２０１４年第２期 中州煤炭 总第２１８期 基于ＧＩＳ的煤矿应急救援指挥系统研究 谷牧，石浩然 （黑龙江科技大学，黑龙江哈尔滨 １５００２７） 摘要：建立健全煤矿应急救援指挥系统有利于煤矿安全生产。根据煤矿开采布局，综合应用地理信息系统和 煤矿应急救援技术，利用．Ｎｅｔ平台和３ＤＭＡＸ控件，建立了可视化的煤矿应急救援指挥系统，将煤矿应急救 援预案由传统纸质版变为电子版，同时把危险源、避灾线路以三维动态方式显示，实现了远程互动救援，提高 了煤矿抗灾救灾能力。 关键词：ＧＩＳ；煤矿灾害；应急救援 中图分类号：ＴＤ７７１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３—０５０６（２０１４）０２—００７７—０３ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｒｅｓｃｕｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏｍｍａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＩＳ Ｇｕ Ｍｕ，Ｓｈｉ Ｈａｏｒａｎ （Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｐｅｒｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｃｕｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｃｏｍｍａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｆｏｒ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ，ｕｓｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｃｕｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａ ｖｉｓｕａｌｉｚａ— ｔｉｏｎ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｃｕｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｃｏｍｍａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ．ＮＥＴ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｎｄ ３ ＤＭＡＸ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｃｕｅ ｐｌａｎｓ ｆｒｏｍ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅ ｔｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｄｅ，ｇｉｖｅｓ ａ ｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｄｉｓ— ｐｌａｙ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｄａｎｇｅｒ ｓｏｕｒｃｅｓ，ｄｉｓａｓｔｅｒ ａｖｏｉｄｉｎｇ ｒｏｕｔｅ，ａｎｄ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ａ ｒｅｍｏｔｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ａｉｄ，ａｎｄ ｈａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ａ— ｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｎｔｉ—ｄｉｓａｓｔｅｒ ａｎｄ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｒｅｌｉｅｆ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＩＳ；ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ；ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ ｒｅｓｃｕｅ 我国煤炭资源丰富，煤炭行业是我国能源的支 柱产业。