基于GIS的煤矿企业风险预测预警系统设计.pdf

第 44卷 第 “期 2018年 6 月 工矿自动化 Industry and Mine Automation Vol. 44 No. 6 Jun. 2018 ; 经验交流言 文章编号671-251X201806-0096-05 DOI 10. 13272/j. issn. 1671-251x. 2017110031 基 于GI 的 煤 矿 企 业 风 险 预 测 预 警 系 统 设 计 彭玉敬S 刘建S 郜 彤 賡 凌 松S 高晓峰1 1.国家安全生产监督管理总局通信信息中心， 北 京 100013 2. School of Resources and Safety Engineering， China University of Mining and TechnologyBeijing， Beijing 100083, China Abstract In order to master risk ination of coal mine timely and predict and warn risks effectively， a risk prediction and early warning system of coal mine enterprises based on GIS was designed. The system uses GIS ination collection plat to collect and process hazard ination effectively; uses risk early warning model to do comprehensive prediction analysis， including data mining analysis and algorithm operation analysis for collected ination， and draws conclusion of the risk early warning； and uses GIS analysis and presentation plat to comprehensively visualize early warning results， so as to provide aid decision support for mine safety production and scheduling. The system can realize accurate control for risk management of coal mine enterprises. Key words coal mine safety; risk prediction ； risk early warning； hazard identification； early warning ination display; visualization ； datamining； GIS n 保障， 又是国民经济健康发展、 国家和集体财产不受 1 引 重大损失的保障。将信息化技术应用于煤矿安全管 煤矿企业的安全生产既是煤炭工业稳定发展的 理和现代化生产中， 是确保煤矿企业安全生产的有 收稿日期 2017-11-14;修回日期 2018-03-07;责任编辑 张强。 基金项目 十二五国家科技支撑计划项目（ 2015BAK38B01。 作者筒介彭玉敬（ 1963 ），男，安徽萧县人，教授级高级工程师，硕士，主要研究方向为国家安全生产监管监察信息化等，E-mailU mtbgt qq. com。 引用格式 彭玉敬，刘建，郜彤，等.基于GIS的煤矿企业风险预测预警系统设计工矿自动化，2018,4466-100. PENG YujingLIU JianGAO Tonget al. Design of risk prediction and early warning system of coal mine enterprises based on GIS [J]. Industry and Mine Automation，018，46 96-100. 2 0 1 8 年 第 6 期彭 玉 敬 等 基 于F IS的 煤 矿 企 业 风 险 预 测 预 警 系 统 设 计-97 效途径之一， 也是煤矿安全管理的发展方向之一。 在煤矿企业推行风险防控及预警系统， 能够推 动企业安全管理模式由事后分析型向事前预防型转 变 ， 能够打破单一的凭经验和个人主观判断的传统 安全管理模式， 依靠客观实际将准确的信息进行综 合地、 系统地分析， 找出事故的真正原因， 并做出合 理的预测和安全评价12。同时， 在风险防控系统中 植 入 地 理 信 息 系 统 （ Geographic Ination System， GIS模 块 ， 利 用 G IS广泛的地理空间数据 和合理的地理模型分析方法， 可为煤矿安全风险预 测实时提供多种空间的和动态的地理信息[3]， 为煤 矿安全生产提供辅助决策支持。鉴此， 笔者设计了 基 于 G IS的煤矿企业风险预测预警系统， 实现了矿 井生产风险信息的G IS动态展现和评估预警展现， 使得企业安全管理人员能及时发现问题， 避免事故 的发生及扩大化。 1 G IS及煤矿风险预控管理体系分析 1 GIS在煤矿信息系统中的应用 GIS是一个获取、 存储、 编辑、 处理、 分析和显示 地理数据的空间信息系统， 其结合了地理学与地图 学及遥感和计算机科学等学科， 广泛应用于科学调 查 、 资源管理、 财产管理、 发展规划、 绘图和路线规划 中[ 4 5]。