基于GIS的煤矿监察综合信息展现系统研究与设计

刘传安 郜 彤

(1.国家安全生产监督管理总局通信信息中心， 北京市东城区，100013； 2.中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院，北京市海淀区，100083)

煤炭资源作为我国国民经济发展的重要支柱，是维持我国经济持续高速发展的重要保障，煤矿的安全生产是煤炭资源开发能持续、稳定、健康发展的重要保证，它不仅关系着煤矿企业的兴衰，而且关系着社会的稳定和经济的持续发展。作为煤矿安全监察部门必须严格高效监管煤炭生产主体，保障其安全生产，并利用信息化手段构建煤矿安全监管信息系统，提升监管部门的执法水平，提高监管执法的效率。但就现阶段我国各级监察信息系统来看，存在着研发起步不及时、监管技术不先进、实践应用不成熟等问题，无论是在行政管理手段和煤矿开采技术方面，还是在相关配套设备、监管系统的软硬件发展以及智能化方面都与世界的前列有一定的差距。具体表现在：一是管理内容不全面，目前的信息管理系统只是实现了安全监察的部分信息内容；二是缺乏统一规范和标准，信息孤岛现象严重，信息难互联和共享，沟通效率低下，给企业和用户的应用与升级带来麻烦；三是系统建设水平参差不齐，低水平建设和重复建设现象突出，甚至系统功能性难以满足现阶段企业和用户的要求，造成了资源的浪费。

针对上述相关问题，研究设计了基于GIS的煤矿监察综合信息展现系统，系统充分利用地理信息系统广泛的地理空间数据和合理的地理模型分析方法，为煤矿安全监管实时提供多种空间的和动态的地理信息，为安全生产管理提供辅助决策支持，保障执法监察信息能全面、即时、高效的展现。

1 系统功能架构

煤矿监察综合信息展现系统主要实现监察机构对矿山企业综合信息的实时调取、监察信息的分类管理以及视频监控信息的动态展现等，能够满足各级监管人员随时了解矿井安全生产动态信息，有效提高监管的精细化程度。系统基于面向服务一体化应用架构(SOA)，利用其松耦合的特性，将监察业务模块化，提高监察执法信息检索的效率，并基于J2EE标准体系结构搭建，利用J2EE具有的高效、稳定、可伸缩、支持异构环境的独特特性，以及其对EJB、JSA、JSP等技术的全面支持，缩短了开发周期，提高数据分析和汇总的速度。

系统从功能实现上主要分为系统综合门户展现、综合基础信息展现、安全监察信息展现和视频监控信息展现四大部分，能够很好地帮助监察人员对煤矿企业进行分级、分类管理和重点信息的随时调取查看等。系统功能架构图如图1所示。

图1 系统功能架构图

2 系统功能设计

2.1 系统综合门户展现

系统综合门户展现模块根据矿井安全管控水平评价指标，从人、机、环、管4个维度对矿井安全管控水平、机电设备运行状态、人员履职状态、环境安全状态等多方面进行量化评价。评价结果以图文结合的方式进行综合显示，并在此展示的基础上实现数据钻取和切片分析。通过该门户可以直观地了解各类综合分析、统计数据以及单个矿井各方面的综合信息，提高监管效率。

该模块也具有多种呈现方式，可根据用户、当前查看行政区域等条件的不同进行切换显示，显示的内容主要包括：井下人员数量及分布位置信息、矿井生产流程及设备运行信息、井下重点区域环境参数信息、井下视频监控信息、矿井隐患和危险源监测监控信息等。所展示的信息数据主要以各类数据融合后的评价结论、统计报表、变化趋势图表等进行展示，在交互操作时，主要以数据钻取和切片分析等方式来实现各类信息的横向与纵向贯通，使用户能够在海量数据里快速定位到自身关注的信息。矿井安全综合门户全国信息展现如图2所示。

2.2 综合基础信息展现

综合基础信息展现模块主要对煤矿企业的人员、证照、图纸和装备等基本矿井信息以及生产工艺、系统及灾害防治等重点业务信息进行对应的信息管理和专题展现，实现的具体功能如下：

图2 矿井安全综合门户全国信息展现

(1)煤矿基本信息管理。该模块可对煤矿企业进行登记管理，对煤矿的基础信息进行在线填报和审核，并对审核有效的数据提供查询、统计、分析以及GIS分布展示等功能。可满足监管人员对辖区内煤矿企业的基本信息和采掘情况信息、行政处罚记录信息、历史事故统计信息等的全面掌握。

