化學(xué)礦山重大危險源安全管控一體化系統(tǒng)設(shè)計

路海華，秦孫巍

（1.武漢工程大學(xué)職業(yè)繼續(xù)教育學(xué)院，湖北武漢430074；2.武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北武漢430074）

化學(xué)礦山生產(chǎn)安全一直是我國礦山生產(chǎn)管理中的重點和難點，化學(xué)礦山企業(yè)重特大事故多發(fā)的直接原因主要是違章作業(yè)、違章指揮、違章決策，間接原因是缺乏對重大危險源的科學(xué)有效監(jiān)控［1］。據(jù)中國國土資源部統(tǒng)計，2005年、2006年的百萬工時死亡率分別為2.83和2.04［2］。目前，礦山重特大事故時有發(fā)生，在尾礦庫、采空區(qū)、露天邊坡等方面仍存在重大隱患，安全生產(chǎn)形勢依然嚴(yán)峻［3］。因此，如何有效對重大危險源進行辨識、監(jiān)測、控制和管理，是所有化學(xué)礦山企業(yè)亟待解決的重大問題。受自然地理條件等因素影響，化學(xué)礦山工礦環(huán)境十分復(fù)雜，往往不能從物質(zhì)上確定明確的重大危險源限量，而且危險源間具有一定的相關(guān)性，如邊坡、排土場、塌陷、冒頂片幫等都是由于工程開挖造成巖土體穩(wěn)定性發(fā)生變化而產(chǎn)生的，具有地理空間相關(guān)性。這一特點決定了化學(xué)礦山重大危險源安全管控應(yīng)該從區(qū)域整體出發(fā)，綜合監(jiān)管整個區(qū)域內(nèi)的多個危險源，在監(jiān)測上針對具體危險源建立對應(yīng)的監(jiān)測系統(tǒng)，在管理上將相關(guān)危險源作為整體建立綜合預(yù)警預(yù)報應(yīng)急體系，建立多層次的一體化管理系統(tǒng)。

作者在此提出了以標(biāo)準(zhǔn)化管理為基礎(chǔ)、以集成監(jiān)測為技術(shù)手段的化學(xué)礦山重大危險源安全管控一體化系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)采用經(jīng)典B／S三層結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.1 Overall framework of the system

數(shù)據(jù)層采用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫作為本地空間數(shù)據(jù)庫。PostgreSQL屬于面向分析型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫［4］，作為開源數(shù)據(jù)庫具有良好的擴充性以及較強的空間分析能力，支持多種GIS平臺，降低業(yè)務(wù)間耦合。由于PostgreSQL采用多線程機制，高并發(fā)情況下比較耗費服務(wù)器資源［5］，因此空間數(shù)據(jù)之外的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用Oracle數(shù)據(jù)庫，進一步提升系統(tǒng)處理能力。由于危險源種類繁多，各監(jiān)測系統(tǒng)相互獨立，因此它們各自采用自身的數(shù)據(jù)庫，由服務(wù)層運用第三方信息流的方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)最終集成到Oracle數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)異構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)集成［6］。

服務(wù)層地圖服務(wù)分為遠程和本地兩種。遠程地圖服務(wù)使用GoogleMap、BaiduMap等支持二次開發(fā)的WebGIS系統(tǒng)用于提供小比例尺全景圖、衛(wèi)星影像圖等基本空間信息。本地地圖服務(wù)采用符合OpenGIS（open geodata interoperation specification，OGIS－開放的地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范）規(guī)范的GIS服務(wù)器GeoServer作為地圖服務(wù)器，開源的GeoServer具有可定制性、可互操作性和可移植性等特性，適合中小型WebGIS項目［7］，本地地圖服務(wù)主要提供礦區(qū)地形地質(zhì)狀況、生產(chǎn)現(xiàn)狀、危險性分區(qū)、監(jiān)測點位等大比例尺空間信息。業(yè)務(wù)服務(wù)采用J2EE架構(gòu)，以Web Service形式提供服務(wù)，用于安全管理業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)及監(jiān)測數(shù)據(jù)的集成。

展示層采用OpenLayers開源WebGIS客戶端集成遠程地圖服務(wù)和本地地圖服務(wù)實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)展示，配合空間數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯采用支持Ajax技術(shù)的框架如ExtJs等實現(xiàn)業(yè)務(wù)展示。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

