數(shù)字化礦井關鍵技術

1、數(shù)字化礦井關鍵技術1門戶技術 管理信息系統(tǒng)使用單位較廣，人員較多，信息連續(xù)性較強，如何將這些重要信息進行有序處理，并能將不同信息分發(fā)到不同權限的人員，可視化信息門戶是很好的一種解決方案?？梢暬畔㈤T戶是建立在地理信息系統(tǒng)和Internet/Intranet技術之上的企業(yè)集成應用門戶，它無縫集成了企業(yè)的多種應用，為企業(yè)提供了一個跨越多種分散的、內部和外部的信息處理過程的系統(tǒng)鏈，并對企業(yè)的信息進行有序、可控的管理。 綜合信息化系統(tǒng)采用可視化信息門戶技術，使得系統(tǒng)結構清晰，使用者通過統(tǒng)一的信息門戶訪問所授權的應用系統(tǒng)，加強了對系統(tǒng)信息和人員使用的管理?？梢暬瘧瞄T戶將GIS、與VR(Virtual

2、Reality結合起來，通過信息交換模塊與企業(yè)的其他業(yè)務系統(tǒng)融合在一起，利用可視化分析工具（如專題圖應用、可視化分析、預警等）實現(xiàn)煤炭開采與動態(tài)分析的可視化應用。從而實現(xiàn)單點登陸，全面應用。2應用中間件 管理信息系統(tǒng)具有應用多，資源共享、互通互聯(lián)的需求強，系統(tǒng)中技術多而復雜等特點，需要采用企業(yè)應用集成（EAI）技術進行管理，而應用中間件正是解決這個問題所必需的技術。采用中間件技術，可以將應用之外的系統(tǒng)基礎框架從系統(tǒng)開發(fā)中獨立出來，使用成熟的中間件產品進行管理，規(guī)避開發(fā)風險。采用支持開發(fā)、集成、部署和管理大型分布式Web應用、網絡應用和數(shù)據庫應用的服務器以及信息應用門戶、數(shù)據采集以及數(shù)據信息交換

3、平臺等成熟中間件，使整個系統(tǒng)的體系結構能夠充分滿足開發(fā)和部署系統(tǒng)的要求。數(shù)據集成平臺中間件數(shù)據集成平臺中間件是企業(yè)內部或企業(yè)之間利用Intranet或Internet進行數(shù)據集成的中間件，為數(shù)據庫、文件系統(tǒng)以及應用程序等異構數(shù)據源提供包含提取、轉換、傳輸和存儲等操作的數(shù)據集成服務。系統(tǒng)通過消息通信、FTP等多種傳輸方式，可以自動、方便、快捷地實現(xiàn)數(shù)據的復制和上傳下達，完成基于數(shù)據的應用集成。異構數(shù)據交換中間件由服務器和客戶端組成，其中客戶端可以是專用的圖形界面工具，也可以是用戶的應用程序。實際應用的場景由數(shù)據發(fā)送端和數(shù)據接收端組成，在兩端中，服務器分別承擔不同的角色，即用于發(fā)送或接受。下圖是數(shù)

4、據集成平臺的結構圖：1) 服務器端 數(shù)據集成平臺中間件的服務器是數(shù)據集成系統(tǒng)的核心，其功能包括如下幾個方面：· 完成數(shù)據的發(fā)送、轉換和接收；· 監(jiān)聽并處理客戶端請求；· 監(jiān)聽并處理其他服務器的請求，這樣用戶可以通過一個服務器實現(xiàn)對另一個服務器的遠程控制；· 管理相關對象，如任務、適配器、渠道、數(shù)據源、數(shù)據處理插件等。2) 客戶端 數(shù)據集成平臺中間件的客戶端是一個功能強大的、具備友好圖形界面的前端工具，利用它，用戶可以完成：· 對具體服務器的操縱。如啟動、關閉、設置發(fā)送服務器服務，定義、管理任務，查看日志信息等功能。對任務的操縱是通過向導方式進行

