煤礦安全生產信息化管理系統(tǒng)1

1、煤礦安全生產信息化管理系統(tǒng)吳義祥（龍口礦業(yè)集團信息中心；山東 龍口 265700）【摘要】本文介紹了龍礦集團采用信息技術實現(xiàn)煤礦安全生產信息化管理的研究與應用成果，介紹了安全生產多源信息集成、三維建模、可視化表達等內容，對煤炭企業(yè)信息化建設具有一定的借鑒意義。【關鍵字】煤礦 安全生產 信息化 研究1、概述隨著信息技術在煤炭企業(yè)的不斷應用和深化，煤礦安全生產的自動化水平、監(jiān)測監(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，國內很多煤炭企業(yè)都在開發(fā)研究基于安全、采煤、掘進、機電、運輸、通風、地測、調度、防治水等安全生產多專業(yè)、一體化的管理信息系統(tǒng)，但是由于業(yè)務流程還基本采用傳統(tǒng)思路，基

2、礎信息不能很好共享利用，同時缺乏三維可視化展示，一致沒有很好地實現(xiàn)煤礦安全生產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)的動態(tài)監(jiān)督管理的要求，為了解決以上問題，實現(xiàn)煤礦安全生產的信息化管理，龍礦集團開發(fā)研究了安全生產管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于GIS、WebGIS、三維可視化技術實現(xiàn)了集團公司和各個礦井的地質、測量、通風、安全、生產、機電、調度、安全監(jiān)測監(jiān)控、綜合自動化、運銷管理、瓦檢員管理等生產多源信息的有效集成；實現(xiàn)了井下安全生產應用的三維空間實體數(shù)據建模、三維可視化表達、統(tǒng)一的地理信息系統(tǒng)的多維數(shù)據管理與應用平臺；同時，基于Internet/Intranet

3、實現(xiàn)了集團公司、生產礦井的不同層面管理層、技術層的單點登陸、流程管理、安全生產監(jiān)督管理、信息查詢與決策服務等，解決了安全生產多源多維數(shù)據的統(tǒng)一組織管理問題，實現(xiàn)了基于工作流的安全生產信息化管理，提高了煤炭企業(yè)管理效率與管理水平。系統(tǒng)總體結構如圖1所示：煤炭企業(yè)安全生產多源多維信息系統(tǒng)地測管理信息子系統(tǒng)質量標準化管理信息子系統(tǒng)一通三防管理信息子系統(tǒng)生產調度管理信息子系統(tǒng)生產技術管理信息子系統(tǒng)機電管理信息子系統(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)總體結構圖2、實現(xiàn)的主要目標2.1 構建了統(tǒng)一的地理信息系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了組件式開發(fā)與專業(yè)應用開發(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)安全生產各專業(yè)信息集成的數(shù)據驅動模型、面向多部門信息共享的應用模型、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)，實現(xiàn)了二維GIS與三維GIS的集成應用，動態(tài)構建了三維模型。2.4整合了安全監(jiān)測監(jiān)控、綜合自動化、運銷管理、瓦檢員管理等動態(tài)信息資源，實現(xiàn)了安全生產各專題圖形的遠程發(fā)布、信息查詢、決策分析應用。3、系統(tǒng)架構安全生產多源多維信息系統(tǒng)總體架構分為三部分：煤礦空間數(shù)據存儲平臺、煤礦專業(yè)應用平臺、Web服務決策平臺。系統(tǒng)結構采用瀏覽器/服務器+客戶端/服務器方式（C/S+B/S結構）。該系統(tǒng)實現(xiàn)的技術難點主要體現(xiàn)在統(tǒng)一架

