“GIS一张图”矿井信息管理平台
“GIS一张图”矿井信息管理平台 详细说明
一、系统概述
按照全国安全生产信息化“一盘棋”、“一张网”、“一张图”、“一张表”的总体目标要求，结合各省煤矿特点，建设省级高危行业（煤矿）风险预警与防控系统，本平台基于煤矿“一张图”的管理理念，梳理智慧煤矿标准规范体系，采用最新的空间信息、云计算、大数据、移动互联网等技术，研发煤矿安全生产GIS一张图、云服务平台、新型安全管理体系及大数据分析平台，为智能化安全生产管理平台提供空间数据和业务数据的集成与应用服务，实现煤矿协同调度、集中管控及科学决策，提高防灾救灾能力和安全管理水平。
二、系统建设目标
（1）风险研判“智能化”
研究煤矿在自然灾害、企业管理水平、人员构成素质、设备运行状态等方面的致灾因素和指标，建立煤矿安全风险预警评价指标体系和智能风险分析模型，利用人工智能和机器学习，不断积累优化模型知识库，对煤矿风险进行迭代和推理，针对不同特点煤矿构建自适应的煤矿风险预警分析模型，提升煤矿风险模型化自动评估预警的准确性，突出风险点和高风险煤矿，可为煤矿提供风险管控治理建议，为制定执法计划提供参考，提升监察执法效率和针对性。
（2）应用系统“平台化”
基于统一架构、统一标准、统一认证和统一运维体系，建成面向省、市、县各级煤矿安全监管机构，省级煤矿安全监察局及其分局和煤矿企业的多级风险分析预警与防控平台，实现数据采集分析和业务协同管理。
（3）数据交互“标准化”
遵照国家及煤炭行业相关标准、国家安全监管总局《煤矿安全生产在线监测联网备查系统通用技术要求和数据采集标准(试行)》、省级安全生产综合信息平台（一省一平台）数据交互接口规范等相关要求，实现煤矿数据采集交互标准化及平台信息的有效共享。
二、系统框架
“智能化安全生产管理平台”作为一个以业务为中心的系统框架，使得生产业务及管理部门“看得到、管得着、控得住”，提升各部门间的横向整合以及各级管理部门间的纵向集成。总体架构设计有三层重要含义：
（1）整体和全局：总体设计的首要视角是要跳出局部环境的束缚和影响，站在全局互联和全网通用的整体高度和全局视野，去分析决定生产运营统一管理的问题。
（2）业务：总体设计的重点是业务，以安全生产管理的核心业务流为主线，收集、整理与描述业务需求并按层次呈现，以数据形式保存，同时分析应用系统的业务可行性。从业务出发分析设计信息系统的内外部要素和相互关系，确保工作流程、信息系统、数据以及相应技术之间深度融合。
（3）效益：智能化安全生产管理平台建设需要达成优化安全生产业务部门工作流程、应用“一张图”协同、透明化矿山等新技术提高瓦斯治理和应急响应能力，促进职能变革、提高业务效率、推动体制创新的目标，最终提升企业效益。
三、GIS图形协同功能
（1）“一张图”数据集成
矿井全息“一张图”将综合自动化、监测监控、各专业业务管理等数据和信息，以空间位置为桥梁进行综合集成和融合，并以“一张图”的方式进行综合展示和分析，为矿井安全生产提供可视化查询、统计、分析和决策工具。
（2）“一张图”图纸管理
系统将矿井所有图纸以图层为单位进行存储，实现地质、测量、通风、机电、采掘、技术等矿井各专业信息统一管理和动态更新，使得各部门能够实时、动态、全面地获取到矿井其他各科室部门的最新相关信息。“一张图”管理功能按照地测防治水、生产技术、一通三防、机电运输和监测监控对全矿井图纸进行浏览和查看，每个专业分为若干种图纸，每种图纸又由不同图层组成，图层具有开关功能。
（3）智能检索与分析
基于GIS一张图的综合集成、展示与管控是将各子系统的设备及数据统一集成到GIS一张图上，方便用户实时掌控全矿的安全监控、人员、设备等位置及监测数据。提供一张图的综合展示、智能搜索与空间分析以及实时数据的专题图分析等功能。基于“一张图”的综合展示是基于GIS一张图通过图层控制的方式展示各类监测传感数据，提供实时数据展示、聚合展示、穿透查询等功能。
