基于WebGIS的煤礦安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研究

馬國禮

(國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局通訊信息中心,北京市東城區(qū),100013)

★煤炭科技·機電與信息化★

基于WebGIS的煤礦安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研究

馬國禮

(國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局通訊信息中心,北京市東城區(qū),100013)

分析了基于WebGIS建立煤礦安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的必要性,闡述了基于B/S模式的煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的整體框架、主要功能、系統(tǒng)特點和應(yīng)用效果,系統(tǒng)采用先進(jìn)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段,對井下生產(chǎn)狀況進(jìn)行實時監(jiān)測,與地質(zhì)測量的集成實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的及時更新,降低了煤礦事故發(fā)生的可能性,實現(xiàn)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(shù)據(jù),并通過這些數(shù)據(jù)來對礦山的生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo),提高了生產(chǎn)效能和管理決策水平,為科學(xué)決策和管理提供了依據(jù)。

監(jiān)控系統(tǒng) WebGIS 安全生產(chǎn) 監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)

1 引言

近年來,中國政府和煤礦生產(chǎn)企業(yè)高度重視安全生產(chǎn),大多數(shù)煤礦企業(yè)都已經(jīng)或正在進(jìn)行安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。很多安全監(jiān)測系統(tǒng)主要發(fā)布一些文本信息,即使部分軟件系統(tǒng)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(guān)軟件系統(tǒng)并未實現(xiàn)與地測管理信息系統(tǒng)的集成,圖形或圖像是靜態(tài)的,并不能實時反映井巷工程的最新變化。由于監(jiān)測數(shù)據(jù)未能實現(xiàn)與最新實際地理位置的關(guān)聯(lián),煤礦監(jiān)管部門對煤礦信息的遠(yuǎn)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(xué)、煤炭科學(xué)研究院、山東科技大學(xué)等單位在監(jiān)測監(jiān)控連網(wǎng)與地測管理信息系統(tǒng)集成等工作上已經(jīng)取得了很多成果,能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)與地測數(shù)據(jù)的動態(tài)集成。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總體設(shè)計

煤礦安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心部分是其總體框架,整個框架展示了數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、決策分析到結(jié)果信息發(fā)布的整個過程。

各礦井下監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控主機實時收集井上、井下監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測到的環(huán)境與生產(chǎn)數(shù)據(jù),通過工業(yè)以太網(wǎng)或GPRSMA傳到市/集團(tuán)二級中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,二級中心數(shù)據(jù)再經(jīng)租用線路或?qū)拵ㄟ^Internet實時上傳相關(guān)數(shù)據(jù)到省一級監(jiān)控指揮中心。不同層面的用戶(省級、市/集團(tuán)級和礦級)通過Web訪問不同權(quán)限級別監(jiān)控中心Web應(yīng)用服務(wù)器,可以基于WebGIS實時導(dǎo)航查詢相關(guān)礦井監(jiān)測數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、模擬量數(shù)據(jù)與開關(guān)量數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

煤礦安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個上傳下發(fā)的雙向系統(tǒng),實現(xiàn)由下而上的上傳數(shù)據(jù)、報表、文檔與專題圖件等,由上而下的分發(fā)集團(tuán)公司管理的相關(guān)文件、制度與應(yīng)急處理措施?？傮w流程是一個縱向的專業(yè)管理應(yīng)用,即專業(yè)科室—專業(yè)主管審批—主管領(lǐng)導(dǎo)審批—礦長審批(若有需要)—專業(yè)處室—專業(yè)處室主管審批—集團(tuán)主管領(lǐng)導(dǎo)—省、市級主管單位。系統(tǒng)同時基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)專業(yè)橫向共享應(yīng)用,如地測—通防,地測—采掘,地測—安全,通防—安全等專業(yè)間共享應(yīng)用。

圖1 煤礦安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)主要功能

(1)與地測系統(tǒng)的集成。系統(tǒng)采用ActiveX控件技術(shù),實現(xiàn)與地測信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時聯(lián)動。地測數(shù)據(jù)更新后,監(jiān)測監(jiān)控的底圖采掘工程平面圖也進(jìn)行動態(tài)變化。

(2)遠(yuǎn)程實時導(dǎo)航。系統(tǒng)在WebGIS技術(shù)的基礎(chǔ)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(guān)專業(yè)工程圖紙、安全監(jiān)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(dǎo)航、圖層設(shè)置等一般性的地圖操作功能;也實現(xiàn)了各種開關(guān)量、模擬量的圖形、數(shù)據(jù)的基于數(shù)字地圖的大屏幕顯示。

(3)安全實時監(jiān)測。可以實時自動顯示安全監(jiān)測信息,如果有異?；蛘叱迶?shù)據(jù)自動彈出報警窗口,并發(fā)出報警聲音,同時異常數(shù)據(jù)在頁面上提示,隨后需要專人作消警處理。另外,系統(tǒng)可以對監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、上傳監(jiān)測圖形,提供靈活的實時監(jiān)測曲線和歷史監(jiān)測曲線顯示和分析功能,以用來定位事故發(fā)生的原因,可以顯示未選擇的非正常的實時數(shù)據(jù),并且,可以進(jìn)行重點監(jiān)測點設(shè)置,顯示重點監(jiān)測點數(shù)據(jù)。

