基于GIS的煤礦通風(fēng)信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鶴崗斯達(dá)機(jī)電設(shè)備制造有限責(zé)任公司 張修福

一、系統(tǒng)概述

通風(fēng)信息管理系統(tǒng)具有信息復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大、參數(shù)指標(biāo)多、監(jiān)控環(huán)境差等特點(diǎn)，多應(yīng)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(xué)性差，而且局限性大。而地理信息系統(tǒng)(GIS)涉及信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理理論和空間幾何等多個(gè)領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于各種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)中?；贕IS的管理系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)的缺陷，發(fā)揮GIS的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)狀況的時(shí)效管理。而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)信息管理的科學(xué)性、簡(jiǎn)單化、高效性和準(zhǔn)確性是基于GIS的通風(fēng)信息管理系統(tǒng)的重要目標(biāo)，減少事故發(fā)生、降低煤礦井下作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)是其主要任務(wù)。這一系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)通風(fēng)信息系統(tǒng)管理數(shù)字化的同時(shí)，還降低了成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

二、基于GIS 的煤礦通風(fēng)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(fēng)信息系統(tǒng)的開發(fā)模式時(shí)，可以選擇獨(dú)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(dú)立開發(fā)的技術(shù)難度比較大，需要在特定的操作平臺(tái)上單純使用某種編程語(yǔ)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(yǔ)言結(jié)合的方式，其數(shù)據(jù)庫(kù)功能強(qiáng)大，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的動(dòng)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(tái)及框架設(shè)計(jì)。Windows2000、XP、Windows7和Vista 都可以作為基于GIS 的通風(fēng)信息管理系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)環(huán)境選用VB、C++等標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言作為開發(fā)環(huán)境，開發(fā)平臺(tái)選用MapObjects 組件式地理信息系統(tǒng)。屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源，并通過(guò)特定的字段將3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)性，查詢數(shù)據(jù)時(shí)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(shí)現(xiàn)，GIS 的組件和非GIS 組件之間在開發(fā)工具下實(shí)現(xiàn)了對(duì)接，系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將數(shù)據(jù)存放在外部客戶服務(wù)器上，使數(shù)據(jù)能夠同步共享。

3.數(shù)據(jù)庫(kù)的組織和設(shè)計(jì)。考慮到通風(fēng)信息管理系統(tǒng)信息量大、數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)繁多的特點(diǎn)，系統(tǒng)采用了能夠后臺(tái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)后臺(tái)操作，將阻力測(cè)定信息表、煤礦巷道信息表等數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后期的數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)提供了方便。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種空間數(shù)據(jù)庫(kù)形式，被應(yīng)用于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中；這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑼L(fēng)信息管理系統(tǒng)中的圖形文件轉(zhuǎn)換格式，計(jì)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(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中的。管理人員在通過(guò)通風(fēng)信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢等操作時(shí)，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(kù)中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)同時(shí)顯示。管理員能夠利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)顯示的字段，在屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中找到具體的地理屬性。

三、基于GIS 的煤礦通風(fēng)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于GIS的通風(fēng)信息管理系統(tǒng)的功能模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于GIS 的通風(fēng)信息管理系統(tǒng)的功能模塊結(jié)構(gòu)

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(gòu)成了此模塊的三大功能，可以協(xié)調(diào)管理電子地圖的準(zhǔn)備定位和信息查詢。地圖的顯示和操作能夠?qū)Φ貓D進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)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(fēng)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(fēng)狀況，方便管理人員及時(shí)做出決策。

2.通風(fēng)信息管理模塊。作為通風(fēng)信息管理系統(tǒng)的核心，該模塊由通風(fēng)日常管理、通風(fēng)信息查詢、通風(fēng)設(shè)備信息、通風(fēng)管理人員信息和礦井反風(fēng)狀況5部分組成，能夠完整地記錄和管理通風(fēng)數(shù)據(jù)。首先通過(guò)信息管理將通風(fēng)狀況、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，觀察通風(fēng)狀況。設(shè)備信息中還輔助記錄了對(duì)應(yīng)管理人員的相關(guān)信息，這樣就能提高管理系統(tǒng)對(duì)意外情況的反應(yīng)效率。

3.通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)管理模塊。經(jīng)過(guò)信息管理模塊對(duì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)管理，網(wǎng)絡(luò)管理模塊能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行高級(jí)搜索。該模塊首先會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)信息繪制成設(shè)備性能曲線圖，并根據(jù)設(shè)備狀況計(jì)算出實(shí)際通風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)出現(xiàn)意外情況時(shí)，管理員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，選擇合適的設(shè)備，并及時(shí)修改設(shè)備參數(shù)。

4.安全檢測(cè)模塊。通風(fēng)信息分析、聲光預(yù)警、短信通知構(gòu)成了安全檢測(cè)模塊，利用上述模塊可以對(duì)采集到的通風(fēng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，數(shù)值只要超出了聲光報(bào)警系統(tǒng)的警戒值，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并及時(shí)把信號(hào)發(fā)送給管理人員。

5.系統(tǒng)操作控制模塊。作為通風(fēng)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(jìn)行信息交流和操作平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫(kù)是該模塊運(yùn)行的環(huán)境。系統(tǒng)操作控制模塊中限制了登陸人員的權(quán)限，只有相應(yīng)級(jí)別的管理人員才能進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、修改等操作。