① 智能搜索
智能搜索提供模糊搜索、精确搜索等多种搜索方式，对融合子系统内的设备传感器、人员目标、视频、广播等人和设备提供模糊搜索功能，并以列表和地图展示相结合的方式进行信息展示和空间定位，方便用户从搜索结果中快速地选择出搜索对象。
② 空间统计查询
空间统计查询为用户提供在GIS图上选择多边形、长方形、圆形等区域任意绘制功能，并自动统计出该区域的设备数量、设备状态、实时值、实时图像、人员数量等，为用户提供基于空间范围的搜索、查询与统计功能。
③ 标注与测量工具
标注是在GIS一张图上为用户提供点、线、区域的任意标注功能，特别是安全风险点、隐患点等重点位置添加标记。
测量工具是GIS“一张图”为用户提供的距离测量、面积测量、方位测量等测量工具。方便用户在实际的CAD图上能够精确测量，为业务应用提供辅助工具。
④ 热力图
热力图根据某一监测参数的所有实时值根据坐标位置和监测值动态生成热力聚合图和相关图例，通过热力监测图可实时掌握监测参数的实时分布情况，方便用户掌握矿井整体监测数据分布，为安全生产提供依据。如人员分布热力图、CH4浓度分布热力图等。
（4）综合“一张图”
综合“一张图”功能是“一张图”的全面应用，包括工作面、安全状况、自动化、机电设备、安全监测、人员定位和工业视频等方面。
① 工作面
列表显示所有回采和掘进工作面，任何一个工作面都可以定位其在图形上的位置。
对于回采工作面，可以通过点击列表或者图形查询其详细信息，包括基本信息、生产状况、安全状况、区域联动、机电设备、智能开采、月度回采、技术资料和应急处置。
回采工作面基本信息
可以通过回采工作面基本信息查看工作面名称、设计长度、工作面长度、采高、煤层视密度、可采储量、采煤工艺和采深等信息。
回采工作面生产状况
生产状况包括生产实况、进度情况和产量趋势等信息。
回采工作面安全状况
安全状况包括工作面相关的风险、隐患和三违信息。
回采工作面区域联动
区域联动可以获取工作面周边给定距离范围内的应急广播、调度通信、周边测点、周边视频等资源的分布情况。点击每一个资源都可以定位其在图上的位置，并且可以对其操作。例如，点击视频可以获取实时视频图像。
回采工作面机电设备
回采工作面机电设备可以查询工作面区域范围内的所有机电设备，并且可以在图上定位每一台机电设备的位置。
对于每一台机电设备，可以通过点击列表或者鼠标单击图上的设备查看设备的具体信息，包括基本信息、全生命周期和技术资料。其中基本信息包括厂家、领用人、使用单位、领用时间、使用地点、型号、设备名称、单位、编号、出厂日期、出厂编号、防爆证号、煤安证号、电压等级、资产类型和状态。
回采工作面技术资料
查看工作面相关的技术资料，包括文档和图形图像，均可以直接点击浏览。
回采工作面应急处置
可以查看应急值班、人员情况、视频监控、易发事故，对于突发事故，可以一键启动应急，进行事故处置。
②安全状况
列出所有隐患、三违和风险情况，并可以定位其在图上的位置。
③自动化
对自动化子系统进行集成，对于每一个子系统，可以展示其基本信息、部件信息、实时监测、能耗分析、健康状况、检修计划和技术资料。
④机电设备
列出矿井所有机电设备，并可以在图上定位每一台设备。对于每一台设备，可查看其基本信息、全生命周期和技术资料。其中基本信息包括厂家、领用人、使用单位、领用时间、使用地点、型号、设备名称、单位、编号、出厂日期、出厂编号、防爆证号、煤安证号、电压等级、资产类型和状态。
⑤安全监测
列出安全监控系统所有传感器，并可以在图上定位其位置。对于每一个传感器，可查看其基本信息、实时曲线、历史报警和区域联动。
⑥人员定位
列出人员定位系统的所有基站，并可以在图上定位其位置。对于每一个基站，可查看其基本信息、人员信息、超时人员和区域联动。
⑦工业视频
列出所有视频信息，并可以在图上定位其位置。对于每一个视频，可查看其实时图像。
