基于GIS的煤礦監察綜合信息展現系統研究與設計

劉傳安 郜 彤

(1.國家安全生產監督管理總局通信信息中心， 北京市東城區，100013； 2.中國礦業大學(北京)資源與安全工程學院，北京市海淀區，100083)

煤炭資源作為我國國民經濟發展的重要支柱，是維持我國經濟持續高速發展的重要保障，煤礦的安全生產是煤炭資源開發能持續、穩定、健康發展的重要保證，它不僅關系著煤礦企業的興衰，而且關系著社會的穩定和經濟的持續發展。作為煤礦安全監察部門必須嚴格高效監管煤炭生產主體，保障其安全生產，并利用信息化手段構建煤礦安全監管信息系統，提升監管部門的執法水平，提高監管執法的效率。但就現階段我國各級監察信息系統來看，存在著研發起步不及時、監管技術不先進、實踐應用不成熟等問題，無論是在行政管理手段和煤礦開采技術方面，還是在相關配套設備、監管系統的軟硬件發展以及智能化方面都與世界的前列有一定的差距。具體表現在：一是管理內容不全面，目前的信息管理系統只是實現了安全監察的部分信息內容；二是缺乏統一規范和標準，信息孤島現象嚴重，信息難互聯和共享，溝通效率低下，給企業和用戶的應用與升級帶來麻煩；三是系統建設水平參差不齊，低水平建設和重復建設現象突出，甚至系統功能性難以滿足現階段企業和用戶的要求，造成了資源的浪費。

針對上述相關問題，研究設計了基于GIS的煤礦監察綜合信息展現系統，系統充分利用地理信息系統廣泛的地理空間數據和合理的地理模型分析方法，為煤礦安全監管實時提供多種空間的和動態的地理信息，為安全生產管理提供輔助決策支持，保障執法監察信息能全面、即時、高效的展現。

1 系統功能架構

煤礦監察綜合信息展現系統主要實現監察機構對礦山企業綜合信息的實時調取、監察信息的分類管理以及視頻監控信息的動態展現等，能夠滿足各級監管人員隨時了解礦井安全生產動態信息，有效提高監管的精細化程度。系統基于面向服務一體化應用架構(SOA)，利用其松耦合的特性，將監察業務模塊化，提高監察執法信息檢索的效率，并基于J2EE標準體系結構搭建，利用J2EE具有的高效、穩定、可伸縮、支持異構環境的獨特特性，以及其對EJB、JSA、JSP等技術的全面支持，縮短了開發周期，提高數據分析和匯總的速度。

系統從功能實現上主要分為系統綜合門戶展現、綜合基礎信息展現、安全監察信息展現和視頻監控信息展現四大部分，能夠很好地幫助監察人員對煤礦企業進行分級、分類管理和重點信息的隨時調取查看等。系統功能架構圖如圖1所示。

圖1 系統功能架構圖

2 系統功能設計

2.1 系統綜合門戶展現

系統綜合門戶展現模塊根據礦井安全管控水平評價指標，從人、機、環、管4個維度對礦井安全管控水平、機電設備運行狀態、人員履職狀態、環境安全狀態等多方面進行量化評價。評價結果以圖文結合的方式進行綜合顯示，并在此展示的基礎上實現數據鉆取和切片分析。通過該門戶可以直觀地了解各類綜合分析、統計數據以及單個礦井各方面的綜合信息，提高監管效率。

該模塊也具有多種呈現方式，可根據用戶、當前查看行政區域等條件的不同進行切換顯示，顯示的內容主要包括：井下人員數量及分布位置信息、礦井生產流程及設備運行信息、井下重點區域環境參數信息、井下視頻監控信息、礦井隱患和危險源監測監控信息等。所展示的信息數據主要以各類數據融合后的評價結論、統計報表、變化趨勢圖表等進行展示，在交互操作時，主要以數據鉆取和切片分析等方式來實現各類信息的橫向與縱向貫通，使用戶能夠在海量數據里快速定位到自身關注的信息。礦井安全綜合門戶全國信息展現如圖2所示。

2.2 綜合基礎信息展現

綜合基礎信息展現模塊主要對煤礦企業的人員、證照、圖紙和裝備等基本礦井信息以及生產工藝、系統及災害防治等重點業務信息進行對應的信息管理和專題展現，實現的具體功能如下：

圖2 礦井安全綜合門戶全國信息展現

(1)煤礦基本信息管理。該模塊可對煤礦企業進行登記管理，對煤礦的基礎信息進行在線填報和審核，并對審核有效的數據提供查詢、統計、分析以及GIS分布展示等功能。可滿足監管人員對轄區內煤礦企業的基本信息和采掘情況信息、行政處罰記錄信息、歷史事故統計信息等的全面掌握。

