摘要：基于‘一张图’管理理念，淮北矿业煤矿GIS管理系统以建立基于大数据和智能化的、协同的和可持续使用的安全生产技术协同管控系统构架为目标，搭建安全生产运营管理平台，融合了地理信息系统、大数据分析等先进技术，实现了煤矿安全生产信息的集成与共享、协同更新及智能分析与预警，使各级领导和相关部门人员能及时掌握安全生产信息，高效指导安全生产，快速解决生产中出现的问题，提高技术水平和管理效能。
关键字：‘一张图’；大数据；安全生产技术协同管控
引言
数字矿山研究中，基础地理信息和元数据一直都是热点难点问题。煤矿地测图纸不仅包括地形、地质、巷道关系、水文、储量信息，还包括设计、通风、机电、通讯等相关专业信息。煤矿各专业图纸种类多，存在不同比例尺、图种更新不一致、矿图数据管理分散、现势性差，矿图之间共享性差，规范标准不统一等问题，导致图纸管理混乱、看图难等现象突出。为了解决目前存在的诸多问题,淮北矿业煤矿GIS管理系统以建立基于大数据和智能化的、协同的和可持续使用的安全生产技术协同管控系统构架为目标，全面整合集团公司内部矿井图纸数据，实现了矿图数据、技术资料高度集成共享及综合利用，完成了煤矿各系统矿图的集成管理,实现了信息共享,提高了矿井数字化水平,提升了矿井安全生产管理能力。系统具备后续真三维空间分析和面向各种应用的深度数据挖掘和可视分析、数字化设计、协同管控和两化融合功能，为下一步精准采矿、灾害预控、智能分析的智慧矿山引领提供可靠技术支撑。
1 蓝光GIS系统介绍
蓝光地理信息系统是集MIS、CAD、GIS和三维可视化于一体的大型应用软件平台。可以同时处理地面地物对象、地下地质对象和所有的工程对象；具有良好的开放性，用户可以随意定义数据库结构、报表格式、复杂线型和任意行业的图形符号和填充图案，并可满足用户的二次开发；可以生成各种地质图件、二维施工设计图和三维效果图；既可以实现大多数地下工程（包括采矿、水利、石油、市政、管线）的计算机辅助设计，又可以实现GIS功能，
较好的实现了CAD和GIS的集成。
软件分编辑版和浏览版：编辑版能对图纸进行编辑修改，主要应用对象为矿端及集团公司相关部门需对图进行编绘的专业技术人员，一机一码进行注册。浏览版主要应用对象为矿、
集团公司各级管理人员，不需注册。编辑版含浏览版功能。系统主要优点包括：
1、界面统一：所有的CAD、GIS、数据库管理、三维可视化、输入输出等功能集成于同一界面，操作简单。
2、系统开放：除了专用数据库外，所有的数据库、符号库、线型库、岩性库等都是
开放的，而且系统所采用的所有文件都是文本（ASCⅡ）文件，开放程度达到最高级。
3、基础完备：系统自带了符合行业标准的符号库、线型库、专用数据库。
4、容错性好：系统几乎在每一个环节都带有纠错和提示功能。
5、兼容性强：无论是数据库还是图形文件均具有较强的导入导出功能。
6、完备的三维化：具有强大的三维实体建模及三维可视化功能，实现对三维实体的
渲染、旋转、移动、缩放和运算等。还可以对三维图形进行漫游等。（图-2自动生成的钻孔三维模型、图-3自动生成的三维巷道模型 ）
7、自动化程度高：由基础数据可以直接成图。
2基于蓝光GIS系统的矿井一张图体系构成
2.1煤矿“一张图”概念
基于GIS的分布式协同“一张图”决策支持信息系统是采用新一代互联网、大数据、面向服务架构及GIS等技术，基于统一的数据标准体系，统一的空间数据管理平台，根据GIS数据空间数据的多元性特点，将地质、测量、防治水、通风、机电、生产采掘等不同部门的业务数据统一处理集成，存储在统一的空间数据库服务器中。基于“统一存储、协同工作”模式的矿图管理服务平台，支持矿图相关数据的集中管理及动态更新，实现基础矿图的集中统一管理和开发利用，构建矿井协同化的一张图服务平台。为煤矿安全生产运营管理提供空间数据和业务数据的集成与应用服务，实现协同调度、集中管控及科学决策，提高防灾救灾能力和安全管理水平。
2.2矿井GIS 系统建设思路
1、依托“一张图”管理理念，建立集团公司、矿井两级煤矿GIS管理系统。
