工程地理信息系統(tǒng)在煤炭企業(yè)的應(yīng)用

劉勤賢 呂 煒 齊煥然

（1.浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院，浙江省杭州市，310024；2.杭州蕭山國際機(jī)場，浙江省杭州市，311207；3.北京博能科技有限公司，北京市海淀區(qū)，100089）

工程地理信息系統(tǒng)在煤炭企業(yè)的應(yīng)用

劉勤賢1呂 煒2齊煥然3

（1.浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院，浙江省杭州市，310024；2.杭州蕭山國際機(jī)場，浙江省杭州市，311207；3.北京博能科技有限公司，北京市海淀區(qū)，100089）

煤礦企業(yè)存著大量不安全因素，可借助計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和地理信息系統(tǒng)等手段進(jìn)行管理和輔助決策，以保證人的安全和減少事故隱患。文章介紹了工程地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能，通過工程地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)了無形資產(chǎn)的數(shù)字化管理及工程項(xiàng)目的電子交付，最終實(shí)現(xiàn)“地下—地面”一體化管理。

工程地理信息系統(tǒng) 安全生產(chǎn) 系統(tǒng)管理 可視化

對于諸多大規(guī)模礦山這樣大型工程，無論工程建設(shè)過程中還是工程建設(shè)完成后，進(jìn)入運(yùn)行和維護(hù)階段必定要產(chǎn)生和使用大量的各式各樣的信息資料，包括工程項(xiàng)目過程管理控制類文檔、工程圖檔、電子表格、工程技術(shù)性文檔、各種圖像以及視頻信息等。這些工程建設(shè)相關(guān)的信息資料，被稱為“工程內(nèi)容”。基于礦山工程的巨大規(guī)模、先進(jìn)的技術(shù)與工藝以及項(xiàng)目管理的復(fù)雜性，有必要利用信息化手段對工程全過程生成的大量工程內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)管理，使之能夠?yàn)闅w檔儲存、數(shù)據(jù)檢索、應(yīng)用開發(fā)、工程技術(shù)性利用、運(yùn)行維護(hù)及經(jīng)營管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和增值應(yīng)用開發(fā)。

地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種以地理信息技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟硬件、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)，通過對一定地理區(qū)域（含相關(guān)的周邊區(qū)域）各種空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、存儲、查詢、檢索、處理、分析、顯示和更新等操作的系統(tǒng)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域資源管理、輔助決策、輔助工程建設(shè)和生產(chǎn)經(jīng)營等目標(biāo)，在國內(nèi)外各行業(yè)已經(jīng)有了許多成功的應(yīng)用實(shí)例。

工程地理信息系統(tǒng)（Engine Geographic Information System，簡稱EGIS）通過在礦山企業(yè)建設(shè)階段搭建工程內(nèi)容管理平臺，以業(yè)主為主體構(gòu)建工程內(nèi)容協(xié)同管理平臺，對礦山工程建設(shè)全過程的工程圖檔進(jìn)行跟蹤與管理，并以建設(shè)工程的工程圖檔為基礎(chǔ)，同步建設(shè)基礎(chǔ)地理信息庫，構(gòu)建礦山企業(yè)建設(shè)與管理的各項(xiàng)可視化應(yīng)用。工程地理信息系統(tǒng)既實(shí)現(xiàn)了對礦山建設(shè)和維護(hù)過程中工程圖檔的存儲與管理，又提供了一個(gè)綜合性的工程內(nèi)容管理和地理信息管理平臺，為礦山企業(yè)建設(shè)及運(yùn)維過程中的可視化應(yīng)用提供了數(shù)據(jù)與平臺基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）工程內(nèi)容管理和地理信息系統(tǒng)創(chuàng)新性地結(jié)合，把煤礦企業(yè)的建設(shè)和運(yùn)營兩個(gè)分離的過程緊密地銜接在一個(gè)平臺之上，能夠順利實(shí)現(xiàn)由煤礦工程建設(shè)向投產(chǎn)運(yùn)行管理過渡。

（2）以煤礦建設(shè)為主體，實(shí)現(xiàn)工程原始圖檔的電子化采集與整理，不僅為檔案資料管理部門提供完整的工程檔案資料，而且為構(gòu)造未來整個(gè)煤礦地理信息系統(tǒng)提供了寶貴的原始圖檔資料。

（3）在煤礦范圍內(nèi)構(gòu)建工程地理信息共享與服務(wù)平臺，不僅實(shí)現(xiàn)了對工程地理信息的存儲與管理，而且為各應(yīng)用共享與使用煤礦基礎(chǔ)工程地理信息提供一個(gè)高效的IT管理應(yīng)用平臺。

