基于GIS 下金屬礦山安全管理信息系統的研究

權萬杰 魏會軍 戰修宇

(1.通化鋼鐵集團樺甸礦業有限責任公司，吉林 樺甸 132400；2.通化鋼鐵集團板石礦業有限責任公司， 吉林 白山 132400；3.通化鋼鐵集團大栗子礦業有限責任公司，吉林 臨江 132400)

1 系統整體的框架

1.1 地理信息系統概述

地理信息系統是由計算機軟件、硬件構成，其功能主要是采集地理數據信息，并將數據信息存儲到數據庫內部，以供使用人員來檢索數據、分析數據。GIS 提供了地表以上的各類空間動態信息，這樣會幫助使用人員開展各類型的決策。計算機系統的構建會實現數據的高效傳輸、搜集，并且GIS 技術也包含遙感學、環境科學、信息學、管理學、地理學等各類學科的綜合。其核心就是基于計算機技術來構建地理空間的數據信息系統，以使地圖變得更加可視，來開展后期的空間分析。

1.2 GIS的功能

GIS 功能包含了地理數據的采集、數據的輸入、地圖的編輯，以及數據的管理和空間的分析、地形分析和數據輸出顯示。在GIS 系統內部，會形成二維、三維的地理數據，該數據會包含實體的地理空間位置，控件的屬性。GIS 技術更多是按照圖層的方式，來存儲數據，然后對地理信息內容，根據其特征，以及將不同類型的數據進行整合，來建立圖層，這種方式會便于數據的修改和提取。

1.2.1 選取系統軟件

近年，國內的GIS 得到大范圍的普及和運用，隨著新軟件不斷地涌現出來，在國內充斥著大量的軟件版本，各個軟件的功能也有較大的差異。因而，在礦井生產中，企業要根據自身的實際生產狀況，來構建系統，搭建安全管理信息平臺，以及購置這樣的軟件[1]。

1.2.2 信息系統總體結構

隨著國內信息技術的快速發展，很多礦山生產企業通常會將礦山內部的安全系統建設作為公司的一個主要工作。將計算機技術作為基礎，來構建安全系統，并對現有的安全管理機制進行優化改進。結合實際礦山生產的具體業務需求和工作內容，以及工作流程，來構建系統架構。將系統的架構分為業務的處理層、數據庫和應用分析層三個部分。其中，業務處理層會包含數據的收集，應用客戶端來開展應用分析，進而為后續的投資決策提供信息支持[2]。

2 系統功能的實現

2.1 地理底層數據的處理

要實現測繪圖紙數據的管理，這時就需要將一些大量的紙質數據轉化為計算機可以識別的數據信息，來實現數據數字化。可以利用掃描設備對于紙質資料進行掃描，來獲取圖紙的屬性信息。之后，測繪人員也要利用數字信息，來構筑數據模型，將數據保存在系統內部，其中GIS 系統平臺，可以開展圖形的繪制，包含井下地理地形圖、巷道圖等各種圖形的繪制。此后，在GIS 軟件內部，也可以看到圖形的編輯、添加線條或修改圖形，來完善地形圖的輸出功能。在顯示器上，可以清楚地顯示圖形以及對圖形的分層顯示，并將圖層縮放、移位。在系統內部，可以將不同的測繪目標放入到不同圖層上，每一個圖層都是一個表格，并將若干個圖層進行疊加。在礦山的生產期間，由于礦山生產作業環境比較復雜，這樣就可以應用GIS 多圖層功能，來完成礦山地理地形的測繪。

2.2 數據的處理

在GIS 系統內，可以對礦山生產作業的開采狀態，作業路線以及生產作業現場內部的各個設備的布局等相關數據進行采集。在GIS 軟件上，可顯示作業的路線和各設備的布局狀況。此外，在GIS 文件內，也可以包含一些部門的管理、班組的管理，并具備數據的添加、刪除、修改等功能[3]。

2.3 監測安全隱患

GIS 系統內，可以對現有數據進行分類編碼，然后將數據以點線的方式，來傳達到計算機數據庫內部。對于礦山周圍的地理地形數據，要構建系統數據庫。之后，在數據庫內部將每一組的數據完整地保存，然后形成圖形。根據各地理地形圖屬性之間的關聯，來構建系統地形測繪圖。在數據庫內部，形成數據文件和屬性文件，然后在圖形文件中，就要標識出數據的形態和位置，擴展屬性文件，并記錄好各數據對象和數據信息，以此來拓展數據。

