基于GIS的煤矿生产安全管理系统

基于GIS的煤矿生产安全管理系统
周亦赤,武　强
(11中国地质大学研究生院,武汉430074;21内蒙古乌海市海吉氯碱化工股份有限公司,乌海016000)
摘　要:煤矿生产安全管理系统本着服务矿山、建设数字化矿山的原则,目的是实现矿山安全信息的收集、管理、可视化分析,针对不同的管理层人员的需求提供相关服务,给决策者提供安全策略。

利用地理信息系统(GIS)的数据显示、分析能力,并结合网络化的数据库管理系统(DBMS)能很好地实现矿山安全管理系统的各种功能,例如:安全人员人工检测或自动监测仪器检测的数据,经过系统处理后在地图上相关区域标示安全等级和基本安全情况,通过系统的近似分析优化生产区避难所的选址、设置应急路线等。

关键词:煤矿生产安全;数据库;DBMS;GIS
中图分类号:X92;X936 文献标识码:A 文章编号:167121556(2003)0420093203①
0　前　言
安全一直是矿山生产中极为重要的问题,安全管理技术的研究也一直是矿山管理领域的一个重要课题。

为了提高安全管理的效率,满足安全策略综合性、预见性、跨区域的管理要求,降低管理成本,并适应数字化矿山的需要,建立一个能够管理维护大量的安全数据,有一定的自动分析能力,网络化并能提供实时监控、界面友好易于使用的安全管理系统就显得十分有意义。

矿山安全管理系统的采用将能极大地改善当前的矿山安全现状,产生可观的社会、经济效益。

1　煤矿生产安全管理需求分析
煤矿生产安全管理系统主要以生产安全为中心,提供监测、分析、规划、决策功能,与此相关的有人员管理、矿山的管理(巷道、管线、通风、给排水和其他设施)。

管理以自动监测设备采集的原始数据输入和日常报表为基本数据来源,由此产生相关需求的数据分析。

安全规划:系统应能完成包括根据工作区以及矿工人数确定避难所的位置和数量,保证足够的救助工具数量;帮助找出从工作区到紧急出口的最短路径并设置出口提示标志,制作指示生产人员撤出的地图;协助制定安全生产计划等任务。

安全监测:分为自动监测和人工下井检测两种安全指标,设置安全报警。

主要检测项目有:瓦斯、温度和二氧化碳。

每日有具体的检测人员出具报告———对应于工作部门和工作区。

系统应具有数据的集成、分析、结果输出功能。

自动检测结合遥感技术,系统还需要管理相关硬件部分设备,能够处理安全时间。

煤矿生产安全管理实质上是矿山地理信息数字化管理产生的相关矿图。

矿图含有如下图层:安全规划图层、安全指标图层、安全监控图层(用图例动态标明)、生产计划图层、实际计划图层、矿山分布图层、管线图层和巷道分布图层。

2　数据库与数据库管理系统(DBMS)
数据库主要有:数据、联系、约束和模式。

数据是实体在计算机中的二进制表示;联系是数据项之间的某种对应;约束是定义正确数据状态的断言;模式描述数据库中数据的组织和联系。

内部模式定义数据在物理存储区中的组织摆放。

概念模式按照适当的数据库模型定义储存的数据的结构。

外部模式为特定用户定义数据库的一个或多个视图。

数据库管理系统为访问数据库提供服务,同时维护存放数据所要求的正确性和一致性(图1)。

在DBMS中,运行的工作单元是事务单元,在此之上定义了一致
第10卷　第4期2003年　12月
安全与环境工程
Safety and Environmental Engineering
Vol.10　No.4
Dec.　2003
①收稿日期:2003205202
作者简介:周亦赤(1971—),男,中国地质大学地图制图学与地理信息工程专业硕士。

