王素娜

(河南能源義煤公司，河南 義馬 472300)

0 引言

近幾年煤炭企業(yè)信息化建設(shè)不斷深入，企業(yè)信息化不僅有效降低煤炭企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理水平和決策能力，而且能推進(jìn)企業(yè)改進(jìn)業(yè)務(wù)流程，促進(jìn)企業(yè)的管理創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新。而煤礦企業(yè)信息化的重中之重是安全生產(chǎn)的信息化，地測(cè)信息化則又是安全生產(chǎn)信息化的基礎(chǔ)。

義煤公司各礦井隨著開(kāi)采深度的不斷加深，地質(zhì)及水文地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜。在巷道采掘過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)含水層、老空積水區(qū)、封閉不良鉆孔、排水不良鉆孔、構(gòu)造等地質(zhì)條件進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，為安全生產(chǎn)提供保障。為此，要進(jìn)一步加強(qiáng)義煤公司所屬礦井地測(cè)信息化、規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化管理，探索一條實(shí)現(xiàn)地測(cè)防治水信息化管理的新途徑。河南能源化工集團(tuán)義煤公司在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，決定研發(fā)一套網(wǎng)絡(luò)地測(cè)信息管理系統(tǒng)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)地測(cè)防治水管理信息系統(tǒng)的建立，不僅實(shí)現(xiàn)了礦井地測(cè)防治水資料的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，地測(cè)圖件的自動(dòng)生成和及時(shí)更新，還實(shí)現(xiàn)了礦井與公司之間地測(cè)防治水資料信息集成共享、地測(cè)系統(tǒng)協(xié)同辦公自動(dòng)化，使管理部門及時(shí)獲得礦井地測(cè)防治水信息，更有效地進(jìn)行監(jiān)管和指導(dǎo)安全生產(chǎn)工作，從而降低了管理成本，提高了管理效益和決策水平，促進(jìn)義煤公司和各礦井地測(cè)工作的自動(dòng)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。

1 系統(tǒng)建設(shè)框架

1.1 技術(shù)實(shí)施架構(gòu)

在遵循煤礦地質(zhì)、測(cè)量、水文、儲(chǔ)量等專業(yè)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)有關(guān)的各種技術(shù)規(guī)范的基礎(chǔ)上，收集相關(guān)資料，深入了解水害防治工作模式、監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)與其他部門的關(guān)系，進(jìn)行詳細(xì)的需求分析和總體設(shè)計(jì)[1]。根據(jù)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)編碼并調(diào)試所有的功能模塊，并利用實(shí)際資料檢驗(yàn)程序的正確性與容錯(cuò)性。針對(duì)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、水害防治與預(yù)警的實(shí)際情況以及彼此的相互關(guān)系，提出專業(yè)數(shù)據(jù)模型與水害防治預(yù)警模型。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)路線包括：需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)等階段[2]，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)地測(cè)管理信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

1.2 系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)-Longruan GIS

Longruan GIS是一套針對(duì)煤礦地測(cè)、生產(chǎn)、安全等工作開(kāi)發(fā)的專業(yè)地理信息系統(tǒng)，采用多層次的Client/Server、B/S結(jié)構(gòu)，在面向?qū)ο笏枷胫笇?dǎo)下設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；其前端開(kāi)發(fā)工具為VC，后端數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具為SQL Server或Oracle，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用了通用的接口，具有異構(gòu)多源數(shù)據(jù)訪問(wèn)的能力[3-4]。義煤公司礦級(jí)地測(cè)空間信息系統(tǒng)在此平臺(tái)上，建立適合本公司的地測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)及水文地質(zhì)自動(dòng)化制圖和編輯功能。

1.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)地測(cè)防治水信息系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)建立在先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS技術(shù)、礦山測(cè)量、礦井地質(zhì)、水文地質(zhì)管理技術(shù)基礎(chǔ)上的水文數(shù)據(jù)庫(kù)及地測(cè)升級(jí)系統(tǒng)，構(gòu)建煤礦分布式多源異構(gòu)信息共享協(xié)作平臺(tái)[5]。系統(tǒng)建成后是一個(gè)典型的多部門、多專業(yè)、多層次動(dòng)態(tài)管理的信息共享與遠(yuǎn)程決策平臺(tái)，基于統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的信息共享、綜合分析應(yīng)用以及遠(yuǎn)程決策服務(wù)[6]。

