礦井安全治理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘　要:根據(jù)目前計算機技術(shù)的發(fā)展和礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用狀況,詳細研究礦井安全管理信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計,并具體實現(xiàn)系統(tǒng)功能。

關(guān)鍵詞:礦井;GIS;安全管理信息系統(tǒng)

中圖分類號:TD79+1　　　文獻標(biāo)識碼:C　　　　文章編號:1003-496X(2006)04-0058-03

0　引　言

礦井安全信息是一種活躍的、動態(tài)變化的、與空間、位置密切相關(guān)的信息,其預(yù)測和防治研究是一項系統(tǒng)工程,所涉及的數(shù)據(jù)信息量十分巨大。科學(xué)、高效、實時管理安全信息是十分重要的。具體地說,目前主要包括以下工作:①針對具體礦井的“一通三防”信息管理,主要包括風(fēng)流參數(shù)測定、通風(fēng)機運行狀況、通風(fēng)設(shè)施的狀態(tài)、防火、防塵、防瓦斯等“三防”實時監(jiān)測信息等等;②針對局、礦兩級的礦井通風(fēng)安全報表系統(tǒng),主要是完成報表填報管理;③針對礦井“一通三防”中技術(shù)問題的輔助系統(tǒng),主要功能是礦井通風(fēng)測量、主要通風(fēng)機性能測定、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、繪制通風(fēng)系統(tǒng)圖、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖、瓦斯等級鑒定等;④礦井監(jiān)測系統(tǒng)以及與之相連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),井下安全生產(chǎn)監(jiān)控信息的表達主要模擬圖形為主。

但是,很多研究與系統(tǒng)開發(fā)工作主要結(jié)合不同專業(yè)領(lǐng)域來開展,如數(shù)值計算、報表管理、視頻圖顯示等,并沒有結(jié)合礦井安全管理與數(shù)據(jù)共享的特點從底層設(shè)計專用的信息系統(tǒng)。這樣,系統(tǒng)既不能與動態(tài)變化的空間圖形信息發(fā)生密切的聯(lián)系,也能很好地解決數(shù)據(jù)的完全集成和決策分析。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,信息共享成為用戶的迫切需求,利用Internet在Web上發(fā)布信息,為不同用戶提供空間數(shù)據(jù)查詢、聯(lián)機分析處理與決策等功能是行業(yè)信息系統(tǒng)發(fā)展的一種趨勢。煤炭行業(yè)因其專業(yè)需求的復(fù)雜性和空間數(shù)據(jù)的不可預(yù)測性導(dǎo)致礦井安全管理信息系統(tǒng)應(yīng)用與開發(fā)相對落后,但以空間信息為主的礦井安全生產(chǎn)信息又離不開GIS的管理與應(yīng)用。而實際生產(chǎn)中,礦井安全管理信息系統(tǒng)的研究與開發(fā)一直沒有獲得實質(zhì)性突破,礦井領(lǐng)導(dǎo)與上級主管部門仍無法快速、準(zhǔn)確、直觀、系統(tǒng)地得到具體礦井的圖文并茂信息。為此,礦井安全管理信息系統(tǒng)的研究與開發(fā)對礦井生產(chǎn)的安全開采與實時監(jiān)測管理具有重要的實際意義。

1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計

礦井安全管理信息系統(tǒng)是以GIS技術(shù)支持,實現(xiàn)圖形與屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理,針對礦井技術(shù)人員與領(lǐng)導(dǎo)、集團公司和上級主管部門等不同層次用戶開發(fā)的計算機系統(tǒng),具有信息共享、異構(gòu)數(shù)據(jù)互訪、多用戶并發(fā)控制、安全信息聯(lián)機分析處理、實時管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲管理于后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等特點。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計主要涉及用戶層、系統(tǒng)用層與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層等方面的研究。

1.1　用戶層

用戶層主要是生產(chǎn)技術(shù)層與管理層,系統(tǒng)直接面向兩層不同的用戶。

對生產(chǎn)技術(shù)層來講,系統(tǒng)具有科學(xué)管理、處理、分析數(shù)據(jù)并指導(dǎo)生產(chǎn)的功能,同時還具有向上級領(lǐng)導(dǎo)(管理層)匯報工作的功能。

對管理層來講,主要有礦井管理層與集團公司理層。前者需要該系統(tǒng)為其提供成果數(shù)據(jù)進行礦安全管理與決策,后者需要該系統(tǒng)根據(jù)實際需求提供各種報表數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)礦井監(jiān)督管理和聯(lián)機分析處理。

1.2　系統(tǒng)應(yīng)用層

系統(tǒng)應(yīng)用層主要由數(shù)據(jù)管理、分析與決策,實時數(shù)據(jù)管理等各種功能操作組成。礦井安全管理信息統(tǒng)不是簡單的數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng),它具有通風(fēng)系統(tǒng)圖、安全監(jiān)測系統(tǒng)圖等圖件的管理分析,同時實現(xiàn)與屬性數(shù)據(jù)的動態(tài)修改與刪除等操作,并實現(xiàn)圖形與屬性信息的遠程發(fā)布與在線分析。

1.3　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層具有數(shù)據(jù)共享、異構(gòu)數(shù)據(jù)互訪、多戶并發(fā)控制和系統(tǒng)安全保障體系等特點。

