可视化煤矿安全生产地理信息系统.pdf

可视化煤矿安全生产地理信息系统 牛聚粉 程五一 王成彪 中国地质大学 北京 工程技术学院 北京100083 摘 要 为了将枯燥 晦涩的煤矿安全生产数据形象化 使之更符合人类的感知 判断方式 以利 于相关人员更迅速准确地掌握情况做出判断 综合运用地理信息系统技术 多媒体技术 等计算 机技术以及安全系统工程知识 对煤矿安全生产信息进行研究 使其各归其位 在矿图上显示各 个位置的实际地理位置及其属性信息 并将数值转化为可以一目了然的可视化图形 或通过文 本 图片 视频等方式显示 实践证明 该技术有利于各方面人员更迅速准确地掌握情况做出判 断 关键词 可视化 煤矿地理信息系统 主题信息 中图分类号 TD76 文献标识码 B 文章编号 1003 496X 2008 01 0061 03 基金项目 国家留学基金资助项目 可视化技术是利用计算机图形学和图像处理技 术 将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来 并 进行交互处理的理论 方法和技术 它涉及到计算 机图形学 图像处理 计算机视觉 计算机辅助设计 等多个领域 成为研究数据表示 数据处理 决策分 析等一系列问题的综合技术 现在已发展成为人们 分析自然现象 社会经济发展形式 认识客观事物本 质和变化规律的得力助手 而在煤矿行业多数可视 化研究多是从地理信息三维可视化 虚拟现实与仿 真 GIS技术 空间信息与属性信息相关 等角度研 究 没有充分考虑到人的看和听等认知规律 实际应 用效果较差 因此 从研究用户界面 数据表示方 式 显示方式等一系列问题综合考虑 综合运用地理 信息系统技术 多媒体技术 人机工效学等安全系统 知识 设计开发符合人类认知规律的煤矿安全生产 地理信息系统显得尤为重要 1 煤矿安全生产对可视化技术的需求 1 煤矿开采的对象是分布于三维地理空间的 矿体 服务于矿井生产的井下巷道也是复杂的空间 实体 煤矿生产的不断推进与地理空间信息息息相 关 这些特点突出了对地理信息系统分析工具的迫 切要求 2 煤矿工人素质差 文化水平低 安全意识淡 薄 需要形象 直观 有效的培训手段 完善友好的培 训软件是非常必要的 3 安全管理人员准确合理决策需要从海量的 信息中 抽取最需要的数据 也需要形象直观的数据 表现形式 2 系统可视化功能设计研究 根据煤矿的安全管理需求 系统数据易维护性 和信息共享 信息安全性的要求 以及友好的用户界 面 各个子系统上网并入综合信息系统 各类用户可 以进行直接查询 使系统为煤矿安全 生产 经营管 理发挥巨大的作用 系统综合运用地理信息系统技 术 多媒体技术 等计算机技术以及安全系统工程知 识设计开发 系统功能设计分解为两个大系统服务 器端和客户端 服务器端包括显示 编辑 查找 输 出四个主要功能模块 而在客户端为了保持信息的 安全性没有提供编辑功能 为了保持数据的实时性 客户端设置了数据更新功能 使用户方便了解自己 所使用数据的可靠性 2 1 可视化功能设计 1 图形显示 系统能将各类基础图形进行分 层 综合显示 包括图形无极缩放 平滑漫游 定位显 示 鹰眼 显示 图层综合显示 自动标注 矿井实 际距离自动显示 矿井主题动态闪烁显示 设备查询 统计显示 专题地图 如风速 瓦斯浓度等 分类统 计 超限报警风险显示 2 图形编辑 系统具有图形数据的添加 修 改 删除等功能 3 空间查询 系统具有图属互访功能 通过 系统关键字查询功能 结果可以亮度显示 统计显 示 动态及定位显示和对比 此外系统查找结果还具 16 技术经验 煤 矿 安 全 2008 01 有统计 排序 输出等功能 4 数据交换 即系统数据输出功能 主要完 成系统与外界的数据交换 数据备份 数据恢复等功 能包括 地图及图形信息的筛选输出打印 打印统计 及查询结果等 2 2 可视化功能描述与效果显示 1 图文并茂的多源信息的关联显示 灾害有 其孕育 发生 发展 转化的时间与空间位置和范围 灾害发生的环境背景信息对于灾害防治决策的制定 以及对灾害评价有十分重要的作用 因此 地理空 间信息在灾害控制中始终占有非常重要的地位 灾 害信息各种各样 其数据有历史的 现代的 实时的 有孕灾环境 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是极为重要的 依据综合论 事故模型 事故的发生是在事故隐患被偶然事件触 发所造成的 因此 一个运行成功的应用型地理信 息系统应该有一个设计完善的地理空间数据库 各 