5、構地理信息系統(tǒng)平臺與多源數(shù)據存儲、集成開發(fā)專業(yè)應用軟件與遠程管理平臺（基于集團層面的安全生產管理信息系統(tǒng)）兩方面上。地理信息系統(tǒng)平臺是核心，統(tǒng)一數(shù)據存儲是系統(tǒng)運行的血液，專業(yè)應用軟件是安全生產專業(yè)管理的現(xiàn)代化工具， WEB服務系統(tǒng)是領導決策的工具，四部分相互銜接，構成煤炭企業(yè)安全生產管理信息系統(tǒng)。其中圖形系統(tǒng)采用GIS、VC與ActiveX技術，遠程管理系統(tǒng)采用.Net技術開發(fā)，面向強大網絡應用功能，并運用WebForm、DataSet、A、JavaScript、SQL Server2000等相關技術進行實現(xiàn)。系統(tǒng)整體架構體系如圖2所示： 信息共享與Web協(xié)作平臺動態(tài)修改信息空間查詢條件 可視

6、化選取查詢結果集C#等技術可視化表達集團公司用戶礦井生產用戶兄弟礦井上級主管部門三維可視化系統(tǒng)生產調度管理系統(tǒng)一通三防管理系統(tǒng)機電設備管理系統(tǒng)礦井安全管理系統(tǒng)生產技術管理系統(tǒng)測量空間信息系統(tǒng)地質空間信息系統(tǒng)···動態(tài)修改模型應用服務器、WEB服務器空間SQL查詢標準HTML文本流空間信息處理服務空間信息訪問服務空間信息咨詢服務···程序（服務）元數(shù)據庫HTML ImgMap/JavaJava/JavascriptWEB+瀏覽器+客戶端/插件+網絡協(xié)議最新數(shù)據生產技術層 遠程監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安全生產管理系統(tǒng)···

7、;數(shù)據庫Cache···圖形庫圖像庫屬性庫專業(yè)模型庫煤礦空間元數(shù)據庫煤礦空間數(shù)據庫各類層次用戶注：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)據庫獲取相關元數(shù)據信息。煤礦專業(yè)應用軟件WEB協(xié)作決策服務空間數(shù)據存儲平臺決策層管理層專家層用戶提交的空間查詢請求聯(lián)機分析處理圖2系統(tǒng)整體架構體系4、關鍵技術研究4.1煤礦空間數(shù)據存儲平臺煤礦空間數(shù)據是其它各種應用的基礎信息，它隨著時間動態(tài)積累和更新，同時，其他應用（通風、設計、供電等）也依存于它產生變化。在開發(fā)該系統(tǒng)前，煤礦空間信息多以文件的形式存儲圖形數(shù)據，煤礦各部門之間信息共享困難。例如通風部門編制通風系統(tǒng)

8、圖時，需要提取地測部門提供的最新采掘工程平面圖，在此基礎上進行巷道整理和通風圖例符號的添加工作。當?shù)販y信息發(fā)生變化時，通風系統(tǒng)圖、生產設計圖件就需要重新編制，費時費力，效率低下。在該系統(tǒng)中，煤礦空間數(shù)據存儲平臺主要采用空間數(shù)據和屬性數(shù)據統(tǒng)一由空間數(shù)據庫管理的形式實現(xiàn)多源數(shù)據統(tǒng)一組織管理。這與傳統(tǒng)的文件存儲模式相比，具有如下優(yōu)越性： 確保數(shù)據的共享。在三維空間中某一空間對象（如斷層、導線點、巷道、等高線、煤柱、風門、探頭）在數(shù)據庫中只存儲一次，即可使相關專題圖形、專題內容動態(tài)更新。 可以充分利用數(shù)據庫的并發(fā)控制，提高數(shù)據編輯的效率。 可以提高空間數(shù)據的安全性。 空間數(shù)據統(tǒng)一組織存儲可以有效地進行

9、地圖綜合分析和應用，簡化各種專業(yè)制圖的流程。4.2煤礦專業(yè)應用平臺煤炭專業(yè)GIS平臺是整個煤礦空間管理信息系統(tǒng)的核心，負責對空間數(shù)據進行處理、編輯、顯示、查詢、分析等。煤礦地測、通防、質量標準化、調度、生產技術、機電、安全等專業(yè)應用系統(tǒng)和WEBGIS發(fā)布系統(tǒng)都是在其基礎上建立。4.2.1地測管理子系統(tǒng)地測空間管理信息系統(tǒng)是煤礦信息化管理的基礎部分，主要包括礦井地質管理、測量管理、儲量（三量）管理、水文管理以及相關圖形生成與管理，并依據地測數(shù)據構建三維模型、實現(xiàn)三維重構與應用，是煤礦信息化管理最為復雜的部分與基礎部分。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)實技術（VR）、三

