基于GIS煤礦機(jī)電設(shè)備的可視化管理系統(tǒng)分析

張宗強(qiáng)

（天地（常州）自動化股份有限公司，江蘇常州 213000）

基于GIS煤礦機(jī)電設(shè)備的可視化管理系統(tǒng)分析

張宗強(qiáng)

（天地（常州）自動化股份有限公司，江蘇常州 213000）

煤礦資源是我國最為重要的資源之一，對于社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國家發(fā)展都有著至關(guān)重要的意義。在當(dāng)前的煤礦開采工作當(dāng)中，機(jī)電設(shè)備是一種非常重要的設(shè)備，因此為了進(jìn)一步提升工作效率，在機(jī)電設(shè)備中，對GIS進(jìn)行了應(yīng)用。基于GIS煤礦機(jī)電設(shè)備的可視化管理系統(tǒng)，能夠有效的提升機(jī)電設(shè)備的管理質(zhì)量和管理效率，對于煤礦開采生產(chǎn)效率的提升十分有幫助。

GIS 煤礦機(jī)電設(shè)備 可視化管理系統(tǒng)

在當(dāng)前的煤礦企業(yè)當(dāng)中，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，應(yīng)用的機(jī)電設(shè)備數(shù)量不斷增加，技術(shù)含量也越來越高，但在管理方面卻沒有得到應(yīng)有的提升。目前很多煤礦企業(yè)實(shí)現(xiàn)了電氣化、機(jī)械化的生產(chǎn)，應(yīng)用了大量先進(jìn)的機(jī)電設(shè)備。而為了更好的提升生產(chǎn)效率和經(jīng)營效益，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對煤礦機(jī)電設(shè)備的管理。在這一領(lǐng)域當(dāng)中，基于GIS煤礦機(jī)電設(shè)備的可視化管理是一種十分有效的管理方式，能夠促使煤礦機(jī)電設(shè)備更好的發(fā)揮作用。

1　系統(tǒng)需求及設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)的總體需求

在系統(tǒng)需求的分析當(dāng)中，需要對用戶的實(shí)際需求進(jìn)行了解，并利用軟件需求規(guī)格說明書的形式進(jìn)行體現(xiàn)。在GIS開發(fā)準(zhǔn)備的階段當(dāng)中，應(yīng)以分析和調(diào)查用戶需求和用戶情況為基礎(chǔ)。通過分析，將系統(tǒng)用戶結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，進(jìn)而對系統(tǒng)功能、程序接口、應(yīng)用界面等進(jìn)行設(shè)計(jì)［1］。對軟件的性能、功能等，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行深入的描述，對軟件接口細(xì)節(jié)、軟件設(shè)計(jì)限制等加以確定，并對軟件有效性需求進(jìn)行定義。通過對需求進(jìn)行分析，對軟件的需求進(jìn)行細(xì)化，對軟件處理數(shù)據(jù)域進(jìn)行描述。同時(shí)，提供一種功能與數(shù)據(jù)，能夠轉(zhuǎn)化為過程設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)等，從而更好的進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)。

1.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中，應(yīng)滿足控制性能好、可變性強(qiáng)、運(yùn)行效率高等要求。因此可以應(yīng)用模塊化的設(shè)計(jì)方法，將系統(tǒng)看作一個(gè)模塊，根據(jù)不同功能，進(jìn)行不同層次模塊的劃分，每個(gè)模塊對一種功能進(jìn)行執(zhí)行，每種功能通過一個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)，從而提升系統(tǒng)的生命力和可變形。在數(shù)據(jù)輸入當(dāng)中，對字符、數(shù)字出錯(cuò)檢驗(yàn)方法進(jìn)行設(shè)定，并針對數(shù)據(jù)文件的應(yīng)用建立相應(yīng)口令，確保數(shù)據(jù)的安全［2］。在系統(tǒng)當(dāng)中，包含了統(tǒng)計(jì)報(bào)表、生產(chǎn)管理、設(shè)備布置模擬圖編輯、設(shè)備布置模擬圖操作、系統(tǒng)管理、設(shè)備查詢、設(shè)備事故、設(shè)備報(bào)廢、設(shè)備提醒、設(shè)備制作加工、設(shè)備維修、設(shè)備領(lǐng)用發(fā)放、設(shè)備購置入庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等模塊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要包含物理設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)等過程。在邏輯設(shè)計(jì)中，將數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)從概念模型中進(jìn)行都出，實(shí)現(xiàn)滿足用戶實(shí)際需求的可擴(kuò)充性、一致性、完整性、性能、功能等。在物理設(shè)計(jì)中，基于已經(jīng)確定的邏輯數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)模型，對其物理模型、存儲結(jié)構(gòu)等進(jìn)行設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，主要包括數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫都能夠部分［3］。在計(jì)算機(jī)物理介質(zhì)中，地理空間數(shù)據(jù)、以及GIS的存儲等，是由空間數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的，在邏輯、語義等方面，對物理介質(zhì)中存儲的地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行定義，并對相應(yīng)的存取、檢索等功能進(jìn)行提供。為了更好的實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可以直接擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能，也可將空間數(shù)據(jù)庫引擎加在常規(guī)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上。