GIS融合计算机图形和数据库于一体， 将地 理位置和相关属性有机结合， 根据需要将空间信息 及其属性信息准确真实、 图文兼备地输出给用户， 并 借助其空间分析功能和可视化表达功能进行各种辅 助决策[]。 GIS在矿山领域的应用主要以矿图管理为主， 在其他方面也有应用， 如矿产资源的分析与评估、 矿 图的绘制、 矿山数据信息的微机管理等[7]。其应用 通常是把空间特征数据与表格化的属性数据联系起 来 ， 这种能力也是矿山数字化中应用G IS的主要动 力[]。李士军等分值越j， 事故风险等 级越低。 2. 3 GIS分析展现平台 GIS分析展现平台以精细的三维模型为基础， 以矿井GIS地图服务和G IS图形渲染为手段， 建立 与现实一致的三维矿山场景， 将企业周边地形、 地貌 等地理信息等融合至三维空间模型， 使得矿山真实 场景与数字地球有效融为一体， 形成矿山企业各类 数字化信息管理的载体。平台支持所有信息从三维 global球进行穿透式查询与聚合， 支持各个层级专 题图通过菜单或者地图交互操作切换到相应层级的 系统页面， 并通过热点图、 关联图、 柱状图、 饼图、 线 形图、 色阶图等多种方式呈现各级、 各类、 各区域的 相关信息， 对矿井综合信息、 矿井事故评估信息、 预 测预警信息、 应急资源信息等进行可视化分析与 展。 2 . 3 . 1 矿井综合信息可视化展现模块 矿井综合信息可视化展现模块主要用于对矿井 基本信息、 矿井生产状况信息、 井下人员信息、 安全 监测监控信息等进行综合可视化展现。系统支持各 种信息的组合查询与模糊检索， 支 持 G IS图形向下 钻取查看和向上聚合查看， 也支持点选、 框选等交互 式查询。安全监管人员可通过鼠标放大、 缩小或框 选行政区域图形， 定位到指定区域行政图， 查看对应 67 x 67-30 x 30 67 30 82 x 82 67 x 67 82 67 95 x 95 82 x 82 95 82 x 30 30 x 67 67 x x 30 30 x 67 67 x 82 82 x x 6 ; 6; x 8 2 82 x 95 95 x x 8 2 82 x 95 95 x 1 2 3 ⑷ 的矿井基本证照信息、 人员信息、 矿图信息及生产状 况信息等， 同时也可调用矿井安全监测监控系统， 实 查看 阶段矿 的安全生产状况 人员 况 ， 为矿井空间信息共享和生产指挥调度决策提供 综合信息支撑。 2 . 3 . 2 矿井事故风险评估展现模块 矿 展 通 GIS 信 息 平台 的 、 、 ， 结 煤矿风险预警模型构建出的风险评价分级表， 采用 数据挖掘的均值算法来实现聚类规律发现， 捕捉到 煤矿事故的综合信息， 同时， 也对煤矿事故历年数据 及现阶段隐患信息进行关联性分析和多维度碰撞分 析 ， 找出事故背后的时间、 地域、 死亡人数等相关规 律 ， 并对现阶段的安全状况进行评估分析， 以概率图 表的方式进行综合展现。模块具备煤矿瓦斯事故、 煤尘爆炸事故、 火灾事故、 水灾事故和顶板事故等煤 矿基本事故的风险评估和展现能力， 并支持以风险 专题图表的形式按照时间粒度（ 年 、 月、 周 、 日） 展现 指定区域内危险源总数和未整改风险数等一系列风 险相关信息。 2 . 3 . 3 预警信息三维可视化展现模块 预警信息三维可视化展现模块可对煤矿风险预 警结论进行GIS地图的三维可视化展现， 可对矿井 风险信息的级别、 类别、 状态细节、 风险处置情况等 相关信息通过多种专题图表的形式进行展现， 例如 区域风险热力图、 风险专项指标统计图、 风险指标等 级图等。模块也支持按图形模式、 路径选择模式、 智 能搜索模式进行风险信息的交互式查询定位， 查询 结果 在 GIS地图上高亮显示， 并以列表方式详细显 示该矿井风险分布情况和风险信息统计情况， 能够 煤矿安全管理人员 矿 区域安全 警评估情况。同时， 系统在遇到预警或报警信息时， 可实现风险信息的自动一键定位。 2. 3.矿井应急救援资源展现模块 矿井应急救援资源展现模块主要用于对救援资 源、 救援预案、 救援路线等救援策略进行G IS综合 分析和地图可视化展现， 具体可分为救援资源管理 分析、 救援预案分析、 救援决策分析3 个部分。 1 救援资源管理分 结 GIS 的 属性特性， 将救援人员、 物质、 装备、 医疗、 通信等信 息综合展现在地图上， 为应急救援资源的分布和现 状提供完整的状态分析， 便于决策人员精准把控和 合理调度区域内的救援资源。 救援预案分析模块将不同地区、 不同事故、 100 工 矿 自 动 化2 0 1 8 年 第 4 4 卷 不同级别风险信息进行分类汇总分析， 可以在地图 上标记显示各类风险应急预案信息， 并可在事故发 生时对预案进行智能化筛选对比， 为救援指挥人员 提供应急预案支持。 3救援决策分析模块可依据事故类型、 危险 物质类型、 事件严重程度、 应急救援预案中的人员等 相关信息进行决策筛选， 列出安全救援专家、 政府工 作人员名单等， 并可预测事故影响范围、 救援疏散路 径等相关信息， 为指挥人员和救援人员提供信息参 考 ， 提高救援工作效率。 3结语 基 于 G IS的煤矿企业风险预测预警系统实现 了矿井风险信息的“ 一张图” 综合可视化展现， 实现 了风险预测预警信息和事故应急救援信息的综合可 视化管理， 并通过构建煤矿风险预警模型对煤矿风 险进行分级评价， 实现了风险治理的全员、 全方位、 全过程精准管控， 为煤矿企业的安全生产提供了决 策支持和有力保障。 参 考 文 献 （References [ 1] 汪莹 ， 蒋高鹏. 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