5、的，通過它可以方便地生成數(shù)據發(fā)送或接收任務。· 對流程的定義和監(jiān)控。一個數(shù)據流程一般涉及到多個服務器。利用客戶端工具，可以定義涉及到多個服務器的數(shù)據流程，并將流程的定義部署到相關的服務器上，自動形成發(fā)送或接收任務。同時，用戶也可以通過客戶端工具對流程進行監(jiān)控，如檢查流程的運行狀態(tài)，中止或重新啟動流程等。3) 功能與特點· 異構數(shù)據源轉換：支持多種類型的數(shù)據作為信息交換的對象，如關系數(shù)據庫的數(shù)據、XML文件，格式化文本文件，普通文件，以及工控數(shù)據等。· 增量數(shù)據復制：提供對于關系數(shù)據庫中數(shù)據的增量復制功能，并支持基于觸發(fā)器和快照的兩種方式，用戶可以根據系統(tǒng)條件和需要

6、進行選擇。· 靈活的數(shù)據加工：當數(shù)據傳輸雙方對數(shù)據的格式、模式等要求不一致時，可以通過中間件的數(shù)據處理插件進行靈活的數(shù)據轉換。與適配器類似，數(shù)據插件是一種軟件模塊，可以根據用戶的特殊要求，按照中間件提供的數(shù)據訪問接口對中間件服務器發(fā)送或接收到的數(shù)據進行加工。· 安全可靠的數(shù)據傳輸：通過CA認證、數(shù)據加密等在多種方式保證數(shù)據傳輸?shù)陌踩?，通過支持可靠的數(shù)據傳輸方式，如MSMQ，保證數(shù)據傳輸?shù)目煽啃浴?#183; 操作的自動化：支持數(shù)據提取、轉換、傳輸和加載全過程的操作，通過任務定義的方式定義數(shù)據處理流程，完成在各種網絡條件下的數(shù)據復制和傳送操作。任務可以手工執(zhí)行和自動執(zhí)行。&

7、#183; 對XML的有效支持：XML已經成為數(shù)據表示和交換的國際標準。數(shù)據交換中間件提供了對XML的有效支持，包括：支持XML類型的數(shù)據源，支持XML格式的數(shù)據處理插件接口，以及支持中間數(shù)據的XML格式。· 支持數(shù)據傳輸流程：一次完整的數(shù)據傳輸過程可能涉及到多個單位，因而涉及到多個數(shù)據交換中間件服務器。這樣的傳輸過程成為傳輸流程，它規(guī)定了參與數(shù)據流轉的服務器、數(shù)據在服務器之間傳輸?shù)拇涡虻?。?shù)據交換中間件客戶端工具不但可用于管理具體的服務器，也可用于定義數(shù)據流程，監(jiān)控數(shù)據流程等。· 數(shù)據沖突解決：數(shù)據交換中間件為數(shù)據匯總和數(shù)據交換中的數(shù)據沖突問題提供了完善的解決方案，如自動

8、添加特征字段、舍棄或接收發(fā)送沖突的數(shù)據等。· 日志和性能監(jiān)控：數(shù)據交換中間件提供了強大的日志和性能監(jiān)控功能，可以對操作進行審計，檢查服務器的運行狀況。4) 可接入數(shù)據系統(tǒng)· 通用數(shù)據庫系統(tǒng)Oracle、SQLServer、DB2、Sybase、MySQL等· 工業(yè)控制系統(tǒng)GE、Holleywell、Rockwell、浙大中控等· 專用業(yè)務系統(tǒng)ERP、CRM、SCM等· 特殊應用系統(tǒng)通過編寫專用接口程序，實現(xiàn)數(shù)據的集成門戶服務器中間件 礦井管理信息系統(tǒng)的使用單位較廣，人員較多，信息連續(xù)性較強，如何將這些重要信息進行有序處理，并能將不同信息分發(fā)到不