2　系統(tǒng)開發(fā)及工具

2.1 系統(tǒng)開發(fā)工具

在基于GIS煤礦機(jī)電設(shè)備的可視化管理系統(tǒng)開發(fā)當(dāng)中，有很多不同的開發(fā)工具，其中能夠直接對空間信息進(jìn)行處理和分析的，只有GIS軟件平臺。在系統(tǒng)中，對分布式B/S模式進(jìn)行了應(yīng)用，軟件平臺選用了Web GIS，在平臺開發(fā)過程中，有很多不同的方法，而應(yīng)當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求，以及煤礦的實(shí)際工作情況，對其進(jìn)行相應(yīng)的選擇，在GIS開發(fā)當(dāng)中，通過對WWW技術(shù)、Internet技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生了Web GIS技術(shù)，能夠?qū)IS互操作加以實(shí)現(xiàn)。在Internet當(dāng)中，用戶可以通過各個(gè)節(jié)點(diǎn)，對Web GIS中的空間分析、空間信息檢索、制作專題圖、空間數(shù)據(jù)等進(jìn)行瀏覽。

2.2系統(tǒng)開發(fā)方法

在地理信息系統(tǒng)中，根據(jù)不同的內(nèi)容，可分為工具型、應(yīng)用型等不同類型。在基于GIS煤礦機(jī)電設(shè)備的可視化管理系統(tǒng)開發(fā)當(dāng)中，可采用獨(dú)立開發(fā)、單純二次開發(fā)、集成二次開發(fā)等方式進(jìn)行。獨(dú)立開發(fā)是不利用任何GIS工具軟件，而是采用某種程序語言，選擇相應(yīng)的獨(dú)立編寫算法進(jìn)行開發(fā)。單純二次開發(fā)是基于GIS工具軟件，對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。集成二次開發(fā)則是基于GIS工具軟件，在其它編程環(huán)境之下，對系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。其中，獨(dú)立開發(fā)具有極大的難度，并且只在軟件剛剛起步、具有較強(qiáng)能力的開發(fā)者中較為適用。單純的二次開發(fā)具有簡單的功能，并且較為以來GIS工具，因此對于一般小功能、熟悉GIS工具的開發(fā)者較為使用，集成二次開發(fā)則具有很多方面的優(yōu)勢，方便、高效、周期短等，能夠有效的實(shí)現(xiàn)可視化管理系統(tǒng)的要求。

2.3系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境當(dāng)中，基于用戶的實(shí)際需求，對項(xiàng)目管理端、客戶端等加以確定。其中，管理端包括設(shè)備布置模擬圖、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、設(shè)備臺賬、設(shè)備履歷等，客戶端則包含了設(shè)備的報(bào)廢、維修、使用、入庫等管理。在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)登錄到系統(tǒng)當(dāng)中，對各自職責(zé)中的信息進(jìn)行操作。在系統(tǒng)軟件環(huán)境中，應(yīng)用了Windows10操作系統(tǒng)、微軟SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、以及相應(yīng)版本的瀏覽器、Web服務(wù)器、開發(fā)工具包等。在硬件環(huán)境中，采用PC機(jī)作為客戶機(jī)，選用相應(yīng)的CPU服務(wù)器，輸入設(shè)備和輸出設(shè)備主要有打印機(jī)、打卡機(jī)、手寫筆、掃描儀等。

