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DMGIS煤礦GIS系統解決方案

發布時間:2010-12-16人氣:5243

      系統將由四部分組成:礦端代理服務器軟件、礦端數據報表曲線分析軟件、網絡數據采集服務器程序,WebGIS安全監測、信息管理網站,軟件分為以下三個子系統,煤礦基本地理信息管理子系統,煤礦安全監測信息子系統,煤礦事故應急救援預案子系統。


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      關鍵技術與創新

      1、礦端代理服務器和網絡數據采集服務器采用了多線程的并行處理技術;

      2、在網絡通訊上采用了TCP套接字網絡通訊技術,提高了系統的實時性;

      3、提供了簡單通用的各家廠家監控系統接入協議;

      4、地圖數據、監測數據、安全信息管理監督數據全部采用大型數據庫MS SQL Server 2000統一管理;

      5、在瀏覽終端的監測數據的實時顯示上采用了C#高級編程技術提高了瀏覽終端數據更新的速度,保證了數據的實時性。


      1、煤礦基本地理信息管理子系統

      在信息技術迅猛發展的今天,越來越多的人認識到了信息在生產工作、日常生活中的重要作用,信息管理系統也因此得到了迅速發展和普遍應用。在煤礦日常生產中,會產生許多不同類型和格式的數據,如普通的數字或文本形式的數據(屬性數據),以及與這些數字或文本形式數據對應的圖形數據(空間數據)。由于這些屬性數據和空間數據的關系非常密切,需要采用地理信息系統技術來有效地進行管理。


      操作功能:

      包括地圖放大、縮小、自由縮放、點選、圓形選擇、矩形選擇和多邊形選擇。


      地圖繪制功能:

      包括繪制點、線、面和文本注記等基本圖形要素的功能。


      布局編輯功能:

      包括布局的放大、縮小、布局顯示特性設置、布局對象繪制、布局打印設置以及布局中對象的調整等功能。


      圖形屬性的互動查詢:

      可實現從圖到屬性的查詢,也可以實現由屬性到圖形的查詢。


      數據導入導出功能:

      可以實現將本系統的數據方便快捷的轉換成其它一些通用的數據格式文件,例如CAD的*.dxf和*.dwg文件,標準矢量交換文件格式*.vct等,也可將上述格式的文件導入本系統,保存為本系統的文件格式。


      線型、點符號和填充風格的編輯功能:

      可以利用這三個功能方便快捷地編輯煤礦生產中需要的一些符號、線型和填充風格,并保存到文件中去,以便日后隨時使用。


      專題圖制作功能:

      可以從基礎的圖形和屬性數據制作各種有特殊意義和特殊顯示方式的圖形,使得制圖、查詢和瀏覽等操作更加直觀快捷。


      地質層位設置:

      可以設置增加所需的層位及其編碼。


      鉆孔數據管理:

     通過該功能用戶能夠方便統一地管理鉆孔的多層止煤點數據,實現點圖形與鉆孔屬性數據的協同管理。鉆孔數據管理窗口如圖1所示。

     從外部ACCESS數據庫轉入鉆孔數據,止煤點數據和見煤點數據,而且可以很方便地根據這些數據繪制點圖形和同時建立屬性數據。

     從等高線和斷層數據任意繪制地質剖面功能。能夠處理正逆斷層,自動計算煤厚并且形成具有煤厚特征的多層剖面。剖面圖如圖2所示。


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      剖面、平面數據互動瀏覽功能:

      可以通過此功能,發現和糾正平面圖中等高線和斷層數據的錯誤,圖3所示為互動瀏覽視圖。


      三維地震數據處理功能:

      包括數據區建立、三維地震成果數據導入、速度場計算、時-深轉換、振幅解釋煤厚、等高線繪制、地震剖面繪制、斷層解釋以及斷層線生成功能。通過這些功能,用戶能夠有效的利用三維地震數據來進行地震解釋,地震斷層解釋窗口(圖4所示)。


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      構造分析:

      包括趨勢面計算、趨勢圖/殘差圖生成、樣條曲面和點克立格估值曲面生成、傾向分析、傾角分析、產狀分級圖生成等功能。傾角邊差圖實例如圖5所示。


      疊合分析:

      包括參數計算、疊加分析迭置分析和疊合分級圖生成??梢詫δ骋挥嬎銋^域和預測區域里的斷點密度、斷層密度、傾角變差和煤厚變差的計算和估算。對四種參數計算結果的屬性進行絕對差、平均值、幾何平均、極大值、極小值和求比值的方法進行疊加,以及生成結果數據分級圖,圖6所示為四級傾角分級圖與等高線數據疊加圖。


      多元分析計算工具:

      包括因子分析、對應分析、聚類分析、逐步判別分析、逐步回歸分析、多項式趨勢面分析和正交趨勢面分析。


      地質預警分析:

      包括構造預警、煤厚預警(如圖7所示)、最大最小煤厚預警、構造預警結果生成等高線和煤厚等值線功能(如圖8所示)、構造預警圖生成、煤厚預警圖生成和最大最小煤厚預警圖生成等功能。通過地質預警,可以清楚的從直觀的專題圖中看到現有的勘查資料在某個區是否已經可以達到要求,以便進一步勘查和進行生產設計。

幫助功能,通過系統聯機幫助,用戶能夠很快了解某個功能的使用步驟。


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      2、煤礦安全監測信息子系統

      涉及煤礦的安全信息是一種活躍的、動態變化的、與空間位置密切相關的信息。關于煤礦安全的研究工作近年來受到各級主管部門的重視。對煤礦災難的預測和防治研究已經成為一項系統工程。煤礦的安全所涉及的數據的信息量是十分巨大的,煤礦安全信息的科學、高效、實時的管理也備受重視。國內有關煤礦安全的研究和管理部門在此領域進行了不同程度的研究與系統開發工作,取得了一定的成果。


      關于煤礦的安全離不開所謂的“一通三防”,即通風測量、通風設施、防火、防塵、防瓦斯。關于這方面的研究也很多,我們將“一通三防”的數據傳感器(瓦斯、粉塵、濕度、溫度、風力等內容的測定裝置)、數據鏈、數據池、顯示平臺等統稱為礦井監測系統。我們搞信息化工作的同事并不需要關心“一通三防”很多的內容,只是考慮系統當中對這些方面得到的監測數據的接口如何設置,顯示效果如何表達。這些方面得到的監測數據可以利用GIS形象的表達展現于空間信息中,并和視頻監控、自動報警等系統結合起來,形成完整的煤炭生產自動安全監督管理系統。


      系統功能架構

      整個系統的設計是基于共享的空間數據庫基礎之上,這個空間數據庫不僅能夠應用于安全生產部門還可以應用于煤炭單位的其他業務部門,如計劃、地質、測量、采礦、供水供電等各個相關的部門。因為許多空間信息和屬性信息都是可以共享的,數據的維護和更新也可以同步進行??臻g數據庫應支持多用戶并發訪問和版本處理等。


      系統的應用層面的設計被設計成B/S與C/S結合的方式,這些應用都是依靠空間數據庫基礎的。C/S的應用功能集中于空間數據庫的管理維護、專業專題圖件的制作生成、打印輸出等。B/S的應用功能集中于數據庫的檢索、查詢、地圖的顯示、安全專業數據的顯示表現等。C/S的應用客戶端可以根據需要設定數目,B/S的應用客戶可以按照權限進行安全級別設定,但在技術上客戶數目是沒有限定的。


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      1)實現礦業集團公司各級領導、礦井安全監督人員、各級安全生產監管部門領導通過瀏覽器對有管理權限的煤礦的通風系統和安全監測系統(瓦斯、粉塵、濕度數據的監測系統)的運行情況等進行實時的查看與監督管理;實現對煤礦通風環境以及其他涉及安全的重大隱患的網上實時報警,例如某個礦井的某掘進面的瓦斯超限、風速超限、風量不足、溫度超限或某大巷的主扇風機運行故障等;并且可以結合歷史監測數據和相應的圖表做出準確的分析判斷,并給出相應的反饋信息和決策建議。

      