10、維可視化技術、三維GIS技術等高新科技相結合的開發(fā)過程；系統(tǒng)不僅能夠利用虛擬現(xiàn)實技術和三維可視化技術直觀地顯示煤礦的三維數(shù)據，讓用戶與數(shù)據進行交互，產生身臨其境的效果，而且還可以利用三維可視化技術，進行三維空間分析；系統(tǒng)與日常地測動態(tài)圖形與數(shù)據實現(xiàn)無縫銜接，隨開采過程動態(tài)建模，如三維建模、三維剖切、井下監(jiān)測設施布置等。4.2.3通防管理子系統(tǒng)基本繪圖：通風系統(tǒng)圖、防塵系統(tǒng)圖、礦井避災路線圖、通風安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)圖、抽放瓦斯系統(tǒng)圖和瓦斯地質圖等。自動成圖：在采掘工程平面圖的基礎上通過添加通風設施，生成通風系統(tǒng)圖；可以根據通風網路解算結果生成壓能圖；在通風系統(tǒng)圖基礎上可以生成通風系統(tǒng)立體圖；可以在

11、通風系統(tǒng)立體圖上進行通風設施、通風參數(shù)等的標注等功能。同時，通風管理系統(tǒng)還具有通風阻力測定、通風網路解算等功能。質量標準化管理子系統(tǒng)主要實現(xiàn)采煤、掘進、機電、運輸、通風、地質、調度等七個專業(yè)的質量標準化的網上打分、系統(tǒng)自動匯總并計算相關分數(shù)、系統(tǒng)根據評定標準給出等級。評定結果的瀏覽、查詢。調度管理子系統(tǒng)主要實現(xiàn)煤礦原煤產量、掘進進尺、生產準備、值班情況、調度記錄、調度臺帳、生產日報等各類生產調度信息的信息化管理。4.2.6生產技術管理子系統(tǒng)主要實現(xiàn)工作面信息、巷道信息、生產信息、銜接計劃方案、月度銜接計劃、年度銜接計劃以及生產技術報表等生產內容的的信息化管理。4.2.7機電設備管理子系統(tǒng)主要實

12、現(xiàn)機電綜合管理（機電考核、機電質量標準化、機電事故分析、機電規(guī)章制度）、機電技術管理（機電設計圖紙、機電設備布置圖、機電技術檔案）、機電設備管理（設備庫存、使用、回收、維修、報廢）的信息化、網絡化。4.2.8安全管理子系統(tǒng)主要實現(xiàn)安全質量信息日報（干部下井情況、群監(jiān)信息日報、安全信息日報與三違日報等）、職工安全檔案（工作調動、安全培訓、違章處理與安全獎勵等）、安全隱患問題、違章情況、工傷事故、班安全風險評價等內容的信息化管理。4.3 WEB服務決策平臺4.3.1Web發(fā)布系統(tǒng)該系統(tǒng)通過發(fā)布地測管理信息、調度管理信息、礦井安全信息、質量標準化信息、通防管理信息、機電管理信息等，實現(xiàn)了煤礦安全生產信息的完全共享，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)實時數(shù)據管理系統(tǒng)接口軟件及統(tǒng)一的數(shù)據表結構，將實時數(shù)據自動按接口類型存儲于數(shù)據庫中，并動態(tài)顯示在采掘工程平面圖或通風系統(tǒng)圖上，實現(xiàn)了與安全監(jiān)控、生產自動化系統(tǒng)的集成。5、結論龍礦集團開發(fā)完成了該系統(tǒng)后，基本實現(xiàn)了安全生產各專業(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)深化應用，同時，應進一步完善采掘設計、機電設計等系統(tǒng)并實現(xiàn)集成應用，逐步達到全方位支撐煤礦安