连续性的需求较高。在自动化工程的初始阶段，应依据配电整体规模着手构建主体部分的自动化主站，主要包括支撑平台、应用平台、数据库和网络架构的建立。此外，还需同步考虑系统运行环境，如机房和调度室的建设，以确保全面而有序的实施进程。

初期建设阶段，自动化主站系统的核心功能包括：SCADA监控、矿井及选煤厂线路故障诊断与处理、Web浏览服务、操作与信息的分区管理和分流。系统应用模块的安装调试时间可根据实际需求进行灵活调整。针对模块化的仿真和高级应用分析软件，其扩展性将随着自动化系统的发展和矿井/选煤厂信息数据的积累逐步增强。在建设进程中，自动化系统需与调度自动化系统、能量计量遥测系统、用户负荷管理和监测系统，以及地理信息系统（GIS）等实现深度融合与互联。

作为自动化系统的关键组成部分，GIS系统及矿井和选煤厂生产管理系统需遵循整体规划的指导，按照既定设计稳步推行，目标在于逐步提升生产管理流程的规范化、标准化和实用性。同时，确保与配自动化主站系统的参数、图形及网络模型间的无缝对接，通过标准模型和组件接口规范得以实现数据、图形乃至网络结构的共享。

1.4.2.技术架构详解

系统框架

该一体化矿井及选煤厂管理系统主要构建于基础平台的整合、丰富的应用软件功能，以及信息交换的核心架构。并与外界系统（包括上层调度系统、管理平台以及矿井与选煤厂的生产管理系统等）实现无缝连接。

一体化基础平台秉承服务导向架构（SOA）的设计思想，其结构主要包括商用数据库、实时数据存储、实时消息总线、服务总线、整合了GIS的图形模型管理工具、GIS图形浏览界面、模型拼接工具以及Web发布功能，具备可视化支持。服务总线涵盖了系统运维管理、权限管理、资源定位、报警处理、文件传输、实时数据通信、简易邮件通知、日志记录等一系列服务。该平台的核心目标在于支撑运行监控、分析研究与生产管理，旨在构建一个信息共享、技术通用并开放接口的软件开发和执行环境。

自动化的应用功能包括SCADA、馈线自动化、网络拓扑分析、调度管理支持（包括操作票、检修票、管理、故障分析等）、状态估计、矿井及选煤厂潮流、煤矿可靠性分析、N-1分析、解合环校验、网络重构、矿井及选煤厂仿真、负荷预测、网损分析、智能化软件等。其中智能化软件主要包括分布式与协调运行控制、实时风险评估及预控、矿井及选煤厂设备全寿命周期管理等。

作为一体化基础平台和应用软件与企业内部/外部系统间的信息流通桥梁，信息交互总线的核心功能在于自动化数据和模型同步、流程化数据管理、推动信息化进程并实现应用集成。它有效实现了用户逻辑应用与企业各系统平台的解耦，具备卓越的跨平台兼容性和高度的可扩展性。

通过可视化人机交互子系统提供的多元化可视化工具，本模块旨在呈现状态数据、设备详情、分析结果及仿真资料的直观视图，并配备交互功能，支持对可视化信息进行实时操作与交互处理。

硬件系统结构

以下是集成化的矿井及选煤厂管理系统硬件结构的详细图解：

一体化矿井及选煤厂管理系统硬件系统结构图

网络架构设计：一体化矿井及选煤厂管理系统依托双局域网构建，选用企业级三层交换设备，形成两套独立运行的网络环境。所有平台内的服务器与工作站配备双网卡接入，构建出一个高效分散的开放式体系，确保了该系统的长期稳定运行基础得以奠定。

通过拼接大屏幕系统，一体化矿井及选煤厂管理系统的显示信息得以生动呈现。该系统配备有先进的触摸控制台，用户可以通过触控操作，实现对屏幕上展示内容的实时交互与直观演示。