9、同權限的人員，可視化信息門戶是很好的一種解決方案?？梢暬畔㈤T戶是建立在地理信息系統(tǒng)和Internet/Intranet技術之上的企業(yè)集成應用門戶，它無縫集成了企業(yè)的多種應用，為企業(yè)提供了一個跨越多種分散的、內部和外部的信息處理過程的系統(tǒng)鏈，并對企業(yè)的信息進行有序、可控的管理。 系統(tǒng)采用可視化信息門戶技術，使得系統(tǒng)結構清晰，使用者通過統(tǒng)一的信息門戶訪問所授權的應用系統(tǒng)，加強了對系統(tǒng)信息和人員使用的管理?？梢暬瘧瞄T戶將GIS、與VR(Virtual Reality結合起來，通過信息交換模塊與企業(yè)的其他業(yè)務系統(tǒng)融合在一起，利用可視化分析工具（如專題圖應用、可視化分析、預警等）實現(xiàn)煤炭開采與動態(tài)分

10、析的可視化應用。1） 系統(tǒng)結構2） 技術特點：· 基于J2EE技術架構；· 應用“工廠”設計模式；· 可擴展的分布式元數(shù)據管理體系；· GIS與VR(Virtual Reality與可視化技術綜合應用· 系統(tǒng)功能的模塊化、組件化和個性化，可輕松實現(xiàn)功能擴充；3） 系統(tǒng)功能：· 系統(tǒng)配置與權限管理部分，包括功能樹管理，用戶管理、角色管理、表單輸出管理、曲線配置管理等。· 輸入功能部分，包括用戶登錄、權限驗證、功能樹加載、用戶界面加載、地圖數(shù)據加載，功能條件的加載等。· 輸出功能部分，包括通用的報表輸出、可視化曲線輸出

11、和專題應用分析等。報表工具中間件 報表工具是一個專用于生成統(tǒng)計圖表工具軟件，用于報表樣式的制作、數(shù)據的提取、表內的計算和打印。它通過ODBC接口從各種類型的數(shù)據庫中提取數(shù)據，從而實現(xiàn)了對后端數(shù)據庫的透明訪問，利用它可以動態(tài)定義各種類型的報表，而在此之前需要通過修改源碼才能做到，因此可以降低后期的維護費用。生成的報表可以存放成Excel、Pdf格式，供用戶進一步修改、保存、打印。1） 主要功能 系統(tǒng)的功能模塊包括樣式和圖表的制作、查詢的定義、表內公式的定義三大部分。樣式的制作包括設置字體、顏色、對齊方式、數(shù)值格式、圖案、表格線以及打印方式等。圖表提供了將報表中的數(shù)據以圖形的方式直觀的顯示出來的功

12、能。表內公式完成對表內數(shù)據的求和、求平均值等。定義查詢就是針對具體的需求利用SQL語句將數(shù)據從業(yè)務數(shù)據庫中提取出來，這是本系統(tǒng)的核心部分，同時提供了查詢變量的定義和引用的功能，并實現(xiàn)了參數(shù)化查詢。2） 輸出格式 報表工具可以將系統(tǒng)所生存成的報表以多種格式輸出，包括：PDF、XML、EXCEL、RTF、CSV、SVG、文本等，方便用戶對報表進行進一步的處理。電子表單中間件 電子表單是基于WEB方式的、在Internet或Intranet范圍內實施電子化表單設計、集中管理、分發(fā)、填寫、收集處理的多渠道、多樣式數(shù)據采集系統(tǒng)。1） 主要功能：支持線上或離線填寫電子表格；支持填報者使用一般瀏覽器填寫及提

13、交電子表格；支持在Windows、Unix、Macintosh等不同平臺使用電子表格填寫軟件；支持于填報電子表格時插入附加檔案；電子表格系統(tǒng)必須支持 Unicode能在同一張電子表格顯示中、英文字及接受在同一個字段輸入中、英文字。亦可將Unicode資料傳送到其它系統(tǒng)相關系的系統(tǒng)繼續(xù)操作；支持多種途徑提交電子表格；網頁上載（HTTP）；電子郵件（SMTP）；能將收回的電子表格上資料自動傳送（以XML交換）到其它系統(tǒng)例如工作流系統(tǒng)，數(shù)據庫等；以W3C的XML格式為基礎建設的系統(tǒng)較佳；能與一般數(shù)據庫兼容，例如Oracle 、MS、 SQL等；支持JDBC和ODBC。2） 技術特點· （1