⑧融合联动
系统可实现联动显示和操作。
（5）地测“一张图”
地测“一张图”包括水文监测、钻孔、断层、突水点、观测站、积水区和钻场等对象的分布和信息查询。
（6）生产“一张图”
生产“一张图”包括回采工作面、掘进工作面、采空区和巷道等对象的分布和信息查询。
（7）通防“一张图”
通防“一张图”包括通风机、风门、密闭、挡火墙、安全监测等对象的分布和信息查询。
（8）机电“一张图”
机电“一张图”包括机电设备和大型设备等对象的分布和信息查询。
（9）安全“一张图”
安全“一张图”包括风险、隐患、三违、安全巡检等功能。
（10）应急“一张图”
应急“一张图”包括应急值守、重点区域、避难硐室、应急广播、应急通讯和历史事故等功能。
（11）监测“一张图”
监测“一张图”包括安全监测、人员定位、工业视频、水文监测、应急广播和调度通信等功能，对监测类子系统进行综合集成和展示。
三、风险预警功能
煤矿安全生产风险预警与防控系统利用物联网、云技术、大数据等信息技术对各类风险因素进行挖掘、层级钻取、机器学习及数据分析，实现安全生产风险指标体系和风险分析模型的动态调整，追溯安全生产事故致因的人、物、环境和管理环节，及时有效地监督检查人的不安全行为、物的不安全状态、灾害的突发性、设备的缺陷和管理的薄弱环节，为实现对事故的超前预防以及开展应急救援提供可靠的依据。
煤矿风险预警功能是以流式处理、时序存储以及知识图谱分析为技术基础，基于GIS“一张图”技术，将各类数据进行可视化关联展现，展现形式主要有：图表展示；多维钻取展示；专题图分析展示；风险预警结果展示。煤矿安全风险预警信息展现内容如下：
（1）重大灾害预警模块：瓦斯突出事故在线分析预警功能、冲击地压事故分析预警功能、顶板位移分析预警功能、水害分析预警功能、火灾分析预警功能、重大设备故障分析预警功能。
（2）安全风险分级模块：将煤矿区域安全风险预警模型的预测结果，采用梯度级别，将煤矿区域安全风险等级用红、橙、黄、蓝四级在地图上直观展现出来。
（3）煤矿基础信息：煤矿位置、生产状态、瓦斯等级、水文地质条件、设计产能、经济属性、主要灾害分布情况、证照信息、从业人员信息等。
（4）煤矿在线监测监控统计信息：煤矿传感器数量分布、煤矿历史报警次数统计信息、煤矿人员下井次数统计、煤矿带班领导下井次数统计等信息。
（5）煤矿在线巡察结果信息：可以对煤矿风险预警平台煤矿端联网巡察过程中发现的各系统的报警信息、人员违规违章作业行为信息进行展现。
（6）煤矿安全管理信息：煤矿事故分布、煤矿事故分类统计信息、煤矿事故人员伤亡信息；煤矿隐患分布、煤矿隐患分类统计信息、煤矿隐患整改信息；煤矿应急救援物资分布、煤矿抢险救援队伍分布、煤矿救援专家分布等。
四、综合调度指挥功能
（1）矿山大数据分析
大数据分析功能提供一站式大数据智能分析能力，实现海量数据的有效存储与计算，将结构化、半结构化与非结构化数据进行稳定、高效、安全地存储，并统一提供计算与分析资源。能够快速构建海量数据信息处理系统，为挖掘数据价值提供坚实基础，针对煤矿现有矿区及煤矿业务特点，从智慧安监应用（人、机、环风险识别、报警及预警）、生产辅助系统应用（设备维护、故障溯源、故障预测等）以及生产管理（人员、资产、财务等）三个层次展开。通过对海量信息数据实时与非实时的分析，发现全新价值点，实现更多业务创新。
在分析和可视化的层面，系统具备完备的通用算法、行业算法及模型库，具备模块化、组件化能力，能够辅助业务人员利用各类分析工具进行深层次的数据分析与挖掘工作，系统具备丰富的可视化方案能够满足各类数据的可视化分析及展示功能。
（2）矿山综合调度功能
融合通信与智能调度是集煤矿井上下、通信设施（有线、无线）、通信终端（固定电话、语音广播、移动终端）、人员等信息一体化管理，基于煤矿“一张图”实现井上下调度的可视化管理。基于生产调度的业务流程梳理，实现井上下多要素全流程的集中协同、优化控制、智慧运行的智能调度系统。