(4)全局實時監(jiān)測。在一個界面上同時監(jiān)測各礦,各個點的實時分站數(shù)據(jù),根據(jù)實際情況設(shè)置數(shù)據(jù)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(hù),報警會彈出報警窗口,發(fā)出報警聲音,點擊右上角按鈕可以關(guān)閉窗口且彈出聲音,但是有新的報警數(shù)據(jù),會繼續(xù)報警。

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

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

4 系統(tǒng)特點

4.1 保證了數(shù)據(jù)的實時性和真實性

煤礦安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要用于集團(tuán)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(chǎn)進(jìn)行實時監(jiān)控。隨著國家對安全生產(chǎn)的高度重視,各煤礦集團(tuán)都建立企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng),并接入了礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng),但受到利益驅(qū)動和安監(jiān)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(shù)據(jù)和安全隱患的情況時有發(fā)生。煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源共享,使得企業(yè)集團(tuán)監(jiān)管部門能實時掌握所轄煤礦的真實的安全生產(chǎn)狀況,準(zhǔn)確掌握安全隱患。

4.2 技術(shù)上的創(chuàng)新性

系統(tǒng)研發(fā)上完全基于標(biāo)準(zhǔn)B/S模式,采用開放架構(gòu)體系,應(yīng)用WebGIS實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航定位與監(jiān)測點自動定位查詢、報警,所見即所得;組網(wǎng)技術(shù)上,對專網(wǎng)接入的礦井可采用光纜專網(wǎng)接入,而非專網(wǎng)接入的礦井應(yīng)用先進(jìn)的CDMA/GPRS技術(shù)將礦井端實時數(shù)據(jù)傳送到各級監(jiān)控中心,同時,可根據(jù)具體應(yīng)用需求,組成多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以支持不同應(yīng)用系統(tǒng)的需要,極大程度地提高網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性;數(shù)據(jù)存儲上,實時監(jiān)測數(shù)據(jù)并采用SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫集中進(jìn)行管理,空間數(shù)據(jù)集中于監(jiān)控中心服務(wù)器,增強了數(shù)據(jù)的負(fù)載能力;信息表達(dá)上,突破了原來監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)在模擬圖上只顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)而無法定位、導(dǎo)航的模式以及采用矢量圖與數(shù)據(jù)的雙重形式,基于巷道布置圖成功的應(yīng)用WebGIS實現(xiàn)準(zhǔn)確定位;網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)上,納入了CDMA/GPRS技術(shù)并成功應(yīng)用到實時監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸中;系統(tǒng)可方便地擴大監(jiān)控規(guī)模,隨著開采的進(jìn)行靈活地在巷道布置圖上刪除與增加監(jiān)測點。

4.3 數(shù)據(jù)的動態(tài)性

系統(tǒng)與地測系統(tǒng)無縫集成,保證了礦山安全生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的實時更新。煤礦測量空間信息、采掘工程信息、瓦斯地質(zhì)信息等信息能夠反應(yīng)到最新的采掘工程平面圖上,給監(jiān)測監(jiān)控提供底圖。

4.4 安全生產(chǎn)監(jiān)督機制正規(guī)化

整個系統(tǒng)以安全生產(chǎn)為目的,利用本系統(tǒng),各級領(lǐng)導(dǎo)可以隨時了解到全面準(zhǔn)確的各類安全信息的統(tǒng)計分析結(jié)果以及各個時間段各礦井、區(qū)隊、工程安全生產(chǎn)的有關(guān)信息,掌握了各個生產(chǎn)部門的第一手資料,大大提高了對生產(chǎn)現(xiàn)場問題的相應(yīng)速度,這將為管理者確定下一步安全生產(chǎn)工作提供依據(jù),促進(jìn)了煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)工作不斷提高。系統(tǒng)所涵蓋的內(nèi)容非常廣泛,已考慮到了與安全管理有關(guān)的大部分因素,實現(xiàn)了安全管理過程的規(guī)范化、信息的標(biāo)準(zhǔn)化,降低了煤礦企業(yè)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(tǒng)應(yīng)用實例

基于WebGIS技術(shù)的煤礦安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)適應(yīng)各種規(guī)模煤礦集團(tuán)的應(yīng)用,可為煤礦自身安全部門和各級監(jiān)管部門提供實時狀態(tài)監(jiān)測信息。該系統(tǒng)已經(jīng)在某些礦山得到了應(yīng)用,并且已經(jīng)成功運行一段時間。實踐證明,系統(tǒng)具有較高的實時性和可靠性,使得煤礦的安全生產(chǎn)整體水平得以提高。

圖2 基于WebGIS圖形的監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)顯示界面

利用煤礦安全監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對某礦的井下圖形的動態(tài)顯示與監(jiān)測如圖2所示,任意時段監(jiān)測數(shù)據(jù)歷史曲線分析如圖3所示,圖2和圖3是以矢量圖和數(shù)據(jù)表格的形式表達(dá)出了井下工作面的狀況,并以網(wǎng)頁的形式傳遞給生產(chǎn)層和管理層。

圖3 任意時段監(jiān)測數(shù)據(jù)歷史曲線分析界面

[1]張立本,趙軍.基于GIS的煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].測繪技術(shù)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(tǒng)的研究與開發(fā)[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(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)[J].工礦自動化,2008(2)

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

(責(zé)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(chǎn)監(jiān)督管理總局通信信息中心處長,兩次獲得煤炭行業(yè)(部級)優(yōu)秀工程咨詢成果二等獎,研究方向:主要從事煤礦企業(yè)信息化研究和工程實施。