(2)煤礦證照信息管理。該模塊可對煤礦采礦許可證、安全生產許可證、工商營業執照、礦長安全資格證等證件的編號、發證日期、有效期等進行有效管理與登記。滿足監管人員對煤礦證照信息的填報和審核、證照的分類統計和查詢、證照過期預警和報警以及證照GIS分布展示等操作。

(3)煤礦圖紙專項管理。該模塊可對礦井采掘工程平面圖、露天礦采場布置圖、礦井通風系統圖等專業圖紙的名稱、編號、類型、更新時間以及圖紙本身的CAD原文件進行管理。可對煤礦的各類圖紙進行填報、審核、未及時更新提醒、圖紙查詢統計和在線瀏覽、報警信息GIS分布展現等操作，以便管理人員能夠隨時掌握煤礦的各類信息。

(4)從業人員職業健康管理。該模塊以二代身份證及號碼作為從業人員唯一標識碼，主要用于對煤礦從業人員及其職業健康進行全生命周期的動態管理，提供包括從業人員信息及證照登記、人員培訓信息管理、人員獎懲記錄管理、職業健康信息登記、審核、查詢統計、圖表分析、GIS分布等功能。可滿足管理人員對轄區內的從業人員及其自身職業健康全面了解，便于針對性管理。

(5)煤礦六大系統檔案管理。該模塊可對煤礦建設的采煤、掘進、機電、運輸、通風及排水系統系統的基本信息進行管理，并對系統使用過程中的重要信息進行記錄，方便監管監察人員了解各礦系統的建設和運行情況。主要功能包括對各大系統基本信息的錄入、關鍵信息的審核、運維記錄的管理、系統信息的圖表分析及查詢統計，以及以GIS圖形的方式展現各行政區域的系統建設和投入情況等。

(6)煤礦工藝及設備管理。該模塊提供各煤礦上報現有安全生產設備及生產工藝詳細信息，并向監管監察人員提供不符合項報告的功能，指導相關人員工作。主要的功能包括設備準入和檢校管理、設備安裝和運行管理、設備登記管理、生產工藝管理、生產臺賬管理等，以及對這些管理數據的查詢、統計和分析等操作。該管理操作能夠促進煤礦生產工藝及安全生產設備的更新換代，減少因落后或禁止使用的設備、工藝而導致的事故發生和人員傷亡。

(7)煤礦災害防治管理。該模塊可對煤礦瓦斯、粉塵、水害、火災和頂板壓力等災害的治理情況數據進行在線填報、綜合分析。主要的功能包括災害防治規章制度管理、應急預案措施管理、相關防治設備登記以及日常災害防治記錄等，并為這些功能提供相關的查詢、統計、圖表分析等操作。

2.3 安全監察信息展現

(1)安全事故管理。該模塊可實現煤礦傷亡和非傷亡事故信息的統一管理，包括事故類型管理、事故上報、事故調查處理、事故查詢統計、事故備案入庫、事故案例庫管理及事故GIS分布管理等功能。該模塊可根據事故的名稱、地點、類型、等級、經濟損失及傷亡情況等相關信息對事故進行相應的管理操作，并以圖形報表的方式展現事故復雜的統計數據，包括事故區域分布、事故等級分布、人員傷亡統計、經濟損失統計等。可為煤礦安全生產事故防治及應急救援工作提供案例支持，提高事故處理效率。

(2)煤礦隱患管理。該模塊以“隱患閉環管理模式”為設計思路，并結合隱患排查治理規定研發設計，可利用移動互聯、智能終端、NFC地址卡等技術實現安全隱患“發現-整改-驗收-復核-評價”的全閉環信息化管理，提高了煤礦安全管理水平。該模塊支持文字輸入、語音采集、視頻取證等多種取證手段，實現了隱患整改過程全程可溯。同時該模塊也具備隱患標準管理、隱患排查管理、重大隱患掛牌督辦、隱患分布及統計管理等功能，可根據隱患類型、等級、標準項等內容對隱患進行錄入查詢、整改驗收、審核評價等操作，對被列為重大級別的隱患，實現上級監管機構重點督辦驗收處理。同時，該模塊能夠實現以GIS圖形方式展示各級各類隱患的分布情況，提供以全國隱患、區域隱患、單個煤礦隱患的不同級別隱患統計方式，并以曲線圖、餅圖、柱圖等多種隱患展現方式以及日報、月報、年報等多時間跨度報表呈現，實現隱患專業分布趨勢、等級分布趨勢、數據變化趨勢等信息的匯總分析。