自１９００年我国的煤炭年产量位居世界首 位以来…，虽然行业发展十分迅速，但煤矿安全问 题并没有得到有效遏制，重特大事故时有发生，造成 大量人员死亡和巨大财产损失。造成大量伤亡事故 的主要原因之一是缺乏高效、协调、统一的应急救援 预案和救援指挥管理机制。要提高煤矿安全水平， 一处理计划》和《应急救援预案》针对性不强或者缺少 具体施救措施。同时现有的应急救援预案大多为纸 质版，这给煤矿安全生产管理工作带来很大局限性。 （２）煤矿应急救援物资调度混乱。煤矿事故一 旦发生，救援决策者找不到物资保管人，或很难准确 确定救援物资具体位置，这一系列问题给救援工作 带来很大不便，延误、阻碍救援工作的顺利进行。 （３）现有煤矿应急救援指挥系统在灾害发生时 不能起到应急指挥中心的作用，同时，大部分乡镇煤 矿不能快速组织急救，部分国有煤矿应急救援指挥 方面煤矿应具备相关法律法规所要求的安全生产 条件，提高防灾抗灾能力；另一方面要加强煤矿事故 应急救援工作，利用信息化新技术，建立煤矿应急救 援指挥系统，使应急救援指挥系统成为企业管理者 进行应急救援决策的有力工具 。 系统由于《灾害预防措施和处理计划》和《矿井应急 救援预案》不实用，不能应对突发灾害。发生突发 灾害事故时，由于对救援流程不了解，导致现场混 乱，不能及时全面准确掌握事故现场情况；甚至错误 判断，发出错误指令，造成事故扩大或引发原本不该 发生的事故¨ 。 １ 煤矿事故应急救援存在问题 （１）大部分煤矿企业编制的《灾害预防措施和 收稿目期：２０１３—０９—１５ （４）部分乡镇煤矿发生灾害事故时，无法及时 联系社会救援力量或应急队伍，不能在最短时间内 ・作者简介：谷牧（１９８７一），男，河北邢台人，在读硕士研究生，主要 研究方向为数字矿山。 ７７・ ２０１４年第２期 中州煤炭 总第２１８期 得到救援 。 针对以上问题，笔者根据煤矿开采布局，综合应 用地理信息系统（ＧＩＳ）和煤矿应急救援技术，利用 ．Ｎｅｔ平台和３ＤＭＡＸ控件，建立了可视化的煤矿应 急救援指挥系统。 ２应急救援指挥系统结构及功能 基于ＧＩＳ的应急救援指挥系统分为７个主要功 能模块：日常管理模块、应急救援预案模块、应急救 援指挥模块、应急救援保障模块和监测监控预警模 块。其结构如图１所示。 图１系统结构 ２．１应急救援预案 应急救援预案分为综合应急预案、专项应急预 案和现场处置方案３种类型。具备应急预案更新、 建立预案数据库、自动生成应急预案功能。模块中 提供通用的矿井应急救援预案，也可查询到根据该 矿井实际情况制订的具体应急救援预案。该模块是 整个应急救援指挥系统的核心，具有维护和管理整 个煤矿灾害应急救援的基本功能，同时也是实施具 体救援措施时的决策依据。 ２．２监测监控预警 监测监控预警模块为整个系统的关键，可依据 煤矿实际情况对矿井主要灾害进行动态监测、预警， 基于二维ＷｅｂＧＩＳ和三维ＧＩＳ实现对井下监测数 据、危险源、人员分布等信息的展示，其中包括对水、 火、瓦斯的监测预警和顶板的监测预警等。 ２．３应急救援指挥 ．７８・ 根据接警信息表，建立接警电子信息表；根据接 警信息，对事故自动分级；根据事故级别，确定响应 级别；根据事故类型自动启动应急预案；根据六大系 统，辅助生成实际的救援方案；根据实际应急需要， 调度应急保障资源；根据灾区和避灾路线现场环境 监测数据（有害气体、温度参数等），自动或人工辅 助调整避灾或救灾路线；还可动态调取物资分布图， 明确救援物资分布、数量，为救援工作的展开提供物 资保障。 ２．４应急救援保障 该模块能动态实现对救援装备、应急队伍、交通 运输、医疗卫生、救援物资、社会力量、应急场所、专 家队伍、救援队伍等应急资源的日常管理。当灾害 发生时，系统能及时调取数据库中保存的相关装备、 医疗设施、通信设施等物资，协调人员，明确目标，确 保救援行动的顺利进行。 ２．５ 日常管理 日常管理模块能实现对煤矿重要工作地点的维 护、管理；实现对应急救援图件的远程浏览、管理，还 包括各种灾害预防处理计划的备案，实现其自动生 成；最重要的是可实现对煤矿通讯录的管理，明确工 作职责和联系方式。 ２．６系统管理 系统管理模块是整个系统的控制中心，能 登录用户的使用权限，实现经济评估和提供安全法 律法规查询以及内容修改和系统维护等功能；可实 现经济损失评估、文件和图件处理、信息检索、安全 规程与安全管理系统登录与管理等。 ２．７其他功能 系统还提供了短信报警提醒、全文检索等其他 功能。 ３ 系统特点 （１）当突发灾害发生时，系统能自动生成救援 流程，帮助救援决策者、救援人员灵活施救，还可调 取数据库中全国煤矿安全专家的资料，获得建设性 意见，辅助救援顺利进行。系统能在现有二维图纸 上对救援资源进行管理、调配，自动调取附近救援资 源列表，准确指定救援医院、救护队等，并进行明显 标识，实现对救灾指挥机构、救援队伍、装备和物资 等动态管理。 （２）该系统包含监测监控模块，能进行实时预 测预警。灾害发生时，通过系统安全监测和人员定 ２０１４年第２期 谷牧，等：基于ＧＩＳ的煤矿应急救援指挥系统研究 总第２１８期 位模块能第一时间了解人员及财物分布，快速而准 确地形成应急救援方案。 （３）调集各方面力量实现远程救援。系统的应 急救援队伍模块和远程救援管理模块能及时通知、 调集人员实现远程救援。 （４）系统集成安全避险六大系统，构建了井下 三维地理信息系统，建立矿井三维立体模型，并显示 井下各监测点的传感器信息。当任一监测点的传感 器参数超限时，会以声音、颜色等方式报警并定位。 水灾、火灾报警时，不仅在三维模型图上动态模拟显 示水、烟雾、火灾等情况，且能自动生成避灾线路。 （５）实现应急救援管理信息的录人、修改、删除 等。信息处理可以本机运行，也可以通过网络远程 处理，为信息利用提供基础。 ４ 系统开发及实现 该系统采用组件式ＧＩＳ平台，结合ＳＱＬ Ｓｅｒｖ— ｅ￣００８数据库系统，利用ｃ＃语言，运用面向对象的 快速应用开发平台Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ２０１０对系统相关功 能进行开发。系统在结构上从底层到应用层依次采 用龙软科技研发的“煤矿专用地理信息系统”结构， 分为核心类库层、基础组件层、功能层和用户层。 （１）核心类库层是系统的最底层，采用ｃ＋＋面 向对象语言封装了数据存储、空间数据引擎、实体模 型、可视化等煤矿ＧＩＳ的核心功能。核心类库层采 用虚接口等形式对外提供扩展接口，并以类库的形 式向上层的组件层、功能层以及用户层提供功能服 务。 （２）基础组件层是利用底层类库开发的一系列 组件，提供丰富的二次开发标准ＣＯＭ接口，是系统 和最终用户主要的二次开发工具。在组件层的基础 上，可以使用任何二次开发语言（如ＶＣ＋＋、．Ｎｅｔ、 ＶＢ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ等）调用煤矿ＧＩＳ内核的功能服务。 （３）功能层是系统的重要组成部分，是基于类 库层和组件层开发而成的。功能层是组件式软件架 构的直接体现者，许多功能均可以由该层提供，在应 用程序相对固定的前提下，功能层可以任意提供各 种功能动态库，以满足用户软件定制的需求，大大提 高了系统的灵活性。 （４）用户层主要是提交给用户的桌面版应用程 序，主要负责界面的部署。 ５ 系统应用 开发系统的目的是建立依托计算机网络和手机 短信平台运行的、专门用于矿山应急救援指挥的地 理信息系统，把矿山纸质预案和传统通信手段提升 到信息化平台，实现矿山应急救援指挥的高效、科学 和智能化管理；建立和健全统一指挥、功能完善、反 应灵敏、运转高效的矿山应急救援机制。系统的应 急响应程序按过程可分为接警、响应级别确定、应急 启动、救援行动、应急恢复和应急结束６个过程。 当事故发生时，现场人员执行应急处置并将事 故的详细信息迅速汇报矿调度室。调度员将上报的 事故情况录入应急值守电子接警表格，系统根据事 故类型、地点、范围和遇险人员情况，自动对事故进 行分级，人工（矿值班领导或矿长）或自动启动电子 应急预案，开始救援行动；如果事故不足以启动应急 救援体系的最低响应级别，则响应关闭。对于监测 监控数据异常引发的报警，则由调度室将警情发送 至现场，经确认后，进入到上述现场应急处置、汇报、 启动应急预案流程。 执行应急启动程序后，系统通过电话形式通知 应急指挥部有关人员到位、调配救援所需的应急资 源（包括应急队伍和物资、装备等），成立现场指挥 部等。