矿山机电安全管理GIS系统的研究

叶文祥

摘 要：煤炭是我国能源的命脉，而作为煤炭开采的重要设备，矿山机电设备的能否安全正常地运行关系着采矿工人的生命安全和煤矿企业的经济效益。目前，在全国发生的煤矿事故中，78%的事故是机电安全管理不善而引起的。因此，如何在多因素、错综复杂、多环节的矿山生产环境下确保矿山机电设备的安全有着重要的现实意义。文章针对矿山机电安全管理的现状，结合GIS的功能，探讨了如何利用GIS进行矿山机电安全管理。

关键词：矿山机电设备；安全管理；GIS；功能

中图分类号：TD76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）23-0173-02目前，我国的矿山机电安全管理还比较落后，大多矿山的机电安全管理的手段还是传统的人工建立台帐或使用单机。由于这些传统的管理手段不具备信息汇总和对比分析的功能，设备管理中心无法全面掌握各种机电设备运行状况。因此，矿山的生产很容易由于信息传递的不准确，或者机电设备的调配、维护不及时等原因被耽搁，严重时甚至会引发安全事故。为了使矿山机电设备能正常、安全、高效地运转，我们必须将GIS和矿山机电安全管理相结合，建立一套完善的机电安全管理GIS。这套系统应该具有网络化、可视化的、可实现空间查询分析、可实现报表应用等特点。这可以使矿山机电安全管理信息化，从而有效地减少安全隐患产生，使工作效率得以提高，使矿山机电安全管理朝着科学化、现代化的方向发展。

1 GIS及矿山机电安全管理的相关概念和特点

1.1 GIS的相关概念和特点

GIS是地理信息系统的简称，它又被叫做地学信息系统。部分或是全部的地球表层及大气层空间是GIS研究的重点，它收集这些对象的相关地理分布的数据，并对这些数据进行运算、管理、分析、描述和显示等操作，从而获得非常重要且特定的空间信息。GIS在矿产资源开发中的具体应用就是矿山地理信息系统。矿山地理信息系统是一种以计算机为依托，应用测量、摄影测量和遥感等信息采集技术，结合机助制图和图像处理等手段而建立起来的一种系统。它通过对矿山内的各类信息进行采集、存储和处理，建立起了矿区数据库及其软件系统，有利于信息的查询检索、综合分析、动态预测和评价，从而使工作人员能更好地了解矿山内的情况。GIS强大的地理信息分析功能为矿山管理者的决策提高了重要的依据。

GIS的特点主要有以下几点：第一，它的基础是依靠公共地理的定位；第二，它不但可以实现收集多类地理空间信息，还可以对其进行分析、管理和输出；第三，它对空间地理的数据可以进行管理、分析及动态预测等操作，并可以生成高层次地理信息；第四，它可以辅助管理人员进行地理分析研究，确定管理、维护的方案；第五，它能对机电设备的运行情况进行快速、准确、实时的反馈。

1.2 矿山机电安全管理的相关概念和特点

矿山机电安全管理指的是矿区内各种相关机电设备要素的安全管理。矿山机电安全管理体系的核心是机电相关设备，它通过收集相关信息，并对其进行处理、共享和传播。

矿山机电管理系统是由可以实现数据库功能和数据处理功能的地理信息系统平台、可以实现数据传输功能的通信网络和可以实现数据采集功能的监控终端这三部分组成。在矿山各类机电设备上的监控终端主要有GPS、传感器和摄像头等，它采集机电设备的时间、位置、状态等信息，通过无线或有线通信网络发送到地理信息系统平台上。管理人员利用地理信息系统平台可以实时查询和监控目标机电设备的各类参数，如位置、速度、运动方向等，并预计其动态变化。通过该系统，可以及时发现和排除机电设备存在的故障，使矿山各类机电设备可以正常运转。此外，它还可以为操作人员使用设备提供数据支持，辅助管理者进行决策。