1.4.3. 集成系统解决方案

1.4.3.1.交互总线架构

系统体系结构

三维可视化矿井及选煤厂运行管理集成平台的核心功能在于整合SCADA系统、GIS系统、MIS系统、输网SCADA、计量自动化、监测与计量遥测系统，以及实时数据中心的数据。该平台设计遵循标准化总线模式，采用服务导向架构(SOA)和粗粒度消息传递机制，旨在实现各子系统之间的松散耦合。信息交换通过统一的信息交互总线进行，确保了灵活性、可靠性和安全性，各系统间需通过此总线进行间接通信。

智能系统的安全分区遵循严格规定，其信息交互总线采用双总线架构，主要由安全I/II区与III/IV区信息交互总线、专用的数据通信服务、总线间防火墙以及双向安全隔离模块构成。安全I/II区和III/IV区的总线设计独立且相似，通过数据通信服务实现了不同区域间的高效信息交换。双总线预留了与系统总线的接口，支持上层调度自动化系统、配电自动化系统、设备监控、电能质量控制、通信网管、营销应用（如95598、营销管理及采集系统、负荷控制系统）等的跨区域信息交互与业务整合。在确保安全的前提下，I/II区与III/IV区的信息传输相对自由且速度快，而从III/IV区到I/II区的信息则需经过严密的审核并控制传输速率。同时，所有交互数据均会被同步存储至历史数据服务器。

系统构架概述：构建统一的模型，采用双总线系统结合单一通信服务器设计。强调两个数据交换中心的核心地位，并着重描述了信息交互总线的详细架构设计。

系统构架模型

系统框架，依据信息交互平台的系统结构与功能需求，从逻辑层面被细分为六个关键层次：应用展现层、集成接口模块、适配器组件、消息传输层、服务支持层以及交互中枢网络层。

系统框架模型见图4-4。

图信息交互总线框架

应用层包括矿井及选煤厂所涉及的调度系统、生产管理系统、营销管理系统等多个业务系统，运行环境相对独立，负责对应领域的业务功能与数据；集成层主要负责提供多种传统的接口，以适应异构业务系统数据源的多样性，利用多样化的接，总线适配器能够集成所需的业务数据，并以对应的方式向业务系统提供对应格式的数据；适配器层是业务系统与交互总线的中间人，对外负责完成数据格式转换，包括业务数据向标准消息的生成，以及消息向业务系统所需格式的数据解析，此外，适配器层还负责发布/订阅机制在客户端的功能，

以下是系统的主要构成及其功能概要：  1. **消息管理**：包括订阅、暂停、恢复、退订和消息发布，涵盖格式校验与内容审核等流程，确保消息合规性。此外，还支持自定义扩展各类消息，以满足不断变化的信息需求。  2. **消息核心**：作为信息交换的标准化载体，消息层承载总线内部的标准消息，确保信息传递的统一性。  3. **服务层设计**：遵循Web服务标准，采用一系列技术手段，以实现总线的各项功能性服务。  4. **发布/订阅机制**：总线层的基础是发布/订阅模式，发布/订阅引擎作为服务器端，承担消息路由的重任，确保消息精准送达接收者。  5. **管理与监控**：配备发布/订阅管理模块，对引擎进行有效管理和实时监控，保障其稳定运行。  6. **安全保障与维护**：总线层提供日志记录功能，确保运行过程的可追溯性，同时内置安全机制，提升系统的稳定、安全及可维护性。

系统功能要求

为了确保矿井及选煤厂各业务系统间的信息交互达到高效，同时提升信息交互总线的易用性、可维护性、可扩展性和安全性，相应的技术与功能需求如下：

(1)信息模型

在确保数据及标识的一致性基础之上，信息交互模块的设计须遵循国际通用标准，进行建模与信息交换。对于现有消息格式无法满足应用需求的情形，我们将支持扩展消息功能，以适应特定的信息交互需求。鉴于消息的庞大数量与复杂结构，我们将提供图形化展示与可视化工具，以便于员工直观理解和操作，包括消息生成、解析、扩展等各个环节的操作便利性。

