基于GIS的煤礦采掘銜接計劃動態可視化管理系統

雷航超

（山西省陽泉市大陽泉煤炭有限責任公司， 山西 陽泉 045000）

現階段，煤礦采掘工程設計與管理已經在世界各國引起了廣泛重視，并取得了一定的成就，然而因為礦山系統結構相對來說比較復雜，因此導致煤礦管理研究進程相對來說比較緩慢，直到目前為止，其數字化與可視化仍舊不具備相對完善的系統。在當前社會的發展中，GIS技術逐漸開始應用到了各個領域，本文通過進行研究后，主要應用GIS技術作為基礎依據，深入探討了系統模型的創建過程，并將各項信息內容進行集中化管理，促使一些相對復雜的因素條件能夠朝向可視化方向發展[1]。在此過程中，也創建出了采掘工程銜接計劃編制系統CJGCADR1.0，并為煤礦產業的發展創造基礎條件，進而產生更高的經濟效益，提高工作效率與工作安全，減少危險事故的出現，創造出和諧安穩的社會。

1 系統設計的基本思路

在煤礦采掘工程管理中，其銜接計劃的管理尤為關鍵，并且是所有管理工作的核心，因此必須要在GIS技術的基礎上，而創建出相對完善的采掘工程銜接計劃編制系統。在此過程中，應創建出相應的空間模型，并采用圖形的模式而把采掘工程進行呈現，在此之后則創建出采掘屬性模型，在這一模式中可包括兩種屬性，即空間位置屬性與非空間位置屬性，也就是說利用數據方式而對采掘工程進行保存。在此之后，則可創建出相應的系統模型，并且使用GIS技術手段，而達到一定的技術標準，繼而實現可視化管理的目的[2]。具體如圖1所表示。

圖1 采掘工程銜接計劃編制系統流程圖

2 系統模型構建

2.1 采掘工程空間表示模型

通過對采掘工程空間進行分析后可發現，其代表的即為應用圖形而替代采掘工程，結合其根本實質進行考慮，則必須要創建出相對建全的系統，在此過程中，則可應用圖形而表示工程，現階段，應用比較廣泛的可包括以下兩種，即：二維方式與三維方式。為了便于構建系統模型，進而有助于應用各類圖形，前者相對來說比較常見，并且應用范圍比較廣泛。

針對圖形圖素而言，可將其分成幾種形式，即：點圖素、線圖素以及區圖素。同時也可按照圖素的復雜性進行劃分，具體可分為三個類型，即：首先即為基礎圖素，該類圖素主要由點、直線以及圓等符號組成；其次則是復雜圖素，此種類型的圖素主要由設備符號以及專用地質測量符號等組成；最后則是成圖圖素，此種類型的圖素主要由圖框圖簽以及工程量表等組成。在進行操作過程中，可按照實際需求進行正確選擇，進而創建出相對完善的工程模型[3]。

2.2 采掘工程圖素屬性化模型

當結束基本圖素構造的工作后，應采集煤礦設計、施工以及管理等的相關數據。針對上述數據而言，可將其分成兩種類型，即為：空間位置幾何屬性與非空間位置幾何屬性。前者表示的是空間實體和空間位置之間相關的數據信息，一般情況下來看，表示的是采掘工程各個部分的三維坐標以及空間幾何尺寸等內容；后者表示的則是和空間實體相關的數據信息等，一般情況下表示的是和工程圖形相關的斷面面積以及通風阻力系數等數據信息，與此同時，也可表示一些非空間的位置信息。

通過進行分析后可發現，圖素空間屬性的變化趨勢比較小，然而對于非空間屬性來說，當其處在不同的環境條件時，將會產生較大的變化。為了可以創建出相對統一的數據模型，而將各種類型的數據進行集中，本文在研究的過程中主要應用字符串法創建相應的模型。在此種方法的作用下，能夠將屬性域的數據均應用字符串而體現，當將其進行連接后，各個屬性域之間應用相應的字符分離開來，所以整體的屬性即為1個字符串[4]。

