基于GIS的煤礦通風信息管理系統(tǒng)設計

鶴崗斯達機電設備制造有限責任公司 張修福

一、系統(tǒng)概述

通風信息管理系統(tǒng)具有信息復雜、數(shù)據(jù)量大、參數(shù)指標多、監(jiān)控環(huán)境差等特點，多應用于煤礦井下管理中。傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)多采用人工操作，不僅數(shù)據(jù)科學性差，而且局限性大。而地理信息系統(tǒng)(GIS)涉及信息技術、計算機技術、地理理論和空間幾何等多個領域，廣泛應用于各種監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)中。基于GIS的管理系統(tǒng)能夠彌補傳統(tǒng)監(jiān)控技術的缺陷，發(fā)揮GIS的優(yōu)勢，實現(xiàn)對通風狀況的時效管理。而實現(xiàn)通風信息管理的科學性、簡單化、高效性和準確性是基于GIS的通風信息管理系統(tǒng)的重要目標，減少事故發(fā)生、降低煤礦井下作業(yè)風險是其主要任務。這一系統(tǒng)在實現(xiàn)通風信息系統(tǒng)管理數(shù)字化的同時，還降低了成本，經(jīng)濟效益明顯。

二、基于GIS 的煤礦通風信息管理系統(tǒng)開發(fā)

1.系統(tǒng)開發(fā)方式的選擇。在選擇通風信息系統(tǒng)的開發(fā)模式時，可以選擇獨立開發(fā)、單純的二次開發(fā)和集成二次開發(fā)等模式。其中獨立開發(fā)的技術難度比較大，需要在特定的操作平臺上單純使用某種編程語言（如C++，VB等）。而單純的二次開發(fā)模式有一定的局限性，不能提供靈活的功能。因此，采用集成二次開發(fā)最為合適。集成二次開發(fā)采用GIS工具和可視化編程語言結合的方式，其數(shù)據(jù)庫功能強大，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的動態(tài)分析和高效管理；其可靠性、便捷性高，可以大大提高系統(tǒng)的工作效率。本文，筆者選擇Map Object 組件式地理信息系統(tǒng)作為開發(fā)系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)開發(fā)平臺及框架設計。Windows2000、XP、Windows7和Vista 都可以作為基于GIS 的通風信息管理系統(tǒng)的開發(fā)平臺，開發(fā)環(huán)境選用VB、C++等標準化語言作為開發(fā)環(huán)境，開發(fā)平臺選用MapObjects 組件式地理信息系統(tǒng)。屬性數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫和知識數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源，并通過特定的字段將3個數(shù)據(jù)庫進行關聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的相關性，查詢數(shù)據(jù)時能夠得到全面的數(shù)據(jù)。在可視化開發(fā)環(huán)境中MapObjects 組件式地理信息系統(tǒng)的GIS 功能得到最大實現(xiàn)，GIS 的組件和非GIS 組件之間在開發(fā)工具下實現(xiàn)了對接，系統(tǒng)通過網(wǎng)絡技術將數(shù)據(jù)存放在外部客戶服務器上，使數(shù)據(jù)能夠同步共享。

3.數(shù)據(jù)庫的組織和設計?？紤]到通風信息管理系統(tǒng)信息量大、數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)繁多的特點，系統(tǒng)采用了能夠后臺存儲數(shù)據(jù)的SQL數(shù)據(jù)庫。通過后臺操作，將阻力測定信息表、煤礦巷道信息表等數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫中，為后期的數(shù)據(jù)庫維護提供了方便。矢量數(shù)據(jù)結構是一種空間數(shù)據(jù)庫形式，被應用于系統(tǒng)的設計中；這一數(shù)據(jù)結構能夠?qū)⑼L信息管理系統(tǒng)中的圖形文件轉換格式，計算出空間數(shù)據(jù)。另外，屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)是分開存儲于數(shù)據(jù)庫中的。管理人員在通過通風信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)查詢等操作時，被查詢的地理信息能夠形象地顯示在地圖上，還可將空間數(shù)據(jù)庫中的關聯(lián)數(shù)據(jù)同時顯示。管理員能夠利用空間數(shù)據(jù)庫顯示的字段，在屬性數(shù)據(jù)庫中找到具體的地理屬性。

三、基于GIS 的煤礦通風信息管理系統(tǒng)的設計

基于GIS的通風信息管理系統(tǒng)的功能模塊結構如圖1所示。

圖1 基于GIS 的通風信息管理系統(tǒng)的功能模塊結構

1.電子地圖管理編輯模塊。地圖的顯示和操作、圖層管理和專題操作構成了此模塊的三大功能，可以協(xié)調(diào)管理電子地圖的準備定位和信息查詢。地圖的顯示和操作能夠?qū)Φ貓D進行實時監(jiān)控，進行圖像的顯示和縮放。圖層管理能夠增刪、修改和編輯圖層。專題操作能夠?qū)⑼L等數(shù)據(jù)信息編輯成圖形，利用圖形和顏色等直觀的形式表現(xiàn)通風狀況，方便管理人員及時做出決策。

2.通風信息管理模塊。作為通風信息管理系統(tǒng)的核心，該模塊由通風日常管理、通風信息查詢、通風設備信息、通風管理人員信息和礦井反風狀況5部分組成，能夠完整地記錄和管理通風數(shù)據(jù)。首先通過信息管理將通風狀況、設備運轉情況等監(jiān)控數(shù)據(jù)進行實時記錄和整理，然后傳遞到系統(tǒng)中心，在電子地圖的配合下，在信息查詢系統(tǒng)中可以隨時查詢數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，觀察通風狀況。設備信息中還輔助記錄了對應管理人員的相關信息，這樣就能提高管理系統(tǒng)對意外情況的反應效率。

3.通風網(wǎng)絡管理模塊。經(jīng)過信息管理模塊對數(shù)據(jù)的基礎管理，網(wǎng)絡管理模塊能夠?qū)?shù)據(jù)進行高級搜索。該模塊首先會根據(jù)數(shù)據(jù)信息繪制成設備性能曲線圖，并根據(jù)設備狀況計算出實際通風量，實現(xiàn)對通風狀況的實時監(jiān)控。當出現(xiàn)意外情況時，管理員能夠及時發(fā)現(xiàn)，選擇合適的設備，并及時修改設備參數(shù)。

4.安全檢測模塊。通風信息分析、聲光預警、短信通知構成了安全檢測模塊，利用上述模塊可以對采集到的通風數(shù)據(jù)信息進行動態(tài)分析，數(shù)值只要超出了聲光報警系統(tǒng)的警戒值，系統(tǒng)就會自動報警，并及時把信號發(fā)送給管理人員。

5.系統(tǒng)操作控制模塊。作為通風信息管理系統(tǒng)的控制核心，該模塊是管理人員與管理系統(tǒng)進行信息交流和操作平臺，數(shù)據(jù)庫是該模塊運行的環(huán)境。系統(tǒng)操作控制模塊中限制了登陸人員的權限，只有相應級別的管理人員才能進行數(shù)據(jù)庫查詢、修改等操作。