种属性数据库以及各种可能偶然事件数据库支持 而偶然事件的获得只有依靠对生产一线情况的了解 获的 因此 现行煤矿安全生产地理信息系统数据 仓库应包括如 自然环境背景数据库 经济背景数据 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缝合 以多尺度 多方式形象地反映灾情与灾害背景信息 为管理决策者提供准确可靠的第一手资料 图1为 视频 图 文一体化显示图 图1 视频 图文一体化显示 2 特定主题的专题地图在矿图上渲染显示 生产现场的地物 设备属性繁多 为了突出某一特定 主题 对其分析 研究 可以使用专题地图对特定主 题在地图上渲染 就可以在地图上清楚地看到在数 据列表中几乎不可能发现的数据模式和发展趋势 使系统利用属性表中的数据 创建范围值专题地图 红岭煤矿安全管理信息系统 范围值专题地图采 用不同的颜色来区分专题值的大小 单值 分段和 标签专题地图 强化地图显示效果如图2所示 图2 通风系统风速专题地图 3 动态导航显示 导航系统提供了图中图 又称鹰眼 功能 以方便当用户将地图放大到很大 视野时的定位 了解局部与整体的关系 系统可以 由用户通过图层设置对话框来设置图层的可见状 态 可选择状态和自动标注状态 以及配置地图的背 景色 选择是否显示地图标题 是否支持鼠标滚动的 放大缩小功能 距离测量也是一个很实用的功能 由于地图一直可以放大缩小 用户对地图上任意两 点之间没有距离感 系统有针对性的提供任意两点 间的距离测量功能 假使地图上只有空间数据而没 有与这些空间数据相对应的文字说明和注释 这样 的地图是不适合查看的 所以系统提供专门的标注 工具以及让整个地图全部自动标注的功能 以及距 离实时显示功能 4 安全监控系统信息实时可视化显示 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 而 安全生产是一项系统工程涉及信息科学 控制科学 管理科学等 在事故即将发生的千钧一发之际 生 产控制系统能否及时启动安全防护设备 决策者 管 理者能否作出准确合理的决策 可视化的生产一线 信息此时显得尤为重要 若系统与现有安全监控系 统整合 以可视化方式显示瓦斯浓度等信息 将为抗 灾减灾作出不可磨灭的贡献 如图3所示 3 结 论 1 综合运用地理信息技术 多媒体技术 等计 算机技术以及安全系统工程知识 对煤矿安全生产 26 煤 矿 安 全 Total 398 技术经验 组态王6 5在乳化炸药生产线超限 报警系统中的应用 李文江 孙 宏 陈伟华 辽宁工程技术大学 电气与控制工程学院 辽宁 葫芦岛125000 摘 要 针对以往乳化炸药生产线超限报警系统显示和准确性的不足 选用工业控制计算机和多 功能数据采集卡PCL 812pg设计了全新的生产线超限报警系统 并利用组态王6 5完成了数 据显示和超限报警等功能 现场调试表明 该套设备具有形象的显示和较高的准确性 报警正确 率为100 关键词 组态王软件 PCL 812pg 超限报警 中图分类号 TD235 21 2 文献标识码 B 文章编号 1003 496X 2008 01 0063 03 目前工业炸药被应用在工业生产和工程建设中 越来越广泛 乳化炸药作为一种新型炸药更显示出 强大的生命力 在以往的乳化炸药生产过程中 其 超限报警系统的数据采集方法包括让经过培训的人 员在现场测量和记录实时数据 这种方法在实施过 程中数据 状态的准确性 可信性受人为因素 自然 因素及采集时间没有规律等因素的影响非常大 传 统方法给工人的测量和维护带来不便 为适应新的 更高的自动控制及综合管理的要求 开发研制了一 套乳化炸药生产线超限报警工控机系统 1 乳化炸药报警系统组成 本系统主要以一台工业控制型计算机为核心 对乳化炸药生产过程中的驱动电机和泵的运行状态 及各个传感器的流速 压力和温度值进行实时监测 和采集 同时通过上位机软件对采集到的数据反映 到动态画面上和对其进行必要的处理 以达到动态 显示 及时的控制 实时报警 数据储存 打印 历史 图3 实时监控数据可视化 信息进行研究 使其各归其位 在矿图上显示各个位 置的实际地理位置及其属性信息 并将数值转化为 可以一目了然的可视化图形 2 地图上的任何地物 可以动态显示 添加文 本 图片 视频 音频等描述文件 将枯燥 晦涩的煤 矿安全生产数据形象化 使之更符合人类的感知 判 断方式 以利于各方面管理人员更迅速准确地掌握 情况做出判断 3 可视化的个性化设计 用户可以自定义背 景颜色 音乐 地图动画显示等一系列参数 4 若进一步研究实现与煤矿现有