矿山机电安全管理的主要特点有：第一，大量的基础机电设备是矿山进行开采的基础，因此，机电设备的维护及使用必须进行科学合理的管理；第二，由于矿山开采环境的恶劣性和复杂性，人员及设备的安全管理至关重要；第三，在矿山机电安全管理中，需要对大量的数据及资料进行储存、分析和决策。

2 矿山机电安全管理GIS系统的结构模块及功能应用

2.1 矿山机电安全管理GIS系统的结构模块

GIS系统平台是矿山机电安全管理系统的核心。矿山机电设备在GIS 的空间数据信息的收集及分析管理功能的支持下，成功实现了定位、定量、定性等功能。按照数据的录入及应用，矿山机电安全管理GIS系统可以分为输入系统、功能系统、数据库系统及输出系统这四大模块，其结构如图1所示。

输入系统主要依靠监控终端来获取图形数据和属性数据。

据库中的数据类型有两种，一种是图形数据，另一种是属性数据。图形数据和属性数据的编号关联性的混合型的存储方式是最为常用的存储方式，通过这种存储方式可以更好地描述机电设备状态。因为这样的存储方式可以更好地对机电设备状态进行描述。图形数据属于矢量数据，如排水、运输及供电系统图等，它们一般由GIS特有功能进行数据化的处理。属性数据指对于机电设备进行描述性的数据，如机电设备的运输事故情况，矿井内机电设备的动态状况等。

功能系统的查询定位和统计分析等功能主要是依靠数据维护模块和数据处理模块来实现的。前者的主要任务是维护和设计属性数据库和空间数据库，后者的主要任务是控制图层，显示比例尺和地图，决策及管理监控，空间查询机电设备等。

数据的输出主要依靠界面的设计完成。根据用户需求，界面对数据库内数据进行计算及分析，输出报表或图形。通过这样的方式，可以使输出结果更加详细直观。

2.2 矿山机电安全管理GIS系统的功能模块的实现

{1}数据维护模块的实现。作为系统开发的基础，数据维护模块是扮演着非常重要的角色，它可以保证数据的可靠性、准确性和实时性。数据库的设计具有数据冗余度小、安全性高、完整性好、稳定性好、反应性快等原则。属性数据库存放的是设备的属性数据，如矿井的水电的使用情况、运输的情况、机电设备状况等，这些数据信息的存储形式是数据表形式。而空间数据库存放的是空间数据，如矿山影像数据、矢量数据等，这些数据的存储形式是文件形式。矢量数据能根据矿区实际的需求，以图层作为分类标准，可以实现图形的编辑、数据的更新等功能。属性信息和空间信息是相互关联的，后者的变化必然会引起前者的改变，这是这两者之间的完整性和一致性的必然要求。

{2}数据处理模块的实现。查询决策功能的实现必须进行监控管理、决策支持和空间查询。对矿山机电设备参数如运动状态、方向、速度及位置等进行查询和监控，这就是监控管理的任务；决策支持的主要内容是网络分析和缓冲区分析；空间查询的工作内容是能通过输入设备的名称来查询位置，并将其居中高亮显示。

3 结 语

综上所述，矿山机电安全管理就是通过分析处理数据，来保证管理人员能够随时对数据的查询和关联数据的显示。此外，如果数据或信息异常，系统能够自动报警，告知工作人员故障产生的部位及起因，让工作人员能及时排除故障，从而确保矿山正常的运转和信息的安全。只有运用先进的科学技术如GIS等，不断加强矿山机电安全管理，才能提高矿山的开采效率，从而提高矿山企业的经济效益和保证采矿工人的生命安全。

参考文献：

[1] 冯锦鹏.GIS在矿山机电管理中的应用[J].科技情报开发与经济，2011，（13）.

[2] 王艳萍，牛永君.矿山机电安全管理GIS系统的研究与开发[J].防灾科技学院学报，2007，（3）.