      2)各礦井安全監督員利用瀏覽器實現遠程空間數據庫中的各礦井的煤礦通風系統和安全監測系統的設備安置點的調整,各礦井測量人員利用瀏覽器實現遠程空間數據庫中的各礦井的巷道數據的更新和延展。即真正實現安全生產空間數據的即時更新。


      3)在預防為主的原則指導下,為緊急事件的指揮和救援措施的實施提供相應的空間信息參考基礎。


      4)統一的空間數據庫為其他業務部門的業務應用提供共同的空間信息和屬性信息基礎。


      本系統采用了DMGIS平臺和DMGIS-WEBGIS平臺,利用他們的完善的地圖操作功能,定位、地圖導航、專題圖及各種統計分析功能實現了可視化的生產調度、安全調度及安全監控等功能。同時能夠對越層越界開采、貫通采空區、貫通含水層這些可能發生重大事故及日常巷道掘進貫通中容易出現的安全隱患都設計了相應的應急預案。利用先進的技術手段,系統具有煤礦工作站采掘工程圖動態編輯、遠程數據通訊、安全分析預警、網絡監督、整改方案制作、網絡督辦等系列功能,能夠任意選擇顯示目標煤礦和相信煤礦的采掘工程圖,能夠隨意查詢游覽采掘工程圖和其它生產關系圖透明疊加進行空間分析;能夠直接在圖上測量距離,能夠直接在數字采掘工程圖越界位置處編制警告督辦令,并通過網絡及時下發。安全監控子功能包括在線檢測、瓦斯超限、曲線分析、全局監測、數據查詢、歷史曲線分析、郵件處理等功能。


      1)在線監控

      可以以圖形方式實時監測單個煤礦的全部傳感器的工作情況以及井下設備的工作狀態。在圖上能夠看到每個傳感器當時的瓦斯濃度大小和設備的開停狀態,具有瓦斯超限時有鈴聲報警的功能通訊中斷有響應的顯示。通風系統提供實時的風速、風量、風向、變化趨勢等相關數據的處理,分析功能。能實時顯示和查詢監控所采集數據,并能自動做出超限警報。

      另外系統還通過電子標簽的方式定位到每個礦坑多少個人??梢钥吹矫總€人的基本信息。通過GIS圖通過專題圖的方式實時顯示各個礦坑的人數,這樣也可為今后的救援行動提供資料。


       2)瓦斯超限

      瓦斯濃度直接涉及生產的安全性,本子系統提供實時的瓦斯濃度、變化趨勢等相關數據的處理,分析功能。系統可據所采集數據自動生成相應專題圖并做出超限警報提示。


      3)曲線分析

      可以對每個煤礦的瓦斯情況進行實時數據、分鐘數據、小時數據的查詢并可生成針對一個瓦斯傳感器的部分數據的圖形曲線。 


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      3、煤礦事故應急救援預案子系統

      為了貫徹執行國務院《關于加強安全生產工作的決定》、《中華人民共和國安全生產法》、北京市的《北京市安全生產條例》等,加強對礦井事故應急救援工作的領導,保證事故應急響應及時、搶救迅速有效,提高應急預案的啟動速度、執行效率以及執行的準確程度,提高管理的現代化、智能化、系統化水平,盡最大可能減少和降低事故發生時所造成的人身傷害和財產損失,建立一套事故應急救援預案管理信息系統(以下簡稱事故應急信息系統)具有十分重要的意義。一方面通過事故應急信息系統的日常學習和演練,提高員工防重特大事故的安全意識,促進煤礦重特大事故的防范工作,提高煤礦有效應對各種突發事件的能力,能做到處變不驚,臨危不懼;另一方面在一旦發生重特大安全事故時,事故應急信息系統能提供完善的應急救援程序,加強各部門的聯動與配合,充分調動生產單位應急救援的各種資源,從而使救援工作有條不紊地開展,損失降到最低。


      系統組成及實現功能

    (1)事故應急信息系統為煤礦事故、災害和緊急事件發生應急服務的信息系統。通過事故應急信息系統,主要實現下述功能:

      1)提高應急救援預案管理的現代化、智能化、系統化水平;

      2)能隨時了解應急救援的組織、主要成員及其職責;