系統(tǒng)建立完善的專項(xiàng)審批流程，對(duì)各類圖件和文檔建立完善嚴(yán)格的逐級(jí)審批流程，并將審批通過(guò)的相關(guān)技術(shù)文檔按類別歸檔管理。系統(tǒng)主要包括圖文管理子系統(tǒng)、水文監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、預(yù)警評(píng)價(jià)子系統(tǒng)和三維可視化子系統(tǒng)[7]。其中圖文管理子系統(tǒng)又包括圖件管理模塊、文檔管理模塊、臺(tái)賬管理和資源儲(chǔ)量4大模塊，對(duì)圖文資料的上傳管理則主要通過(guò)辦公管理模塊來(lái)進(jìn)行控制。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

2 系統(tǒng)在義煤公司的應(yīng)用

管理系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便實(shí)用，只需要啟動(dòng)IE瀏覽器，在地址欄中輸入地址后即可進(jìn)入主界面，如圖3所示。系統(tǒng)采用用戶名+密碼登錄方式，一方面可以增強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部的保密性，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性，另一方面也可以減少網(wǎng)絡(luò)間的流量。對(duì)于客戶端的用戶名和密碼將由網(wǎng)絡(luò)管理員授權(quán)。

2.1 辦公管理子系統(tǒng)

圖文管理系統(tǒng)中的辦公管理是基于煤礦各種公文流程的文件流轉(zhuǎn)和審批，用它來(lái)完成事務(wù)的流程設(shè)計(jì)、發(fā)起、處理和管理，并記錄事務(wù)的發(fā)展過(guò)程和結(jié)果，主要分為圖文流程與公文流轉(zhuǎn)。

2.2 圖件管理子系統(tǒng)

圖件管理模塊包括地質(zhì)、測(cè)量、儲(chǔ)量、水文、基本礦圖及沉陷治理等相關(guān)圖件[8]，如圖4所示。義煤公司所屬礦井圖件通過(guò)流程上報(bào)后歸檔。公司領(lǐng)導(dǎo)與專業(yè)技術(shù)人員可通過(guò)此管理模塊進(jìn)行圖件和文檔的瀏覽、上傳、下載、刪除、條件檢索，瀏覽痕跡查詢等功能操作。同時(shí)亦可以鏈接到地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)或測(cè)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)子系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)圖元屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行在線查詢[9]。

圖3 系統(tǒng)登錄界面

2.3 文檔管理子系統(tǒng)

文檔管理模塊包括地質(zhì)、測(cè)量、水文及沉陷治理等相關(guān)文檔的管理，如水情水害分析、探放水設(shè)計(jì)、防治水計(jì)劃等，其中每個(gè)類別又按各專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化要求細(xì)分。義煤公司所屬礦井圖件通過(guò)流程上報(bào)后歸檔。公司領(lǐng)導(dǎo)與專業(yè)技術(shù)人員通過(guò)此管理模塊進(jìn)行文檔的檢索、上傳、下載、刪除、查詢?yōu)g覽記錄等操作。

2.4 臺(tái)賬管理子系統(tǒng)

通過(guò)此子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)義煤公司各礦井防治水基礎(chǔ)資料遠(yuǎn)程瀏覽查詢，主要包括礦井涌水量觀測(cè)成果臺(tái)賬、氣象資料臺(tái)賬、地表水文觀測(cè)成果臺(tái)賬、鉆孔水位及井泉?jiǎng)討B(tài)觀測(cè)成果臺(tái)賬、抽(放)水試驗(yàn)成果臺(tái)賬、礦井突水點(diǎn)臺(tái)賬、礦區(qū)地質(zhì)鉆孔綜合成果臺(tái)賬、井下水文地質(zhì)鉆孔成果臺(tái)賬、水質(zhì)分析成果臺(tái)賬、水源水質(zhì)受污染觀測(cè)資料臺(tái)賬、水源井(孔)資料臺(tái)賬、封孔不良鉆孔資料臺(tái)賬、井田周邊煤礦及采空區(qū)相關(guān)資料臺(tái)賬、水閘門(墻)觀測(cè)資料臺(tái)賬等。

2.5 水文監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

通過(guò)系統(tǒng)對(duì)礦井水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，將水文觀測(cè)孔或傳感器的水壓、流量、水溫等重要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并利用WebGIS技術(shù)在水文監(jiān)測(cè)圖形上進(jìn)行自動(dòng)定位和實(shí)時(shí)顯示。可實(shí)現(xiàn)超限自動(dòng)報(bào)警和語(yǔ)音播報(bào)功能，并可利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)生成水文報(bào)表，繪制水文歷史數(shù)據(jù)曲線、柱狀圖。管理技術(shù)人員可以在線瀏覽各礦井水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使得更好地指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)[10]。

2.6 預(yù)警評(píng)價(jià)子系統(tǒng)