(2)煤矿证照信息管理。该模块可对煤矿采矿许可证、安全生产许可证、工商营业执照、矿长安全资格证等证件的编号、发证日期、有效期等进行有效管理与登记。满足监管人员对煤矿证照信息的填报和审核、证照的分类统计和查询、证照过期预警和报警以及证照GIS分布展示等操作。

(3)煤矿图纸专项管理。该模块可对矿井采掘工程平面图、露天矿采场布置图、矿井通风系统图等专业图纸的名称、编号、类型、更新时间以及图纸本身的CAD原文件进行管理。可对煤矿的各类图纸进行填报、审核、未及时更新提醒、图纸查询统计和在线浏览、报警信息GIS分布展现等操作，以便管理人员能够随时掌握煤矿的各类信息。

(4)从业人员职业健康管理。该模块以二代身份证及号码作为从业人员唯一标识码，主要用于对煤矿从业人员及其职业健康进行全生命周期的动态管理，提供包括从业人员信息及证照登记、人员培训信息管理、人员奖惩记录管理、职业健康信息登记、审核、查询统计、图表分析、GIS分布等功能。可满足管理人员对辖区内的从业人员及其自身职业健康全面了解，便于针对性管理。

(5)煤矿六大系统档案管理。该模块可对煤矿建设的采煤、掘进、机电、运输、通风及排水系统系统的基本信息进行管理，并对系统使用过程中的重要信息进行记录，方便监管监察人员了解各矿系统的建设和运行情况。主要功能包括对各大系统基本信息的录入、关键信息的审核、运维记录的管理、系统信息的图表分析及查询统计，以及以GIS图形的方式展现各行政区域的系统建设和投入情况等。

(6)煤矿工艺及设备管理。该模块提供各煤矿上报现有安全生产设备及生产工艺详细信息，并向监管监察人员提供不符合项报告的功能，指导相关人员工作。主要的功能包括设备准入和检校管理、设备安装和运行管理、设备登记管理、生产工艺管理、生产台账管理等，以及对这些管理数据的查询、统计和分析等操作。该管理操作能够促进煤矿生产工艺及安全生产设备的更新换代，减少因落后或禁止使用的设备、工艺而导致的事故发生和人员伤亡。

(7)煤矿灾害防治管理。该模块可对煤矿瓦斯、粉尘、水害、火灾和顶板压力等灾害的治理情况数据进行在线填报、综合分析。主要的功能包括灾害防治规章制度管理、应急预案措施管理、相关防治设备登记以及日常灾害防治记录等，并为这些功能提供相关的查询、统计、图表分析等操作。

2.3 安全监察信息展现

(1)安全事故管理。该模块可实现煤矿伤亡和非伤亡事故信息的统一管理，包括事故类型管理、事故上报、事故调查处理、事故查询统计、事故备案入库、事故案例库管理及事故GIS分布管理等功能。该模块可根据事故的名称、地点、类型、等级、经济损失及伤亡情况等相关信息对事故进行相应的管理操作，并以图形报表的方式展现事故复杂的统计数据，包括事故区域分布、事故等级分布、人员伤亡统计、经济损失统计等。可为煤矿安全生产事故防治及应急救援工作提供案例支持，提高事故处理效率。

(2)煤矿隐患管理。该模块以“隐患闭环管理模式”为设计思路，并结合隐患排查治理规定研发设计，可利用移动互联、智能终端、NFC地址卡等技术实现安全隐患“发现-整改-验收-复核-评价”的全闭环信息化管理，提高了煤矿安全管理水平。该模块支持文字输入、语音采集、视频取证等多种取证手段，实现了隐患整改过程全程可溯。同时该模块也具备隐患标准管理、隐患排查管理、重大隐患挂牌督办、隐患分布及统计管理等功能，可根据隐患类型、等级、标准项等内容对隐患进行录入查询、整改验收、审核评价等操作，对被列为重大级别的隐患，实现上级监管机构重点督办验收处理。同时，该模块能够实现以GIS图形方式展示各级各类隐患的分布情况，提供以全国隐患、区域隐患、单个煤矿隐患的不同级别隐患统计方式，并以曲线图、饼图、柱图等多种隐患展现方式以及日报、月报、年报等多时间跨度报表呈现，实现隐患专业分布趋势、等级分布趋势、数据变化趋势等信息的汇总分析。

