基于WebGIS的煤礦安全監測聯網系統研究

馬國禮

(國家安全生產監督管理總局通訊信息中心,北京市東城區,100013)

★煤炭科技·機電與信息化★

基于WebGIS的煤礦安全監測聯網系統研究

馬國禮

(國家安全生產監督管理總局通訊信息中心,北京市東城區,100013)

分析了基于WebGIS建立煤礦安全監測聯網系統的必要性,闡述了基于B/S模式的煤礦安全監測系統的整體框架、主要功能、系統特點和應用效果,系統采用先進的理論基礎和技術手段,對井下生產狀況進行實時監測,與地質測量的集成實現了數據的及時更新,降低了煤礦事故發生的可能性,實現了信息的安全共享,為礦山管理者和決策者提供所需要的數據,并通過這些數據來對礦山的生產進行指導,提高了生產效能和管理決策水平,為科學決策和管理提供了依據。

監控系統 WebGIS 安全生產 監測聯網

1 引言

近年來,中國政府和煤礦生產企業高度重視安全生產,大多數煤礦企業都已經或正在進行安全生產監測監控系統的建設。很多安全監測系統主要發布一些文本信息,即使部分軟件系統的客戶端,如MapX或Flash插件,能夠獲取矢量型采掘工程平面圖或采掘工程平面圖的示意圖圖像,但相關軟件系統并未實現與地測管理信息系統的集成,圖形或圖像是靜態的,并不能實時反映井巷工程的最新變化。由于監測數據未能實現與最新實際地理位置的關聯,煤礦監管部門對煤礦信息的遠程管理主要局限于對報表和文檔信息的查詢,這不利于管理者的正確決策。北京大學、煤炭科學研究院、山東科技大學等單位在監測監控連網與地測管理信息系統集成等工作上已經取得了很多成果,能夠實現監測監控數據與地測數據的動態集成。

2 系統網絡拓撲結構總體設計

煤礦安全監測聯網系統的核心部分是其總體框架,整個框架展示了數據獲取、數據存儲、數據處理、決策分析到結果信息發布的整個過程。

各礦井下監測監控系統的監控主機實時收集井上、井下監測設備監測到的環境與生產數據,通過工業以太網或GPRSMA傳到市/集團二級中心數據庫服務器,二級中心數據再經租用線路或寬帶通過Internet實時上傳相關數據到省一級監控指揮中心。不同層面的用戶(省級、市/集團級和礦級)通過Web訪問不同權限級別監控中心Web應用服務器,可以基于WebGIS實時導航查詢相關礦井監測數字數據、模擬量數據與開關量數據等。系統整體拓撲結構如圖1所示。

煤礦安全監測聯網系統是一個上傳下發的雙向系統,實現由下而上的上傳數據、報表、文檔與專題圖件等,由上而下的分發集團公司管理的相關文件、制度與應急處理措施。總體流程是一個縱向的專業管理應用,即專業科室—專業主管審批—主管領導審批—礦長審批(若有需要)—專業處室—專業處室主管審批—集團主管領導—省、市級主管單位。系統同時基于統一數據管理實現專業橫向共享應用,如地測—通防,地測—采掘,地測—安全,通防—安全等專業間共享應用。

圖1 煤礦安全監測聯網系統拓撲結構圖

3 系統主要功能

(1)與地測系統的集成。系統采用ActiveX控件技術,實現與地測信息系統數據的實時聯動。地測數據更新后,監測監控的底圖采掘工程平面圖也進行動態變化。

(2)遠程實時導航。系統在WebGIS技術的基礎上,提供了基于地圖操作的展示界面,用戶可以直觀地了解各個煤礦的地理分布及其概況、相關專業工程圖紙、安全監測點具體位置、報警時的地理位置指示等圖形信息;同時提供了地圖放大、縮小、漫游、查找、測距、全圖、導航、圖層設置等一般性的地圖操作功能;也實現了各種開關量、模擬量的圖形、數據的基于數字地圖的大屏幕顯示。

(3)安全實時監測。可以實時自動顯示安全監測信息,如果有異常或者超限數據自動彈出報警窗口,并發出報警聲音,同時異常數據在頁面上提示,隨后需要專人作消警處理。另外,系統可以對監測參數進行設置、上傳監測圖形,提供靈活的實時監測曲線和歷史監測曲線顯示和分析功能,以用來定位事故發生的原因,可以顯示未選擇的非正常的實時數據,并且,可以進行重點監測點設置,顯示重點監測點數據。

(4)全局實時監測。在一個界面上同時監測各礦,各個點的實時分站數據,根據實際情況設置數據的刷新頻率。其中的符號代表傳感器類型。圖例同樣是可以維護,報警會彈出報警窗口,發出報警聲音,點擊右上角按鈕可以關閉窗口且彈出聲音,但是有新的報警數據,會繼續報警。