2、基于统一的GIS系统，实现现有矿图及数据库的完整转换
3、构建集团、矿井两级煤矿GIS管理大数据协同管理系统，提供集团“一张图”综合信息服务。实现矿井端采掘工程平面图及时填绘、更新，其他各类图纸实现联动实时刷新，并能根据设定时间段实现新填绘采掘信息自动闪烁显示功能及编辑修改留痕功能。所有更新图纸信息及更新数据库实时推送到集团公司“一张图”技术管理系统
4、实现集团公司所属矿井矿图在集团“一张图”系统中集中管控，协同管理，根据不同权限设置，实现编辑、审核、会审、分发、推送、调用、浏览、批示等功能。
5、集成水文监测、瓦斯监测、瓦斯抽采、机电运输在线动态监测系统信息，实现动态协同管理
6、实现地测专业、通防专业、采矿设计专业图纸编绘功能，按照规定流程和规则进行联动、更新和叠加，满足各专业图种信息的自动传递和互联互通，实时更新。
7、实现图纸审批、会审、分发、分层叠加、联动实时刷新、新填绘采掘信息自动闪烁及编辑修改留痕、属性查询、技术资料链接、对象快速查找定位、多煤层巷道自动迭加、多煤层综合钻孔信息、监测监控实时数据信息显示等功能。
3煤矿GIS 系统建设技术路线
3.1基础数据库构建
3.1.1 基础数据库构建、完善
按照提交图形数据要求完成各矿井基础数据和基本矿图的收集，并对各矿收集资料进行检查。数据库格式标准统一，包含煤层资料、钻孔及断层资料等地质资料和巷道、导线点资料等测量资料，以及通讯、监测监控及机电设备等专业数据库资料。规范采掘工程平面图、储量图、地形图、井上下对照图等图形图层划分。（图-4钻孔数据库）
3.1.2 规范制图标准
通过分类体系，将现有矿图分门别类后，继续对矿图内的图层进行细分。图层的规范化管理是“一张图”实施的基础，没有规范、统一的图层就无法实现“一张图”管理和多专业
协同工作。针对各类具体图件内容，结合分类体系，按规范进行图层名称命名。图层名称由名称、矿井编码、矿图类别编码、图件编码、煤层编码共五部分组成。
集团公司层面完善制定制图规范，制定下发《淮北矿业集团公司一张图管理系统制图规范标准》，对各主采煤层的颜色，图层划分及图层管理内容，注记大小及字体类型，符号及
线型统一标准。
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3.2 矿端基础信息系统构建
矿端蓝光GIS平台负责地测、采矿设计、通防等专业图纸及技术资料日常更新、联动关系建立、数据入库、资料链接等基础工作；负责矿端图纸编绘、审核、会审、签发、上传、分发、推送等流程管控及矿端图纸、资料调阅使用等工作。
地测专业实现矿井地测专业图形的绘制，为其他专业制图提供真实的基础数据。通过完善的地测数据处理功能，图库动态交互等问题，采用自动成图与交互制图的方式完成地质、测量等专业图件的绘制、处理和输出；通防专业实现对基础底图的调阅，并在底图基础上完成通防图形的绘制、编辑、提交及通风设施查询，能够生成通风系统立体图、通风网络图、通风系统压能图、避灾路线图；采矿专业实现采区巷道布置、断面图设计、交岔点及车场设计等。实现各类巷道断面图的设计，单开道岔、单道起坡一次、二次回转甩车场及双道起坡一次、二次回转甩车场设计，以及采区煤仓、采区变电所、水仓设计、炮眼布置图等设计。
3.3集团公司层面一张图平台构建
3.3.1 矿井浏览端
在统一技术标准和规范的前提下，研究数据统一管理的技术路线和流程，研究各专业数据分层的统一管理平台，形成矿端浏览平台。
矿井端平台界面布置包括决策一张图生成、水文、瓦斯、抽采监测实时在线数据采集、矿端用户建立、图档流程审批及图纸、数据提交、编辑、浏览、会审、分发。
3.3.2 集团浏览端
在矿图数据标准制定及数据整合处理的基础上，通过协同处理技术各类数据的动态更新机制和技术，支撑整个系统的良好运转，实现“协同化”。一张图协同GIS平台具备一般煤矿GIS系统的所有功能，如图形编辑绘制平台、地测空间管理、通风安全管理、供电计算与管理、采矿辅助设计与管理等，实现“专业化”。