(3)煤矿重大危险源管理。该模块可对煤矿的重大危险物质和危险源进行统一管理，便于及时发现煤矿安全生产中存在的潜在危险，通过监测提醒，及时排除危险隐患，提高煤矿安全生产水平。该模块具备危险源综合查询功能和分布统计功能，可以根据危险源区域、名称、类型和等级等指标进行相应查询，可以统计全国、某省份、某煤矿的危险源信息，查询结果以列表方式显示，并可钻取某一危险源的详细信息。危险源分布统计依托于GIS地图，并使用热点图的方式展示指定时间段的危险源在指定区域内的分布情况，以了解危险源在地域空间上的直观分布。同时可依据各类数据对危险源的安全状态进行综合评估，并以热点图方式直观展示。

(4)应急救援管理。该模块通过对应急物资、救援队伍、医疗机构、行业专家等资源进行有效整合，对应急预案库、应急救援专家库、应急救援装备库、救援案例库和法规协议库等信息合理配置，并以GIS地图为基础，建立应急资源管理、应急救援案例管理、应急联动等模块内容。该模块可实现在事故应急处置时为救援人员提供便捷的专家检索、救援队伍检索及自动匹配功能，可根据事故自动检索、匹配相应的案例、对应的应急预案和救援装备。同时，系统提供各类应急资源GIS专题图层，可根据事故类型与等级进行应急联动，结合可视化通信系统实现远程视频会议，实现与救援指挥系统的无缝对接，可为相关部门提供应急救援的信息，实现煤矿管理部门、救援部门与事故现场之间的实时信息互动，实现快速反应、有效沟通、高效指挥，提高煤矿安全生产应急处置能力。

2.4 视频监控信息展现

视频监控信息展现模块通过集成调用企业监控视频管理平台所接入的视频信息来实现对煤矿主要生产环节视频信息的随时调用与查看，便于直观掌握煤矿安全生产状况，保障安全监管的全面性。该模块主要由监控图像保存、图像实时显示、图像查询分析和关联集成查看四大部分组成，矿井图像监视系统可对矿井关键点的视频图像进行存档，并可实时调取各矿井监测点的实时视频，在浏览视频时还可以对其进行截屏等操作，以备日后追溯。矿井视频信息展现功能结构如图3所示。

图3 矿井视频信息展现功能结构

监管单位可利用该模块所提供的实时监视相关功能，对被监管矿井进行常规视频图像巡检，保证对矿井主要工作地点安全生产状况的实时掌握。模块也嵌入了自动巡检功能，可对矿井的所有有效视频自动进行检查，大大提高了日常监管监察工作的效率。同时，视频信息可被关联集成到安全巡察系统、隐患排查治理系统等其它系统，方便随时对某地的视频进行调取。通过平台定义的接口，视频图像可直接与报表、图表、组态画面、GIS图形等进行整合，进一步提高监察监管的有效性和全面性。视频信息也被直接标志在了全矿总览视频集成图上，要查看某位置的视频，直接点击该图标即可。全矿总览视频集成示意图如图4所示。

图4 全矿总览视频集成示意图

3 系统应用及成效

煤矿监察综合信息展现系统在云南省煤监分局试运行以来，实时有效地将安全生产情况、监察信息情况以及其他相关信息提供给相关领导及技术人员，成为其高效、准确、科学决策的信息基础。

(1)系统的应用使得执法管理人员的监察工作效率有了较大的提高，使其能够在较短的时间内监控事故、管理救援、综合调度，有效地降低了事故的发生率，提高了事故的救援率，确保了煤矿的安全生产。

(2)系统的应用进一步提高了政府监察部门对重特大煤矿事故的预防和安全监察能力，是一种有效的超前预防性投入，能够满足监察人员有效、全面、及时地掌握煤炭企业的生产信息和监管监察信息，督促煤炭企业落实企业的主体责任，同时也提高了政府监管部门的信息化监管水平。

4 结语

随着信息化技术的不断发展，煤矿信息化正向信息扩展、高度集成、综合应用、自动控制、预测预报、智能决策的方向发展。基于GIS的煤矿监察综合信息展现系统的建立，正是为了充分利用计算机信息化手段来指导安监执法工作和煤矿企业的安全生产活动，目的就是将各煤矿生产单位、监督管理部门以及救护、法制等相关部门的基本信息进行全面、系统的汇总，并通过地理信息技术进行展示与应用，实现信息的快速查询与目标定位，提高信息决策的效率，其应用将使我国的煤矿安全生产监察与应急救援更加规范与科学。

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