基于3DWeb GIS的煤矿机电设备管理信息系统

张科利

(陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司)

基于3DWeb GIS的煤矿机电设备管理信息系统

张科利

(陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司)

煤矿机电设备的安全运转是煤矿安全生产的重要保障。针对煤矿机电设备管理数字化程度低，运行模式粗放等现状，以3DWeb GIS为平台，构建了面向多用户的煤矿机电设备管理信息系统，详细探讨了该系统的实现方法与功能，为煤矿机电设备信息管理提供了解决方案。

3DWeb GIS 煤矿机电设备 管理信息系统 三维建模

陕煤集团下属的柠条塔井田位于陕西省榆林市神木县西北部，距神木县城约36 km。井田南北长约19.5 km，东西宽约9.9 km，面积约136.1 km2，跨越了柠条塔井田勘探区、露天勘探区和肯铁令井田勘探区。矿井的设计产能初期为6.0 Mt/a，最终将达到12 Mt/a，为陕北地区的大型现代化矿井。该煤矿提出了建设“数字矿山”，实现生产过程自动化、机电设备管控过程信息化的科技战略目标。基于3DWeb GIS实现煤矿机电设备的管控一体化是“数字矿山”建设过程中的重要环节[1-5]。为此，采用3DWeb GIS技术，利用Microsoft visual Studio. NET(C#语言)开发工具和Microsoft SQL SERVER2008数据库管理平台，采用B/S与C/S混合模式建立了基于3DWeb GIS的煤矿机电设备管理信息系统。

1 系统设计方案

系统一方面在矿井采掘工程平面图等地理信息系统图形的基础上提供专业的煤矿机电制图工具，完成机电设备布置图、运输系统图、压风系统图、排水系统图等图形的绘制，并针对机电计算、运输设计提供专业的软件系统，完成机电管理设计工作；另一方面，将机电设备图纸、文件、技术资料等数据进行统一管理，将现场实时采集的监控数据展现在3DGIS平台上。系统模块开发中图形及机电运输计算部分程序采用GIS、VC技术进行开发，网上管理模块采用ASP.NET、Javascript和ActiveX技术进行开发。系统整体技术实施路线包括需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、实体建模、系统实施、系统运行与维护等阶段。

(1)数据存储与集成技术。机电设备管理信息系统的数据均存储于SQL Server 2008数据库中，实现数据的远程传输与管理。SQL Server数据库系统为不同的开发工具提供了多种数据集成接口(OPC接口、文本文件接口等)，可充分利用该类数据接口实现不同子系统间的无缝集成。

(2)高精度机电设备三维模型构建技术。应用自主开发的3DGIS三维图形引擎、三维编辑工具及专业应用系统，通过对各机电设备进行精密测量，并结合机电设备装配图纸，建立高精度机电设备三维模型。主要机电设备模型可通过模拟分解详细表述各配件的相互对应关系和材料配件，为机电设备使用和维修提供技术保障。

(3)系统开发技术与平台。系统采用集中式管理、分布式处理数据模式增强信息共享，减少数据冗余，并实现矿井瓦斯信息实时在线分析与联机处理。基于ActiveX+WebGIS技术实现在IE浏览器中浏览查阅各类机电运输图纸，实现网上图形查看以及与其他部门间的图形交换。系统开发平台基于Windows 2008和WebGIS。

(4)信息安全保障体系。采用Internet网络技术传输数据，系统的5层安全构架如图1所示。

图1 系统安全保障体系

(5)系统功能与模块设计。将系统分为图形绘制与计算模块和机电运输远程管理模块见图2。

图2 系统功能模块划分

机电设备图形绘制与计算模块主要采用VC6.0语言作为开发工具，该模块功能有：①方便快捷的绘制设备布置图、供电系统图、运输系统图、排水系统图；②具有完备开放的机电、运输设备参数库和技术参数库；③进行负荷统计、长时载流、电压损失、短路电流、整定电流、绞车选型、皮带运输选型、机车选型、风机选型等各类参数计算，并根据计算结果对机电设备进行调控。