14、）基于W3C Xforms 標準，表單采用XML格式存儲· 基于W3C Xforms標準，用XML表示表單，使得表單工具更加國際化，通用性更強。· 能夠輸出多種格式的表單· 可以被解釋成多種宿主語言格式，比如Html格式，PDF格式，WML格式等，從而實現(xiàn)一次設計，多次使用，而且不同格式的表單對應的后臺應用是相同的。· 設備無關性· 可以在多種設備上使用，并能夠實現(xiàn)多種設備之間的交互，比如PC，PDA等。· 表單數(shù)據和收集這些數(shù)據的表單控件完全分離· 每個表單模板可以跟不同的數(shù)據模型綁定，實現(xiàn)數(shù)據輸出。每個數(shù)據模型也可以跟不

15、同的表單模板綁定，實現(xiàn)數(shù)據顯示。傳統(tǒng)的開發(fā)方法將比較麻煩而且非常浪費時間，采用表單工具的數(shù)據與表單分離的特性，只要為每個應用單位設計不同的表單模板，采用同樣一個數(shù)據模型就可以實現(xiàn)了。· 數(shù)據與表單分離實現(xiàn)了顯示和邏輯的分離· 當用戶的后臺邏輯處理發(fā)生改變時，只需調整輸出的數(shù)據和處理規(guī)則就可以了，根本不需要考慮這些數(shù)據是怎么顯示的，當用戶需要調整顯示頁面的時候，也只需改變表單模板就可以了，后臺的程序根本不用改變。· 表單提交的數(shù)據也是用XML格式表示的，這消除了使用應用程序在后臺編寫特定的服務端應用（邏輯）來解析客戶端提交的數(shù)據。接收到的XML實例數(shù)據可以直接生效并

16、被后臺應用程序處理。· 內置數(shù)據校驗機制· 系統(tǒng)內置了大量的數(shù)據校驗機制，比如字符校驗，數(shù)字校驗，日期校驗，自定義模板校驗等，用戶只需要選擇相關的校驗方法和校驗規(guī)則就可以實現(xiàn)常用的數(shù)據校驗了。· 支持數(shù)據域之間的動態(tài)依賴計算· 可以在表單上實現(xiàn)數(shù)據域之間的動態(tài)依賴計算，實現(xiàn)表單數(shù)據的統(tǒng)計功能，設計工具提供了設置動態(tài)依賴計算的功能，使用非常方便，靈活；· 支持自定義的JavaScript校驗、計算以及其他功能· 每個控件都提供了相應的JavaScript出發(fā)事件，表單設計人員可以通過在相應的時間中編寫JavaScript代碼，實現(xiàn)自定義

17、的校驗、計算以及其他功能。設計工具自帶了一個JavaScript編輯器，支持語法識別和高亮度顯示。· 能夠通過讀取多種數(shù)據源初始化表單· 可以直接從數(shù)據庫，XML文件，文本文件獲取數(shù)據，對表單進行初始化。· 支持多條記錄的輸入和處理· 提供了一個table控件，支持最終用戶在使用表單時可以輸入多條記錄，刪除、增加記錄等功能。· 支持多種平臺· 表單用xml格式描述，通過表單服務器解釋成適合各種平臺的格式，所以很好的實現(xiàn)了跨平臺的要求。3 數(shù)據庫技術數(shù)據庫結構設計數(shù)據庫是管理信息系統(tǒng)建設的基礎，經過幾十年的技術水平提高和學術研究的不斷進

18、步，數(shù)據庫設計已經形成了一套成型的理論和方法。在管理信息系統(tǒng)的建設中，應采取成熟的數(shù)據庫設計模式，以數(shù)據庫設計范式為設計準則，避免因結構設計不合理導致數(shù)據插入刪除異常，或數(shù)據不一致，并根據各個表的使用頻度、表容量來綜合平衡數(shù)據冗余和效率之間的關系。合理建立視圖、索引、觸發(fā)器和數(shù)據約束等，綜合考慮查詢速度、增刪改速度和查詢語句復雜度導致的效率問題，取得最優(yōu)化的結果；對數(shù)據量較大的表，精簡主表內容，采取獨立表空間，獨立索引空間，倒排索引，水平表分割和人工索引等多種方式提高數(shù)據訪問速度，優(yōu)化數(shù)據庫的性能，并將經常修改的當期業(yè)務記錄和主要用于查詢檢索的歷史業(yè)務信息分開建表，提高效率。建立一套完整的安全

