基于WebGIS的煤矿安全监测联网系统研究

马国礼

(国家安全生产监督管理总局通讯信息中心,北京市东城区,100013)

★煤炭科技·机电与信息化★

基于WebGIS的煤矿安全监测联网系统研究

马国礼

(国家安全生产监督管理总局通讯信息中心,北京市东城区,100013)

分析了基于WebGIS建立煤矿安全监测联网系统的必要性,阐述了基于B/S模式的煤矿安全监测系统的整体框架、主要功能、系统特点和应用效果,系统采用先进的理论基础和技术手段,对井下生产状况进行实时监测,与地质测量的集成实现了数据的及时更新,降低了煤矿事故发生的可能性,实现了信息的安全共享,为矿山管理者和决策者提供所需要的数据,并通过这些数据来对矿山的生产进行指导,提高了生产效能和管理决策水平,为科学决策和管理提供了依据。

监控系统 WebGIS 安全生产 监测联网

1 引言

近年来,中国政府和煤矿生产企业高度重视安全生产,大多数煤矿企业都已经或正在进行安全生产监测监控系统的建设。很多安全监测系统主要发布一些文本信息,即使部分软件系统的客户端,如MapX或Flash插件,能够获取矢量型采掘工程平面图或采掘工程平面图的示意图图像,但相关软件系统并未实现与地测管理信息系统的集成,图形或图像是静态的,并不能实时反映井巷工程的最新变化。由于监测数据未能实现与最新实际地理位置的关联,煤矿监管部门对煤矿信息的远程管理主要局限于对报表和文档信息的查询,这不利于管理者的正确决策。北京大学、煤炭科学研究院、山东科技大学等单位在监测监控连网与地测管理信息系统集成等工作上已经取得了很多成果,能够实现监测监控数据与地测数据的动态集成。

2 系统网络拓扑结构总体设计

煤矿安全监测联网系统的核心部分是其总体框架,整个框架展示了数据获取、数据存储、数据处理、决策分析到结果信息发布的整个过程。

各矿井下监测监控系统的监控主机实时收集井上、井下监测设备监测到的环境与生产数据,通过工业以太网或GPRSMA传到市/集团二级中心数据库服务器,二级中心数据再经租用线路或宽带通过Internet实时上传相关数据到省一级监控指挥中心。不同层面的用户(省级、市/集团级和矿级)通过Web访问不同权限级别监控中心Web应用服务器,可以基于WebGIS实时导航查询相关矿井监测数字数据、模拟量数据与开关量数据等。系统整体拓扑结构如图1所示。

煤矿安全监测联网系统是一个上传下发的双向系统,实现由下而上的上传数据、报表、文档与专题图件等,由上而下的分发集团公司管理的相关文件、制度与应急处理措施。总体流程是一个纵向的专业管理应用,即专业科室—专业主管审批—主管领导审批—矿长审批(若有需要)—专业处室—专业处室主管审批—集团主管领导—省、市级主管单位。系统同时基于统一数据管理实现专业横向共享应用,如地测—通防,地测—采掘,地测—安全,通防—安全等专业间共享应用。

图1 煤矿安全监测联网系统拓扑结构图

3 系统主要功能

(1)与地测系统的集成。系统采用ActiveX控件技术,实现与地测信息系统数据的实时联动。地测数据更新后,监测监控的底图采掘工程平面图也进行动态变化。

(2)远程实时导航。系统在WebGIS技术的基础上,提供了基于地图操作的展示界面,用户可以直观地了解各个煤矿的地理分布及其概况、相关专业工程图纸、安全监测点具体位置、报警时的地理位置指示等图形信息;同时提供了地图放大、缩小、漫游、查找、测距、全图、导航、图层设置等一般性的地图操作功能;也实现了各种开关量、模拟量的图形、数据的基于数字地图的大屏幕显示。

(3)安全实时监测。可以实时自动显示安全监测信息,如果有异常或者超限数据自动弹出报警窗口,并发出报警声音,同时异常数据在页面上提示,随后需要专人作消警处理。另外,系统可以对监测参数进行设置、上传监测图形,提供灵活的实时监测曲线和历史监测曲线显示和分析功能,以用来定位事故发生的原因,可以显示未选择的非正常的实时数据,并且,可以进行重点监测点设置,显示重点监测点数据。

(4)全局实时监测。在一个界面上同时监测各矿,各个点的实时分站数据,根据实际情况设置数据的刷新频率。其中的符号代表传感器类型。图例同样是可以维护,报警会弹出报警窗口,发出报警声音,点击右上角按钮可以关闭窗口且弹出声音,但是有新的报警数据,会继续报警。

