GIS在煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)多級聯(lián)網(wǎng)中的應用

孫浩（陜西中能煤田有限公司 陜西榆林 719000）

GIS在煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)多級聯(lián)網(wǎng)中的應用

孫浩（陜西中能煤田有限公司 陜西榆林 719000）

隨著國家對安全生產(chǎn)的高度重視及各煤礦企業(yè)對信息技術(shù)在加強安全生產(chǎn)重要性認識方面的提高，各大型煤礦企業(yè)都組建了自己的局域網(wǎng)，并接入了礦井安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，安全生產(chǎn)監(jiān)測網(wǎng)絡建立得比較完善，但在工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡尤其是企業(yè)辦公網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)共享度和利用度上仍存在著比較大的缺陷，煤礦安全事故仍然頻頻發(fā)生，因此，筆者提出一種基于GIS(地理信息系統(tǒng))的四級分布式煤礦安全多級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過計算系統(tǒng)的多級聯(lián)網(wǎng)，有效地防范煤礦事故的發(fā)生。

煤礦；監(jiān)測；監(jiān)控；多級聯(lián)網(wǎng)；遠程

【DOI】10．19312/j．cnki．61-1499/c．2016．07．099

一、GIS為監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)提供的優(yōu)勢

GIS是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對空間中有關的地理分布數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。GIS處理、管理的對象是地理空間實體數(shù)據(jù)及其關系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等。筆者設計的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有信息共享、異構(gòu)數(shù)據(jù)互訪、多用戶并發(fā)控制、安全信息聯(lián)機分析處理、實時管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲管理、后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等特點。由于煤礦安全信息是一種活躍的、動態(tài)變化的、與空間位置密切相關的信息，因此，煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)以GIS技術(shù)為支持，能夠?qū)崿F(xiàn)二維空間圖形與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，可實現(xiàn)礦井技術(shù)人員與領導、集團公司和上級主管部門、專家診斷等不同層次的用戶使用。通過GIS的使用，不同層次的用戶可以快速、準確、直觀地得到煤礦圖文并茂的信息。

二、系統(tǒng)多級聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成

1.礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于GIS設計的四級分布式煤礦安全多級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與預測維修軟件系統(tǒng)、通信軟件與硬件、監(jiān)測軟件系統(tǒng)。把采用了基于透明傳輸?shù)亩鄻I(yè)務傳輸系統(tǒng)的工控網(wǎng)絡接人到IP網(wǎng)絡，采用工業(yè)總線加以太網(wǎng)的模式，實現(xiàn)局域網(wǎng)絡終端與中心站之間的實時通信和實時數(shù)據(jù)查詢功能。

2.多級聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實現(xiàn)

構(gòu)建的國家安全局——省安全局——煤炭集團企業(yè)安全局——礦區(qū)安全部門的四級網(wǎng)絡安全應用體系是一個綜合的多級聯(lián)網(wǎng)的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控信息平臺。該平臺對故障進行閉環(huán)跟蹤，充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)資源，可以將煤礦資源信息、下井情況、通風瓦斯、隱患監(jiān)察、法律法規(guī)等與煤礦安全生產(chǎn)相關的信息提交到Web數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程分級監(jiān)測監(jiān)控、管理、專家診斷。各級監(jiān)測和診斷中心依托本級中心為各級業(yè)務提供服務。

（1）礦區(qū)級安全中心依托礦區(qū)的地面應用系統(tǒng)和井下應用系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)采集的功能。數(shù)據(jù)采集部分主要完成各類井下應用系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的采集，并將采集到的原始的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)通過應用系統(tǒng)支撐，形成礦區(qū)級中心部分的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)資源。數(shù)據(jù)采集接口是整個系統(tǒng)建設的技術(shù)關鍵和技術(shù)難點，筆者采用了多種方式如DDE、OPC等。

（2）煤炭集團企業(yè)級安全中心將各礦區(qū)的數(shù)據(jù)采集前置機采集到的最原始的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)同步機制將數(shù)據(jù)納入到本級中心，并以集團企業(yè)內(nèi)的各應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為輔助信息，形成本級中心數(shù)據(jù)，為專家支持和省級中心服務。礦級用戶在集團的內(nèi)網(wǎng)可以訪問數(shù)據(jù)處理中心，煤炭集團企業(yè)級安全中心是通過Internet訪問數(shù)據(jù)處理中心，因而必須要安裝客戶端并完成遠程認證。數(shù)據(jù)處理中心不間斷地接收數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，并按照標準的規(guī)范進行統(tǒng)一的存儲和管理。通過上述處理將監(jiān)測監(jiān)控的數(shù)據(jù)統(tǒng)一在IP平臺上。數(shù)據(jù)處理中心同時動態(tài)地更新礦級單位的井下GIS信息，使得遠程和移動用戶的二維圖形空間與本地用戶保持一致。數(shù)據(jù)處理中心對于各類用戶的請求。