(3)煤礦重大危險源管理。該模塊可對煤礦的重大危險物質和危險源進行統一管理，便于及時發現煤礦安全生產中存在的潛在危險，通過監測提醒，及時排除危險隱患，提高煤礦安全生產水平。該模塊具備危險源綜合查詢功能和分布統計功能，可以根據危險源區域、名稱、類型和等級等指標進行相應查詢，可以統計全國、某省份、某煤礦的危險源信息，查詢結果以列表方式顯示，并可鉆取某一危險源的詳細信息。危險源分布統計依托于GIS地圖，并使用熱點圖的方式展示指定時間段的危險源在指定區域內的分布情況，以了解危險源在地域空間上的直觀分布。同時可依據各類數據對危險源的安全狀態進行綜合評估，并以熱點圖方式直觀展示。

(4)應急救援管理。該模塊通過對應急物資、救援隊伍、醫療機構、行業專家等資源進行有效整合，對應急預案庫、應急救援專家庫、應急救援裝備庫、救援案例庫和法規協議庫等信息合理配置，并以GIS地圖為基礎，建立應急資源管理、應急救援案例管理、應急聯動等模塊內容。該模塊可實現在事故應急處置時為救援人員提供便捷的專家檢索、救援隊伍檢索及自動匹配功能，可根據事故自動檢索、匹配相應的案例、對應的應急預案和救援裝備。同時，系統提供各類應急資源GIS專題圖層，可根據事故類型與等級進行應急聯動，結合可視化通信系統實現遠程視頻會議，實現與救援指揮系統的無縫對接，可為相關部門提供應急救援的信息，實現煤礦管理部門、救援部門與事故現場之間的實時信息互動，實現快速反應、有效溝通、高效指揮，提高煤礦安全生產應急處置能力。

2.4 視頻監控信息展現

視頻監控信息展現模塊通過集成調用企業監控視頻管理平臺所接入的視頻信息來實現對煤礦主要生產環節視頻信息的隨時調用與查看，便于直觀掌握煤礦安全生產狀況，保障安全監管的全面性。該模塊主要由監控圖像保存、圖像實時顯示、圖像查詢分析和關聯集成查看四大部分組成，礦井圖像監視系統可對礦井關鍵點的視頻圖像進行存檔，并可實時調取各礦井監測點的實時視頻，在瀏覽視頻時還可以對其進行截屏等操作，以備日后追溯。礦井視頻信息展現功能結構如圖3所示。

圖3 礦井視頻信息展現功能結構

監管單位可利用該模塊所提供的實時監視相關功能，對被監管礦井進行常規視頻圖像巡檢，保證對礦井主要工作地點安全生產狀況的實時掌握。模塊也嵌入了自動巡檢功能，可對礦井的所有有效視頻自動進行檢查，大大提高了日常監管監察工作的效率。同時，視頻信息可被關聯集成到安全巡察系統、隱患排查治理系統等其它系統，方便隨時對某地的視頻進行調取。通過平臺定義的接口，視頻圖像可直接與報表、圖表、組態畫面、GIS圖形等進行整合，進一步提高監察監管的有效性和全面性。視頻信息也被直接標志在了全礦總覽視頻集成圖上，要查看某位置的視頻，直接點擊該圖標即可。全礦總覽視頻集成示意圖如圖4所示。

圖4 全礦總覽視頻集成示意圖

3 系統應用及成效

煤礦監察綜合信息展現系統在云南省煤監分局試運行以來，實時有效地將安全生產情況、監察信息情況以及其他相關信息提供給相關領導及技術人員，成為其高效、準確、科學決策的信息基礎。

(1)系統的應用使得執法管理人員的監察工作效率有了較大的提高，使其能夠在較短的時間內監控事故、管理救援、綜合調度，有效地降低了事故的發生率，提高了事故的救援率，確保了煤礦的安全生產。

(2)系統的應用進一步提高了政府監察部門對重特大煤礦事故的預防和安全監察能力，是一種有效的超前預防性投入，能夠滿足監察人員有效、全面、及時地掌握煤炭企業的生產信息和監管監察信息，督促煤炭企業落實企業的主體責任，同時也提高了政府監管部門的信息化監管水平。

4 結語

隨著信息化技術的不斷發展，煤礦信息化正向信息擴展、高度集成、綜合應用、自動控制、預測預報、智能決策的方向發展。基于GIS的煤礦監察綜合信息展現系統的建立，正是為了充分利用計算機信息化手段來指導安監執法工作和煤礦企業的安全生產活動，目的就是將各煤礦生產單位、監督管理部門以及救護、法制等相關部門的基本信息進行全面、系統的匯總，并通過地理信息技術進行展示與應用，實現信息的快速查詢與目標定位，提高信息決策的效率，其應用將使我國的煤礦安全生產監察與應急救援更加規范與科學。

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