在對屬性進行訪問的過程中，僅需為其提供域編號就能夠得出一定的字符串，然而這一字符串是屬性的時候，其所產生的意義將會受到應用本身的影響，具體如圖2所表示。針對此種方法而言，其的優勢則是利用字符串的靈敏性，而將所有的數目以及屬性進行整合后進行集中化管理。不僅存儲量較大，同時也顯著提高了訪問效率，符合可變長、多類型的特征。

圖2 字符串法表示的屬性

通過對各種類型的采煤工程、巷道工程以及地質構造等進行分析后可發現，其圖形圖素屬性化管理模型可體現為以下幾個方面，具體如表1、表2及表3所示。

表1 巷道屬性數據表

表2 工作面屬性數據表

表3 地質構造屬性數據表

2.3 采掘工程GIS模型

本文在研究的過程中主要應用以上模型而創建出了采掘工程GIS模型。具體體現：在制定采掘計劃的過程中，設計人員應正確掌握礦區的地理形勢、煤層容重以及煤層高度等數據信息與各項指標內容。與此同時，也應掌握制定采掘計劃前的實際狀況以及一些交接工作的實際情況，這樣一來才可以明確在規劃時間內工作面的具體方位。一般情況下來看，可在采掘工程平面圖中設定相應的多邊形采區，并通過圖素的方式進行儲存，用戶在操作的過程中可對其進行刪除以及修改等操作，如果用戶在進行儲量計算的時候，系統將會自動顯示選擇應用多邊形圖素，這個時候用戶則可選取開采的多邊形，每當進行選擇時，系統將會自動給予提示[5]。

3 采掘工程銜接計劃編制系統

現階段，在制作采掘工程銜接計劃的過程中，可采用多種方法進行操作，本文在研究的過程中主要選擇了最短時間事件步長法模擬和人機交互式設計的方式而進行編制，具體流程如圖3所示。

圖3 采掘模擬流程圖

針對該系統而言，主要應用Windows系統進行操作，并以此作為主要操作系統，與此同時，也選用AutoCAD系統制作圖形，選擇應用VB而研發語言。在此過程中，其主要由幾下幾個模塊組成，具體可包含：采掘設計與計劃數據庫模塊以及采掘設計模塊等。

4 應用

現階段，煤礦采掘工程設計與管理已經在世界各國引起了廣泛重視，并取得了一定的成就，然而因為礦山系統結構相對來說比較復雜，因此導致煤礦管理研究進程相對來說比較緩慢，直到目前為止，其數字化與可視化仍舊不具備相對完善的系統。在圖4中所表示的即為某采區采掘工程平面圖的相關信息，通過對這一采區進行分析后可發現，其中可包含一個采煤工作面與一個掘進工作面，利用該項系統后能夠將原圖輸入至子系統中，并以采掘工程平面圖作為基礎，而對其進行設計，可包括采煤工作面029173以及029193，掘進工作面029191，029192以及029193回采巷道，具體如圖4、表4、表5所顯示。

圖4 某礦某采區部分采掘工程平面圖及采掘計劃動態演示圖

表4 掘進工程數據表029192

表5 工作面工程數據表

5 結語

總的來說，在構建系統的過程中，本文主要以GIS技術作為基礎依據，并創建出了采掘工程銜接計劃編制系統，這樣一來不僅能夠滿足采礦的基本需求，同時也可有效改善煤礦采掘管理工作，并處理動態可視化管理的相關問題，針對該系統而言，其所制作的圖形能夠滿足采礦與測量制圖的基本要求，并且在處理圖形時步驟簡單，方便操作。在此過程中，也創建出了采掘工程銜接計劃編制系統CJGCAD R1.0，并為煤礦產業的發展創造基礎條件，產生更高的經濟效益，提高工作效率與工作安全，減少危險事故的出現，進而創造出和諧安穩的社會。