论矿井灾害信息管理系统的研究

      现代科学技术和工业生产的迅猛发展一方面丰富了人类的物质生活，另一方面现代化大生产又隐藏着众多的潜在危险。预防重大事故已成为各国社会、经济和技术发展的重点研究对象之一，也引起国际社会的广泛重视。由于矿山开采的特殊性，在开采过程中存在水、火、瓦斯、煤尘、顶板等引发的各种事故，时刻危害着矿井的安全生产，据统计煤炭行业是我国工业生产中伤亡事故最严重的行业。因此，矿井必须建立一套完整的安全信息管理系统以支持应急救援系统，提高矿井抗灾救灾的能力。
       灾害信息管理是安全系统工程的主要内容之一，是用安全原理、系统理论和计算机技术来处理安全信息，并对系统的安全性进行预测和评价，是为安全管理决策服务的信息系统。随着计算机和通信技术的发展，灾害信息管理已进入电子信息时代，其核心是把系统科学引入安全工作领域，利用现代管理原理，以计算机为主要工具，建立起安全管理信息系统，推进安全管理的信息化。安全管理信息化的发展不仅能提高安全管理的效率，在技术上实现资源共享，更重要的是能更新安全管理的观念，加快安全管理科学化进程。灾害信息管理将在安全生产中发挥越来越大的作用。
       国外矿山信息管理技术起步较早，三维信息管理软件涵盖了矿产资源勘探、开发和生产管理的各个阶段，一些主要产煤国已在实现综合机械化基础上，实行全过程的信息化管理。目前国外与矿山有关的研究成果以及矿井信息管理的软件系统大都集中解决了与露天采矿有关的一系列地质工程、生产和工艺等问题。这些矿山信息管理系统主要有Micromine，MINESCAPE，Datamine，Surpac2000，Lynx和VULCAN等，它们的应用主要体现在对各种基于GIS的数据集成三维地质建模、采矿工艺流程设计、采矿生产管理、各种地质图、专题图制作、地质储量评估、钻孔数据管理和生产进度管理等。例如，MICROMINE是一套用来处理地质勘探和采矿数据软件。为用户提供地质勘探数据解译、三维建模、储量计算和动态管理、资源评估、地下开采和露天开采采矿设计、开采优化设计、矿山长期规划和短期开采计划制定、采矿爆破设计等功能。MICROMINE软件功能非常强大，适用于所有矿物资源，如铁、有色金属、煤炭、砂矿、金刚石、贵金属等矿种的矿山和工程项目。
       国内矿山的信息化建设相对滞后，在计算机技术引进煤矿生产之前，对所有煤矿空间信息（如煤层及其顶底板岩层、断层、冲刷带、煤层露头、测量数据等）的管理、分析和研究完全是人工完成的。随着对高产高效矿井管理信息系统要求的不断提高，国内也研究出一些具有简单三维可视化功能的矿井软件，但与国外的矿井信息管理软件相比仍存在很大的差距，主要表现在：基于二维GIS的图形管理，停留在传统图形的读图和制图水平；可视化水平较低，不便于矿山各种信息集成后的综合分析；数据管理水平较低，由于矿山内容广泛，尚没有统一的数据管理系统包含上述各种信息。例如，河北省峰峰集团的WebGIS地理信息系统。它主要是依托GIS平台，将电子地图、属性数据以及统计数据相结合，构成WebGIS地理信息系统平台，通过此平台，集团管辖范围内的地理数据、井下巷道、采掘工作面和各种机械设备数据及其他数据的全面整合，达到数据统一管理和资源共享。同时在此基础上，系统将及时准确的提供统计、分析资料，为领导决策和职能部门办公提供辅助决策手段和辅助分析数据。
       国内矿山安全信息系统还需不断的完善，现阶段国内煤矿安全生产地理信息系统结构主要由安全生产系统信息库、图形信息库、属性信息库、网络支持系统及用户系统组成，主要是通过企业局域网在企业内部实现信息共享。为使矿山安全信息系统在矿山企业发挥更大的效用，更好的为企业安全生产服务，应着重完善一下几方面：
（1）实现多元数据的无缝对接
      灾害信息各种各样，其数据有历史的、现代的、实时的，有孕育灾害环境的、致灾因子的。掌握灾害这一系列与地理空间分布有关的数据，对地理信息系统分析极为重要。因此，煤矿安全生产地理信息系统数据应包括如下内容：自然环境背景数据库、灾害历史数据库、安全生产监测系统信息库、空间图形信息库、空间属性信息库、煤矿地质信息库等。通过数据融合技术实现多元数据的无缝对接，以多尺度、多方式形象地反映灾情与灾害背景信息。
（2）模拟仿真技术有待进一步发展
      当前，多数GIS集中在描述和处理静态的空间信息，难以有效地管理、表达、分析和处理具有时间概念的时空动态信息。有学者认为，GIS与CA（Cellular Automata）模型等模拟技术的结合有助于模拟和现实复杂系统的时空动态行为和过程，对灾害的发生、发展有更好的预测能力，有助于控制事故发生，减少人员和物资损失。
（3）自动化控制功能的研究
      煤矿安全生产信息系统从开发起就把重点放在信息的监测等方面，并没有投入足够力量研究自动控制。在事故即将发生的千钧一发之际，生产控制系统能利用安全生产信息系统的信息启动安全防护设备，控制灾害发生，减少灾害损失。
       结合当前国内外对于矿井地理信息系统的开发与研究现状，针对目前其存在的一些问题，各国都开始有针对性地从开发煤矿安全生产地理信息系统入手，运用GIS技术、数据库技术计算机网络技术实现管理信息、生产信息、安全信息一体化自动采集、共享、应用。再进一步运用数据仓库技术、模拟仿真技术、自动控制技术发展集监测、控制、和管理决策于一体的自动化安全监控体系的煤矿安全生产信息系统将是信息社会中煤矿安全生产的重要组成部分。