有关应急队伍进入事故现场后，迅速开展事 故侦测、警戒、疏散、人员救助、工程抢险、事故处置 等有关应急救援工作，技术支持组为救援决策提供 建议和技术支持。当事态超出响应级别无法得到有 效控制时，向应急处理指挥部请示实施更高级别的 应急响应。 救援的整个过程可在ＷｅｂＧＩＳ或３ＤＧＩＳ界面中 展示，在救援过程中系统实时获取有害气体浓度、温 度、风量等环境监测数据和人员分布情况，救援专家 根据灾区信息分析判断，对避灾路线和救灾路线动 态更新，制订调整救灾方案。 ６ 结语 通过对地理信息系统（ＧＩＳ）、矿井应急救援技 术和管理信息系统的研究，开发了煤矿应急救援指 挥系统，并实现了煤矿灾害应急救援技术的可视化， 为灾害预防和救援提供了强有力的技术支持。 该系统具有很好的兼容扩展性和通用性，用于 某一具体煤矿时，仅需将该矿的信息数据按原有分 类进行整理和编译，就可建成该矿的应急救援管理 信息系统，且信息系统修改和更新便利，有利于降低 系统的开发成本，提高救援指挥系统的性价比，确保 煤矿企业较低投入即可 （下转第８２页） ・７９・ ２０１４年第２期 ４ 工作面转载机和破碎机选型原则 中州煤炭 总第２１８期 的可靠性、耐磨性，最大限度地提高机械性能。 ６ 结语 综采放顶煤工作面输送设备选型研究可为工作 （１）转载机的输送能力要大于后部刮板输送机 的运输能力，转载机的溜槽宽度和链速应大于工作 面刮板输送机 。 面输送设备型号的确定提供理论依据，已在大同地 区各大煤矿中成功应用。另外，在类似煤层条件下， （２）转载机传动装置及溜槽类型应尽量与刮板 输送机一致，以便配件互换和日常维修管理。 （３）根据运输巷底板条件及煤矿实际情况，确 定转载机落地段是否配自移装置、悬空段是否配转 可根据设备选型计算结果验证选型的合理性及适用 性。结合煤矿提供的煤层地质资料数据进行选型分 析，可为技术人员提供引导，便于初步提供设备型 载机小车或胶带机自移机尾。 号，为煤矿提供合理配置和性价比更优的产品。 （４）与转载机连接的破碎机破碎能力要大于转 载机运输能力 。 参考文献： ［１］陈力新．综放工作面设备选型设计［Ｊ］．煤矿机械，２００１（４）：１． ５ 前、后部刮板输送机遵循的综放工艺要求 ３． （１）前、后部刮板输送机输送能力要匹配，前部 ［２］ 李金刚，孟二存，孟凡龙．综采工作面采煤机刮板输送机和液 压支架配套分析［Ｊ］．煤矿开采，２００６（５）：３４—３５． 输送机要与采煤机生产能力匹配，后部输送机与放 ［３］ 罗善明，师文林．综放工作面前、后输送机能力匹配研究［Ｊ］． 顶煤支架放煤能力相匹配，避免“三机”中任何设备 煤炭学报，２０００，２５（６）：６３２＆３５． 能力相对过剩，同时确保设备运行平稳、性能可靠。 ［４］汪和祥．高产高效综采工作面设备选型［Ｊ］．煤炭技术，２００６ （２）前、后部刮板输送机应与运输设备运输能 （６）：１２７—１２８． 力相匹配，同时考虑设备可靠性和互换性，输送机和 ［５］ 张润美．综采工作面三机选型及配套［Ｊ］．同煤科技，２０１１（２）： ３５．３７． 转载机中易损件（如电机、链条、接链环、刮板等）应 ［６］ 董海宁，罗素文．煤炭矿井工作面刮板输送机的选型计算［Ｊ］． 尽量保持一致。 宁夏机械，２０１０（４）：３１． （３）考虑综放工艺及井下条件，后部刮板输送 ｆ７］ 王德润，谢广祥，孟祥瑞，等．综放工作面设备合理选型及能力 机和液压支架要留有足够的空问，以便维护和检修 配套［Ｊ］．煤炭工程，２００３（５）：６－８． 后部刮板输送机，尤其机头尾传动部遇到过载时，能 ｃ８］ 孟庆坤．综放工作面输送机选型及“三机”配套研究［Ｊ］．煤矿 开采，２００４（３）：２２－２４． 及时停机。 （４）刮板机中部槽易磨损，因此要求其有较高 （责任编辑：许久峰） （上接第７９页） 大幅度提高矿井抗灾救灾能力。 ［３］ 杨义辉，冯仁俊，李明建，等．基于ＧＩＳ的矿井应急救援系统的 研究及应用［Ｊ］．矿业安全与环保，２００９，３６（Ｓ１）：６４＿６７． 参考文献： ［４］别新峰，冉宏振．煤矿应急救援系统存在问题及其对策［Ｊ］．中 州煤炭，２００７（１）：９１－９２． ［１］徐永圻．煤矿开采学［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出版社，１９９９． ［２］节茂科，吕桂安．谈矿井技术改造与企业技术创新［Ｊ］．河北煤 （责任编辑：许久峰） 炭，２００３（１）：１０－１１． ・８２・
