1 引言
隨著我國對煤礦安全生產(chǎn)的重視，煤礦安全生產(chǎn)管理信息逐漸成為現(xiàn)代煤礦安全生產(chǎn)管理中的最顯著特征。信息的采集、傳遞、處理、控制和管理成為現(xiàn)代煤礦安全管理科學中重要的技術基礎，也成為實現(xiàn)礦山生產(chǎn)、管理、安全保障等現(xiàn)代化程度的技術保障。目前在工業(yè)技術發(fā)達國家和多數(shù)發(fā)展中國家都已經(jīng)形成了比較完善的安全生產(chǎn)管理信息網(wǎng)，其內容包括安全生產(chǎn)法規(guī)及其查詢系統(tǒng)、安全衛(wèi)生信息統(tǒng)計決策支持系統(tǒng)等。作為安全生產(chǎn)過程中的安全信息管理，是目前煤礦生產(chǎn)管理過程中最薄弱的環(huán)節(jié)之一。
2 煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)的概念及體系結構
2.1煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)
地理信息系統(tǒng)（GIS）是描述、儲存、分析和輸出空間信息的理論和方法的一門交叉學科，是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎采用地理模型的分析方法，適時提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統(tǒng)。目前，煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)的開發(fā)包括兩方面的內容，一是利用計算機語方言（VB、VC等）結合其它軟件（AutoCAD等）開發(fā)具有自己知識產(chǎn)權的信息系統(tǒng)，二是基于GIS的基礎，利用它的函數(shù)庫二次開發(fā)功能，開發(fā)出專用的地理信息系統(tǒng)軟件。而煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)是將地理信息技術與煤礦安全生產(chǎn)信息結合起來，充分發(fā)揮地理信息系統(tǒng)的作用，實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)信息資源的共享與應用，是地理信息系統(tǒng)在煤礦中的具體應用。
2.2基本體系結構　
基于INTERNET的煤礦安全信息管理系統(tǒng)，是結合煤礦安全監(jiān)察的需要和當代先進的因特網(wǎng)技術構建的。基體系結構主要由：文本數(shù)據(jù)庫（包括新聞類、政策法規(guī)類、學術論文類、煤礦安全監(jiān)察類）、圖形數(shù)據(jù)庫和INTERNET網(wǎng)絡組成。
基于Web GIS技術支持，集成地測數(shù)據(jù)并實時跟蹤井下安全監(jiān)測系統(tǒng)，全部數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲于后臺數(shù)據(jù)庫構建的煤礦安全信息共享與網(wǎng)絡決策平臺，主要由空間數(shù)據(jù)存儲平臺，安全專業(yè)楊關應用平臺和Web協(xié)作服務平臺三部分組成。
基于GIS的煤礦安全管理系統(tǒng)，以生產(chǎn)安全為中心提供監(jiān)測、分析、規(guī)劃、決策等功能。整修系統(tǒng)按功能可分為：生產(chǎn)安全決策管理（生產(chǎn)調度）系統(tǒng)、礦崇山峻嶺地理信息管理系統(tǒng)、礦崇山峻嶺全面質量監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡服務支持系統(tǒng)。
總之，現(xiàn)階段國內煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)體系結構主要由安全生產(chǎn)系統(tǒng)個息庫、圖形信息庫、屬性信息庫、網(wǎng)絡支持系統(tǒng)及用戶系統(tǒng)組成，主要是通過企業(yè)局域網(wǎng)在企業(yè)內部實現(xiàn)信息共享。
2.3煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀
礦山災害十分頻繁，安全管理技術還需要投入較大力度，特別是在安全信息管理技術方面開展不同程度的控制害的模型研究與系統(tǒng)開發(fā)工作?？v觀目前煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)技術，開發(fā)大致可分為以下幾大類。
2.3.1異構數(shù)據(jù)切換查詢的系統(tǒng)