（4）建立煤礦企業(yè)工程原始數(shù)據(jù)采集規(guī)范、工程原始數(shù)據(jù)庫及地理信息庫標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、工程地理信息應(yīng)用規(guī)范等專業(yè)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。

（5）實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)無形資產(chǎn)的數(shù)字化管理及工程項(xiàng)目的電子交付，統(tǒng)一管理項(xiàng)目在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、營運(yùn)過程中產(chǎn)生的各類工程文件和數(shù)據(jù)。

（6）有效解決海量空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的存儲與管理，不僅提供基于位置的信息服務(wù)，而且可以提供對礦業(yè)企業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用直觀、可視的信息化支持手段，實(shí)現(xiàn)“地下—地面”一體化管理。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

工程地理信息系統(tǒng)主要由以下6個(gè)部分組成，工程地理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 工程地理信息系統(tǒng)總體架構(gòu)示意圖

（1）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。信息標(biāo)準(zhǔn)化是信息化建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的重要基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)信息資源的有效利用、避免重復(fù)建設(shè)、提高效益的重要條件，對保證數(shù)據(jù)的整體性、協(xié)調(diào)性和信息流的暢通性，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的整體和集成效應(yīng)意義重大。因此，EGIS系統(tǒng)建設(shè)第一步是制訂標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。工程內(nèi)容管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范示意圖和地理信息標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范示意圖如圖2、圖3所示。

（2）工程內(nèi)容數(shù)據(jù)庫和地理信息數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)包括煤礦區(qū)域覆蓋范圍電子地圖數(shù)據(jù)庫、井下設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)庫、建筑物數(shù)據(jù)庫、工程編目數(shù)據(jù)庫、工程文件庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、方預(yù)案庫、實(shí)時(shí)和歷史動態(tài)信息數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

（3）工程地理信息共享與服務(wù)平臺。包括功能內(nèi)容管理（實(shí)現(xiàn)對所有過程工程文檔數(shù)據(jù)的編目、歸檔、入庫、安全管理、版本管理等）、地理信息管理（實(shí)現(xiàn)所有地理信息數(shù)據(jù)的改造、整合、入庫、性能優(yōu)化、安全管理等）、工程地理信息共享與服務(wù)（實(shí)現(xiàn)面向不同應(yīng)用提供統(tǒng)一的系統(tǒng)集成接口、圖層共享和服務(wù)系統(tǒng)、地圖服務(wù)接口等，為開展業(yè)務(wù)GIS應(yīng)用提供各種支撐）、實(shí)時(shí)信息接口（實(shí)現(xiàn)與多種實(shí)時(shí)技術(shù)系統(tǒng)消息通信，將各種實(shí)時(shí)信息接入到系統(tǒng)中）。

（4）系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行和可靠運(yùn)行的技術(shù)手段，包括用戶、權(quán)限、性能、日志、監(jiān)控、備份、恢復(fù)等功能。

（5）工程地理信息應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。工程地理信息應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)是系統(tǒng)展示的門戶，面向不同的業(yè)務(wù)單位提供豐富多樣的GIS應(yīng)用功能。

（6）系統(tǒng)用戶。不同用戶獲得的信息和功能權(quán)限不同。

3 系統(tǒng)功能

3.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)

通過工程地理信息系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)信息接口，生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)可從各種生產(chǎn)系統(tǒng)中獲取各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括瓦斯系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、礦壓系統(tǒng)、井下視頻、主煤流系統(tǒng)、主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、電機(jī)車運(yùn)輸系統(tǒng)等，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)井上或井下電子地圖可視化展示、查詢以及分析等功能。

3.2 井下人員定位系統(tǒng)

通過獲取井下人員的實(shí)時(shí)監(jiān)測信息，井下人員定位系統(tǒng)可以以電子地圖可視化動態(tài)圖形的形式實(shí)時(shí)地展示人員的所有數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)人員實(shí)時(shí)監(jiān)測、人員軌跡回放和井下巷道線路等功能。

3.3 可視化資產(chǎn)管理系統(tǒng)

