煤礦安全生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)1

1、煤礦安全生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)吳義祥（龍口礦業(yè)集團(tuán)信息中心；山東 龍口 265700）【摘要】本文介紹了龍礦集團(tuán)采用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)信息化管理的研究與應(yīng)用成果，介紹了安全生產(chǎn)多源信息集成、三維建模、可視化表達(dá)等內(nèi)容，對(duì)煤炭企業(yè)信息化建設(shè)具有一定的借鑒意義。【關(guān)鍵字】煤礦 安全生產(chǎn) 信息化 研究1、概述隨著信息技術(shù)在煤炭企業(yè)的不斷應(yīng)用和深化，煤礦安全生產(chǎn)的自動(dòng)化水平、監(jiān)測(cè)監(jiān)控能力、信息化程度在不斷提高，其效果也在不斷顯現(xiàn)。近年來，國(guó)內(nèi)很多煤炭企業(yè)都在開發(fā)研究基于安全、采煤、掘進(jìn)、機(jī)電、運(yùn)輸、通風(fēng)、地測(cè)、調(diào)度、防治水等安全生產(chǎn)多專業(yè)、一體化的管理信息系統(tǒng)，但是由于業(yè)務(wù)流程還基本采用傳統(tǒng)思路，基

2、礎(chǔ)信息不能很好共享利用，同時(shí)缺乏三維可視化展示，一致沒有很好地實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)各類多源信息的有效集成和共享，因此，不能有效地滿足企業(yè)管理層面多部門、多專業(yè)的動(dòng)態(tài)監(jiān)督管理的要求，為了解決以上問題，實(shí)現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的信息化管理，龍礦集團(tuán)開發(fā)研究了安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于GIS、WebGIS、三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)公司和各個(gè)礦井的地質(zhì)、測(cè)量、通風(fēng)、安全、生產(chǎn)、機(jī)電、調(diào)度、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控、綜合自動(dòng)化、運(yùn)銷管理、瓦檢員管理等生產(chǎn)多源信息的有效集成；實(shí)現(xiàn)了井下安全生產(chǎn)應(yīng)用的三維空間實(shí)體數(shù)據(jù)建模、三維可視化表達(dá)、統(tǒng)一的地理信息系統(tǒng)的多維數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用平臺(tái)；同時(shí)，基于Internet/Intranet

3、實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)公司、生產(chǎn)礦井的不同層面管理層、技術(shù)層的單點(diǎn)登陸、流程管理、安全生產(chǎn)監(jiān)督管理、信息查詢與決策服務(wù)等，解決了安全生產(chǎn)多源多維數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織管理問題，實(shí)現(xiàn)了基于工作流的安全生產(chǎn)信息化管理，提高了煤炭企業(yè)管理效率與管理水平。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示：煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)多源多維信息系統(tǒng)地測(cè)管理信息子系統(tǒng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理信息子系統(tǒng)一通三防管理信息子系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度管理信息子系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)管理信息子系統(tǒng)機(jī)電管理信息子系統(tǒng)系統(tǒng)管理子系統(tǒng)安全管理信息子系統(tǒng)井下三維可視化信息子系統(tǒng)圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖2、實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)2.1 構(gòu)建了統(tǒng)一的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了組件式開發(fā)與專業(yè)應(yīng)用開發(fā)。2.2 開展了面向信息化管理

4、模型研究，提出了煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)各專業(yè)信息集成的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型、面向多部門信息共享的應(yīng)用模型、基于工作流的信息化管理模型。2.3 系統(tǒng)地研究開發(fā)了基于3DGIS的礦井三維可視化信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了二維GIS與三維GIS的集成應(yīng)用，動(dòng)態(tài)構(gòu)建了三維模型。2.4整合了安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控、綜合自動(dòng)化、運(yùn)銷管理、瓦檢員管理等動(dòng)態(tài)信息資源，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)各專題圖形的遠(yuǎn)程發(fā)布、信息查詢、決策分析應(yīng)用。3、系統(tǒng)架構(gòu)安全生產(chǎn)多源多維信息系統(tǒng)總體架構(gòu)分為三部分：煤礦空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)、煤礦專業(yè)應(yīng)用平臺(tái)、Web服務(wù)決策平臺(tái)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用瀏覽器/服務(wù)器+客戶端/服務(wù)器方式（C/S+B/S結(jié)構(gòu)）。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在統(tǒng)一架

5、構(gòu)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)與多源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、集成開發(fā)專業(yè)應(yīng)用軟件與遠(yuǎn)程管理平臺(tái)（基于集團(tuán)層面的安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)）兩方面上。地理信息系統(tǒng)平臺(tái)是核心，統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是系統(tǒng)運(yùn)行的血液，專業(yè)應(yīng)用軟件是安全生產(chǎn)專業(yè)管理的現(xiàn)代化工具， WEB服務(wù)系統(tǒng)是領(lǐng)導(dǎo)決策的工具，四部分相互銜接，構(gòu)成煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)。其中圖形系統(tǒng)采用GIS、VC與ActiveX技術(shù)，遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)采用.Net技術(shù)開發(fā)，面向強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能，并運(yùn)用WebForm、DataSet、A、JavaScript、SQL Server2000等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)整體架構(gòu)體系如圖2所示： 信息共享與Web協(xié)作平臺(tái)動(dòng)態(tài)修改信息空間查詢條件 可視