基于VB、VC語言開發(fā)環(huán)境結合關系型數(shù)據(jù)庫及AutoCAD數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)煤礦圖形處理與非圖形物一般性處理。友好的用戶界面，各個子系統(tǒng)上網(wǎng)并入綜合信息系統(tǒng)，各類用戶可以進行直接查詢，為煤礦安全、生產(chǎn)、經(jīng)營管理發(fā)揮了巨大的作用。系統(tǒng)的圖形信息通過AutoCAD數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)定期添圖，反映實際生產(chǎn)情況，采用拼圖方式來滿足實際需要，缺點是如果需要在同一坐標位置下了解多個煤層的空間關系時就無能為力了。如果同時調用數(shù)據(jù)，只能瀏覽數(shù)據(jù)報表，而無法實現(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)鏈接。圖形的處理和非圖形的一般屬性數(shù)據(jù)往往是分離的，用戶必須在兩者之間切換，導致系統(tǒng)性能降低。
2.3.2　具有分析功能的信息系統(tǒng)
基于美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）研制的Arc View GIS開發(fā)平臺，結合關系型數(shù)據(jù)庫的煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)，除了能夠實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的一些基本功能，存儲、分析和表達對象的屬性信息，而且能夠處理其空間定位特征，能將空間信息和屬性信息有機的結合起來，從空間和屬性兩個方面對現(xiàn)實對象進行查詢、檢索和分析，并將結果以各種直觀的形式，形象而又不失精確地表示出來。如果應用Arc View GIS提供的面向對象的編程語言Avenue，用于建立符合用戶特定要求的圖形界面和二次開發(fā)。其空間分析功能，為安全決策者提供了有力的輔助決策依據(jù)。但Arc View GIS無法進行地理坐標的投影和配準，在線要素編輯方面線型圓滑等方面還無法實現(xiàn)。
2.3.3具有圖形編輯和空間數(shù)據(jù)采集功能的系統(tǒng)
煤礦安全生產(chǎn)地理空間特性決定了煤礦安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)必須采用空間與屬性分析相結合的綜合地理思維分析工具?；诿绹鳰apInfo公司研發(fā)的MapInfo平臺的煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)以數(shù)據(jù)表示空間分布，數(shù)字和圖形融為一體，支持數(shù)字思維與空間思維同時進行，能夠建立準確、一致的信息來源渠道，加快安全生產(chǎn)信息的流通速度，實現(xiàn)安全生產(chǎn)管理的科學化。箉是其強大的編圖工具箱，用戶可以對各種圖形元素任意進行增加、刪除、修改等編輯，且操作簡單、方便，同時提供的高斯投影，在線要素的編輯等功能，同時克服了Arc View GIS不能提供線型圓滑，空間數(shù)據(jù)采集功能等多種數(shù)據(jù)庫及遠程數(shù)據(jù)庫的缺點。可見MapInfo是適合我國國情開發(fā)又適合煤礦特殊性行業(yè)的地理系統(tǒng)軟件。但其空間數(shù)據(jù)結構是不具備拓撲關系的，因此相對部門級、企業(yè)級地理系統(tǒng)而言其空間分析能力較弱。
2.3.4 具有生產(chǎn)信息智能決策的系統(tǒng)
以計算機和空間數(shù)據(jù)庫技術為基礎，以Internet技術為紐帶，基于GIS技術支持的煤礦安全信息共享與網(wǎng)絡決策平臺，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)的動態(tài)管理與分析、通風隱患情況的自動報警。其獨具特色的基于Web協(xié)作服務平臺，實現(xiàn)了管理決策層、專家層的實時聯(lián)機處理分析決策與監(jiān)督管理。
3 煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)需完善的方面
3.1 實現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的無縫縫合