(1)礦井安全信息系統(tǒng)。它面向礦井生產(chǎn)技術(shù),不同于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與CAD系統(tǒng),是一個采集、輸入、存儲、檢索、查詢與分析空間數(shù)據(jù),并且輸出各種安全信息的計算機系統(tǒng),主要針對空間點、、面等實體及其屬性的管理。從信息系統(tǒng)角度講,礦井安全信息系統(tǒng)主要包括圖形數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與屬性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),前者主要輸入、存儲、查詢圖形數(shù)據(jù)(如:點、線、面及其拓撲關(guān)系等),還具有圖形的分析與輸出等功能;而屬性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要完成圖形實的屬性數(shù)據(jù)輸入與管理、各種報表的管理與輸出等。但是兩者并不是孤立的,圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實現(xiàn)動態(tài)連接。從數(shù)據(jù)管理角度,系統(tǒng)主要由通防數(shù)據(jù)管理、通風(fēng)預(yù)警預(yù)測數(shù)據(jù)管理和實時數(shù)據(jù)管理組成,它們?yōu)橥L(fēng)系統(tǒng)圖、防塵系統(tǒng)圖等圖件的繪制提供了部分數(shù)據(jù)與屬性,如巷道風(fēng)速、瓦斯含量等。圖形數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要由礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖、通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖、礦井防塵系統(tǒng)圖和安全監(jiān)測系統(tǒng)圖等各種專業(yè)圖件的繪制、管理與分析、打印等功能模塊組成;同時具有通用GIS系統(tǒng)的各種功能(如:放大、縮小、修改、刪除、移動、旋、復(fù)制等)。系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)輸入、圖形編輯、圖設(shè)置、圖形顯示、專業(yè)操作、數(shù)據(jù)輸出、檢索查詢、型分析和專業(yè)圖例庫等。屬性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要包括通風(fēng)管理、瓦斯管理、防塵管理、滅火等管理、防治水管理等數(shù)據(jù)輸入、管理、打印輸出等。

總體結(jié)構(gòu)功能設(shè)計如圖1。

圖1　礦井安全信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　(2)基于Internet的礦井安全管理信息系統(tǒng)。是建立在礦井安全信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,以Ac-tiveX、Java和ASP(Active Server Pages)等技術(shù)為支,基于Web技術(shù)實現(xiàn)礦井安全信息的實時監(jiān)測與遠程管理,采用部分基于客戶端WebGIS?處理模實現(xiàn)矢量圖形的遠程發(fā)布與管理,如圖2所示。功能如下:①實現(xiàn)集團公司有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和上級主部門可以通過瀏覽器對礦井通風(fēng)系統(tǒng)和安全監(jiān)測統(tǒng)運行情況等進行實時查看與監(jiān)督管理,實現(xiàn)對礦井通風(fēng)環(huán)境重大隱患的網(wǎng)上報警,例如瓦斯超限、風(fēng)速超限、風(fēng)量不足、溫度超限與主要通風(fēng)機運行故障等,結(jié)合歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)和相應(yīng)的圖表做出準(zhǔn)確的分析判斷,并給出相應(yīng)的反饋信息和決策;②集團公司“一通三防”部門可實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)圖、報表等“一通三防”資料的遠程管理,實現(xiàn)報表的自動傳輸、自動匯總,實現(xiàn)通防安全信息管理;③礦領(lǐng)導(dǎo)和兄弟單位可以通過瀏覽器獲取本月圖形和數(shù)據(jù)報表,從圖形、報表或監(jiān)測數(shù)據(jù)中及時做出準(zhǔn)確分析與判斷,并發(fā)現(xiàn)問題快速做出響應(yīng)決策。

2　系統(tǒng)實現(xiàn)與應(yīng)用

(1)系統(tǒng)的實現(xiàn)使礦井安全生產(chǎn)管理躍上了一個新的臺階,對屬于傳統(tǒng)企業(yè)的煤炭工業(yè)進行了現(xiàn)代化改造,使我國的礦井安全生產(chǎn)技術(shù)及管理水平與國家的信息化同步。

圖2　基于Internet的煤礦安全信息系統(tǒng)

(2)異構(gòu)數(shù)據(jù)的相互利用(即開放數(shù)據(jù)互聯(lián))、信息共享為圖形的自動生成提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),減少了數(shù)據(jù)管理人員與礦山繪圖人員的大量工作。

(3)安全信息實時在線分析處理及信息共享減少了大部分資料的報送環(huán)節(jié),實現(xiàn)無紙化辦公,大大提高工作效率、節(jié)省交通及材料費用。

　　(4)監(jiān)測數(shù)據(jù)的聯(lián)機分析處理為礦井的安全開起到了實時監(jiān)督作用,為及時避免安全隱患的發(fā)生提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3　結(jié)束語

實際上,目前我國煤礦行業(yè)的自動化、信息化系統(tǒng)應(yīng)用水平遠遠落后于當(dāng)前計算機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,差距甚大。

采用同樣的原理,礦井生產(chǎn)中的生產(chǎn)與技術(shù)管理系統(tǒng)、礦井安全供電系統(tǒng)、物質(zhì)管理系統(tǒng)、人事、財經(jīng)管理系統(tǒng)等等均可同時作為子系統(tǒng),輔以必要的加密措施,從而構(gòu)建一個完整的礦井信息管理系統(tǒng),從而實現(xiàn)從人工管理到信息化管理的飛躍。