煤矿安全生产信息化管理系统

吴义祥

（龙口矿业集团信息中心；山东 龙口 265700）

【摘要】本文介绍了龙矿集团采用信息技术实现煤矿安全生产信息化管理的研究与应用成果，介绍了安全生产多源信息集成、三维建模、可视化表达等内容，对煤炭企业信息化建设具有一定的借鉴意义。

【关键字】煤矿 安全生产 信息化 研究

1、概述

随着信息技术在煤炭企业的不断应用和深化，煤矿安全生产的自动化水平、监测监控能力、信息化程度在不断提高，其效果也在不断显现。近年来，国内很多煤炭企业都在开发研究基于安全、采煤、掘进、机电、运输、通风、地测、调度、防治水等安全生产多专业、一体化的管理信息系统，但是由于业务流程还基本采用传统思路，基础信息不能很好共享利用，同时缺乏三维可视化展示，一致没有很好地实现煤矿安全生产各类多源信息的有效集成和共享，因此，不能有效地满足企业管理层面多部门、多专业的动态监督管理的要求，为了解决以上问题，实现煤矿安全生产的信息化管理，龙矿集团开发研究了安全生产管理信息系统。

该系统基于GIS、WebGIS、三维可视化技术实现了集团公司和各个矿井的地质、测量、通风、安全、生产、机电、调度、安全监测监控、综合自动化、运销管理、瓦检员管理等生产多源信息的有效集成；实现了井下安全生产应用的三维空间实体数据建模、三维可视化表达、统一的地理信息系统的多维数据管理与应用平台；同时，基于Internet/Intranet实现了集团公司、生产矿井的不同层面管理层、技术层的单点登陆、流程管理、安全生产监督管理、信息查询与决策服务等，解决了安全生产多源多维数据的统一组织管理问题，实现了基于工作流的安全生产信息化管理，提高了煤炭企业管理效率与管理水平。系统总体结构如图1所示：

图1系统总体结构图

2、实现的主要目标

2.1 构建了统一的地理信息系统平台，实现了组件式开发与专业应用开发。

2.2 开展了面向信息化管理模型研究，提出了煤炭企业安全生产各专业信息集成的数据驱动模型、面向多部门信息共享的应用模型、基于工作流的信息化管理模型。

2.3 系统地研究开发了基于3DGIS的矿井三维可视化信息系统，实现了二维GIS与三维GIS的集成应用，动态构建了三维模型。

2.4整合了安全监测监控、综合自动化、运销管理、瓦检员管理等动态信息资源，实现了

安全生产各专题图形的远程发布、信息查询、决策分析应用。

3、系统架构

安全生产多源多维信息系统总体架构分为三部分：煤矿空间数据存储平台、煤矿专业应用平台、Web服务决策平台。系统结构采用浏览器/服务器+客户端/服务器方式（C/S+B/S结构）。

该系统实现的技术难点主要体现在统一架构地理信息系统平台与多源数据存储、集成开发专业应用软件与远程管理平台（基于集团层面的安全生产管理信息系统）两方面上。地理信息系统平台是核心，统一数据存储是系统运行的血液，专业应用软件是安全生产专业管理的现代化工具， WEB服务系统是领导决策的工具，四部分相互衔接，构成煤炭企业安全生产管理信息系统。其中图形系统采用GIS、VC与ActiveX技术，远程管理系统采用.Net技术开发，面向强大网络应用功能，并运用WebForm、DataSet、http://、JavaScript、SQL Server2000等相关技术进行实现。系统整体架构体系如图2所示：

图2系统整体架构体系

4、关键技术研究

4.1煤矿空间数据存储平台

煤矿空间数据是其它各种应用的基础信息，它随着时间动态积累和更新，同时，其他应用（通风、设计、供电等）也依存于它产生变化。在开发该系统前，煤矿空间信息多以文件的形式存储图形数据，煤矿各部门之间信息共享困难。例如通风部门编制通风系统图时，需要提取地测部门提供的最新采掘工程平面图，在此基础上进行巷道整理和通风图例符号的添加工作。当地测信息发生变化时，通风系统图、生产设计图件就需要重新编制，费时费力，效率低下。 在该系统中，煤矿空间数据存储平台主要采用空间数据和属性数据统一由空间数据库管理的形式实现多源数据统一组织管理。这与传统的文件存储模式相比，具有如下优越性：