① 移动调度与指挥
智能调度系统已不仅局限在调度台的统一调度，基于管控平台的智能调度可基于手机、PAD等移动终端实现对井下生产的移动调度。
② 语音识别呼叫
智能调度在传统的拨号通信的基础上，引入语音自动识别的机器学习技术，实现语音文字自动识别，实现语音呼叫功能。
③ 一键群呼
能够一键按钮实现与分组下的人员、固定设备的一键群呼功能。
④ 精准定位与通信
基于一张图的位置服务，将固定设备、移动设备等基于GIS地图展现，实现调度系统的精准呼叫与可视化呼叫。
（3）应急调度指挥
① 避灾路线动态规划
依据报警级别，利用GIS空间分析功能，基于“一张图”动态展示井下人员的避灾路线，通过语音广播的方式人员撤离应急指挥。同时将避灾路线推送至相应人员的智能移动终端，为井下人员提供避灾撤离线路。
② 应急调度指挥
根据报警类型、级别，能够基于“一张图”的可视化实施应急调度与指挥。具体功能：
资源调度：能够基于GIS“一张图”，对井上下人、设备、物资等救援资源的快速、统一调度。
通信调度：基于融合通信与调度系统实现对井下生产的实时通信与调度指挥。
实时监控：基于矿井“一张图”平台，自动监测报警区域或危险区域内人员撤离数据、设备运行数据、风流数据、环境监测数据等，以便快速调度与决策。
群组呼叫：能够通过应急预案，快速进行群组呼叫。
四、安全生产协同管理功能
（1）煤矿安全风险分级管控信息系统
系统具备对企业安全风险进行辨识、评估、分级、确定风险清单、落实管控责任人、管控措施的功能；
系统具备风险四色图（GIS）、比较图自动生成功能，明确风险分布；
系统具备对安全风险进行分区域、分系统、分专业管控；
系统具备安全风险分级管控清单和重大风险清单，支持在移动终端随时进行查看，并支持向监管单位上报数据。
（2）煤矿隐患排查管理信息系统
系统具备对煤矿隐患登记、评级、治理、复查、销号、挂牌督办等全过程记录和闭环管理；
系统具备隐患逾期报警功能；
系统具备自动生成隐患台帐功能；
系统具备隐患按等级、来源、治理情况可视化分析功能；支持在移动终端随时进行查看和审批操作，并支持向监管单位上报数据。
（3）煤矿安全质量标准化管理信息系统
系统具备质量标准化自定义评分功能，评分结果能够直接对接风险分级管控系统和隐患排查系统，构建风险分级管控，隐患排查治理和安全质量达标“三位一体”的煤矿安全生产标准化体系。
（4）煤矿应急救援指挥管理信息系统
系统能够实现应急预案、应急机构组成及职能、专家和队伍通讯录、知识库、应急演练方案及记录、重要物资簿册、避灾路线等文档和数据的管理维护功能。
系统能够在煤矿发生事故时，弹出相关报警信息，并同时显示事故区域环境和人员情况，启动应急预案，按照预案弹出应急机构、专家和队伍通讯录，避灾路线图，并方便地调出相关各类图纸资料，同时集成各类通信手段（调度电话、工业视频、短信和记录工具等），为应急救援提供支持，满足应急救援指挥的需要。
系统具备救援过程的记录功能，提供输入界面，录入救援时间、地点、人员、物资、过程、结果等情况，并存储。
系统具备查询检索功能，对救援方案、人员、物资、救援记录等进行查询访问。
系统具备统计分析、报表输出功能。
（5）煤矿风险预警与防控系统
系统提供诊断工具，基于煤矿各类动态监测监控数据和静态管理类、生产统计类数据，计算评估分析煤矿风险指数，智能化研判分析煤矿风险致灾因素，提高煤矿企业风险防控与处置能力，辅助煤矿企业执法部门精准执法。
系统具备指标模型体系管理功能，可根据煤矿固有属性，例如瓦斯等级、水文地质类型等智能匹配相应的指标模型体系，用于煤矿风险指数分析和提供智能化研判处置建议。
系统具备风险指数分析功能，可基于煤矿指标模型体系及采集的各类指标数据分析计算煤矿风险指数。
系统具备在线巡查功能，提供实时在线巡查工具，分析煤矿当前风险情况。