(5)報表和臺帳管理。系統可以供用戶查詢某一時間段監測的超限的和非超限數據,形成報表。同時,可以顯示礦山所有傳感器臺帳。

(6)短信發送。采用GPRS或GSM技術把安全監測信息以及報警信息進行自動編輯成短信與手機用戶進行相互接收和發送。

4 系統特點

4.1 保證了數據的實時性和真實性

煤礦安全監測聯網系統主要用于集團公司對下屬子公司(各礦),以及政府部門對所轄煤礦的安全生產進行實時監控。隨著國家對安全生產的高度重視,各煤礦集團都建立企業內部的局域網,并接入了礦井安全監測監控系統,但受到利益驅動和安監人員無法及時到位等因素的影響,各礦向上級部門瞞報、漏報超限數據和安全隱患的情況時有發生。煤礦安全監測監控系統的聯網實現了數據資源共享,使得企業集團監管部門能實時掌握所轄煤礦的真實的安全生產狀況,準確掌握安全隱患。

4.2 技術上的創新性

系統研發上完全基于標準B/S模式,采用開放架構體系,應用WebGIS實現網絡導航定位與監測點自動定位查詢、報警,所見即所得;組網技術上,對專網接入的礦井可采用光纜專網接入,而非專網接入的礦井應用先進的CDMA/GPRS技術將礦井端實時數據傳送到各級監控中心,同時,可根據具體應用需求,組成多種網絡拓撲結構,以支持不同應用系統的需要,極大程度地提高網絡的適應性;數據存儲上,實時監測數據并采用SQL Server 2000數據庫集中進行管理,空間數據集中于監控中心服務器,增強了數據的負載能力;信息表達上,突破了原來監控聯網在模擬圖上只顯示監測數據而無法定位、導航的模式以及采用矢量圖與數據的雙重形式,基于巷道布置圖成功的應用WebGIS實現準確定位;網絡實現上,納入了CDMA/GPRS技術并成功應用到實時監控數據傳輸中;系統可方便地擴大監控規模,隨著開采的進行靈活地在巷道布置圖上刪除與增加監測點。

4.3 數據的動態性

系統與地測系統無縫集成,保證了礦山安全生產基礎數據的實時更新。煤礦測量空間信息、采掘工程信息、瓦斯地質信息等信息能夠反應到最新的采掘工程平面圖上,給監測監控提供底圖。

4.4 安全生產監督機制正規化

整個系統以安全生產為目的,利用本系統,各級領導可以隨時了解到全面準確的各類安全信息的統計分析結果以及各個時間段各礦井、區隊、工程安全生產的有關信息,掌握了各個生產部門的第一手資料,大大提高了對生產現場問題的相應速度,這將為管理者確定下一步安全生產工作提供依據,促進了煤礦企業安全生產工作不斷提高。系統所涵蓋的內容非常廣泛,已考慮到了與安全管理有關的大部分因素,實現了安全管理過程的規范化、信息的標準化,降低了煤礦企業因人員水平參差不齊、覆蓋面廣、地點分散給安全管理帶來的難度。

5 系統應用實例

基于WebGIS技術的煤礦安全監測聯網系統適應各種規模煤礦集團的應用,可為煤礦自身安全部門和各級監管部門提供實時狀態監測信息。該系統已經在某些礦山得到了應用,并且已經成功運行一段時間。實踐證明,系統具有較高的實時性和可靠性,使得煤礦的安全生產整體水平得以提高。

圖2 基于WebGIS圖形的監測數據動態顯示界面

利用煤礦安全監測聯網系統對某礦的井下圖形的動態顯示與監測如圖2所示,任意時段監測數據歷史曲線分析如圖3所示,圖2和圖3是以矢量圖和數據表格的形式表達出了井下工作面的狀況,并以網頁的形式傳遞給生產層和管理層。

圖3 任意時段監測數據歷史曲線分析界面

[1]張立本,趙軍.基于GIS的煤礦安全生產監控系統的設計與實現[J].測繪技術裝備,2007(3)

[2]劉海新,楊慶娥,張兆江等.基于組件GIS的煤礦瓦斯管理信息系統的研究與開發[J].煤炭工程,2007(7)

[3]牛聚粉,程五一,王成彪.煤礦安全信息共享系統的設計及實現[J].工礦自動化,2008(2)

[4]張海峰,范公勤.煤礦安全預警管理系統研究[J].煤礦安全,2007(7)

(責任編輯 路 強)

Study of WebGIS based networking system for monitoring of coal mine safety

Ma Guoli
(Communication&Information Center,The State Administration of Work Safety, Dongcheng District,Beijing 100013)

This paper analyzes the necessity of the WebGIS networking system for monitoring of coal mine safety and discusses the general framework,main functions,system features and application result of the monitoring system of coal mine safety based upon B/S mode.Real time monitoring of underground mine production is realized by adopting the advanced theory basis and technological measure,and in-time data updating is also achieved by integrating with the geological measurement system.The possibility of coal mine accidents is reduced and the safe sharing of information is realized by providing the mine management and decision makers with required data.The production effect and management and decision making level is improved by guiding the mine production through these data while good basis is provided for scientific decision making and management work.

coal mine sofety,WebGIS,production safety,monitoring and control system, networking monitoring

TD76

B

馬國禮(1965-),男,漢族,高級工程師,國家安全生產監督管理總局通信信息中心處長,兩次獲得煤炭行業(部級)優秀工程咨詢成果二等獎,研究方向:主要從事煤礦企業信息化研究和工程實施。