大同煤矿基于GIS生产综合管理系统研究与示范_徐晓宏.pdf

煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 0引言 煤矿管理是一个综合专业系统工程， 而煤矿指挥 中心是调度系统的核心。 如何将各个专业高度集成调 度数字化管理平台， 是许多科研机构及煤矿科技管理 工作者的研究方向[1]。目前煤炭行业中数字矿山仍在 处于标准不明确， 技术水平低的格局， 而矿山投资大、 体量大， 要想形成先进的数字化矿山示范区必须由国 有煤炭企业作为先锋探索该领域。近年来， 大同煤矿 集团积极响应国家实现煤矿 “四化”（机械化、 自动化、 信息化、 标准化 ） 以及智慧矿山[2]、 安全生产大数据战 略， 大力推动煤矿信息化， 利用空间数据仓库、 GIS 等 技术建立了 “大同煤矿集团基于 GIS综合生产管理系 统” 。基于 GIS生产管理系统以 “采、 掘、 机、 运、 通” 各 个专业矿图为基点有效将 “水、 火、 瓦斯、 顶板” 数据处 理[3]， 笔者旨在展示此系统对现代化集团公司类矿山 管理的重要意义。 1国内多数煤矿企业图纸管理现状分析 1 ） 矿用图包含采掘类、 机电类、 通风类、 安全类、 地测及防治水类、 主运输系统类、 辅助运输系统图类 等多类达 50 张以上的图纸， 个别矿井甚至须频繁更 新井上下对照图、 绞车运输图等， 传统的部门管理以 及文件存储方式， 易造成各业务部门间的管理困难， 进而导致更新和共享操作性差。 2 ） 目前各矿井使用的矿图制图软件有 Autu- CAD、 LongruanGIS 等[4]。由于软件平台的不同， 不仅 数据交流困难，而且很多系统存在重复建设现象， 数据安全性也无法保证。此外， 由于 AutuCAD 平台 缺乏空间对象空间关系的表达， 所以， 不能很好处 理煤矿各类空间数据。 2大同煤矿集团 “一张图” 管理思路 同煤集团是一个地跨北从大同南至忻州，横跨 39 个县、 区， 拥有煤田面积 6157 平方公里的煤炭集 团公司， 管理难度极大。建设同煤集团基于 “一张图” 综合生产管理系统要以业务需求为导向，结合实际， 以解决安全生产管理的瓶颈问题为切入点， 不追求华 而不实。该系统首先在地测系统的基础上， 实现矿图 的集中存储、 协同制作， 并利用基于 GIS 的网络平台 实现矿图、地形地貌等地理数据的综合集成与展示， 为解决相邻井田开采影响及上下层采动影响提供直 观、 详实的数据。 其次， 在已形成的数字矿图基础上， 整合生产调 度、 应急物资、 井下安全监测数据、 井下人员定位数 据、 重要工作地点视频， 构建一体化的安全生产综合 大同煤矿基于 GIS生产综合管理系统研究与示范 徐晓宏 ， 力宏才 （大同煤矿集团总调度室 ，山西 大同 037003 ） 摘要 针对目前国内数字化矿山存在的主要问题， 提出了基于 GIS “一张图” 的管理理念， 以大同煤 矿集团基于 GIS生产综合管理系统为示范，对该系统生产管理、应急管理两方面方面进行了实践研 究， 大同煤矿集团数字化矿山的研究成果和应用效果取得了良好的成绩， 并展望了未来同煤集团数字 化矿山重点研究内容。 关键词 GIS ； 生产管理系统 ； 应急管理系统 中图分类号 TD823文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 01- 0130- 03 Research and demonstration of integrated production management system based on GIS in Datong coal mine XUXiaohong , LI Hongcai Dispatchingcenter, DatongCoal Mine Group , Datong 037026 , China ） Abstract In viewof the main problems existing in digitized mines in China, a management concept based on a map of GIS was put forward. Based on GIS integrated production management system in Datong coal mine, the production management and emergency