徐晓宏，力宏才

（大同煤矿集团总调度室 ，山西 大同 037003）

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3 GIS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。