完成集团端平台界面布置，组织机构添加，集团大系统的单点登录功能，管理员角色分配、图档管理功能，实现流程定制、编辑、审核、浏览、分发、会审等功能，一张图的动态更新闪烁功能，鹰眼功能，属性查询功能，图图关联功能，对象快速查找功能，完成根据权限浏览矿端上传的决策一张图及各类图纸，WEBGIS图形查看功能，水文、瓦斯、抽采等监测实时在线数据。
3.3.3 手机端
完成集团公司手机端系统部署，实现统一登录（工号）、界面统一，实现集团公司与矿端的两级管理，并与电脑端同步，实现基于“一张图”的图形审批、分发、会审、推送、浏览，图形查看，水文实时在线数据、安全监测系统、人员定位系统等监测系统的实时监测数据查询等功能，实现集团公司新闻动态和本矿重要通知的浏览查看，实现移动办公。现已发布到集团公司外网。
4矿井一张图运行管理机制
4.1矿端
淮北煤矿GIS系统流程管控采取层级管控，分类管理原则。根据图种类别需要，设置相应流程。
各专业技术人员负责地测、采矿设计、通防等专业图纸及技术资料日常更新、联动关系建立、数据入库、资料链接等基础工作；负责矿端图纸编绘、审核、会审、签发、上传、分发、推送等流程管控及矿端图纸、资料调阅使用等工作。
科（区）长：负责本单位编绘图纸及技术资料审核、组织科区内部会审、上传至专业副总或审核结束至管理员进行分发、推送工作；矿端图纸、资料调阅使用等工作。
专业副总：负责分管专业图纸及技术资料审核、组织专业会审、上传至总工程师或审核结束至管理员进行分发、推送工作；矿端图纸、资料调阅使用等工作。
总工程师：负责各专业图纸及技术资料审核、上传至矿长或审核结束至管理员进行分发、推送工作；矿端图纸、资料调阅使用等工作。
矿长：负责矿端“一张图”审核；矿端图纸、资料调阅使用等工作。
4.2集团公司层面
各专业部室负责对口专业范围内图纸及技术资料的日常管理；授权使用的相关图纸及技术资料的调阅、使用工作。
5结束语
淮北矿业GIS系统建设实现了集团端、矿井端、手机端一张图系统平台集中式部署。在煤矿信息化建设过程中重点体现了以下技术优势：
1.图纸转换：能与CAD自由转换，转换的图纸不失真、无丢失，不乱码线型、图式、注记、符号等符合现行规程规范要求。
2.数据库转换：数据库转换后，数据不丢失，无遗漏，属性正确。
3.研究并实现了“一张图”模式下的煤矿“采、掘、机、运、通”协同图形处理与分析技术。实现了图纸联动实时刷新，新填绘采掘信息自动闪烁显示功能及编辑修改留痕功能。权限设置、流程管控符合集团公司要求。实现了属性查询功能，图图关联功能、技术资料链接功能，对象快速查找定位功能。
4.编辑版：实现了地测专业、通防专业、采矿设计专业图纸编绘功能，实现了地测数据库录入及成图功能。
5.实现了GIS一张图协同和服务及多级架构的分布式在线协同管理系列化核心技术。
基于煤矿地理信息的协同特征，构建了煤矿协同制图的网络数据传输通信机制与协同作业体系结构，建立了协同服务技术体系。通过融合GIS与协同技术的一张图平台，解决了煤矿地理信息的共享性、一致性、完整性和现势性问题。
手机端：实现了移动办公（图纸审批、会审、分发等）、一张图查阅、WEBGIS功能、基于WEBGIS的监测监控实时数据查询，重要通知查看和新闻动态查看等功能。
6.监测数据集成：前期从矿端已接入矿井水文监测数据，具备监测数据在图中实时显示功能。
7.构建了煤矿企业安全生产技术应用的标准规范体系
参考文献：
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作者简介：赵希伟（1983-），男，河南台前县人，工程师。
论文作者:赵希伟
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1月第3期
论文发表时间:2020/4/22
标签：图纸论文; 数据论文; 一张图论文; 矿井论文; 功能论文; 煤矿论文; 系统论文; 《工程管理前沿》2020年1月第3期论文;