通過(guò)對(duì)相關(guān)技術(shù)的比較與分析，結(jié)合義煤公司各礦的實(shí)際情況，水害預(yù)報(bào)預(yù)警遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)采用以地測(cè)預(yù)警基礎(chǔ)平臺(tái)為基礎(chǔ)，以ActiveX控件和ASP.NET頁(yè)面為展現(xiàn)平臺(tái)的解決方案[11]。

危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系庫(kù)：此模塊可以對(duì)危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行管理，包括新增、刪除、查詢、復(fù)制功能?！靶略觥眱?nèi)容包括：危險(xiǎn)源名稱、報(bào)警級(jí)別和報(bào)警范圍。指標(biāo)體系庫(kù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，此模塊為預(yù)警圖形提供臨界值參考，如圖5所示。

圖5 危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系庫(kù)

圖形評(píng)價(jià)預(yù)警：根據(jù)涌水水源和掘進(jìn)及回采條件的不同，圖形預(yù)警評(píng)價(jià)模塊可分為頂板圖形預(yù)警評(píng)價(jià)、掘進(jìn)面底板圖形預(yù)警評(píng)價(jià)、回采面底板圖形預(yù)警評(píng)價(jià)、老空及其他水害圖形預(yù)警評(píng)價(jià)，相應(yīng)的各目錄下分別上傳和展示頂板隔水層厚度等值線圖、底板隔水層厚度等值線圖、底板突水系數(shù)等值線圖和帶有已知危險(xiǎn)區(qū)的采掘工程面圖。其他涌水水源的圖形預(yù)警，在采掘圖上設(shè)置危險(xiǎn)區(qū)域，根據(jù)其評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)工作地點(diǎn)和危險(xiǎn)區(qū)域的距離進(jìn)行預(yù)警評(píng)價(jià)。打開(kāi)預(yù)警圖形，顯示內(nèi)容包括：危險(xiǎn)源周圍巷道預(yù)警，與巷道的空間關(guān)系預(yù)警，水害危險(xiǎn)源超前預(yù)警等。采用ActiveX控件技術(shù)，將危險(xiǎn)源預(yù)警信息在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行展示[12]。

突水預(yù)警：對(duì)于頂板和底板突水預(yù)警，系統(tǒng)通過(guò)專業(yè)理論知識(shí)評(píng)價(jià)分析確定危險(xiǎn)區(qū)域，基于WebGIS技術(shù)，在圖形上動(dòng)態(tài)展示并對(duì)評(píng)價(jià)確定的危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行距離預(yù)警評(píng)判。以頂板水害為例，繪制并上傳頂板隔水層厚度等值線圖，根據(jù)上三帶理論計(jì)算頂板導(dǎo)水裂隙帶高度即臨界隔水層厚度，以此值為標(biāo)準(zhǔn)，在圖形上動(dòng)態(tài)劃分出危險(xiǎn)和安全區(qū)域，并按超前預(yù)警的指標(biāo)對(duì)工作地點(diǎn)和此危險(xiǎn)區(qū)域的距離進(jìn)行評(píng)價(jià)預(yù)警，如圖6所示。

圖6 頂板圖形預(yù)警評(píng)價(jià)(等值線動(dòng)態(tài)預(yù)警)

2.7 資源儲(chǔ)量子系統(tǒng)

為加強(qiáng)義煤公司所屬各礦井資源儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)管理，研究開(kāi)發(fā)了儲(chǔ)量管理子系統(tǒng)，主要包括：數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)檢查、報(bào)表輸出等功能。儲(chǔ)量管理編制報(bào)表主要有工作面采出量、損失量月報(bào)表、生產(chǎn)礦井儲(chǔ)量損失量表、生產(chǎn)礦井儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)表、生產(chǎn)礦井(保有)儲(chǔ)量匯總表等，如圖7為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及報(bào)表顯示頁(yè)面。通過(guò)儲(chǔ)量子系統(tǒng)各礦井將各類報(bào)表按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)編制完成保存至儲(chǔ)量系統(tǒng)中，公司技術(shù)人員登錄網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)后可隨時(shí)瀏覽下載各礦填報(bào)的儲(chǔ)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了全公司的儲(chǔ)量管理的信息化。

2.8 評(píng)分子系統(tǒng)

