基于GIS的矿山安全生产管理信息系统

基于GIS的矿山安全生产管理信息系统
基于GIS的矿山安全生产管理信息系统矿山安全管理是一项复杂的系统工程，主要由环境、机械、设备、产品、原材料以及相关的人和环境等综合系统为管理对象，最终的目的是保护人和生产资料的安，使煤矿安全生产有序进行。

针对位于地下三位空间的矿体、复杂的构造以及矿山产的采煤、掘进、通防、机电、运输五大系统的空间分布，生产过程中瓦斯、一氧化碳、煤尘、涌水、机电、板顶和通风等诸多安全因素信息集成，煤矿企业都迫切需要一个能够为安全管理服务的、完整的、专业化的、可视化的地理信息系统。

它不仅能够将现有的系统综合起来，而且能够提供大量可视化的静态的和动态的安全信息，为矿山企各级领导和安全管理人员提供指挥决策的依据。

一、系统的需求分析
多年来，我国矿山安全形势一直很严峻，矿山行业整体信息化程度远远滞后于其它行业。

在许多矿山企业，信息的记载还依赖纸张，信息的传输还靠内部的电话系统或人力的传输，耗费了大量的人力、物力、财力，在这种情况下，建立矿山安全管理信息系统显得尤为重要。

矿山生产安全管理信息系统主要以生产安全为中心，提供监测、分析、规划、决策功能。

该系统主要安全管理对象，是井下所有人员、设备、设施和辅助设施的跟踪实时监督管理。

随着计算机技术的不断发展和应用，处理矿山安全信息的思路和方法也在不断提高。

作为一门新兴的边缘学科，已逐步应用于各行各业，并取得了一定的成效。

它不仅能存储、分析和表达显示世界中各种对象的属性信息，而且能处理其空间定位特征，将空间数据和属性数据结合起来，形象地、直观地提供数据查询、检索、统计分析等功能。

它以专业化的、综合性的、可视化的基础地理信息系统为基础，综合集成现有系统，将井下人员定位系统、瓦斯及有害气体监控系统、工业电视监控系统、井下设备监控系统和管理系统、一通三防系统等等各种数据采集起来进行集中管理、分析，为企业领导和矿山安全管理人员等提供实时的矿山各类危险源的变化状态、井下工作人员的空
间分布、主要设备的运行情况等的可视化初级辅助决策信息，使管理者能够科学、快速对矿山生产过程中遇到的生产信息、安全事故做出快速响应，使决策快捷化，生产高效率，风险降到最低。

二、系统的结构与功能设计
（一）系统的结构
该矿山安全生产管理信息系统结构，由人员管理子系统、安全管理子系统、应急救援子系统、生产管理子系统、专家库子系统、帮助子系统6部分组成。

（二）系统的各模块功能
该模块能够对井下人员的数量、位置并对其实施有效调度，达到协调生产、提高效率的目的。

采取了直观友好的可视化技术和井下位置查询分析技术的支持，可使井下监测数据充分发挥效能。

这样，不仅能够从电子地图上直观分析井下实际情况，动态的监测井下人员，实时查询不同目标的各种信息；而且在事故发生时，配合救护专家数据库进行GIS空间数据分析，以最佳有效的方法寻找井下人员，把人员伤亡限制在最低线。

安全管理子系统。

主要实现矿井各种安全管理相关业务的管理现代化和可视化。

具体包括：实现对矿井各种安全信息，包括瓦斯及有害气体、“一通三防”各类数据，通风系统现状分析机电设备安全管理情况、危险源管理情况等各种安全隐患信息，快速方便的录入、统计、仿真、查询、浏览、打印及导出等操作。

应急救援子系统。

提供一旦发生事故时的处理方法，包括事故现象、危险情况、操作规程、现场处理等内容。

一旦发生险情，可以通过GIS提供的多种功能模块，实现对井田区域地形图、工业广场平面图、采掘工程平面图、主要巷道平面图、井上下对照图、井筒断面图和主要保护矿柱图在网上的共享及提供在线空间分析、空间查询与统计分析等功能，利用GIS的3D构建技术和最佳路径分析功能，可以为矿山的紧急抢险救灾指挥工作提供辅助决策手段。

同时，依照救援队伍和设备的分布地图，可以根据事故类型和地点迅速调配队伍和设备，调配最佳线路。

生产管理子系统。

该系统是矿山地理信息系统数字化管理产生的相关矿图，提供监测、分析、规划、决策等功能。

矿图主要有以下图层：安全规划图层、安全指标图层、安全监控图层、生产计划图层、矿山分布图、管线图层和巷道分布图层。

专家库子系统。

用以存放相关领域专家提供的知识、包括瓦斯爆炸、火灾等事故现象的案例、专家的经验和研究成果，以及煤矿安全相关的规章制度和法律法规。

三、系统的数据库建立
用于GIS分析的数据有两类：反应对象空间位置的空间信息，即系统图库信息；描述对象属性特征的非空间信息，或称属性信息。

（一）系统图库的建立
系统图库的建立，主要以井田区域地形图、工业广场平面图、采掘工程平面图、主要巷道平面图、井上下对照图等。

系统设计要基本涵盖矿山的主要巷道及其重要设施，这就对地图平台提出了较高的要求，而选择合适比例尺的电子地图也就成了关键。

比例尺大的地图精度高，符合巷道的特征，但数字化工作量会加大管理维护人员不必要的工作量；比例尺过小的地图，巷道会被简化，导致周围环境信息量减少难以准确描绘井下具体状况。

为此，系统应该根据矿山的实际规模及系统需求，采用适当的比例尺，确保系统图能够覆盖整个矿山系统范围。

（二）属性库的建立
在基于GIS的矿山安全管理信息系统中，空间数据是以文件形式存入数据库，与空间信息相关的属性信息则以数据表形式存入数据库，如矿井通风属性信息表、巷道周围设施属性信息表、危险源信息表等等。

这些数据如果以纸质表格形式保存的，则可以通过手工录入计算机，通过属性数据库管理；如果已经是某种格式的电子文档，则可以通过GIS的数据转入功能直接转入GIS属性库中。

这些属性数据，是进行GIS辅助矿井安全管理的基础数据。

四、总结
基于GIS的矿山安全管理信息系统，可以实现图形空间数据与属
性数据的无缝链接，使安全生产管理信息与矿山系统的空间分布更加紧密，安全管理上更加可视化，这有别于基
于其它方式的管理信息系统。

通过将GIS技术引进矿山安全管理信息系统，开发相关软件运用到煤矿企业中，可以实现矿山安全管理的信息化，较大程度提高安全管理相关人员的工作效率。