化學(xué)礦山重大危險源安全管控一體化系統(tǒng)分為礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化管理和重大危險源監(jiān)測兩大部分，其功能如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能Fig.2 Function of the system

礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化管理包括組織機構(gòu)、崗位職責(zé)、安全管理制度、安全操作規(guī)程、風(fēng)險管理、績效考核、勞動組織管理、安全培訓(xùn)管理、安全技術(shù)管理、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、日常安全檢查、“三同時”管理、職業(yè)衛(wèi)生管理、事故管理、工傷保險等15個模塊，涵蓋國家安監(jiān)總局發(fā)布的《金屬非金屬礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范》中要求的14個核心要素［8］，實現(xiàn)了礦山安全的過程化管理；重大危險源監(jiān)測包括危險源管理、監(jiān)測設(shè)備管理、監(jiān)測預(yù)警、視頻監(jiān)控、上報與處置等5個模塊，實現(xiàn)了危險源、監(jiān)測點空間信息管理及異構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)間數(shù)據(jù)采集與預(yù)警。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 地圖服務(wù)的實現(xiàn)

礦山地質(zhì)資料往往采用獨立坐標(biāo)、西安－80、北京－54及WGS－84等多種坐標(biāo)系，加之遠程地圖服務(wù)也存在多種坐標(biāo)系，如GoogleMap英文版采用的是WGS－84，中文版采用的是經(jīng)國家保密插件進行數(shù)據(jù)加偏處理的坐標(biāo)系，其投影坐標(biāo)用的是橫軸墨卡托投影（EPSG：900913）。因此系統(tǒng)工作在統(tǒng)一坐標(biāo)系下顯然是不合適的，為了保證本地地圖服務(wù)和遠程地圖服務(wù)能無縫聯(lián)合使用，系統(tǒng)并不限定數(shù)據(jù)在某一坐標(biāo)系內(nèi)，而是在客戶端顯示的時候再通過統(tǒng)一的坐標(biāo)變換，實現(xiàn)多坐標(biāo)系數(shù)據(jù)的融合。地圖服務(wù)如圖3所示。

圖3 地圖服務(wù)Fig.3 The map service

3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)采集

由于監(jiān)測系統(tǒng)異構(gòu)，無法采用統(tǒng)一的方式提取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供三種數(shù)據(jù)自動提取策略：第一種方式是在數(shù)據(jù)庫層次，通過跨庫查詢、遠程視圖以及DTS（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)）等方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫級別的數(shù)據(jù)共享。該方法要求數(shù)據(jù)庫間在物理上連通并且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)明確，是效率最高的方法；第二種方式是采用Web Service方法，由監(jiān)測系統(tǒng)提供專門的數(shù)據(jù)采集接口將監(jiān)測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式XML，數(shù)據(jù)采集模塊采用定時器方式定時讀取數(shù)據(jù)并保存到本地數(shù)據(jù)庫。該方法要求監(jiān)測系統(tǒng)提供專用的數(shù)據(jù)交換接口，適用于新建的系統(tǒng)，能有效降低系統(tǒng)間耦合（圖4）；第三種方式是采用網(wǎng)絡(luò)蜘蛛的方式，即采用HTTP協(xié)議讀取監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)頁，分析網(wǎng)頁的內(nèi)容，提取需要的監(jiān)測數(shù)據(jù)。該方法無需監(jiān)測系統(tǒng)作出任何修改，只要求所采集網(wǎng)頁格式固定，即可通過正則表達式提取數(shù)據(jù)，該方法適合已經(jīng)建成使用的監(jiān)測系統(tǒng)。

上述三種方式除第一種方式外，其它兩種均要求監(jiān)測系統(tǒng)支持HTTP協(xié)議。

圖4 數(shù)據(jù)采集Fig.4 The data acquisition

4 結(jié)論

通過對化學(xué)礦山安全管理現(xiàn)狀的分析，將礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化管理體系引入化學(xué)礦山重大危險源安全管控一體化系統(tǒng)，提出基于區(qū)域范圍的多危險源集成監(jiān)測方案，設(shè)計了系統(tǒng)架構(gòu)，并實現(xiàn)了多源地圖的數(shù)據(jù)融合及異構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。該化學(xué)礦山重大危險源安全管控一體化系統(tǒng)滿足化學(xué)礦山安全生產(chǎn)管理要求，為化學(xué)礦山重大危險源集成監(jiān)測提供了一種可行方法。

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