6、化選取查詢結(jié)果集C#等技術(shù)可視化表達(dá)集團(tuán)公司用戶礦井生產(chǎn)用戶兄弟礦井上級(jí)主管部門三維可視化系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)一通三防管理系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)礦井安全管理系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)管理系統(tǒng)測(cè)量空間信息系統(tǒng)地質(zhì)空間信息系統(tǒng)···動(dòng)態(tài)修改模型應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器空間SQL查詢標(biāo)準(zhǔn)HTML文本流空間信息處理服務(wù)空間信息訪問服務(wù)空間信息咨詢服務(wù)···程序（服務(wù)）元數(shù)據(jù)庫HTML ImgMap/JavaJava/JavascriptWEB+瀏覽器+客戶端/插件+網(wǎng)絡(luò)協(xié)議最新數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)層 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)···

7、;數(shù)據(jù)庫Cache···圖形庫圖像庫屬性庫專業(yè)模型庫煤礦空間元數(shù)據(jù)庫煤礦空間數(shù)據(jù)庫各類層次用戶注：各類層次用戶在信息共享與Web協(xié)作過程中，先訪問空間元數(shù)據(jù)庫獲取相關(guān)元數(shù)據(jù)信息。煤礦專業(yè)應(yīng)用軟件WEB協(xié)作決策服務(wù)空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)決策層管理層專家層用戶提交的空間查詢請(qǐng)求聯(lián)機(jī)分析處理圖2系統(tǒng)整體架構(gòu)體系4、關(guān)鍵技術(shù)研究4.1煤礦空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)煤礦空間數(shù)據(jù)是其它各種應(yīng)用的基礎(chǔ)信息，它隨著時(shí)間動(dòng)態(tài)積累和更新，同時(shí)，其他應(yīng)用（通風(fēng)、設(shè)計(jì)、供電等）也依存于它產(chǎn)生變化。在開發(fā)該系統(tǒng)前，煤礦空間信息多以文件的形式存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)，煤礦各部門之間信息共享困難。例如通風(fēng)部門編制通風(fēng)系統(tǒng)

8、圖時(shí)，需要提取地測(cè)部門提供的最新采掘工程平面圖，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行巷道整理和通風(fēng)圖例符號(hào)的添加工作。當(dāng)?shù)販y(cè)信息發(fā)生變化時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)圖、生產(chǎn)設(shè)計(jì)圖件就需要重新編制，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下。在該系統(tǒng)中，煤礦空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)平臺(tái)主要采用空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一由空間數(shù)據(jù)庫管理的形式實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織管理。這與傳統(tǒng)的文件存儲(chǔ)模式相比，具有如下優(yōu)越性： 確保數(shù)據(jù)的共享。在三維空間中某一空間對(duì)象（如斷層、導(dǎo)線點(diǎn)、巷道、等高線、煤柱、風(fēng)門、探頭）在數(shù)據(jù)庫中只存儲(chǔ)一次，即可使相關(guān)專題圖形、專題內(nèi)容動(dòng)態(tài)更新。 可以充分利用數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制，提高數(shù)據(jù)編輯的效率。 可以提高空間數(shù)據(jù)的安全性。 空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一組織存儲(chǔ)可以有效地進(jìn)行

9、地圖綜合分析和應(yīng)用，簡(jiǎn)化各種專業(yè)制圖的流程。4.2煤礦專業(yè)應(yīng)用平臺(tái)煤炭專業(yè)GIS平臺(tái)是整個(gè)煤礦空間管理信息系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、編輯、顯示、查詢、分析等。煤礦地測(cè)、通防、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、調(diào)度、生產(chǎn)技術(shù)、機(jī)電、安全等專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)和WEBGIS發(fā)布系統(tǒng)都是在其基礎(chǔ)上建立。4.2.1地測(cè)管理子系統(tǒng)地測(cè)空間管理信息系統(tǒng)是煤礦信息化管理的基礎(chǔ)部分，主要包括礦井地質(zhì)管理、測(cè)量管理、儲(chǔ)量（三量）管理、水文管理以及相關(guān)圖形生成與管理，并依據(jù)地測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建三維模型、實(shí)現(xiàn)三維重構(gòu)與應(yīng)用，是煤礦信息化管理最為復(fù)雜的部分與基礎(chǔ)部分。4.2.2井下三維可視化子系統(tǒng)井下三維可視化信息系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）、三