將資產(chǎn)與空間位置相關(guān)聯(lián)、將設(shè)備資產(chǎn)的各種信息與相應(yīng)的空間和資產(chǎn)相關(guān)聯(lián)，既利于資產(chǎn)維修人員的日常維修工作，又利于資產(chǎn)管理人員的各種統(tǒng)計(jì)分析與輔助決策工作。可視化資產(chǎn)管理系統(tǒng)以企業(yè)資產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)行歷史及臺賬為基礎(chǔ)，以工作單的提交、審批、執(zhí)行為主線，按照缺陷處理、故障維修、計(jì)劃檢修、點(diǎn)檢定修、預(yù)防性維修、預(yù)測性維修幾種可能模式，綜合了采購管理、庫存管理和人力資源管理對資產(chǎn)進(jìn)行全生命周期的跟蹤與管理?？梢暬Y產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能為建立企業(yè)設(shè)備資產(chǎn)臺賬；組織、計(jì)劃和調(diào)度維修工作；提供技術(shù)知識以及安全信息；有效管理備品、備件庫存；降低采購成本，加強(qiáng)成本核算；提高設(shè)備可靠率，降低停機(jī)時(shí)間；加強(qiáng)成本管理，降低生產(chǎn)運(yùn)營成本；加強(qiáng)生產(chǎn)的安全管理；對管理進(jìn)行細(xì)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化；全面管理公司的運(yùn)營維修工作。

3.4 可視化維修管理系統(tǒng)

可視化維修管理系統(tǒng)可以提供基于電子地圖的可視化設(shè)施設(shè)備維護(hù)，具體功能包括資產(chǎn)管理、資產(chǎn)電子地圖查詢、資產(chǎn)預(yù)防性維修、檢修路線生成及修改、資產(chǎn)維修記錄專題分析等。同時(shí)，基于工程地理信息系統(tǒng)工程內(nèi)容數(shù)據(jù)庫可調(diào)用維修設(shè)備安裝圖紙或施工圖紙，便于維修工人作業(yè)。

3.5 基于GIS礦山瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)

基于GIS礦山瓦斯爆炸事故模擬系統(tǒng)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)模擬仿真和可視化功能以及GIS空間分析功能來對礦山瓦斯爆炸事故進(jìn)行模擬預(yù)測、分析事故發(fā)生原因、評估災(zāi)害程度以及確定施救方案的模擬仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對礦山場景進(jìn)行三維模擬、動態(tài)展示和數(shù)據(jù)存儲等功能。

4 應(yīng)用效果

工程地理信息系統(tǒng)現(xiàn)已在山西、陜西等多個(gè)煤礦企業(yè)中的調(diào)度室、運(yùn)輸部、總工室、采掘工程部、通風(fēng)部等部門應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行良好，效果理想。不僅為企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營管理、安全管理、指揮調(diào)度等提供強(qiáng)有力的支持保障服務(wù)，同時(shí)提高了生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、決策效率和水平，為煤礦企業(yè)的安全運(yùn)營和有效管理提供了高科技的信息化手段和工具。該系統(tǒng)為煤礦企業(yè)基于空間地理信息可視化應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)提供了共享空間地理數(shù)據(jù)和統(tǒng)一平臺框架，保證煤礦地理信息應(yīng)用建設(shè)無需重復(fù)購買平臺軟件和建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，從而節(jié)約了系統(tǒng)建設(shè)成本和投資。因此，工程地理信息系統(tǒng)在礦業(yè)企業(yè)的應(yīng)用前景十分廣泛。

[1] 常江，李亞博，溫海燕.基于GIS的采煤塌陷地建設(shè)適宜性評價(jià)[J].中國煤炭，2010（12）

[2] 黎棟梁.地理信息綜合技術(shù)在廣州數(shù)字規(guī)劃工程中的應(yīng)用[J].遙感信息，2008（4）

[3] 王革學(xué).國土規(guī)劃信息系統(tǒng)中GIS網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)[J].科技資訊，2009（5）

[4] 馮帆，王佟.基于GIS煤炭勘查地測空間信息系統(tǒng)[J].中國煤炭地質(zhì)，2011（4）

Application of engineering geographic information system to coal mine enterprises

Liu Qinxian1，Lv Wei2，Qi Huanran3

（1.Zhijiang College，Zhejiang University of Technology，Hangzhou，Zhejiang 310024，China；2.Hangzhou Xiaoshan International Airport，Hangzhou，Zhejiang 311207，China；3.Brilliant Technology Company，Ltd.，Beijing，Haidian，Beijing 100089，China）

So many unsafe factors existed in the coal mines could be managed by aid of computer and information technology and geographic information system to provide assistant decisions so as to ensure the staff safety and lessen the hidden accidents.The characteristics of engineering geographic information system and its functions were introduced.Its application to the coal mine enterprises showed that the"underground－groud"integrated management was achieved via digital management of invisible assets and the digital payment of engineering projects.

engineering geographic information system，safe production，system management，visualization

TD－918

B

劉勤賢（1963－），女，漢族，湖南邵陽人，浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院副教授，研究方向：智能樓宇及系統(tǒng)集成、礦山建設(shè)數(shù)字化。

（責(zé)任編輯 路 強(qiáng)）