2.4 GIS的數據處理

GIS 其中一個最主要的特點就是可以開展數據的圖示化，然后利用計算機軟件對后臺的數據庫進行修改、刪除、增加等操作。在數據庫的后臺，可以形成各種類型的圖形，以此來為管理人員使用查詢，并為開展數據的統計分析提供支持。用戶在GIS 軟件內部，單擊圖形，就可以了解到該圖形的全部數據信息。應用GIS 轉變，解決傳統紙質圖像信息量比較單一的問題，應用多圖層的圖形可以容納更多的地理數據信息。因此，以地形圖作為基礎，來構建信息系統。近些年，國內的礦山企業都大力地在公司內部構建地理信息系統，來為礦山的生產，提供信息保障。例如，可以在GIS 軟件內去設置某一個設備的名稱，然后系統就會直接將該設備顯示在屏幕之上。通過閃爍的光標來標定設備，然后跟蹤目標，如果目標超出了屏幕，這時地圖可以自動平移，使用人員可以根據所選擇的對象尺寸、排水量等數據，來直接生成可視化的直方圖、餅狀圖和點狀的分布圖[4]。

3 安全管理信息系統功能的應用

企業內部建立的基于GIS 技術的安全信息系統，包含日常的生產管理系統、礦山電路監測系統、礦物質的運輸監測系統和安全培訓系統、物料管控系統和礦上的救護等各系統。

3.1 安全培訓系統

礦山企業根據實際的安全管控作業的要求，來給內部建立安全培訓系統，安全的培訓系統內部需要設計年度的安全培訓計劃，來給內部職工開展定期安全教育活動。讓職工了解到新型的安全管理規定和法律法規，提高礦山生產人員的安全意識，進而保證生產作業可以穩定的運行。在安全培訓系統內部，要建立培訓的跟蹤計劃，培訓的考核以及檔案存儲，及時跟蹤每個職工工作狀況。參考以往的培訓記錄，為該職工制定年度、月度、季度的培訓方案和培訓計劃，并根據工作開展狀況，來隨時地調整計劃[5]。

3.2 日常安全管理系統構建

在安全管理系統內部，要設計好日常的安全管理子系統，對于礦山運營中，出現的安全隱患、違規問題，要及時地處置，然后將各部門各職工的獎懲狀況也錄入到該系統里。實現系統維護、數據的查詢、輸出數據報表，開展綜合安全分析。礦山的高層領導和安全管理工作人員可以在日常安全系統內，及時地了解礦山生產的實際狀況，以及了解各部門作業的發展狀況。也可以了解單位內部是否有違規的行為，對于礦山生產過程中出現了重大安全隱患，要及時上報內部的領導人員和安全人員，并開展安全隱患的檢查分析，以及時地消除隱患，避免因安全風險擴大，而給礦山的生產帶來較大的危險。公司領導要關注重大問題、安全隱患，預防事故發生，以此來實現保障安全生產的目的。

3.3 礦山電路的監測系統

在礦山生產運行中，要建立動態的電路，然后構建通信電路，安全系統可以實現輸出礦山內部電路線路數據。然后以圖形的方式展現出來，井下的電線布局可以依托巷道來設計。GIS也具有網絡的分析功能，可以幫助管理人員作出實時的信息處置，并給予提供警示信息，來確保礦山生產穩定運作。此外，也可以檢查各線路的電壓線路的運行狀況[6]。

3.4 礦山的運輸監測系統

礦山企業需要將井下的礦物質運輸到井外，這時在礦井內部搭建運輸設備，利用安全系統來監測設備的運行，了解各設備的運行狀態。在GIS 的安全性系統內部，GIS 技術可以優化運輸的路線，然后科學地規劃布局作業的進度，來保證安全運輸，避免產生井下的安全運輸事故。

3.5 建立物資材料的動態管理系統

應用GIS 系統可以實現整個礦區物流的科學調度，以及物資運輸的監控。在GIS 軟件上的地形圖，就可以及時地查詢到各生產作業點的物資存儲狀況。在井下，利用系統來設計最佳的運輸路線，以避免在物資的運輸期間產生較多的損耗。并合理地控制公司內部的物資存儲量，應用GIS 軟件可以實現整個礦區的全景顯示，了解各設備運行狀態和設備維修狀況。通過開展設備的維修、材料的保管，來為一線的礦山生產提供支持。

3.6 礦山的救護系統

在GIS 安全系統選址圖下，可以顯示出礦井內部各工作人員的工作狀況，以及通過建立的通信系統，來聯系工作人員，以保障現場內部的各人員分配比較合理。在出現緊急狀況時，GIS可以創建出最佳的路徑，并顯示實時的動態信息，來及時調整人員，并通過最佳路徑來撤離，開展礦山的救護。

4 結語

在礦山生產期間，企業可以基于GIS 技術，來構建安全管理信息系統。在系統內部，可以清晰地展現出礦井各個作業信息。國內有些礦產公司都開發了安全性系統，來保障礦物商物資的運輸、礦產生產的安全。在地理信息安全系統中，根據反饋出來的數據信息，來作出決策，以快速地響應事故，節省物資、運輸的費用，提高了礦山生產運行效率。