GIS在煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)多級(jí)聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

孫浩（陜西中能煤田有限公司 陜西榆林 719000）

GIS在煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)多級(jí)聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

孫浩（陜西中能煤田有限公司 陜西榆林 719000）

隨著國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)的高度重視及各煤礦企業(yè)對(duì)信息技術(shù)在加強(qiáng)安全生產(chǎn)重要性認(rèn)識(shí)方面的提高，各大型煤礦企業(yè)都組建了自己的局域網(wǎng)，并接入了礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建立得比較完善，但在工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)尤其是企業(yè)辦公網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)共享度和利用度上仍存在著比較大的缺陷，煤礦安全事故仍然頻頻發(fā)生，因此，筆者提出一種基于GIS(地理信息系統(tǒng))的四級(jí)分布式煤礦安全多級(jí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過(guò)計(jì)算系統(tǒng)的多級(jí)聯(lián)網(wǎng)，有效地防范煤礦事故的發(fā)生。

煤礦；監(jiān)測(cè)；監(jiān)控；多級(jí)聯(lián)網(wǎng)；遠(yuǎn)程

【DOI】10．19312/j．cnki．61-1499/c．2016．07．099

一、GIS為監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)提供的優(yōu)勢(shì)

GIS是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)空間中有關(guān)的地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。GIS處理、管理的對(duì)象是地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等。筆者設(shè)計(jì)的煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)具有信息共享、異構(gòu)數(shù)據(jù)互訪、多用戶并發(fā)控制、安全信息聯(lián)機(jī)分析處理、實(shí)時(shí)管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)管理、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等特點(diǎn)。由于煤礦安全信息是一種活躍的、動(dòng)態(tài)變化的、與空間位置密切相關(guān)的信息，因此，煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)以GIS技術(shù)為支持，能夠?qū)崿F(xiàn)二維空間圖形與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，可實(shí)現(xiàn)礦井技術(shù)人員與領(lǐng)導(dǎo)、集團(tuán)公司和上級(jí)主管部門(mén)、專家診斷等不同層次的用戶使用。通過(guò)GIS的使用，不同層次的用戶可以快速、準(zhǔn)確、直觀地得到煤礦圖文并茂的信息。

二、系統(tǒng)多級(jí)聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成

1.礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于GIS設(shè)計(jì)的四級(jí)分布式煤礦安全多級(jí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與預(yù)測(cè)維修軟件系統(tǒng)、通信軟件與硬件、監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)。把采用了基于透明傳輸?shù)亩鄻I(yè)務(wù)傳輸系統(tǒng)的工控網(wǎng)絡(luò)接人到IP網(wǎng)絡(luò)，采用工業(yè)總線加以太網(wǎng)的模式，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)終端與中心站之間的實(shí)時(shí)通信和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢功能。

2.多級(jí)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

構(gòu)建的國(guó)家安全局——省安全局——煤炭集團(tuán)企業(yè)安全局——礦區(qū)安全部門(mén)的四級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用體系是一個(gè)綜合的多級(jí)聯(lián)網(wǎng)的煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息平臺(tái)。該平臺(tái)對(duì)故障進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)資源，可以將煤礦資源信息、下井情況、通風(fēng)瓦斯、隱患監(jiān)察、法律法規(guī)等與煤礦安全生產(chǎn)相關(guān)的信息提交到Web數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程分級(jí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、管理、專家診斷。各級(jí)監(jiān)測(cè)和診斷中心依托本級(jí)中心為各級(jí)業(yè)務(wù)提供服務(wù)。

（1）礦區(qū)級(jí)安全中心依托礦區(qū)的地面應(yīng)用系統(tǒng)和井下應(yīng)用系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)采集的功能。數(shù)據(jù)采集部分主要完成各類井下應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的原始的監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)支撐，形成礦區(qū)級(jí)中心部分的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源。數(shù)據(jù)采集接口是整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)關(guān)鍵和技術(shù)難點(diǎn)，筆者采用了多種方式如DDE、OPC等。