10、維可視化技術(shù)、三維GIS技術(shù)等高新科技相結(jié)合的開發(fā)過程；系統(tǒng)不僅能夠利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和三維可視化技術(shù)直觀地顯示煤礦的三維數(shù)據(jù)，讓用戶與數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，產(chǎn)生身臨其境的效果，而且還可以利用三維可視化技術(shù)，進(jìn)行三維空間分析；系統(tǒng)與日常地測(cè)動(dòng)態(tài)圖形與數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)無縫銜接，隨開采過程動(dòng)態(tài)建模，如三維建模、三維剖切、井下監(jiān)測(cè)設(shè)施布置等。4.2.3通防管理子系統(tǒng)基本繪圖：通風(fēng)系統(tǒng)圖、防塵系統(tǒng)圖、礦井避災(zāi)路線圖、通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)圖、抽放瓦斯系統(tǒng)圖和瓦斯地質(zhì)圖等。自動(dòng)成圖：在采掘工程平面圖的基礎(chǔ)上通過添加通風(fēng)設(shè)施，生成通風(fēng)系統(tǒng)圖；可以根據(jù)通風(fēng)網(wǎng)路解算結(jié)果生成壓能圖；在通風(fēng)系統(tǒng)圖基礎(chǔ)上可以生成通風(fēng)系統(tǒng)立體圖；可以在

11、通風(fēng)系統(tǒng)立體圖上進(jìn)行通風(fēng)設(shè)施、通風(fēng)參數(shù)等的標(biāo)注等功能。同時(shí)，通風(fēng)管理系統(tǒng)還具有通風(fēng)阻力測(cè)定、通風(fēng)網(wǎng)路解算等功能。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)采煤、掘進(jìn)、機(jī)電、運(yùn)輸、通風(fēng)、地質(zhì)、調(diào)度等七個(gè)專業(yè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)上打分、系統(tǒng)自動(dòng)匯總并計(jì)算相關(guān)分?jǐn)?shù)、系統(tǒng)根據(jù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)給出等級(jí)。評(píng)定結(jié)果的瀏覽、查詢。調(diào)度管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)煤礦原煤產(chǎn)量、掘進(jìn)進(jìn)尺、生產(chǎn)準(zhǔn)備、值班情況、調(diào)度記錄、調(diào)度臺(tái)帳、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)等各類生產(chǎn)調(diào)度信息的信息化管理。4.2.6生產(chǎn)技術(shù)管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)工作面信息、巷道信息、生產(chǎn)信息、銜接計(jì)劃方案、月度銜接計(jì)劃、年度銜接計(jì)劃以及生產(chǎn)技術(shù)報(bào)表等生產(chǎn)內(nèi)容的的信息化管理。4.2.7機(jī)電設(shè)備管理子系統(tǒng)主要實(shí)

12、現(xiàn)機(jī)電綜合管理（機(jī)電考核、機(jī)電質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)電事故分析、機(jī)電規(guī)章制度）、機(jī)電技術(shù)管理（機(jī)電設(shè)計(jì)圖紙、機(jī)電設(shè)備布置圖、機(jī)電技術(shù)檔案）、機(jī)電設(shè)備管理（設(shè)備庫存、使用、回收、維修、報(bào)廢）的信息化、網(wǎng)絡(luò)化。4.2.8安全管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)安全質(zhì)量信息日?qǐng)?bào)（干部下井情況、群監(jiān)信息日?qǐng)?bào)、安全信息日?qǐng)?bào)與三違日?qǐng)?bào)等）、職工安全檔案（工作調(diào)動(dòng)、安全培訓(xùn)、違章處理與安全獎(jiǎng)勵(lì)等）、安全隱患問題、違章情況、工傷事故、班安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等內(nèi)容的信息化管理。4.3 WEB服務(wù)決策平臺(tái)4.3.1Web發(fā)布系統(tǒng)該系統(tǒng)通過發(fā)布地測(cè)管理信息、調(diào)度管理信息、礦井安全信息、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化信息、通防管理信息、機(jī)電管理信息等，實(shí)現(xiàn)了煤礦安全生產(chǎn)信息的完全共享，提高了工作效率。4.3.2與監(jiān)控系統(tǒng)接口集成系統(tǒng)通過開發(fā)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)接口軟件及統(tǒng)一的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)自動(dòng)按接口類型存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，并動(dòng)態(tài)顯示在采掘工程平面圖或通風(fēng)系統(tǒng)圖上，實(shí)現(xiàn)了與安全監(jiān)控、生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的集成。5、結(jié)論龍礦集團(tuán)開發(fā)完成了該系統(tǒng)后，基本實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)各專業(yè)信息化管理，其管理效率極大提高。但要全面發(fā)揮系統(tǒng)功能，還需繼續(xù)深化應(yīng)用，同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步完善采掘設(shè)計(jì)、機(jī)電設(shè)計(jì)等系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)集成應(yīng)用，逐步達(dá)到全方位支撐煤礦安