（3）省級安全中心調(diào)用各個集團企業(yè)的數(shù)據(jù)，根據(jù)省級的應用需求，省級的客戶端封裝的操作內(nèi)容應包括省級領導對各煤炭集團企業(yè)監(jiān)測監(jiān)管的相應的內(nèi)容，和可以為專家系統(tǒng)提供決策的服務數(shù)據(jù)。

（4）提高了數(shù)據(jù)分析能力。利用二維GIS空間技術(shù)，生產(chǎn)礦級用戶可以將井下巷道．通風網(wǎng)絡、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等地理信息的CAD圖導入系統(tǒng)，隨著采掘面的延伸，可以對一維CIS空間進行編輯，并將井下巷道、通風網(wǎng)絡、排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等地理信息，在同一個坐標下，集成在可視化的空間中，完成定位、測距等功能。其中瓦斯、一氧化碳、通風等重要數(shù)據(jù)系統(tǒng)以曲線圖、柱狀圖、餅狀圖等多種方式進行統(tǒng)計分析。其中，系統(tǒng)分析功能包括定位分析、區(qū)域故障分析、系統(tǒng)圖分析、最短路徑分析、路徑追蹤。

3.系統(tǒng)特點

基于GIS的煤礦安全多級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點：

（1）建立了集中、統(tǒng)一的實時安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫平臺，不同的數(shù)據(jù)存儲在不同的數(shù)據(jù)庫服務器中。系統(tǒng)主要包括圖形數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與屬性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要具有輸入、輸出、存儲、查詢圖形數(shù)據(jù)（如點、線、面及其拓撲關系等）等功能；而屬性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要完

成圖形實體的屬性數(shù)據(jù)的輸入與管理、各種報表的管理與輸出等。數(shù)據(jù)監(jiān)測采用數(shù)據(jù)表格、圖表、節(jié)點設備樹形圖等表示方式，存儲的歷史數(shù)據(jù)可為事故分析提供可靠的依據(jù)。

（2）這種數(shù)據(jù)庫之間并不孤立，兩者通過數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)庫服務器實現(xiàn)動態(tài)連接，將井下各個應用系統(tǒng)的安全設計采用了本地數(shù)據(jù)庫的方式，即無論是遠程用戶還是固定、移動用戶的數(shù)據(jù)都將實時刷新。系統(tǒng)對于本地GIS的數(shù)據(jù)具備可編輯性，同時將變化的GIS數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)處理中心，保證整個系統(tǒng)的動態(tài)更新性。

（3）建立了安全報警防范機制。對于超過報警門限的各類數(shù)據(jù)，系統(tǒng)以聲音、顏色的改變、及界面的自動切換等多種方式提供實時報警處理，并充分利用短消息機制，及時傳遞給相關領導和人員。安全生產(chǎn)報警機制可大大提高對生產(chǎn)現(xiàn)場問題的響應速度，有利于安全生產(chǎn)的指揮和調(diào)度，提高各級管理。

（4）強化了煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理。整個系統(tǒng)是在安全架構(gòu)的基礎上設計的，系統(tǒng)有安全狀態(tài)顯示在不同的用戶終端上，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)同步。系統(tǒng)對于本地客戶端的保證和加密的軟件設計，還有網(wǎng)絡硬件的安全設計，保證了系統(tǒng)的安全性。

三、結(jié)語

本文在分析國內(nèi)煤礦企業(yè)信息化現(xiàn)狀的基礎上，以煤礦安全生產(chǎn)為目的，結(jié)合GIS技術(shù)建立了四級煤礦安全多級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了在二維空間中的各類空間位置信息與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的聯(lián)動，實現(xiàn)了二維空間的多級聯(lián)網(wǎng)遠程綜合實時監(jiān)測。該系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，為綜合利用數(shù)據(jù)提供了一個基礎數(shù)據(jù)平臺，有利于企業(yè)更深層次的應用。