（2）煤炭集團(tuán)企業(yè)級(jí)安全中心將各礦區(qū)的數(shù)據(jù)采集前置機(jī)采集到的最原始的監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)同步機(jī)制將數(shù)據(jù)納入到本級(jí)中心，并以集團(tuán)企業(yè)內(nèi)的各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為輔助信息，形成本級(jí)中心數(shù)據(jù)，為專家支持和省級(jí)中心服務(wù)。礦級(jí)用戶在集團(tuán)的內(nèi)網(wǎng)可以訪問(wèn)數(shù)據(jù)處理中心，煤炭集團(tuán)企業(yè)級(jí)安全中心是通過(guò)Internet訪問(wèn)數(shù)據(jù)處理中心，因而必須要安裝客戶端并完成遠(yuǎn)程認(rèn)證。數(shù)據(jù)處理中心不間斷地接收數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，并按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一的存儲(chǔ)和管理。通過(guò)上述處理將監(jiān)測(cè)監(jiān)控的數(shù)據(jù)統(tǒng)一在IP平臺(tái)上。數(shù)據(jù)處理中心同時(shí)動(dòng)態(tài)地更新礦級(jí)單位的井下GIS信息，使得遠(yuǎn)程和移動(dòng)用戶的二維圖形空間與本地用戶保持一致。數(shù)據(jù)處理中心對(duì)于各類用戶的請(qǐng)求。

（3）省級(jí)安全中心調(diào)用各個(gè)集團(tuán)企業(yè)的數(shù)據(jù)，根據(jù)省級(jí)的應(yīng)用需求，省級(jí)的客戶端封裝的操作內(nèi)容應(yīng)包括省級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)各煤炭集團(tuán)企業(yè)監(jiān)測(cè)監(jiān)管的相應(yīng)的內(nèi)容，和可以為專家系統(tǒng)提供決策的服務(wù)數(shù)據(jù)。

（4）提高了數(shù)據(jù)分析能力。利用二維GIS空間技術(shù)，生產(chǎn)礦級(jí)用戶可以將井下巷道．通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等地理信息的CAD圖導(dǎo)入系統(tǒng)，隨著采掘面的延伸，可以對(duì)一維CIS空間進(jìn)行編輯，并將井下巷道、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等地理信息，在同一個(gè)坐標(biāo)下，集成在可視化的空間中，完成定位、測(cè)距等功能。其中瓦斯、一氧化碳、通風(fēng)等重要數(shù)據(jù)系統(tǒng)以曲線圖、柱狀圖、餅狀圖等多種方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其中，系統(tǒng)分析功能包括定位分析、區(qū)域故障分析、系統(tǒng)圖分析、最短路徑分析、路徑追蹤。

3.系統(tǒng)特點(diǎn)

基于GIS的煤礦安全多級(jí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）建立了集中、統(tǒng)一的實(shí)時(shí)安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。系統(tǒng)主要包括圖形數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要具有輸入、輸出、存儲(chǔ)、查詢圖形數(shù)據(jù)（如點(diǎn)、線、面及其拓?fù)潢P(guān)系等）等功能；而屬性數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要完

成圖形實(shí)體的屬性數(shù)據(jù)的輸入與管理、各種報(bào)表的管理與輸出等。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)采用數(shù)據(jù)表格、圖表、節(jié)點(diǎn)設(shè)備樹(shù)形圖等表示方式，存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)可為事故分析提供可靠的依據(jù)。

（2）這種數(shù)據(jù)庫(kù)之間并不孤立，兩者通過(guò)數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連接，將井下各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)采用了本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的方式，即無(wú)論是遠(yuǎn)程用戶還是固定、移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)都將實(shí)時(shí)刷新。系統(tǒng)對(duì)于本地GIS的數(shù)據(jù)具備可編輯性，同時(shí)將變化的GIS數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)處理中心，保證整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更新性。

（3）建立了安全報(bào)警防范機(jī)制。對(duì)于超過(guò)報(bào)警門(mén)限的各類數(shù)據(jù)，系統(tǒng)以聲音、顏色的改變、及界面的自動(dòng)切換等多種方式提供實(shí)時(shí)報(bào)警處理，并充分利用短消息機(jī)制，及時(shí)傳遞給相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和人員。安全生產(chǎn)報(bào)警機(jī)制可大大提高對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的響應(yīng)速度，有利于安全生產(chǎn)的指揮和調(diào)度，提高各級(jí)管理。

（4）強(qiáng)化了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理。整個(gè)系統(tǒng)是在安全架構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)有安全狀態(tài)顯示在不同的用戶終端上，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)同步。系統(tǒng)對(duì)于本地客戶端的保證和加密的軟件設(shè)計(jì)，還有網(wǎng)絡(luò)硬件的安全設(shè)計(jì)，保證了系統(tǒng)的安全性。

三、結(jié)語(yǔ)

本文在分析國(guó)內(nèi)煤礦企業(yè)信息化現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以煤礦安全生產(chǎn)為目的，結(jié)合GIS技術(shù)建立了四級(jí)煤礦安全多級(jí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在二維空間中的各類空間位置信息與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了二維空間的多級(jí)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程綜合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，為綜合利用數(shù)據(jù)提供了一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)，有利于企業(yè)更深層次的應(yīng)用。