GIS在煤矿安全监测监控系统多级联网中的应用

               孙浩（陕西中能煤田有限公司  陕西榆林  719000）

    摘 要： 随着国家对安全生产的高度重视及各煤矿企业对信息技术在加强安全生产重要性认识方面的提高，各大型煤矿企业都组建了自己的局域网，并接入了矿井安全监测监控系统，安全生产监测网络建立得比较完善，但在工业监控网络尤其是企业办公网络的数据共享度和利用度上仍存在着比较大的缺陷，煤矿安全事故仍然频频发生，因此，笔者提出一种基于GIS(地理信息系统)的四级分布式煤矿安全多级联网监测监控系统。该系统可通过计算系统的多级联网，有效地防范煤矿事故的发生。

    关键词：煤矿；监测；监控；多级联网；远程

    一、GIS为监测监控系统提供的优势

    GIS是在计算机硬、软件系统支持下，对空间中有关的地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS处理、管理的对象是地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、属性数据等。笔者设计的煤矿安全监测监控系统具有信息共享、异构数据互访、多用户并发控制、安全信息联机分析处理、实时管理、数据统一存储管理、后台数据库管理系统等特点。由于煤矿安全信息是一种活跃的、动态变化的、与空间位置密切相关的信息，因此，煤矿安全监测监控系统以GIS技术为支持，能够实现二

维空间图形与属性数据的统一管理，可实现矿井技术人员与领导、集团公司和上级主管部门、专家诊断等不同层次的用户使用。通过GIS的使用，不同层次的用户可以快速、准确、直

观地得到煤矿图文并茂的信息。

    二、系统多级联网的构成

1.矿井监测监控系统结构

基于GIS设计的四级分布式煤矿安全多级联网监测监控系统的结构与预测维修软件系统、通信软件与硬件、监测软件系统。把采用了基于透明传输的多业务传输系统的工控网络接人到IP网络，采用工业总线加以太网的模式，实现局域网络终端与中心站之间的实时通信和实时数据查询功能。

    2.多级联网系统的实现

    构建的国家安全局——省安全局——煤炭集团企业安全局——矿区安全部门的四级网络安全应用体系是一个综合的多级联网的煤矿安全监测监控信息平台。该平台对故障进行闭环跟踪，充分利用现有系统资源，可以将煤矿资源信息、下井情况、通风瓦斯、隐患监察、法律法规等与煤矿安全生产相关的信息提交到Web数据库中，实现数据远程分级监测监控、管理、专家诊断。各级监测和诊断中心依托本级中心为各级业务提供服务。

   （1）矿区级安全中心依托矿区的地面应用系统和井下应用系统，完成数据采集的功能。数据采集部分主要完成各类井下应用系统实时数据的采集，并将采集到的原始的监测监控数据通过应用系统支撑，形成矿区级中心部分的网络数据资源。数据采集接口是整个系统建设的技术关键和技术难点，笔者采用了多种方式如DDE、OPC等。

   （2）煤炭集团企业级安全中心将各矿区的数据采集前置机采集到的最原始的监测监控数据，通过数据同步机制将数据纳入到本级中心，并以集团企业内的各应用系统的数据为辅助信息，形成本级中心数据，为专家支持和省级中心服务。矿级用户在集团的内网可以访问数据处理中心，煤炭集团企业级安全中心是通过Internet访问数据处理中心，因而必须要安装客户端并完成远程认证。数据处理中心不间断地接收数据采集器的数据，并按照标准的规范进行统一的存储和管理。通过上述处理将监测监控的数据统一在IP平台上。数据处理中心同时动态地更新矿级单位的井下GIS信息，使得远程和移动用户的二维图形空间与本地用户保持一致。数据处理中心对于各类用户的请求。

   （3）省级安全中心调用各个集团企业的数据，根据省级的应用需求，省级的客户端封装的操作内容应包括省级领导对各煤炭集团企业监测监管的相应的内容，和可以为专家系统提供决策的服务数据。

   （4）提高了数据分析能力。利用二维GIS空间技术，生产矿级用户可以将井下巷道．通风网络、排水系统、供电系统等地理信息的CAD图导入系统，随着采掘面的延伸，可以对一维CIS空间进行编辑，并将井下巷道、通风网络、排水系统、供电系统等地理信息，在同一个坐标下，集成在可视化的空间中，完成定位、测距等功能。其中瓦斯、一氧化碳、通风等重要数据系统以曲线图、柱状图、饼状图等多种方式进行统计分析。其中，系统分析功能包括定位分析、区域故障分析、系统图分析、最短路径分析、路径追踪。

    3.系统特点

    基于GIS的煤矿安全多级联网监测监控系统具有以下特点：

   （1）建立了集中、统一的实时安全生产数据库平台，不同的数据存储在不同的数据库服务器中。系统主要包括图形数据库系统与属性数据库系统。数据库系统主要具有输入、输出、存储、查询图形数据（如点、线、面及其拓扑关系等）等功能；而属性数据库系统主要完

成图形实体的属性数据的输入与管理、各种报表的管理与输出等。数据监测采用数据表格、图表、节点设备树形图等表示方式，存储的历史数据可为事故分析提供可靠的依据。

   （2）这种数据库之间并不孤立，两者通过数据接口和数据库服务器实现动态连接，将井下各个应用系统的安全设计采用了本地数据库的方式，即无论是远程用户还是固定、移动用户的数据都将实时刷新。系统对于本地GIS的数据具备可编辑性，同时将变化的GIS数据更新到数据处理中心，保证整个系统的动态更新性。

   （3）建立了安全报警防范机制。对于超过报警门限的各类数据，系统以声音、颜色的改变、及界面的自动切换等多种方式提供实时报警处理，并充分利用短消息机制，及时传递给相关领导和人员。安全生产报警机制可大大提高对生产现场问题的响应速度，有利于安全生产的指挥和调度，提高各级管理。

   （4）强化了煤矿安全生产监督管理。整个系统是在安全架构的基础上设计的，系统有安全状态显示在不同的用户终端上，实现了数据同步。系统对于本地客户端的保证和加密的软件设计，还有网络硬件的安全设计，保证了系统的安全性。

    三、结语

    本文在分析国内煤矿企业信息化现状的基础上，以煤矿安全生产为目的，结合GIS技术建立了四级煤矿安全多级联网监测监控系统。该系统实现了在二维空间中的各类空间位置信息与实时监测数据的联动，实现了二维空间的多级联网远程综合实时监测。该系统运行稳定、可靠，为综合利用数据提供了一个基础数据平台，有利于企业更深层次的应用。