management of the system were detailed. The great achievements have been made in the research and application of digital mines in Datong coal mine, and the future research contents ofdigital mines in the coal mine are prospected. Keywords GIS, production management system, emergencymanagement system 130 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 监管平台， 达到 “以图管矿、 以图管量、 以图救灾” 的 目的。 1 ） 关键技术研究主要包括同煤集团基于 GIS “一张图” 数据存储管理模型、 信息共享的数据驱动模 型、面向多部门协作与信息共享的调度管理模型、 基 于物联网技术的综合数据集成模型、 一张图空间数据 的决策分析研究等。 2 ） 系统软件研制开发与集成 煤矿安全生产 “一 张图” 平台、 基于 GIS 的大型设备管理系统、 基于 GIS 的应急物资管理、 基于 GIS的综合管理门户开发以及 系统配套的硬件环境搭建[5]。 3 ） 基于 GIS的在线监测集成与应用 包括安全监 测、 人员定位管理、 工业视频等在线监测集成与综合 展示。 3大同煤矿集团基于 GIS 生产综合管理系 统示范工程 3.1生产及各类图纸管理系统 基于大同煤矿集团现有地测成果资料， 通过地测 数据共享建立统一矿图管理标准规范和一体化数据 库并实现对各矿采掘平面图等主要矿图的充分共享 和统一管理， 并在 GIS “一张图” 上实现采掘现状的在 线更新。 1 ） 通过素质遥感影像、数字高程模型、以及 Google 地球等数据将矿区地形地貌分布图、道路、 建 筑详细的分析描述矿区地表地理环境。实现煤矿地 质、 测量、 通风、 生产、 机电的图形专业资料的科学集 成与充分共享， 支持与现有 LongruanGIS3.0、 AutoCAD （DWG/DXF ） 、 ArcGIS （SHP、 Geodatabase ） 、 MapGIS （中 间文件 ） 等格式的数据交换， 实现各类专业图形统一 入库、 分层管理、 坐标系一致性转换等。如图 1， 可以 看到同煤矿井本部矿井在地表中的位置关系， 并通过 输入功能查看空间数据库中的任一图纸以及数据库 中的生产衔接状况。 图 1综合生产管理系统界面 2 ） 通过空间数据引擎 SDE， 建立以包括煤矿主体 业务科室如通风、 地测等一体化数据库为核心。通过 点选式和输入式的操作实现各类图纸的协同编辑、 资 源共享， 最终形成有序统一的信息化平台。 3 ） 基于强大的服务 GIS 后台支撑，开发基于 Web 应用的图形网络浏览、查询。建设共享协作平 台， 达到 “规范管理， 责任到人， 足不出户， 统揽全局” 。 利用专业的软件系统提高专业技术资料 （专业图纸绘 制、 计算、 数据 ） 管理的效率和效果， 保障专业技术资 料的精确性、 及时性。 3.2应急救援系统 实现基于 “一张图” 的煤矿应急管理、 安全监测、 人员定位、 工业视频在线监测数据的实时监测和展示 如图 2， 在地图上展示二级公司、 三级单位应急物资 信息[6]。 图 2应急救援系统界面 1 ） 应急物资信息及救护队装备显示。主要可以 展示应急救援队伍、 应急机构、 应急救援装备物资、 矿山救护专家库等信息， 具有有添加、 删除、 修改、 高 级 检索和导出功能， 并且可以按照事故类型和名字 来检索专家信息。同时对于亟需的重要装备和救援 物资通过界面化管理系统，实现重要信息在系统内 的实时更新显示，解决应急救援时系统内重要信息 时效性的问题。 2 ） 应急通讯与人员指挥。 通过导入应急电话提供 应急人员的通讯录信息管理， 而完成事故发生后的应 急响应及救援结束后的登记管理。 根据应急预案的响 应流程， 实现预警信息、 突发事件、 行政事务等快速分 类处置和报送， 提高应急响应速度， 通过短信、 电话、 网络等通信平台辅助动态应急救援方案的指挥下达。 3 ） 基于 GIS的灾害与救援定位。 