19、生產數(shù)據庫體系。在這個體系里數(shù)據庫有劃分為關系數(shù)據庫（安全生產類、管理信息類）、空間數(shù)據庫（地理信息系統(tǒng)類）、實時數(shù)據庫（自動控制類）。其結構為集中式數(shù)據庫和分布式數(shù)據庫共存，集中式數(shù)據庫中存儲元數(shù)據和共享數(shù)據，分布式數(shù)據庫中存儲基本業(yè)務數(shù)據。在不同層次和不同業(yè)務的數(shù)據庫之間可以實現(xiàn)信息傳遞和資源共享。確保數(shù)據庫結構與網絡結構的一致性。例如，對于實時查詢、實時修改的數(shù)據元素，可以通過本地數(shù)據庫或實時網絡連接的遠地數(shù)據庫存取、維護；對于非實時的數(shù)據訪問，可按照用戶授權級別請求訪問。編制分系統(tǒng)、子系統(tǒng)和全系統(tǒng)數(shù)據字典。確保設計方案中的各層次數(shù)據庫之間的一致性。對于各個數(shù)據庫中涉及的同一個數(shù)據項，在

20、設計時必須是一致的，這一點在數(shù)據復制、數(shù)據編檔及儲存、數(shù)據倉庫及應用開發(fā)中必須予以考慮。明確定義機構及其以上各層應用和用戶所需的數(shù)據元素，從而保證這些數(shù)據在網絡節(jié)點上可以采用全時網絡連接來維護。定義清楚有實時事務處理的數(shù)據元素，并保證這些數(shù)據是在本地數(shù)據庫中維護或通過全時連接的網絡從其它節(jié)點立即存取。在輔助參數(shù)表的設計上，需要遵守國家相關部委的有關標準，以及相關方面的代碼表、行業(yè)規(guī)范和各項準則。對于已形成統(tǒng)一規(guī)范的代碼表，如設備編碼等，采用該規(guī)范編碼結構作為系統(tǒng)代碼表的結構；并為其它代碼建立參照表，以便未來業(yè)務和應用的擴展。在數(shù)據庫功能設計上，按照礦井管理信息系統(tǒng)的應用需求，要能夠存儲各類數(shù)據

21、、視頻、音頻等多媒體資料、能夠按照處理流程進行雙向、單向的數(shù)據調用。根據應用需求，數(shù)據庫能夠能管理和存儲1年的當前數(shù)據和5年的歷史數(shù)據。數(shù)據庫性能設計數(shù)據庫系統(tǒng)必須具有較高的可維護性和可擴充性，以保證新的需求和應用可以很容易地增加到已有系統(tǒng)中，而不需要對已有的數(shù)據庫體系結構和應用系統(tǒng)做太大的改動。各種大型關系數(shù)據庫管理軟件，如Oracle、SqlServer、DB2等都在系統(tǒng)一級提供了多種數(shù)據性能優(yōu)化方法，如表空間管理、索引空間管理、控制塊大小設置、緩沖池設置、存檔模式設置以及一些系統(tǒng)參數(shù)的設置等等，合理配置這些參數(shù)將可能使數(shù)據庫整體性能提高10%-20%，這些參數(shù)的配置，只有總體原則可參考，并沒有固定的最優(yōu)配置方法，主要是根據系統(tǒng)的具體需求，依靠實施人員的經驗來決定如何配置。4系統(tǒng)技術層次架構系統(tǒng)是一個多層次的技術體系結構，其結構圖如下：系統(tǒng)共劃分為四個層次、三個體系。依次為信息基礎設施層，數(shù)據庫層，數(shù)據整合層，用戶應用平臺層。多種通信模