1993年毕业于中国地质大学应用化学系工业分析专业,2002年进入武汉创新工程地球物理高科技有限公司仪器开发部,从事软件开发工作。

性和正确性。

事务应该支持ACID 属性,即原子性、
一致性、独立性和事务执行的持久性。

DBMS 提供了事务处理、并发控制、恢复、安全、语言接口、容错性、数据目录、储存管理等服务。

数据库中的数据具有共享、持续、一致、安全、有效、不冗余等特征,因此数据库技术在各种信息系统中被广泛的运用。

数据库技术发展到今天已经相当成熟,目前已经有好几种高效的、功能强大的通用数据库系统存在。

直接运用通用数据库系统管理矿山报表数据,使整个系统易于开发、维护、扩展,降低成本。

系统采用的DBMS 是微软的SQL 2Server ,它是目前应用非常广泛的关系数据库服务器,网络功能强大,安全易维护,兼容性好,接口定义良好,易于扩展。

3　地理信息系统的选用
GIS 在资源产业中被广泛的应用,但它在采矿
业中的技术应用却远远滞后于其他的自然资源产业。

这可能是由于CAD (计算机辅助设计)和一些专业矿业软件已经在这一领域取得了很大的名声的缘故。

随着地理信息系统近几年来的发展,GIS 在采矿业中的技术应用已越来越受到重视。

GIS 具有把空间特征数据与表格化的属性数据联系起来的能力(图2),这种能力是我们在矿山数字化安全管理系统中应用GIS 的主要动力。

GIS 可以使CAD 设计图层和各种各样的属性数据表格这两大成分紧密地联结成方便好用的管理工具,这种特性使GIS 成为最好的跨越区域、公司、部门边界的信息综合、分析、计划工具。

如同农业市场、环境规划一样,为了成为更具竞争力和价值的矿产企业,跨越边界的综
合交流方式是现在以及将来无可置疑的潮流,脱离
GIS 的采矿专业软件将无法成为有效的管理工具。

4　煤矿生产安全管理系统结构
管理系统具体涉及到与矿山生产安全有关的各个方面,包括计划、生产调度、安全监控和全面质量管理等领域。

为实现跨区域、跨部门的综合管理还必须具有网络化功能。

因此整个系统按功能可分为生产安全决策管理系统、矿山地理信息管理系统和矿山全面质量监控系统、网络服务支持系统。

其组织结构如图3。

考虑到使系统易于管理、维护和扩张以及网络化要求,我们采用通用数据库与地理信息平台相结合,基于Web 的Client/Server 结构提供相关应用服务的构架设计系统。

具体实现为(图4):数据库选用SQL 2Server ,地理信息服务平台选用MapObject +ArcIms ,应用服务使用网络编程语言实现,用户通过浏览器访问Web 服务器获得应用功能。

系统安全机制采用数据库与服务器集合的安全机制,数据传输加密采用自主设计的加密传输系统。

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9 安全与环境工程 第10卷
5　展　望
煤矿生产安全管理系统服务应用应面对行业,系统的最终目标是集成矿山系统、矿区系统和区域煤矿管理系统几个组成部分。

本系统设计主要针对具体的煤矿矿山,属于矿山系统。

利用本系统设计的架构,只需增加一些特定的服务,就能扩展成各种
针对性的矿山安全管理系统。

行业的数字化以及远程监控实时化、可视化具有广泛的应用前景,通过在南方省份煤矿行业的系统实施、推广将能获得可观的社会、经济效益。

随着CDMA 、GPRS 等通讯技术的发展,无线数据采集和远程传输有了很好的服务平台;嵌入式系统软、硬件技术日益成熟。

所有这些为系统的发展提供了广泛的技术支持。

数字网络化的软件系统和嵌入式仪器的结合将是今后系统扩展的主流方向,本系统能够由此而推进到很多的行业领域,进行这一方面的知识储备是当前的急之所需。

参考文献:
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The Mine Production S afety Management System B ased on GIS
ZHOU Y i 2chi ,WU Qiang
(1.Graduate School ,Chi na U niversity of Geosciences ,W uhan 430074,Chi na ;
2.Haiji Chlori nation and A lkaliz ation Chem ical Co.,L t d ,W uhai 016000,Chi na )
Abstract :Based on the principle of serving the mine and building the digital mine ,this paper indicates that the mine production safety system should provide the relevant service for the management personnel and decision makers.This target can be well realized by making use of the analytical ability and digital display of the geo 2graphic information system (GIS )in combination with the networked database management system (DBMS ).K ey w ords :safety of mine production ;database ;DBMS ;GIS
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9第4期 周亦赤:基于GIS 的煤矿生产安全管理系统 。