(2)信息交互日志与数据库

信息交互总线应配备日志管理和数据库模块，旨在提升系统管理、维护及错误排查的便捷性。同时，通过在总线数据库中存储消息，能够有效防止重复数据的生成与传输，从而优化信息交互总线的运行效能。

(3)实时与准实时数据传输

为了满足应用中对实时数据与准实时数据交互的特定需求，信息交互总线应当构建高效的数据传输体系，确保这类数据交换的顺畅进行。信息交互总线负责从各自动化系统搜集实时和历史数据，涵盖了通过多种通信手段获取的数据，并在收集后将它们转化为统一的数据模型，进行进一步的数据处理。

(4)支持大容量消息

鉴于消息的粗粒度特性，业务系统间的数据交换通常伴随着海量信息，这就要求信息交互总线具备处理吉字节级别庞大数据流量的能力。

(5)稳定性与可靠性

信息交互总线在处理业务系统的信息请求时，应具备即时响应及明确的成功状态反馈功能。针对高并发场景，它还需具备强大的负载均衡性能，确保在高吞吐量的同时，信息交互的可靠性得到保障。

(6)发布/订阅机制

为了确保业务系统间的完全解耦并实现信息透明交换，推动信息交互总线高效运作、易于管理和扩展，信息交互总线应当整合基于代理（Broker）的发布订阅功能。此功能由发布订阅引擎处理，它负责协调各业务系统的信息发布与订阅，以及消息路由。各个业务系统间保持独立，具体执行需遵照WS-Notification标准体系的三个规定规范。

(7)支持双总线需求

为了满足系统安全分区的规范，信息交互需求促使设计多重或以上的信息交互总线，这就要求信息交互总线具备在各条总线间实现消息路由的能力，并支持区域间的通信功能。

(8)接入系统管理

该系统负责对信息交互总线上连通的多套系统进行高效管理，支持直观展示各接入系统的基本信息，包括名称、地理位置及连接参数。同时，它还具备评估各接入系统对公共信息模型兼容性的功能。

实现对集成至总线的系统的禁用与启用功能，旨在灵活管控，在特定情况下临时限制特定系统数据与总线的连接。

(9)支持数据集成模式

总线支持联邦式的数据集成架构，其数据封装功能使得不同类型的数据，包括结构化与非结构化，能够无缝对接并隐藏实际的源系统位置。这种设计实现了多分布式应用系统的数据呈现如同单一数据服务提供商，对于应用系统而言，仅需从总线获取数据，无需关注数据的具体来源或连接协议细节，接入过程对数据应用系统保持透明性。

(10)事件通知服务

当系统中的数据状态遭遇变更时，应用系统将通过事件接口接收到相应的消息通知，或者直接获取到数据更新的内容。

(11)数据同步管理

支持多元化的数据同步策略，确保主数据在源系统和目标系统之间的一致性得以维持。

(12)总线安全机制

为了确保信息交互的严密安全性，信息交互总线应当内置身份验证适配器、权限管理模块、加密消息传输功能，并配备异常报警等安全与主动防护措施。

日志管理：实现对数据传输过程中所有数据访问事件的详尽记录

安全保障与权限管理：实现有效的身份验证和数据权限划定，灵活掌控应用系统对数据资源的访问权限界限。

消息运行状态监控：对整个系统的运行情况进行实时监控，主要包括运行状态、访问流量、负载能力和运行日志等。

(13)数据采集功能

三维可视化矿井及选煤厂运行管理集成平台应具备兼容接收无源数据的能力，该功能涵盖通过多种通讯手段获取的实时与历史数据，经转换为统一的数据模型，以便供其他关联系统进行高效的数据处理操作。

