矿井安全治理信息系统的设计与实现

摘　要:根据目前计算机技术的发展和矿井安全监测监控系统的应用状况,详细研究矿井安全管理信息系统的结构、功能设计,并具体实现系统功能。

关键词:矿井;GIS;安全管理信息系统

中图分类号:TD79+1　　　文献标识码:C　　　　文章编号:1003-496X(2006)04-0058-03

0　引　言

矿井安全信息是一种活跃的、动态变化的、与空间、位置密切相关的信息,其预测和防治研究是一项系统工程,所涉及的数据信息量十分巨大。科学、高效、实时管理安全信息是十分重要的。具体地说,目前主要包括以下工作:①针对具体矿井的“一通三防”信息管理,主要包括风流参数测定、通风机运行状况、通风设施的状态、防火、防尘、防瓦斯等“三防”实时监测信息等等;②针对局、矿两级的矿井通风安全报表系统,主要是完成报表填报管理;③针对矿井“一通三防”中技术问题的辅助系统,主要功能是矿井通风测量、主要通风机性能测定、通风网络解算、绘制通风系统图、通风网络图、瓦斯等级鉴定等;④矿井监测系统以及与之相连接的数据处理系统,井下安全生产监控信息的表达主要模拟图形为主。

但是,很多研究与系统开发工作主要结合不同专业领域来开展,如数值计算、报表管理、视频图显示等,并没有结合矿井安全管理与数据共享的特点从底层设计专用的信息系统。这样,系统既不能与动态变化的空间图形信息发生密切的联系,也能很好地解决数据的完全集成和决策分析。

随着网络技术的不断发展,信息共享成为用户的迫切需求,利用Internet在Web上发布信息,为不同用户提供空间数据查询、联机分析处理与决策等功能是行业信息系统发展的一种趋势。煤炭行业因其专业需求的复杂性和空间数据的不可预测性导致矿井安全管理信息系统应用与开发相对落后,但以空间信息为主的矿井安全生产信息又离不开GIS的管理与应用。而实际生产中,矿井安全管理信息系统的研究与开发一直没有获得实质性突破,矿井领导与上级主管部门仍无法快速、准确、直观、系统地得到具体矿井的图文并茂信息。为此,矿井安全管理信息系统的研究与开发对矿井生产的安全开采与实时监测管理具有重要的实际意义。

1　系统结构与功能设计

矿井安全管理信息系统是以GIS技术支持,实现图形与属性数据统一管理,针对矿井技术人员与领导、集团公司和上级主管部门等不同层次用户开发的计算机系统,具有信息共享、异构数据互访、多用户并发控制、安全信息联机分析处理、实时管理和数据统一存储管理于后台数据库管理系统等特点。系统的结构与功能设计主要涉及用户层、系统用层与数据库系统层等方面的研究。

1.1　用户层

用户层主要是生产技术层与管理层,系统直接面向两层不同的用户。

对生产技术层来讲,系统具有科学管理、处理、分析数据并指导生产的功能,同时还具有向上级领导(管理层)汇报工作的功能。

对管理层来讲,主要有矿井管理层与集团公司理层。前者需要该系统为其提供成果数据进行矿安全管理与决策,后者需要该系统根据实际需求提供各种报表数据、图形数据和实时监测数据,从而实现矿井监督管理和联机分析处理。

1.2　系统应用层

系统应用层主要由数据管理、分析与决策,实时数据管理等各种功能操作组成。矿井安全管理信息统不是简单的数据管理信息系统,它具有通风系统图、安全监测系统图等图件的管理分析,同时实现与属性数据的动态修改与删除等操作,并实现图形与属性信息的远程发布与在线分析。

1.3　数据库系统层

数据库系统层具有数据共享、异构数据互访、多户并发控制和系统安全保障体系等特点。

(1)矿井安全信息系统。它面向矿井生产技术,不同于传统数据库系统与CAD系统,是一个采集、输入、存储、检索、查询与分析空间数据,并且输出各种安全信息的计算机系统,主要针对空间点、、面等实体及其属性的管理。从信息系统角度讲,矿井安全信息系统主要包括图形数据库系统与属性数据库系统,前者主要输入、存储、查询图形数据(如:点、线、面及其拓扑关系等),还具有图形的分析与输出等功能;而属性数据库系统主要完成图形实的属性数据输入与管理、各种报表的管理与输出等。但是两者并不是孤立的,图形数据与属性数据通过数据接口和数据库服务器实现动态连接。从数据管理角度,系统主要由通防数据管理、通风预警预测数据管理和实时数据管理组成,它们为通风系统图、防尘系统图等图件的绘制提供了部分数据与属性,如巷道风速、瓦斯含量等。图形数据库管理系统主要由矿井通风系统图、通风系统立体示意图、通风网络图、矿井防尘系统图和安全监测系统图等各种专业图件的绘制、管理与分析、打印等功能模块组成;同时具有通用GIS系统的各种功能(如:放大、缩小、修改、删除、移动、旋、复制等)。系统主要包括数据输入、图形编辑、图设置、图形显示、专业操作、数据输出、检索查询、型分析和专业图例库等。属性数据管理系统主要包括通风管理、瓦斯管理、防尘管理、灭火等管理、防治水管理等数据输入、管理、打印输出等。

总体结构功能设计如图1。

图1　矿井安全信息系统结构图

　　(2)基于Internet的矿井安全管理信息系统。是建立在矿井安全信息系统的基础上,以Ac-tiveX、Java和ASP(Active Server Pages)等技术为支,基于Web技术实现矿井安全信息的实时监测与远程管理,采用部分基于客户端WebGIS?处理模实现矢量图形的远程发布与管理,如图2所示。功能如下:①实现集团公司有关领导和上级主部门可以通过浏览器对矿井通风系统和安全监测统运行情况等进行实时查看与监督管理,实现对矿井通风环境重大隐患的网上报警,例如瓦斯超限、风速超限、风量不足、温度超限与主要通风机运行故障等,结合历史监测数据和相应的图表做出准确的分析判断,并给出相应的反馈信息和决策;②集团公司“一通三防”部门可实现通风系统图、报表等“一通三防”资料的远程管理,实现报表的自动传输、自动汇总,实现通防安全信息管理;③矿领导和兄弟单位可以通过浏览器获取本月图形和数据报表,从图形、报表或监测数据中及时做出准确分析与判断,并发现问题快速做出响应决策。

2　系统实现与应用

(1)系统的实现使矿井安全生产管理跃上了一个新的台阶,对属于传统企业的煤炭工业进行了现代化改造,使我国的矿井安全生产技术及管理水平与国家的信息化同步。

图2　基于Internet的煤矿安全信息系统

(2)异构数据的相互利用(即开放数据互联)、信息共享为图形的自动生成提供基础数据,减少了数据管理人员与矿山绘图人员的大量工作。

(3)安全信息实时在线分析处理及信息共享减少了大部分资料的报送环节,实现无纸化办公,大大提高工作效率、节省交通及材料费用。

　　(4)监测数据的联机分析处理为矿井的安全开起到了实时监督作用,为及时避免安全隐患的发生提供了必要的物质基础。

3　结束语

实际上,目前我国煤矿行业的自动化、信息化系统应用水平远远落后于当前计算机技术的发展与应用,差距甚大。

采用同样的原理,矿井生产中的生产与技术管理系统、矿井安全供电系统、物质管理系统、人事、财经管理系统等等均可同时作为子系统,辅以必要的加密措施,从而构建一个完整的矿井信息管理系统,从而实现从人工管理到信息化管理的飞跃。