利用已输入的数 据库信息及 GIS空间数据库相结合，通过标定灾害、 事故发生点，自动生成各种救援资源的显示分布， 是 对人员定位、 财产定位、 设备定位及危险源定位如图 3， 从而可准确实现救援信息的实时集中发布共享。 4 ） 基于 GIS的应急预案决策系统。 根据矿山事故 131 ChaoXing （上接第 129 页 ） 塑料袋等具有缠绕性的杂物，在浅槽除杂过程中， 这 些具有缠绕性的杂物缠绕在驱动轴、 改向轴、 从动轴 上， 可能造成跳链事故的发生， 同时缠绕在溢流堰处 的排杂刮板上降低除杂能力，导致杂物堆积在槽体 内， 易造成停车事故。 此外， 为保证浅槽分选机的稳定运行、 良好的分 选效果，采用自控软件实时监控浅槽分选机工作状 况。如对浅槽刮板电机电流进行在线监测， 从其读数 中判断浅槽的运行状态， 如是否存在刮板跳链， 是否 存在压刮板等现象。在正常启停车洗煤时， 与洗选系 统并入流程开车，设定设备之间启停顺序与时间间 隔， 紧急停车时， 执行相应的闭锁关系， 保证整个洗选 系统运行平稳。 9结束语 随着市场经济的不断完善和发展， 以及燃煤工艺 水平和自动化程度的不断提高， 用户对煤炭产品洁净 度的要求越来越高， 杂物含量逐渐成为商品煤重要的 外在质量指标。 开滦钱家营洗煤厂使用浅槽分选机进 行除杂后， 工艺系统可靠， 投资少， 成本低， 除杂效果 显著， 提高了精煤产品在市场中的声誉， 为企业带来 可观的经济效益。 参考文献 [1] 樊民强.选煤数学模型[M].北京； 煤炭工业出版社.2005. 作者简介 方鹏 （1987-） ， 男， 辽宁台安人， 2009 年毕业于辽宁工程 技术大学矿物加工工程专业， 工程师， 现在开滦集团钱家营 矿选煤厂主要从事选煤厂生产技术管理工作。 （收稿日期 2019- 3- 12） 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 发生位置、 属性以及系统生成的周边人员、 物资信息 等救援信息， 利用 GIS网络分析、 空间分析等功能， 生 成综合预测分析结果, 以知识库的形式及时提供救灾 专家建议与方案等内容。 并可以及时将初步方案发送 至现场专家组， 通过与现场专家审核修正形成最终可 实施的救援方案， 形成有可操作性的应急预案。 图 3GIS 应急物资定位三维展示图 4结论与展望 根据智能煤矿建设的需求， 本文提出了煤矿分布 式协同的生产综合管理系统管理和建设思路， 对与该 系统技术体系相关的数据标准规范、 煤矿时态空间数 据管理、 分布式协同更新、 空间数据服务发布等关键 技术进行了探讨和研究， 形成了一整套适合煤矿实际 应用的 “一张图” 解决方案。实践证明， 同煤集团基于 GIS 的生产综合管理系统管理思路和方法可以有效 解决煤矿信息化过程中数据孤岛严重、 信息化基础不 牢、 数据难集成、 智能化分析水平差、 应用效果不佳等 问题， 对充分发挥信息化在煤矿安全生产和管理中的 作用， 并最终建立智能矿山具有重要的现实意义。 数字网络化的软件系统是今后系统扩展的主流 方向， 行业的数字化以及远程监控实时化[7]、 可视化具 有广泛的应用前景,下一步同煤集团将开展井下三维 建模工程、 将可视化、 形象化的地质模型应用到矿山 生产的日常管理中。 参考文献 [1] 王磊,李静.基于蓝光 GIS 的矿山可视化生产调度系统[J]. 煤矿现代化,2016 （05） 61- 62. [2] 郑海山.阳煤集团安全生产矿区 “一张图” 内涵分析[J].煤 矿安全,2017,48 （12） 234- 236240. [3] 王青林. 基于 GIS 综合处理的矿井地质信息智能管理系 统[J].煤矿现代化,20180495- 97. [4] 冯文娟.基于 FME 实现 CAD 到 GIS 数据格式转换研究及 实例[J].煤矿现代化,2015 （03） 98- 100. [5] 毛善君,杨乃时,高彦清,张鹏鹏,吴道政.煤矿分布式协同 “一张图” 系统的设计和关键技术[J].煤炭学报,2018,43 （01） 280- 286. [6] 王学贵.基于 GIS 的矿山应急管理信息平台[J].矿业安全 与环保,2015,42 （01） 52- 55. [7] 王雷鸣, 尹升华.GIS 在矿业系统中的应用现状与展望[J]. 金属矿山,2015 （05） 122- 128. 作者简介 徐晓宏 （1990-） ， 男， 汉族， 山西大同人， 硕士研究生， 采 矿工程师， 研究方向 采矿工程。（收稿日期 2019- 3- 16） 132 ChaoXing