化學(xué)礦山重大危險(xiǎn)源安全管控一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

路海華，秦孫巍

（1.武漢工程大學(xué)職業(yè)繼續(xù)教育學(xué)院，湖北武漢430074；2.武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北武漢430074）

化學(xué)礦山生產(chǎn)安全一直是我國(guó)礦山生產(chǎn)管理中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，化學(xué)礦山企業(yè)重特大事故多發(fā)的直接原因主要是違章作業(yè)、違章指揮、違章決策，間接原因是缺乏對(duì)重大危險(xiǎn)源的科學(xué)有效監(jiān)控［1］。據(jù)中國(guó)國(guó)土資源部統(tǒng)計(jì)，2005年、2006年的百萬(wàn)工時(shí)死亡率分別為2.83和2.04［2］。目前，礦山重特大事故時(shí)有發(fā)生，在尾礦庫(kù)、采空區(qū)、露天邊坡等方面仍存在重大隱患，安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻［3］。因此，如何有效對(duì)重大危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)、監(jiān)測(cè)、控制和管理，是所有化學(xué)礦山企業(yè)亟待解決的重大問(wèn)題。受自然地理?xiàng)l件等因素影響，化學(xué)礦山工礦環(huán)境十分復(fù)雜，往往不能從物質(zhì)上確定明確的重大危險(xiǎn)源限量，而且危險(xiǎn)源間具有一定的相關(guān)性，如邊坡、排土場(chǎng)、塌陷、冒頂片幫等都是由于工程開(kāi)挖造成巖土體穩(wěn)定性發(fā)生變化而產(chǎn)生的，具有地理空間相關(guān)性。這一特點(diǎn)決定了化學(xué)礦山重大危險(xiǎn)源安全管控應(yīng)該從區(qū)域整體出發(fā)，綜合監(jiān)管整個(gè)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)危險(xiǎn)源，在監(jiān)測(cè)上針對(duì)具體危險(xiǎn)源建立對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在管理上將相關(guān)危險(xiǎn)源作為整體建立綜合預(yù)警預(yù)報(bào)應(yīng)急體系，建立多層次的一體化管理系統(tǒng)。

作者在此提出了以標(biāo)準(zhǔn)化管理為基礎(chǔ)、以集成監(jiān)測(cè)為技術(shù)手段的化學(xué)礦山重大危險(xiǎn)源安全管控一體化系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用經(jīng)典B／S三層結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.1 Overall framework of the system

數(shù)據(jù)層采用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫(kù)作為本地空間數(shù)據(jù)庫(kù)。PostgreSQL屬于面向分析型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)［4］，作為開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)具有良好的擴(kuò)充性以及較強(qiáng)的空間分析能力，支持多種GIS平臺(tái)，降低業(yè)務(wù)間耦合。由于PostgreSQL采用多線程機(jī)制，高并發(fā)情況下比較耗費(fèi)服務(wù)器資源［5］，因此空間數(shù)據(jù)之外的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)處理能力。由于危險(xiǎn)源種類繁多，各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相互獨(dú)立，因此它們各自采用自身的數(shù)據(jù)庫(kù)，由服務(wù)層運(yùn)用第三方信息流的方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最終集成到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成［6］。

服務(wù)層地圖服務(wù)分為遠(yuǎn)程和本地兩種。遠(yuǎn)程地圖服務(wù)使用GoogleMap、BaiduMap等支持二次開(kāi)發(fā)的WebGIS系統(tǒng)用于提供小比例尺全景圖、衛(wèi)星影像圖等基本空間信息。本地地圖服務(wù)采用符合OpenGIS（open geodata interoperation specification，OGIS－開(kāi)放的地理數(shù)據(jù)互操作規(guī)范）規(guī)范的GIS服務(wù)器GeoServer作為地圖服務(wù)器，開(kāi)源的GeoServer具有可定制性、可互操作性和可移植性等特性，適合中小型WebGIS項(xiàng)目［7］，本地地圖服務(wù)主要提供礦區(qū)地形地質(zhì)狀況、生產(chǎn)現(xiàn)狀、危險(xiǎn)性分區(qū)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)位等大比例尺空間信息。業(yè)務(wù)服務(wù)采用J2EE架構(gòu)，以Web Service形式提供服務(wù)，用于安全管理業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的集成。

展示層采用OpenLayers開(kāi)源WebGIS客戶端集成遠(yuǎn)程地圖服務(wù)和本地地圖服務(wù)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)展示，配合空間數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)邏輯采用支持Ajax技術(shù)的框架如ExtJs等實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)展示。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

化學(xué)礦山重大危險(xiǎn)源安全管控一體化系統(tǒng)分為礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化管理和重大危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)兩大部分，其功能如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能Fig.2 Function of the system

礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化管理包括組織機(jī)構(gòu)、崗位職責(zé)、安全管理制度、安全操作規(guī)程、風(fēng)險(xiǎn)管理、績(jī)效考核、勞動(dòng)組織管理、安全培訓(xùn)管理、安全技術(shù)管理、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、日常安全檢查、“三同時(shí)”管理、職業(yè)衛(wèi)生管理、事故管理、工傷保險(xiǎn)等15個(gè)模塊，涵蓋國(guó)家安監(jiān)總局發(fā)布的《金屬非金屬礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范》中要求的14個(gè)核心要素［8］，實(shí)現(xiàn)了礦山安全的過(guò)程化管理；重大危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)包括危險(xiǎn)源管理、監(jiān)測(cè)設(shè)備管理、監(jiān)測(cè)預(yù)警、視頻監(jiān)控、上報(bào)與處置等5個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)了危險(xiǎn)源、監(jiān)測(cè)點(diǎn)空間信息管理及異構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)采集與預(yù)警。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 地圖服務(wù)的實(shí)現(xiàn)

礦山地質(zhì)資料往往采用獨(dú)立坐標(biāo)、西安－80、北京－54及WGS－84等多種坐標(biāo)系，加之遠(yuǎn)程地圖服務(wù)也存在多種坐標(biāo)系，如GoogleMap英文版采用的是WGS－84，中文版采用的是經(jīng)國(guó)家保密插件進(jìn)行數(shù)據(jù)加偏處理的坐標(biāo)系，其投影坐標(biāo)用的是橫軸墨卡托投影（EPSG：900913）。因此系統(tǒng)工作在統(tǒng)一坐標(biāo)系下顯然是不合適的，為了保證本地地圖服務(wù)和遠(yuǎn)程地圖服務(wù)能無(wú)縫聯(lián)合使用，系統(tǒng)并不限定數(shù)據(jù)在某一坐標(biāo)系內(nèi)，而是在客戶端顯示的時(shí)候再通過(guò)統(tǒng)一的坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)系數(shù)據(jù)的融合。地圖服務(wù)如圖3所示。

圖3 地圖服務(wù)Fig.3 The map service

3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集

由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)異構(gòu)，無(wú)法采用統(tǒng)一的方式提取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供三種數(shù)據(jù)自動(dòng)提取策略：第一種方式是在數(shù)據(jù)庫(kù)層次，通過(guò)跨庫(kù)查詢、遠(yuǎn)程視圖以及DTS（數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)）等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)別的數(shù)據(jù)共享。該方法要求數(shù)據(jù)庫(kù)間在物理上連通并且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)明確，是效率最高的方法；第二種方式是采用Web Service方法，由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供專門(mén)的數(shù)據(jù)采集接口將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式XML，數(shù)據(jù)采集模塊采用定時(shí)器方式定時(shí)讀取數(shù)據(jù)并保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。該方法要求監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供專用的數(shù)據(jù)交換接口，適用于新建的系統(tǒng)，能有效降低系統(tǒng)間耦合（圖4）；第三種方式是采用網(wǎng)絡(luò)蜘蛛的方式，即采用HTTP協(xié)議讀取監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)，分析網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容，提取需要的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。該方法無(wú)需監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作出任何修改，只要求所采集網(wǎng)頁(yè)格式固定，即可通過(guò)正則表達(dá)式提取數(shù)據(jù)，該方法適合已經(jīng)建成使用的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

上述三種方式除第一種方式外，其它兩種均要求監(jiān)測(cè)系統(tǒng)支持HTTP協(xié)議。

圖4 數(shù)據(jù)采集Fig.4 The data acquisition

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)化學(xué)礦山安全管理現(xiàn)狀的分析，將礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化管理體系引入化學(xué)礦山重大危險(xiǎn)源安全管控一體化系統(tǒng)，提出基于區(qū)域范圍的多危險(xiǎn)源集成監(jiān)測(cè)方案，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)架構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了多源地圖的數(shù)據(jù)融合及異構(gòu)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。該化學(xué)礦山重大危險(xiǎn)源安全管控一體化系統(tǒng)滿足化學(xué)礦山安全生產(chǎn)管理要求，為化學(xué)礦山重大危險(xiǎn)源集成監(jiān)測(cè)提供了一種可行方法。

［1］ 施富強(qiáng).礦山數(shù)字化建設(shè)戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)研究［J］.爆破，2013，30（2）：37－40.

［2］ 劉嘉琪.試析金屬非金屬礦山危險(xiǎn)源辨識(shí)與事故隱患的排查治理［J］.新疆化工，2013，（1）：24－28.

［3］ 蔣敖.淺析我國(guó)礦山安全生產(chǎn)現(xiàn)狀及對(duì)策［J］.才智，2013，（14）：294.

［4］ 覃雄派，王會(huì)舉，李芙蓉，等.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的新格局［J］.軟件學(xué)報(bào)，2013，（2）：175－197.

［5］ 任宏萍，黃晟.PostgreSQL存儲(chǔ)引擎多線程化的研究與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2013，（9）：210－214.

［6］ 秦孫巍，劉偉.礦山多源安全管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35（7）：6－8.

［7］ 林巧鶯.基于開(kāi)源GIS軟件的WebGIS研究與實(shí)現(xiàn)［J］.阜陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，30（2）：73－76，92.

［8］ 侯茜，王云海，程五一，等.金屬非金屬礦山安全標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)建與考評(píng)［J］.金屬礦山，2009，（8）：140－142，148.