① 确保数据的共享。在三维空间中某一空间对象（如断层、导线点、巷道、等高线、煤柱、风门、探头）在数据库中只存储一次，即可使相关专题图形、专题内容动态更新。

② 可以充分利用数据库的并发控制，提高数据编辑的效率。 ③ 可以提高空间数据的安全性。

④ 空间数据统一组织存储可以有效地进行地图综合分析和应用，简化各种专业制图的流程。

4.2煤矿专业应用平台

煤炭专业GIS平台是整个煤矿空间管理信息系统的核心，负责对空间数据进行处理、编辑、显示、查询、分析等。煤矿地测、通防、质量标准化、调度、生产技术、机电、安全等专业应用系统和WEBGIS发布系统都是在其基础上建立。

4.2.1地测管理子系统

地测空间管理信息系统是煤矿信息化管理的基础部分，主要包括矿井地质管理、测量管理、储量（三量）管理、水文管理以及相关图形生成与管理，并依据地测数据构建三维模型、实现三维重构与应用，是煤矿信息化管理最为复杂的部分与基础部分。

4.2.2井下三维可视化子系统

井下三维可视化信息系统是虚拟现实技术（VR）、三维可视化技术、三维GIS技术等高新科技相结合的开发过程；系统不仅能够利用虚拟现实技术和三维可视化技术直观地显示煤矿的三维数据，让用户与数据进行交互，产生身临其境的效果，而且还可以利用三维可视化技术，进行三维空间分析；系统与日常地测动态图形与数据实现无缝衔接，随开采过程动态建模，如三维建模、三维剖切、井下监测设施布置等。

4.2.3通防管理子系统

基本绘图：通风系统图、防尘系统图、矿井避灾路线图、通风安全监测监控系统图、抽放瓦斯系统图和瓦斯地质图等。

自动成图：在采掘工程平面图的基础上通过添加通风设施，生成通风系统图；可以根据通风网路解算结果生成压能图；在通风系统图基础上可以生成通风系统立体图；可以在通风系统立体图上进行通风设施、通风参数等的标注等功能。

同时，通风管理系统还具有通风阻力测定、通风网路解算等功能。 4.2.4质量标准化管理子系统

主要实现采煤、掘进、机电、运输、通风、地质、调度等七个专业的质量标准化的网上打分、系统自动汇总并计算相关分数、系统根据评定标准给出等级。评定结果的浏览、查询。

4.2.5调度管理子系统

主要实现煤矿原煤产量、掘进进尺、生产准备、值班情况、调度记录、调度台帐、生产日报等各类生产调度信息的信息化管理。

4.2.6生产技术管理子系统

主要实现工作面信息、巷道信息、生产信息、衔接计划方案、月度衔接计划、年度衔接计划以及生产技术报表等生产内容的的信息化管理。

4.2.7机电设备管理子系统

主要实现机电综合管理（机电考核、机电质量标准化、机电事故分析、机电规章制度）、机电

技术管理（机电设计图纸、机电设备布置图、机电技术档案）、机电设备管理（设备库存、使用、回收、维修、报废）的信息化、网络化。

4.2.8安全管理子系统

主要实现安全质量信息日报（干部下井情况、群监信息日报、安全信息日报与三违日报等）、职工安全档案（工作调动、安全培训、违章处理与安全奖励等）、安全隐患问题、违章情况、工伤事故、班安全风险评价等内容的信息化管理。

4.3 WEB服务决策平台 4.3.1Web发布系统 该系统通过发布地测管理信息、调度管理信息、矿井安全信息、质量标准化信息、通防管理信息、机电管理信息等，实现了煤矿安全生产信息的完全共享，提高了工作效率。

4.3.2与监控系统接口集成

系统通过开发实时数据管理系统接口软件及统一的数据表结构，将实时数据自动按接口类型存储于数据库中，并动态显示在采掘工程平面图或通风系统图上，实现了与安全监控、生产自动化系统的集成。

5、结论

龙矿集团开发完成了该系统后，基本实现了安全生产各专业信息化管理，其管理效率极大提高。但要全面发挥系统功能，还需继续深化应用，同时，应进一步完善采掘设计、机电设计等系统并实现集成应用，逐步达到全方位支撑煤矿安全生产的目的。

作者简介：吴义祥（1965-），男（汉族），山东平度人，高级工程师，现任龙口矿业集团信息中心副主任，从事企业信息化工作。中国矿业大学控制理论与控制工程专业在读研究生，山东省信息化人才库成员。中国煤炭工业协会信息化分会理事，中国煤炭学会计算机通讯专业委员会委员、煤矿自动化专业委员会委员。联系地址：山东省龙口矿业集团信息中心，265700。TEL：0535-8650799；13853590799。E-mail：wuyixiang@http://。