系统具备风险研判功能，可基于各类法律法规、行业规定等建立风险研判和处置建议专家库，针对煤矿风险提供智能化研判和处置建议。
系统具备风险闭环管理功能，可基于煤矿风险分析结果，进行风险处置指派，处置措施和原因填报，实现风险闭环管理。
（6）煤矿信息化综合监控系统
系统集成煤矿安全监控系统、煤矿井下作业人员管理系统、煤炭产量远程监测系统、煤矿图像监视系统、煤炭产量远程监测系统、应急广播、煤矿水文监测系统等在线监测系统；
系统集成主要通风机监控系统、空压机监控系统、井下排水监控系统、瓦斯抽放监控系统等综合自动化系统。
（7）煤矿安全风险智能感知系统
系统利用视频模式识别和智能分析技术，动态感知煤矿企业重点场所、关键部位、特殊岗位的安全隐患，对人员违规违章行为、设备设施安全隐患等自动形成告警信息和定量信息。
系统具备人员违规违章行为识别，比如未戴安全帽、追赶候车、巡检不到位、值守缺岗等；
系统具备设备不安全状态的识别，比如皮带跑偏、堆煤等；
系统提供云边端技术架构，云端负责图像的标注、模型的训练、模型的下发，边测或端侧实现图像的实时推理。
（8）煤矿安全监管执法与决策支持系统
系统具备实现煤矿安全监控、井下人员位置监测以及产量监测系统的同一平台数据采集和上传。
系统具备采集煤矿安全生产监控系统数据，并具有上传联网数据格式的检查和核对功能。
系统具备GIS图模式监控功能。
系统具备综合报警监测功能。
系统具备报警处置、上报功能。
系统具备安全监控、人员位置、煤炭产量数据关联分析功能。
系统具备传感器数据曲线分析功能。
系统具备报表统计打印功能。
系统具备专用的可视化交互终端，实现与上级监管部门之间的可视化交互。
（9）煤矿防治水管理信息系统
系统具备与地测空间管理信息系统共享数据功能。
系统具有矿井地层、构造、顶底板、含水层、含水体、老空水的分析、计算、显示功能。
系统具有水害预测预报和水情水害协同会诊功能，实现水文地质数据、水文监测数据和水害分析、预警、决策支持、应急救援等一体化管理。
（10）煤矿调度管理信息系统
系统满足煤矿调度业务需求，包括实现煤矿当日/月/年产量、进尺、外运销售、装车、库存、煤矿事故、重点工作、业务保安、会议记录、值班跟班等管理功能。
系统具备数据录入、修改、统计汇总、上报功能。
系统具备现煤矿安全生产信息查询功能。
系统具备数据统计分析、报表输出管理功能。
（11）煤矿地测空间管理信息系统
系统具备地质（包括瓦斯地质）、测量、资源储量（四量）数据的一体化管理功能。
系统具备全自动、半自动、交互式图形处理功能。
系统具备储量计算等数值计算功能。
系统具备自动生成地质模型和煤层顶底板等高线功能。
系统具备采掘工程平面图的存储和展示应符合GIS拓扑数据结构的需求，为专题空间分析提供具有拓扑关系的数据。
（12）煤矿生产技术综合管理信息系统
系统具备生产技术资料数字档案、数字化图纸、煤质、机电设备、作业规程、操作规程等信息管理功能。
（13）煤矿设备管理信息系统
系统具备设备资产及技术管理功能：设备选型、采购、安装、使用状态、技术状态、维护保养等信息管理。
系统具备设备文档管理功能：设备相关档案的登录、整理存管等信息管理。
系统具备设备使用及运行管理功能：设备使用、运行状况，设备缺陷及故障、事故处理、分析管理等信息管理。
系统具备预防性维修管理功能：维修计划排程、维修成本核算等。
系统具备备品、备件管理功能：建立备件台帐，编制备件计划、处理备件日常库存事务等。
系统具备统计报表功能：查询、统计各类信息，包括设备的三率（使用率、完好率、故障率）报表、设备维修成本报表、设备状态报表、设备履历报表、备件库存周转率、供应商分析报表等。
（14）煤矿能耗监测管理信息系统
系统具备煤矿电力、煤炭、燃油、燃气、水等能源或资源消耗的计量、统计、监测、分析等信息管理功能。
系统具备网络采集数据、节能评估和节能措施的管理功能。