(5)报表和台帐管理。系统可以供用户查询某一时间段监测的超限的和非超限数据,形成报表。同时,可以显示矿山所有传感器台帐。

(6)短信发送。采用GPRS或GSM技术把安全监测信息以及报警信息进行自动编辑成短信与手机用户进行相互接收和发送。

4 系统特点

4.1 保证了数据的实时性和真实性

煤矿安全监测联网系统主要用于集团公司对下属子公司(各矿),以及政府部门对所辖煤矿的安全生产进行实时监控。随着国家对安全生产的高度重视,各煤矿集团都建立企业内部的局域网,并接入了矿井安全监测监控系统,但受到利益驱动和安监人员无法及时到位等因素的影响,各矿向上级部门瞒报、漏报超限数据和安全隐患的情况时有发生。煤矿安全监测监控系统的联网实现了数据资源共享,使得企业集团监管部门能实时掌握所辖煤矿的真实的安全生产状况,准确掌握安全隐患。

4.2 技术上的创新性

系统研发上完全基于标准B/S模式,采用开放架构体系,应用WebGIS实现网络导航定位与监测点自动定位查询、报警,所见即所得;组网技术上,对专网接入的矿井可采用光缆专网接入,而非专网接入的矿井应用先进的CDMA/GPRS技术将矿井端实时数据传送到各级监控中心,同时,可根据具体应用需求,组成多种网络拓扑结构,以支持不同应用系统的需要,极大程度地提高网络的适应性;数据存储上,实时监测数据并采用SQL Server 2000数据库集中进行管理,空间数据集中于监控中心服务器,增强了数据的负载能力;信息表达上,突破了原来监控联网在模拟图上只显示监测数据而无法定位、导航的模式以及采用矢量图与数据的双重形式,基于巷道布置图成功的应用WebGIS实现准确定位;网络实现上,纳入了CDMA/GPRS技术并成功应用到实时监控数据传输中;系统可方便地扩大监控规模,随着开采的进行灵活地在巷道布置图上删除与增加监测点。

4.3 数据的动态性

系统与地测系统无缝集成,保证了矿山安全生产基础数据的实时更新。煤矿测量空间信息、采掘工程信息、瓦斯地质信息等信息能够反应到最新的采掘工程平面图上,给监测监控提供底图。

4.4 安全生产监督机制正规化

整个系统以安全生产为目的,利用本系统,各级领导可以随时了解到全面准确的各类安全信息的统计分析结果以及各个时间段各矿井、区队、工程安全生产的有关信息,掌握了各个生产部门的第一手资料,大大提高了对生产现场问题的相应速度,这将为管理者确定下一步安全生产工作提供依据,促进了煤矿企业安全生产工作不断提高。系统所涵盖的内容非常广泛,已考虑到了与安全管理有关的大部分因素,实现了安全管理过程的规范化、信息的标准化,降低了煤矿企业因人员水平参差不齐、覆盖面广、地点分散给安全管理带来的难度。

5 系统应用实例

基于WebGIS技术的煤矿安全监测联网系统适应各种规模煤矿集团的应用,可为煤矿自身安全部门和各级监管部门提供实时状态监测信息。该系统已经在某些矿山得到了应用,并且已经成功运行一段时间。实践证明,系统具有较高的实时性和可靠性,使得煤矿的安全生产整体水平得以提高。

图2 基于WebGIS图形的监测数据动态显示界面

利用煤矿安全监测联网系统对某矿的井下图形的动态显示与监测如图2所示,任意时段监测数据历史曲线分析如图3所示,图2和图3是以矢量图和数据表格的形式表达出了井下工作面的状况,并以网页的形式传递给生产层和管理层。

图3 任意时段监测数据历史曲线分析界面

[1]张立本,赵军.基于GIS的煤矿安全生产监控系统的设计与实现[J].测绘技术装备,2007(3)

[2]刘海新,杨庆娥,张兆江等.基于组件GIS的煤矿瓦斯管理信息系统的研究与开发[J].煤炭工程,2007(7)

[3]牛聚粉,程五一,王成彪.煤矿安全信息共享系统的设计及实现[J].工矿自动化,2008(2)

[4]张海峰,范公勤.煤矿安全预警管理系统研究[J].煤矿安全,2007(7)

(责任编辑 路 强)

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.

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TD76

B

马国礼(1965-),男,汉族,高级工程师,国家安全生产监督管理总局通信信息中心处长,两次获得煤炭行业(部级)优秀工程咨询成果二等奖,研究方向:主要从事煤矿企业信息化研究和工程实施。