(14)基于浏览器的管理界面

该系统的主要功能涵盖智能支持平台的全方位配置、监控与管理，包括但不限于： - 总线与适配器的高效管理 - 发布/订阅引擎的细致配置与维护 - 标准消息的有序处理与管控 - 消息数据库的妥善管理和维护 - 日志数据库的日志记录与查阅 这些功能通过在服务中心构建相关服务模块，并借助Ajax技术实现浏览器上的远程调用，确保操作便捷且管理功能完善。

(15)历史数据提取功能

数据在总线系统中得以有效传输，被存储于数据库内，同时支持对历史数据的检索与查询功能。

系统技术组成

三维可视化系统的设计应严格遵照相关标准，采用松散耦合的方式确保主站与其他系统的高效信息交互。系统支持统一且兼容的全CIM模型和标准化的消息交换机制。同时，具备非标准私有协议的适配能力，能够将其转换为标准协议，从而顺应服务导向架构(SOA)的要求，实现数据的无缝集成。

(1)Web服务

智能支持平台依托Web服务架构进行数字化构建，其开放性和标准化特性确保了平台的模块化与灵活性。包括中心的外围适配器和管理模块，以及中心内部的日志服务器、完整的XMLSchema模型库和XML数据库，所有组成部分均基于Web服务设计。这些功能模块的兼容性支持异构系统，并且能够在网络的任何位置进行部署。

(2)的粗粒度服务

为了构建全面的数字智能支持平台，单纯依靠Web服务进行标准化是不够的，我们还需采纳面向服务（SOA）的理念，即通过粗粒度服务对配电业务的多元化需求进行整合和统一。IEC系列标准作为公认的智能行业规范，涵盖了公共信息模型CIM及数据交换标准，这些标准正是基于SOA的粗粒度设计原则。因此，本项目计划与SOA架构协同，旨在平台中实现针对配电业务的精细化、标准化服务——数字化配电粗粒度服务。

(3)事件（发布/订阅）引擎

通过上述描述，Web服务的核心优势体现在其对智能支持平台的平台无关性、开放的功能接口以及标准化的实现，它支持SOA架构并强调粗粒度服务的运用。在SOA松散耦合的架构基础上，智能支持平台进一步采纳了基于事件驱动的发布/订阅模型，以实现各个子模块间的彻底解耦。这一模型必须遵循WS-Notification标准，即一种建立在Web服务之上的发布/订阅协议规范。

(4)基于的消息主题设计

基于事件的发布/订阅机制由数字智能支持平台构建，该平台遵循消息交换标准，通过将消息视为事件，其发布的订阅引擎能够有效整合各类应用，从而实现数字化环境中丰富的业务功能。

(5)日志数据库

日志数据库，作为智能支持平台的核心组件，专司记录总线中信息发布与订阅的详细情况。包括诸如消息订阅记录（包含订阅方信息、订阅的主题、订阅的时间以及确认状态）、消息发布记录（涉及发布者、发布的主题、时间以及执行结果）等数据。通过这些日志，我们能够实现对消息主题、订阅方和发布方的多维度分析，并据此进行可视化呈现，从而有效支持业务流程的实时监控与管理。

(6)全模型XML数据库

智能支持平台所流通的信息严格遵循XML标准的消息架构。为此，我们构建了两个专门针对XML的数据库：一个用于存储标准化的XML消息模板，称为XML模型库；另一個则储存实际应用中符合这些规范的XML消息，对应于模型的实例化存储。前者象征着全面的模型框架，后者则代表了模型的实际运用实例。

(7)非侵入式适配器

信息交互平台的适配器以对原应用的透明性为设计原则，不需考虑应用的架构细节或采用的技术手段，具备高度兼容性。其对应用的修改需求极低，体现了非侵入式的特性，最大程度地减少了干扰影响。