災害有其孕育、發(fā)生、發(fā)、轉化的時間與空間位置和范圍，災害發(fā)生的環(huán)境背景信息對于災害防治決策的制定以及對災害評價有十分重要的作用，因此地理空間信息在災害控制中始終占有非常重要的地位。災害信息各種各樣，其數(shù)據(jù)有歷史的、現(xiàn)代的、實時的，有孕育災害環(huán)境的、致災因子的。掌握災害這一系列與地理空間分布有關的數(shù)據(jù)，對地理信息系統(tǒng)分析極為重要。依據(jù)導致事故的理論原則和條件，一個完善的安全信息系統(tǒng)應該有一個設計完善的地理空間數(shù)據(jù)庫、各種屬性數(shù)據(jù)庫以及各種導致事故的事件數(shù)據(jù)庫支持。而事件的獲得只有依靠對生產(chǎn)一線情況的了解才能得到。因此，煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)應包括如下內容：自然環(huán)境背景數(shù)據(jù)庫、經(jīng)濟背景數(shù)據(jù)庫、災害歷史數(shù)據(jù)庫、安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)信息庫、空間圖形信息庫、空間屬性信息庫、煤礦地質信息庫等。通過數(shù)據(jù)融合技術實現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的無縫縫合，以多尺度、多方式形象地反映災情與災害背景信息。
3.2 模擬仿真技術有待進一步發(fā)展
模擬仿真技術是通過圖形（圖像）反映災害狀況的最好手段，煤礦災害同其它地理現(xiàn)象一樣，具有空間定位性。通過模擬仿真技術可將各種數(shù)據(jù)或分析成果，如災害類型分布、災害危險程度分區(qū)、災情動態(tài)演變、損失及救災措施、規(guī)劃等直觀而有效地交互式的顯示在電子地圖上。管理人員通過查看歷史曲線，利用實踐經(jīng)驗，科學預測災變或發(fā)展趨勢，做出準確的分析判斷，并給出相應的反饋信息和決策，進而做到科學指揮，將災害消滅于萌芽狀態(tài)或將災害損失降到最低限度。利用GIS技術還可以進行災害模擬，使我們可以在無損現(xiàn)場數(shù)據(jù)的條件下，研究災害的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，檢驗防災系統(tǒng)和方案是否合理。
進一步模擬仿真技術還應支持虛擬現(xiàn)實技術，當觀察者進入虛擬的開拓系統(tǒng)中，應能觀察到巷道的支護情況，頂?shù)装寮皟蓭蛶r性，機電設備的運轉狀況等。使決策者如同身臨其境，各種可能方案的優(yōu)劣比較也清楚明白，在防災減災決策時減少盲目性。
3.3 自動化控制功能的欠缺
煤礦安全生產(chǎn)生產(chǎn)信息系統(tǒng)從開發(fā)起就把重點放在信息的監(jiān)測等方面，并沒有投入足夠力量研究自動控制。而安全生產(chǎn)是一項系統(tǒng)工程，涉及信息科學、控制科學、管理科學等。在事故即將發(fā)生的千鈞一發(fā)之際，生產(chǎn)控制系統(tǒng)能利用安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)的信息啟動安全防護設備，控制災害發(fā)生，減少災害損失。
4 煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)展望
從開發(fā)煤礦安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)入手，運用GIS技術、數(shù)據(jù)庫技術計算機網(wǎng)絡技術實現(xiàn)管理信息、生產(chǎn)信息、安全信息一體化自動采集、共享、應用。再進一步運用數(shù)據(jù)倉庫技術模擬仿真技術、自動控制技術發(fā)集監(jiān)測、控制、和管理決策于一體的自動化安全監(jiān)控體系的煤礦安全生產(chǎn)信息系統(tǒng)將是信息社會中煤礦安全生產(chǎn)的重要組成部分。
5.1 運用數(shù)據(jù)融合技術實現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的無縫縫合
安全生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)運用數(shù)據(jù)融合技術對不同來源、不同表達方式、不同內容主題的多源信息和數(shù)據(jù)在一定準則下加以自動綜合、處理、分析；按照一定的標準進行時間優(yōu)化與空間尺度的結合，即對空間多尺度和時間多尺度的地理空間數(shù)據(jù)進行融合處理，可以更好地反映災害發(fā)展規(guī)律，實現(xiàn)多元數(shù)據(jù)的無縫縫合。以多尺度、多方式形象地反映災情與災害背景信息，為管理決策者提供準確可靠的第一手資料。
5.2 啟動安全防護設備應急控制體系實現(xiàn)防災、減災
專業(yè)模型與專家系統(tǒng)信息庫在緊急時刻可繞過一般控制程序，直接作用于生產(chǎn)現(xiàn)場安全生產(chǎn)設備，控制災害發(fā)生、減少災害損失。