通過(guò)評(píng)分系統(tǒng)在任何地點(diǎn)都可以通過(guò)web瀏覽器對(duì)本礦以及其他礦的數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的查看，方便了公司對(duì)各礦進(jìn)行評(píng)分排名，調(diào)動(dòng)各礦上報(bào)資料，錄入數(shù)據(jù)的積極性。同時(shí)，對(duì)義煤公司下屬16個(gè)礦的圖件上報(bào)、文檔上報(bào)、危險(xiǎn)源圖形上報(bào)、臺(tái)賬錄入、儲(chǔ)量錄入的狀況有較全面的了解。對(duì)于統(tǒng)計(jì)各礦上傳資料、錄入數(shù)據(jù)的數(shù)量，以及16個(gè)礦的考核評(píng)比具有十分重要的意義，如圖8所示。

圖8 評(píng)分子系統(tǒng)

2.9 三維可視化系統(tǒng)

三維可視化(三維仿真)具有直觀、空間位置關(guān)系清楚、信息量大的特點(diǎn)，加上信息查詢功能可以對(duì)礦井的生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備分布、設(shè)備狀態(tài)以及地表工業(yè)廣場(chǎng)等狀況有較全面的了解[13-14]。三維展示是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)三維控件將整合之后的三維虛擬數(shù)字礦山場(chǎng)景發(fā)布到局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)上，使技術(shù)管理人員在任何地方都可以實(shí)現(xiàn)輕松快捷的三維交互式體驗(yàn)，以場(chǎng)景的獨(dú)特視角展現(xiàn)地貌特征、地層、井下場(chǎng)景的關(guān)系等，更好地掌握井下開(kāi)拓布置的空間信息定位[15-16]，如圖9所示。

圖9 三維展示

3 效益分析

網(wǎng)絡(luò)地測(cè)防治水信息系統(tǒng)的成功開(kāi)發(fā)與應(yīng)用為礦井地質(zhì)、測(cè)量、水文與儲(chǔ)量的完全信息化管理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；實(shí)現(xiàn)了專業(yè)圖形的快速自動(dòng)化生成、專業(yè)報(bào)表的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)以及圖、文、表到公司的遠(yuǎn)程報(bào)送，自動(dòng)化與數(shù)據(jù)共享，極大地提高了礦井單位地測(cè)防治水信息管理的工作效率，地測(cè)部門人員提高工效在10倍以上，尤其水害預(yù)警子系統(tǒng)功能模塊中的水文監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與危險(xiǎn)源預(yù)警能夠指導(dǎo)安全生產(chǎn)，輔助決策層采取措施進(jìn)行決策，有效減小水害事故的發(fā)生率，由此避免的損失和產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益不可估量。同時(shí)，繪圖速度、精度以及數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量有了大幅度提高，繪圖人員大大減少，預(yù)計(jì)每年公司可節(jié)約上百萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

與此同時(shí)，該系統(tǒng)基于WebGIS結(jié)合煤礦實(shí)際自主開(kāi)發(fā)，專業(yè)性強(qiáng)，軟件操作簡(jiǎn)便使用；系統(tǒng)面向義煤公司所屬礦井地測(cè)信息遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，公司領(lǐng)導(dǎo)、專業(yè)技術(shù)人員等可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息管理平臺(tái)可以隨時(shí)瀏覽、審查圖紙、報(bào)表，指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)，做到礦井和義煤公司資源共享，實(shí)現(xiàn)了地測(cè)防治水信息系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)管理與規(guī)范化管理；進(jìn)一步提高了領(lǐng)導(dǎo)管理決策的準(zhǔn)確性、可靠性，實(shí)現(xiàn)了礦井的水害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，真正確保煤礦安全生產(chǎn)，間接促進(jìn)了社會(huì)和諧進(jìn)步與穩(wěn)定發(fā)展，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益。

4 結(jié)論

(1)基于WebGIS，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地質(zhì)、測(cè)量、水文、儲(chǔ)量圖紙、數(shù)據(jù)與文檔的一體化管理，即集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理、快速查詢，改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)管理模式。

(2)基于地測(cè)空間管理信息系統(tǒng)完成了地測(cè)圖形庫(kù)與地測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，輸入了現(xiàn)有地層數(shù)據(jù)、煤層綜合成果數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了礦井管理層、礦井生產(chǎn)技術(shù)層隨時(shí)隨地可以通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)了解、查詢、分析相關(guān)礦井的地測(cè)動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了煤礦地測(cè)管理的網(wǎng)上辦公，為礦井的安全生產(chǎn)提供現(xiàn)代化的管理手段。

(3)通過(guò)建立的評(píng)分系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)各礦井資料上傳與及時(shí)更新的督查。

(4)實(shí)現(xiàn)了義煤公司對(duì)下屬礦井圖件上報(bào)、文檔上報(bào)、危險(xiǎn)源圖形上報(bào)、臺(tái)賬錄入、儲(chǔ)量錄入的狀況的全面了解，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)紙化網(wǎng)絡(luò)辦公。