系统硬件结构

三维可视化系统在矿井及选煤厂运行管理集成平台的架构中，实现了对安全区I和安全区Ⅲ的全面集成，两者在配置上保持严格的一致性。其间，通过设立双向专用物理隔离设备，确保了安全区I与安全区Ⅲ之间的有效分隔，如图4-5所示。

图系统硬件结构

1.4.3.2.集成数据内容

通过信息交互总线(IEB)或综合数据平台，依据实际建设状况，整合各业务子系统的多元数据资源，如图形数据、设备信息、运行状态数据、即时数据及环境参数等，构建标准化的基础信息库。具体内容涵盖：

立体GIS图：来自立体GIS系统。

接线图：与之相关的站点。

以下是来自自动化系统的部分图纸： - 分界室、配电室及箱变的接线图 - 系统级的系统接线图，同样出自自动化系统

线路单线图示例：源自GIS系统或上级调度的详细图形展示

故障详情：当前的煤矿及选煤厂故障主要源于自动化系统的异常，涵盖既往已发生的线路、设备故障，以及当前正在解决的用户和低压问题。

实时监控的矿井及选煤厂自动化信息系统特性：包括自动化设备的远方遥控（两遥）操作与故障报告，均由自动化系统实时传输。

电力数据展示：源于电力信息采集系统，用于呈现设备实时的电能消耗情况等详细信息。

实时主网信息源自上级调度自动化系统的综合两遥监控与故障数据。

信息总线与各个系统的接口

与上一级调度自动化系统接口

IEB接收来自上一级自动化系统的设备数据、拓扑详情、即时通信以及故障诊断分析结果。

与一体化协同管理系统接口

IEB接收来自矿井及选煤厂的一体化协同管理系统的全面数据，包括但不限于：实时监控与质量数据、故障诊断结果、预期故障及其影响范围、受影响用户，以及针对计划检修和故障操作票的分析结果。

一体化协同管理系统整合了IEB获取的GIS系统中的矿井及选煤厂设备数据，包括设备位置信息、地理拓扑结构以及用户地理位置；同时，它还接入了上一级调度自动化系统的分布式和站设备信息，涵盖了拓扑数据、实时运行情况、故障诊断报告，以及采集系统的关口电量动态、实时监控和故障警报。此外，系统还接收相关应用系统的用户故障报警信息，确保信息的全面与准确传递。

与GIS/PMS系统接口

IEB接收到来自矿井及选煤厂的设备信息、地理拓扑数据以及用户的地理位置数据，这一切均通过GIS系统进行传输。

将生产管理系统(PMS)中的计划检修详情、预期故障数据以及设备登记档案等相关资讯同步至总线系统。

GIS系统通过IEB从上一级调度自动化系统及其下辖的矿井及选煤厂实时获取信息，包括故障分析结果、相关应用系统的电量和实时数据。这有助于确保数据维护的源头唯一性，并促进数据的共享功能。

IEB将设备的在线监测数据、即时通信内容以及故障解析结果等关键信息转发至PMS等相关系统中。

企业集成总线ESB能够通过相关应用系统接收来自IEB的自动化系统中矿井及选煤厂的实时数据，以及故障分析的成果。同时，系统还能获取PMS系统中设备资产的详细信息。

根据服务对象的差异化定位，本系统主要致力于为信息部门提供集成支持，涵盖八大核心应用。相比之下，IEB则侧重于为生产和运行等多元化应用场景提供全面的支撑服务。

鉴于其服务目标的差异，应用集成总线局限于在安全三区内的应用集成，而IEB则具备更广泛的适应性，能够集成安全一区及安全三区的相关应用程序。

IEB和应用集成总线之间的联系：

IEB与应用集成总线兼容WebService、JMS等标准服务接入模式，从而实现了两者之间的顺畅集成和总线互联。

IEB应用集成总线支持现有的服务应用，使得接入IEB的系统能够通过该总线实现无缝访问。

应用集成总线IEB允许访问已经存在于IEB上的服务。

1.4.3.3.集成解决方案

数据集成系统实现业务子系统的数据集成及整合，数据集成系统能够以标准接获取公共信息，同时能够通过基于一般文件、数据库、专用通信协议的接口获取非标准业务数据，数据集成系统按照统一的标准对数据进行整合，建立一体化矿井及选煤厂管理系统数据中心，对运行数据、参数、业务数据进行管理，为各种可视化应用提供数据支持。

