基于GIS的煤矿通风信息管理系统设计

鹤岗斯达机电设备制造有限责任公司 张修福

一、系统概述

通风信息管理系统具有信息复杂、数据量大、参数指标多、监控环境差等特点，多应用于煤矿井下管理中。传统的管理系统多采用人工操作，不仅数据科学性差，而且局限性大。而地理信息系统(GIS)涉及信息技术、计算机技术、地理理论和空间几何等多个领域，广泛应用于各种监测系统的开发中。基于GIS的管理系统能够弥补传统监控技术的缺陷，发挥GIS的优势，实现对通风状况的时效管理。而实现通风信息管理的科学性、简单化、高效性和准确性是基于GIS的通风信息管理系统的重要目标，减少事故发生、降低煤矿井下作业风险是其主要任务。这一系统在实现通风信息系统管理数字化的同时，还降低了成本，经济效益明显。

二、基于GIS 的煤矿通风信息管理系统开发

1.系统开发方式的选择。在选择通风信息系统的开发模式时，可以选择独立开发、单纯的二次开发和集成二次开发等模式。其中独立开发的技术难度比较大，需要在特定的操作平台上单纯使用某种编程语言（如C++，VB等）。而单纯的二次开发模式有一定的局限性，不能提供灵活的功能。因此，采用集成二次开发最为合适。集成二次开发采用GIS工具和可视化编程语言结合的方式，其数据库功能强大，能够实现对数据信息的动态分析和高效管理；其可靠性、便捷性高，可以大大提高系统的工作效率。本文，笔者选择Map Object 组件式地理信息系统作为开发系统。

2.系统开发平台及框架设计。Windows2000、XP、Windows7和Vista 都可以作为基于GIS 的通风信息管理系统的开发平台，开发环境选用VB、C++等标准化语言作为开发环境，开发平台选用MapObjects 组件式地理信息系统。属性数据库、空间数据库和知识数据库是系统的数据来源，并通过特定的字段将3个数据库进行关联，实现数据的相关性，查询数据时能够得到全面的数据。在可视化开发环境中MapObjects 组件式地理信息系统的GIS 功能得到最大实现，GIS 的组件和非GIS 组件之间在开发工具下实现了对接，系统通过网络技术将数据存放在外部客户服务器上，使数据能够同步共享。

3.数据库的组织和设计。考虑到通风信息管理系统信息量大、数据库中的数据繁多的特点，系统采用了能够后台存储数据的SQL数据库。通过后台操作，将阻力测定信息表、煤矿巷道信息表等数据存放到数据库中，为后期的数据库维护提供了方便。矢量数据结构是一种空间数据库形式，被应用于系统的设计中；这一数据结构能够将通风信息管理系统中的图形文件转换格式，计算出空间数据。另外，属性数据和空间数据是分开存储于数据库中的。管理人员在通过通风信息系统进行数据查询等操作时，被查询的地理信息能够形象地显示在地图上，还可将空间数据库中的关联数据同时显示。管理员能够利用空间数据库显示的字段，在属性数据库中找到具体的地理属性。

三、基于GIS 的煤矿通风信息管理系统的设计

基于GIS的通风信息管理系统的功能模块结构如图1所示。

图1 基于GIS 的通风信息管理系统的功能模块结构

1.电子地图管理编辑模块。地图的显示和操作、图层管理和专题操作构成了此模块的三大功能，可以协调管理电子地图的准备定位和信息查询。地图的显示和操作能够对地图进行实时监控，进行图像的显示和缩放。图层管理能够增删、修改和编辑图层。专题操作能够将通风等数据信息编辑成图形，利用图形和颜色等直观的形式表现通风状况，方便管理人员及时做出决策。

2.通风信息管理模块。作为通风信息管理系统的核心，该模块由通风日常管理、通风信息查询、通风设备信息、通风管理人员信息和矿井反风状况5部分组成，能够完整地记录和管理通风数据。首先通过信息管理将通风状况、设备运转情况等监控数据进行实时记录和整理，然后传递到系统中心，在电子地图的配合下，在信息查询系统中可以随时查询数据库中的数据，观察通风状况。设备信息中还辅助记录了对应管理人员的相关信息，这样就能提高管理系统对意外情况的反应效率。

3.通风网络管理模块。经过信息管理模块对数据的基础管理，网络管理模块能够对数据进行高级搜索。该模块首先会根据数据信息绘制成设备性能曲线图，并根据设备状况计算出实际通风量，实现对通风状况的实时监控。当出现意外情况时，管理员能够及时发现，选择合适的设备，并及时修改设备参数。

4.安全检测模块。通风信息分析、声光预警、短信通知构成了安全检测模块，利用上述模块可以对采集到的通风数据信息进行动态分析，数值只要超出了声光报警系统的警戒值，系统就会自动报警，并及时把信号发送给管理人员。

5.系统操作控制模块。作为通风信息管理系统的控制核心，该模块是管理人员与管理系统进行信息交流和操作平台，数据库是该模块运行的环境。系统操作控制模块中限制了登陆人员的权限，只有相应级别的管理人员才能进行数据库查询、修改等操作。