3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

3.1系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，對其進(jìn)行了多個(gè)模塊的劃分，根據(jù)一定的原則，對其進(jìn)行組裝，進(jìn)而對模塊與模塊、模塊功能之間的外部接口進(jìn)行確定。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，詳細(xì)設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，需要對各個(gè)模塊的執(zhí)行過程，實(shí)現(xiàn)算法等進(jìn)行確定，并對算法進(jìn)行準(zhǔn)確的表述。在編程當(dāng)中，與系統(tǒng)開發(fā)的模塊功能、具體要求、算法評價(jià)設(shè)計(jì)等，在詳細(xì)設(shè)計(jì)中，主要包絡(luò)圖形工具、表格工具、語言工具等表達(dá)工具。其中圖形工具是利用圖形的方式描述過程細(xì)節(jié)，表格工具是利用表格對過程細(xì)節(jié)進(jìn)行表達(dá)，語言工具則是利用高級語言對過程細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。在實(shí)際的設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對程序流程圖、模塊、界面、輸入、輸出等方面進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。

3.2系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

在系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)中，基于相應(yīng)的開發(fā)平臺，通過GIS、SQL等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)B/S結(jié)構(gòu)模式。在基于GIS煤礦機(jī)電設(shè)備可視化管理系統(tǒng)中，主要包括空間數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、屬性數(shù)據(jù)、生產(chǎn)系統(tǒng)動畫顯示、實(shí)時(shí)繪圖技術(shù)、電子簽名等。在煤礦設(shè)備管理中，引入設(shè)備布置模擬圖，從而實(shí)現(xiàn)可視化的管理，煤礦設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及報(bào)廢、領(lǐng)用、維修等過程數(shù)據(jù)，都屬于屬性數(shù)據(jù)，而設(shè)備布置模擬圖數(shù)據(jù)，則為空間數(shù)據(jù)。通過對ArcSDE技術(shù)的應(yīng)用，基于SQL server技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。在生產(chǎn)系統(tǒng)中，應(yīng)用了壓風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖、排水網(wǎng)絡(luò)圖等，做成動畫式的系統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖。基于隨時(shí)會改變的設(shè)備布置模擬圖，利用實(shí)時(shí)繪圖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)隨著煤礦生產(chǎn)進(jìn)度的改變而更新。

3.3系統(tǒng)界面實(shí)現(xiàn)

在基于GIS煤礦設(shè)備的可視化管理系統(tǒng)當(dāng)中，系統(tǒng)界面主要包括登陸界面、主界面、井下設(shè)備布置模擬圖界面、數(shù)據(jù)管理界面、權(quán)限管理界面、設(shè)備編輯功能界面、設(shè)備查詢界面、打印地圖功能界面等。登陸界面支持用戶登錄，主界面中設(shè)置了任務(wù)欄、工具條等，用戶根據(jù)實(shí)際管理需求，對相應(yīng)功能進(jìn)行選擇。在某煤礦當(dāng)中，應(yīng)用了基于GIS煤礦機(jī)電設(shè)備的可視化管理系統(tǒng)，取得了十分良好的應(yīng)用效果。相比于上一季度，倉庫囤積設(shè)備量降低了5%。通過對系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備管理業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化，提升了20%左右的工作效率。對于設(shè)備入庫到設(shè)備報(bào)廢的整個(gè)過程，都能夠在系統(tǒng)中進(jìn)行詳細(xì)的記錄。此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)計(jì)查詢、報(bào)銷入庫、報(bào)表自動生成、自動單據(jù)記賬等功能。

4　結(jié)語

煤礦資源作為我國當(dāng)前最為重要的資源之一，其開采和應(yīng)用情況，對于國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，以及綜合實(shí)力的提升，將會產(chǎn)生很大的影響。在當(dāng)前的煤礦當(dāng)中，應(yīng)用了大量的先進(jìn)機(jī)電設(shè)備，為了提升這些幾點(diǎn)設(shè)備的管理效率和管理效果，采用了基于GIS煤礦機(jī)電設(shè)備的可視化管理系統(tǒng)，從而有效的提升了煤礦機(jī)電設(shè)備的工作運(yùn)行效率。

［1］楊本生，張首正.基于VBA的礦山設(shè)備布置圖系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用［J］.河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，01：70-73.

［2］喬國厚，高俊楊，楊雪，王菲，張華，仝鳳鳴.基于GIS技術(shù)的煤礦安全三維仿真平臺開發(fā)與實(shí)現(xiàn)［J］.中國煤炭，2013，10：59-64.

張宗強(qiáng)（1989—），男，江蘇邳州人，2011年畢業(yè)于常州工學(xué)院，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)供職于天地（常州）自動化股份有限公司，研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)。