集成配置管理

该系统具备以下关键功能：数据字典的维护与管理，数据的全面维护，详实的日志管理，多元数据库的综合管理，包括备份与恢复策略，精确的时间同步控制，以及版本控制，所有这些旨在确保数据集成系统的安全稳定运行，提供全方位的管理和维护支持。

数据交换

该数据交换模块旨在满足在保障网络安全隔离的前提下，各个应用系统间的数据交互需求。它致力于为各部门用户提供高效、稳定且安全的数据交换服务，促进数据中心与业务子系统之间的无缝沟通与信息流通。

数据交换模块通过统一的维护界面，实现了对底层实现细节的有效隐藏。用户可以通过配置界面，灵活地管理和组合多种配置参数，从而实现实时高效的功能运作。

该数据交换模块支持多元化的标准化接口，涵盖了CIS服务接口及ESB通信总线接口。针对特定需求，我们亦配备了一般性的文件传输和ODBC数据交换接口，以满足多样化场景的需求。

基于文件服务的数据交换接口

通过文件服务以文件介质进行系统间的数据传输，具体流程为：首先，从源系统获取所需文件，然后借助数据交换服务的功能，将数据目标导向至指定的目的节点，最终以文件的形式存储在相应的目录内，从而实现数据交换。访问方式及支持的文件类型明细如下：

E格式文件；

SVG格式文件；

XML格式文件；

文本格式文件；

数据库访问接口

数据交互流程主要包括：通过数据交换服务功能，从源系统数据库中的数据表提取数据，然后传输至目标节点，进一步提供数据入库服务，从而实现数据表间的数据有效交换。

系统凭借ODBC/JDBC组件的优势，实现了对符合SQL标准的多元数据库的数据抽取与装载，其操作严格遵照相关规范。

遵循ODBC/JDBC标准；

遵循标准SQL访问；

数据库视图访问；

消息事件接口

为特定业务系统定制专用的通信接口，旨在通过TCP/IP协议进行数据交换，并支持Socket通信协议，以确保消息接收服务的高效与规范性。

数据整合

该系统集成了如下功能：数据库建模与管理、编码规范管理、详实的数据管理，以及自定义数据统计分析公式和模型拼接。通过对设备参数、管理数据、资产数据及运行数据的全面剖析，我们运用信息数据的提取、清洗和装载技术，致力于构建矿井及选煤厂的可视化数据整合平台，以统一的建模视角服务于各类应用场景。

数据存储

数据管理策略强调"源头保真，一致性共享"，信息集成软件专司从各业务系统搜集数据，实施详尽的验证与整合，后续存储于系统中。数据集成系统配备数据维护工具，支持对核心数据的实时更新及变更追踪审计功能。

在数据管理中，我们严格实施版本管理和时间控制策略。版本控制主要应用于设备命名的变更过程，包括新厂启用、厂站扩展、线路调整以及旧设备的退役等场景，以确保一致性。历史追踪功能则着重于设备的生命周期管理，记录设备的启用和退役状态。数据集成系统作为关键组件，负责提供高效的数据处理服务，解决内部版本和时间相关问题，从而为用户呈现出统一、可追溯且真实的数据服务界面。

数据安全策略管理

数据安全的全方位防护涵盖物理层面的安全保障、逻辑层面的严谨设计，以及数据使用的合规管理。

数据物理安全

物理层面的数据保护着重于确保系