      3)對各種危險源進行詳細介紹,包括可能發生的地點、出現的征兆、影響的范圍和預防措施;

      4)事故應急救援預案的啟動程序和緊急處置措施;

      5)能隨時提供應急救援組織系統演習;

      6)應急救援設備器材的管理;

      7)能作為教材對各級領導和工人進行學習和培訓;

      8)收集各種事故救援預案的案例,為領導的決策提供依據;

      9)按照系統設定的格式每天上報應急預案數據,為系統提供基礎數據,幫助領導進行分析;

      10)實現應急救援預案的智能化管理;

      11)事故應急信息系統主要包括:系統管理模塊、基礎信息管理模塊、地理信息和地圖管理模塊、應急救援輔助決策模塊、危險目標和危險源管理模塊、事故模擬演習模塊等。


    (2)系統組成

      1)系統管理

      實現組織、成員及其職責的管理;實現用戶管理,完善的用戶管理機制,可以對用戶設定密碼安全認證與操作權限,擁有相關權限的人員才可以進入系統,高級別的用戶可以搶奪低級別的用戶的控制權,確??刂莆ㄒ恍?;擁有權限的用戶可以方便地對系統配置進行查詢和修改,并進行系統維護工作;可進行系統設置、數據整理、備份、恢復等功能。

      2)基礎信息管理

      基礎信息管理模塊用于危險源數據庫、法律法規數據庫、典型事故案例數據庫、應急救援器材設備數據庫及其他應急救援數據庫的數據輸入、編輯和輸出。

      3)地理信息和地圖管理

      地理信息和地圖管理模塊實現地圖輸入、編輯、管理和輸出,地圖量算、程序控制維護等功能。

      4)應急救援輔助決策模塊 

      應急救援輔助決策模塊提供應急救援輔助決策支持,包括應急救援物資、設備、人員等各類應急救援力量查詢,事故應急救援過程記錄,事故應急救援預案編輯和管理等。

      5)危險源和危險目標管理

      查看和管理各種危險源,如水災、火災、冒頂片幫、放炮事故、中毒窒息、車輛傷害、觸電、粉塵、瓦斯等,要包含可能發生的地點、出現的征兆、影響的范圍和預防措施。

      6)事故模擬演練模塊

      模擬現實中的條件,按照設定的應急救援預案程序和要求對重大事故進行模擬和計算,對領導和相關人員起到很好的輔助決策功能,實現應急救援預案的智能化管理。

      7其他應急預案的信息管理

      其它應急預案的信息體現在以下幾方面:

      警報系統分布及覆蓋范圍;


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      安全專家名錄;

      重要防護目標一覽表、分布圖;


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      應急機構、人員通訊聯絡一覽表;

      消防隊、醫院、急救中心等應急力量一覽表、分布圖;


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      應急物資供應企業名錄;

      外部機構通訊聯絡一覽表;

      電視臺、廣播電臺等新聞媒體聯絡一覽表。


      8 救援示例

      ①方案啟動

      監控中心接警后,指揮員綜合突發事件的有關信息(如視頻信息、交通信息、語音信息等),決定是否啟動突發事件處置程序。若決定啟動,則實施相應的突發事件先期處置方案.
      ②方案生成

      · 確定事發地。通過來電或其他方式知道事發地。并在監控中心的地圖中選中。


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        · 瀏覽事發地基本信息。系統自動彈出事發地進行詳細的地形圖。并可瀏覽事發地的詳細圖片信息。


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        · 系統自動找出距事發地一定距離的救災隊。指揮人員根據瀏覽這些救災隊的基本信息。并確定各救災隊的救災的人數和物資等。


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        · 自動根據救災隊和事發地的位置查找救災的最優路徑。


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         · 在借助于仿真模擬,驗證處置方案的有效性。進行救災模擬和修改救災方案。


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       · 最后自動生成救災文檔方案,并打印。


      ③下達救災命令。系統通過網絡或電話給相關救災隊下達救災命令。

      ④通過救災隊的嵌入式系統(傳回來的位置和圖片、錄象信息)對現場救災情形進行監控。

      ⑤總結回放整個救災過程,并自動生成救災。

      ⑥網上發布整個救災過程。

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