基于GIS的煤礦通風信息管理系統設計

鶴崗斯達機電設備制造有限責任公司 張修福

一、系統概述

通風信息管理系統具有信息復雜、數據量大、參數指標多、監控環境差等特點，多應用于煤礦井下管理中。傳統的管理系統多采用人工操作，不僅數據科學性差，而且局限性大。而地理信息系統(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，廣泛應用于各種監測系統的開發中。基于GIS的管理系統能夠彌補傳統監控技術的缺陷，發揮GIS的優勢，實現對通風狀況的時效管理。而實現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的重要目標，減少事故發生、降低煤礦井下作業風險是其主要任務。這一系統在實現通風信息系統管理數字化的同時，還降低了成本，經濟效益明顯。

二、基于GIS 的煤礦通風信息管理系統開發

1.系統開發方式的選擇。在選擇通風信息系統的開發模式時，可以選擇獨立開發、單純的二次開發和集成二次開發等模式。其中獨立開發的技術難度比較大，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，采用集成二次開發最為合適。集成二次開發采用GIS工具和可視化編程語言結合的方式，其數據庫功能強大，能夠實現對數據信息的動態分析和高效管理；其可靠性、便捷性高，可以大大提高系統的工作效率。本文，筆者選擇Map Object 組件式地理信息系統作為開發系統。

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

3.數據庫的組織和設計。考慮到通風信息管理系統信息量大、數據庫中的數據繁多的特點，系統采用了能夠后臺存儲數據的SQL數據庫。通過后臺操作，將阻力測定信息表、煤礦巷道信息表等數據存放到數據庫中，為后期的數據庫維護提供了方便。矢量數據結構是一種空間數據庫形式，被應用于系統的設計中；這一數據結構能夠將通風信息管理系統中的圖形文件轉換格式，計算出空間數據。另外，屬性數據和空間數據是分開存儲于數據庫中的。管理人員在通過通風信息系統進行數據查詢等操作時，被查詢的地理信息能夠形象地顯示在地圖上，還可將空間數據庫中的關聯數據同時顯示。管理員能夠利用空間數據庫顯示的字段，在屬性數據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的設計

基于GIS的通風信息管理系統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，可以協調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對地圖進行實時監控，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。專題操作能夠將通風等數據信息編輯成圖形，利用圖形和顏色等直觀的形式表現通風狀況，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據。首先通過信息管理將通風狀況、設備運轉情況等監控數據進行實時記錄和整理，然后傳遞到系統中心，在電子地圖的配合下，在信息查詢系統中可以隨時查詢數據庫中的數據，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對意外情況的反應效率。

3.通風網絡管理模塊。經過信息管理模塊對數據的基礎管理，網絡管理模塊能夠對數據進行高級搜索。該模塊首先會根據數據信息繪制成設備性能曲線圖，并根據設備狀況計算出實際通風量，實現對通風狀況的實時監控。當出現意外情況時，管理員能夠及時發現，選擇合適的設備，并及時修改設備參數。

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據信息進行動態分析，數值只要超出了聲光報警系統的警戒值，系統就會自動報警，并及時把信號發送給管理人員。

5.系統操作控制模塊。作為通風信息管理系統的控制核心，該模塊是管理人員與管理系統進行信息交流和操作平臺，數據庫是該模塊運行的環境。系統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據庫查詢、修改等操作。