礦井安全治理信息系統的設計與實現

摘　要:根據目前計算機技術的發展和礦井安全監測監控系統的應用狀況,詳細研究礦井安全管理信息系統的結構、功能設計,并具體實現系統功能。

關鍵詞:礦井;GIS;安全管理信息系統

中圖分類號:TD79+1　　　文獻標識碼: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、動態變化的、與空間、位置密切相關的信息,其預測和防治研究是一項系統工程,所涉及的數據信息量十分巨大。科學、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,主要包括風流參數測定、通風機運行狀況、通風設施的狀態、防火、防塵、防瓦斯等“三防”實時監測信息等等;②針對局、礦兩級的礦井通風安全報表系統,主要是完成報表填報管理;③針對礦井“一通三防”中技術問題的輔助系統,主要功能是礦井通風測量、主要通風機性能測定、通風網絡解算、繪制通風系統圖、通風網絡圖、瓦斯等級鑒定等;④礦井監測系統以及與之相連接的數據處理系統,井下安全生產監控信息的表達主要模擬圖形為主。

但是,很多研究與系統開發工作主要結合不同專業領域來開展,如數值計算、報表管理、視頻圖顯示等,并沒有結合礦井安全管理與數據共享的特點從底層設計專用的信息系統。這樣,系統既不能與動態變化的空間圖形信息發生密切的聯系,也能很好地解決數據的完全集成和決策分析。

隨著網絡技術的不斷發展,信息共享成為用戶的迫切需求,利用Internet在Web上發布信息,為不同用戶提供空間數據查詢、聯機分析處理與決策等功能是行業信息系統發展的一種趨勢。煤炭行業因其專業需求的復雜性和空間數據的不可預測性導致礦井安全管理信息系統應用與開發相對落后,但以空間信息為主的礦井安全生產信息又離不開GIS的管理與應用。而實際生產中,礦井安全管理信息系統的研究與開發一直沒有獲得實質性突破,礦井領導與上級主管部門仍無法快速、準確、直觀、系統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的研究與開發對礦井生產的安全開采與實時監測管理具有重要的實際意義。

1　系統結構與功能設計

礦井安全管理信息系統是以GIS技術支持,實現圖形與屬性數據統一管理,針對礦井技術人員與領導、集團公司和上級主管部門等不同層次用戶開發的計算機系統,具有信息共享、異構數據互訪、多用戶并發控制、安全信息聯機分析處理、實時管理和數據統一存儲管理于后臺數據庫管理系統等特點。系統的結構與功能設計主要涉及用戶層、系統用層與數據庫系統層等方面的研究。

1.1　用戶層

用戶層主要是生產技術層與管理層,系統直接面向兩層不同的用戶。

對生產技術層來講,系統具有科學管理、處理、分析數據并指導生產的功能,同時還具有向上級領導(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。前者需要該系統為其提供成果數據進行礦安全管理與決策,后者需要該系統根據實際需求提供各種報表數據、圖形數據和實時監測數據,從而實現礦井監督管理和聯機分析處理。

1.2　系統應用層

系統應用層主要由數據管理、分析與決策,實時數據管理等各種功能操作組成。礦井安全管理信息統不是簡單的數據管理信息系統,它具有通風系統圖、安全監測系統圖等圖件的管理分析,同時實現與屬性數據的動態修改與刪除等操作,并實現圖形與屬性信息的遠程發布與在線分析。

1.3　數據庫系統層

數據庫系統層具有數據共享、異構數據互訪、多戶并發控制和系統安全保障體系等特點。

(1)礦井安全信息系統。它面向礦井生產技術,不同于傳統數據庫系統與CAD系統,是一個采集、輸入、存儲、檢索、查詢與分析空間數據,并且輸出各種安全信息的計算機系統,主要針對空間點、、面等實體及其屬性的管理。從信息系統角度講,礦井安全信息系統主要包括圖形數據庫系統與屬性數據庫系統,前者主要輸入、存儲、查詢圖形數據(如:點、線、面及其拓撲關系等),還具有圖形的分析與輸出等功能;而屬性數據庫系統主要完成圖形實的屬性數據輸入與管理、各種報表的管理與輸出等。但是兩者并不是孤立的,圖形數據與屬性數據通過數據接口和數據庫服務器實現動態連接。從數據管理角度,系統主要由通防數據管理、通風預警預測數據管理和實時數據管理組成,它們為通風系統圖、防塵系統圖等圖件的繪制提供了部分數據與屬性,如巷道風速、瓦斯含量等。圖形數據庫管理系統主要由礦井通風系統圖、通風系統立體示意圖、通風網絡圖、礦井防塵系統圖和安全監測系統圖等各種專業圖件的繪制、管理與分析、打印等功能模塊組成;同時具有通用GIS系統的各種功能(如:放大、縮小、修改、刪除、移動、旋、復制等)。系統主要包括數據輸入、圖形編輯、圖設置、圖形顯示、專業操作、數據輸出、檢索查詢、型分析和專業圖例庫等。屬性數據管理系統主要包括通風管理、瓦斯管理、防塵管理、滅火等管理、防治水管理等數據輸入、管理、打印輸出等。

總體結構功能設計如圖1。

圖1　礦井安全信息系統結構圖

　　(2)基于Internet的礦井安全管理信息系統。是建立在礦井安全信息系統的基礎上,以Ac-tiveX、Java和ASP(Active Server Pages)等技術為支,基于Web技術實現礦井安全信息的實時監測與遠程管理,采用部分基于客戶端WebGIS?處理模實現矢量圖形的遠程發布與管理,如圖2所示。功能如下:①實現集團公司有關領導和上級主部門可以通過瀏覽器對礦井通風系統和安全監測統運行情況等進行實時查看與監督管理,實現對礦井通風環境重大隱患的網上報警,例如瓦斯超限、風速超限、風量不足、溫度超限與主要通風機運行故障等,結合歷史監測數據和相應的圖表做出準確的分析判斷,并給出相應的反饋信息和決策;②集團公司“一通三防”部門可實現通風系統圖、報表等“一通三防”資料的遠程管理,實現報表的自動傳輸、自動匯總,實現通防安全信息管理;③礦領導和兄弟單位可以通過瀏覽器獲取本月圖形和數據報表,從圖形、報表或監測數據中及時做出準確分析與判斷,并發現問題快速做出響應決策。

2　系統實現與應用

(1)系統的實現使礦井安全生產管理躍上了一個新的臺階,對屬于傳統企業的煤炭工業進行了現代化改造,使我國的礦井安全生產技術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

(2)異構數據的相互利用(即開放數據互聯)、信息共享為圖形的自動生成提供基礎數據,減少了數據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節,實現無紙化辦公,大大提高工作效率、節省交通及材料費用。

　　(4)監測數據的聯機分析處理為礦井的安全開起到了實時監督作用,為及時避免安全隱患的發生提供了必要的物質基礎。

3　結束語

實際上,目前我國煤礦行業的自動化、信息化系統應用水平遠遠落后于當前計算機技術的發展與應用,差距甚大。

采用同樣的原理,礦井生產中的生產與技術管理系統、礦井安全供電系統、物質管理系統、人事、財經管理系統等等均可同時作為子系統,輔以必要的加密措施,從而構建一個完整的礦井信息管理系統,從而實現從人工管理到信息化管理的飛躍。