机电设备远程管理模块可以完成3类工作：①机电设备的远程管理，可在线浏览各类地理信息和机电设备信息；②机电设备技术资料的集中管理，通过网络远程浏览各种格式的文件，对各类文件归类管理，建立设备知识目录；③机电设备监测数据集中管控，集成井下综合自动化系统，在3DWeb GIS平台上实现对机电设备运行参数的实时监控，实现生产矿井机电设备信息共享和动态查询，具有远程浏览、查询、报表编辑、打印等功能。

2 应用结果

依据机电设备管理信息系统的功能模块设计要求，并结合实际需求，采用C/S+B/S模式[6]进行了系统开发，在柠条塔矿取得了良好的应用效果。图3(a)为系统绘制的柠条塔矿某采区机电设备布置图，为了辅助计算机自动更新图纸，系统定义了各类运输设备参数库，如图3(b)所示。根据矿井生产需要，可实时调整参数库中的相关参数。在计算模块中，可以根据实际生产需要对所需设备进行选型设计，如图3(c)所示；也可通过数据库对各种型号的机电设备进行管理，通过计算结果与设备参数的比对，选取最佳设备。

系统在对机电设备进行远程管理过程中，不但支持专门的PC控制平台，同样支持手机、平板电脑终端。系统可以通过网络调取、浏览甚至修改图形，同时可以对设备、人员、部门和工作流程进行监控，进行远程协助如图4所示。

系统对矿井主要机电设备可绘制高精度三维模型，结合机电设备管理系统，提供机电设备的三维分解模型，可直观地对设备结构进行查看，为设备使用操作和维修提供技术保障。

3 结 语

针对煤矿机电设备管理现状，综合应用了多项计算机、网络技术，采用C/S+B/S模式，开发了基于3DWeb GIS的机电设备管理信息系统，在柠条塔煤矿取得了较好应用效果。

[1] 魏红亮，刘娟娟，曹 兴，等.基于ASP.NET的煤矿机电设备管理系统的开发与应用[J].煤，2013，11(4)：8-9.

[2] 马 勇，缪燕子.鲍店煤矿机电设备管理信息系统的开发[J].工矿自动化，2007(3)：82-83.

图3 机电设备图形绘制与计算模块成果展示

图4 机电设备远程管理模块成果展示

[3] 郭大波，孟素琴.煤矿机电设备一体化管理系统[J].山西大学学报：自然科学版，2001，24(3)：222-226.

[4] 王光超，崔立志,张根现. 煤矿机电设备运转监控及检修预警管理系统研究[J].中州煤业，2011(9)：32-33.

[5] 张文瑛，王 猛. 基于Web的煤矿设备管理系统的研究[J].太原科技大学学报，2009，30(5)：363-367.

[6] 张文瑛. 基于B/S结构的煤矿设备管理系统的设计与实现[D].太原：太原科技大学，2009.

Research on the Management Information System of Coal Mine Mechanical and Electrical Equipment Based on 3DWeb GIS

Zhang Keli

(Shenmu Ningtiaota Coal Mining Co.,Ltd., Shaanxi Coal Industry Group)

Safety operation of the coal mine mechanical and electrical equipment is the important safeguards of the safety production of coal mine. Aiming at the situation of low degree of digital of the management of coal mine mechanical and electrical equipment,extensive operation mode, based on 3DWeb GIS, the multi-user oriented management information system of coal mine mechanical and electrical equipment is constructed. Besides that, the implementation method and functions of the system are discussed in depth. The coal mine mechanical and electrical equipment established in this paper can provide solution scheme of the information management work of coal mine mechanical and electrical equipment.

3DWeb GIS, Mechanical and electrical equipment of coal mine, Management information system, Three-dimensional modeling

2015-01-15)

张科利(1962—),男，副总经理，高级工程师， 719300 陕西省榆林市。