基于GIS的煤礦采掘銜接計劃動態(tài)可視化管理系統(tǒng)

雷航超

（山西省陽泉市大陽泉煤炭有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

現(xiàn)階段，煤礦采掘工程設(shè)計與管理已經(jīng)在世界各國引起了廣泛重視，并取得了一定的成就，然而因為礦山系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對來說比較復(fù)雜，因此導(dǎo)致煤礦管理研究進程相對來說比較緩慢，直到目前為止，其數(shù)字化與可視化仍舊不具備相對完善的系統(tǒng)。在當(dāng)前社會的發(fā)展中，GIS技術(shù)逐漸開始應(yīng)用到了各個領(lǐng)域，本文通過進行研究后，主要應(yīng)用GIS技術(shù)作為基礎(chǔ)依據(jù)，深入探討了系統(tǒng)模型的創(chuàng)建過程，并將各項信息內(nèi)容進行集中化管理，促使一些相對復(fù)雜的因素條件能夠朝向可視化方向發(fā)展[1]。在此過程中，也創(chuàng)建出了采掘工程銜接計劃編制系統(tǒng)CJGCADR1.0，并為煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造基礎(chǔ)條件，進而產(chǎn)生更高的經(jīng)濟效益，提高工作效率與工作安全，減少危險事故的出現(xiàn)，創(chuàng)造出和諧安穩(wěn)的社會。

1 系統(tǒng)設(shè)計的基本思路

在煤礦采掘工程管理中，其銜接計劃的管理尤為關(guān)鍵，并且是所有管理工作的核心，因此必須要在GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上，而創(chuàng)建出相對完善的采掘工程銜接計劃編制系統(tǒng)。在此過程中，應(yīng)創(chuàng)建出相應(yīng)的空間模型，并采用圖形的模式而把采掘工程進行呈現(xiàn)，在此之后則創(chuàng)建出采掘?qū)傩阅Ｐ停谶@一模式中可包括兩種屬性，即空間位置屬性與非空間位置屬性，也就是說利用數(shù)據(jù)方式而對采掘工程進行保存。在此之后，則可創(chuàng)建出相應(yīng)的系統(tǒng)模型，并且使用GIS技術(shù)手段，而達(dá)到一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，繼而實現(xiàn)可視化管理的目的[2]。具體如圖1所表示。

圖1 采掘工程銜接計劃編制系統(tǒng)流程圖

2 系統(tǒng)模型構(gòu)建

2.1 采掘工程空間表示模型

通過對采掘工程空間進行分析后可發(fā)現(xiàn)，其代表的即為應(yīng)用圖形而替代采掘工程，結(jié)合其根本實質(zhì)進行考慮，則必須要創(chuàng)建出相對建全的系統(tǒng)，在此過程中，則可應(yīng)用圖形而表示工程，現(xiàn)階段，應(yīng)用比較廣泛的可包括以下兩種，即：二維方式與三維方式。為了便于構(gòu)建系統(tǒng)模型，進而有助于應(yīng)用各類圖形，前者相對來說比較常見，并且應(yīng)用范圍比較廣泛。

針對圖形圖素而言，可將其分成幾種形式，即：點圖素、線圖素以及區(qū)圖素。同時也可按照圖素的復(fù)雜性進行劃分，具體可分為三個類型，即：首先即為基礎(chǔ)圖素，該類圖素主要由點、直線以及圓等符號組成；其次則是復(fù)雜圖素，此種類型的圖素主要由設(shè)備符號以及專用地質(zhì)測量符號等組成；最后則是成圖圖素，此種類型的圖素主要由圖框圖簽以及工程量表等組成。在進行操作過程中，可按照實際需求進行正確選擇，進而創(chuàng)建出相對完善的工程模型[3]。

2.2 采掘工程圖素屬性化模型

當(dāng)結(jié)束基本圖素構(gòu)造的工作后，應(yīng)采集煤礦設(shè)計、施工以及管理等的相關(guān)數(shù)據(jù)。針對上述數(shù)據(jù)而言，可將其分成兩種類型，即為：空間位置幾何屬性與非空間位置幾何屬性。前者表示的是空間實體和空間位置之間相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，一般情況下來看，表示的是采掘工程各個部分的三維坐標(biāo)以及空間幾何尺寸等內(nèi)容；后者表示的則是和空間實體相關(guān)的數(shù)據(jù)信息等，一般情況下表示的是和工程圖形相關(guān)的斷面面積以及通風(fēng)阻力系數(shù)等數(shù)據(jù)信息，與此同時，也可表示一些非空間的位置信息。

通過進行分析后可發(fā)現(xiàn)，圖素空間屬性的變化趨勢比較小，然而對于非空間屬性來說，當(dāng)其處在不同的環(huán)境條件時，將會產(chǎn)生較大的變化。為了可以創(chuàng)建出相對統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，而將各種類型的數(shù)據(jù)進行集中，本文在研究的過程中主要應(yīng)用字符串法創(chuàng)建相應(yīng)的模型。在此種方法的作用下，能夠?qū)傩杂虻臄?shù)據(jù)均應(yīng)用字符串而體現(xiàn)，當(dāng)將其進行連接后，各個屬性域之間應(yīng)用相應(yīng)的字符分離開來，所以整體的屬性即為1個字符串[4]。

在對屬性進行訪問的過程中，僅需為其提供域編號就能夠得出一定的字符串，然而這一字符串是屬性的時候，其所產(chǎn)生的意義將會受到應(yīng)用本身的影響，具體如圖2所表示。針對此種方法而言，其的優(yōu)勢則是利用字符串的靈敏性，而將所有的數(shù)目以及屬性進行整合后進行集中化管理。不僅存儲量較大，同時也顯著提高了訪問效率，符合可變長、多類型的特征。

圖2 字符串法表示的屬性

通過對各種類型的采煤工程、巷道工程以及地質(zhì)構(gòu)造等進行分析后可發(fā)現(xiàn)，其圖形圖素屬性化管理模型可體現(xiàn)為以下幾個方面，具體如表1、表2及表3所示。

表1 巷道屬性數(shù)據(jù)表

表2 工作面屬性數(shù)據(jù)表

表3 地質(zhì)構(gòu)造屬性數(shù)據(jù)表

2.3 采掘工程GIS模型

本文在研究的過程中主要應(yīng)用以上模型而創(chuàng)建出了采掘工程GIS模型。具體體現(xiàn)：在制定采掘計劃的過程中，設(shè)計人員應(yīng)正確掌握礦區(qū)的地理形勢、煤層容重以及煤層高度等數(shù)據(jù)信息與各項指標(biāo)內(nèi)容。與此同時，也應(yīng)掌握制定采掘計劃前的實際狀況以及一些交接工作的實際情況，這樣一來才可以明確在規(guī)劃時間內(nèi)工作面的具體方位。一般情況下來看，可在采掘工程平面圖中設(shè)定相應(yīng)的多邊形采區(qū)，并通過圖素的方式進行儲存，用戶在操作的過程中可對其進行刪除以及修改等操作，如果用戶在進行儲量計算的時候，系統(tǒng)將會自動顯示選擇應(yīng)用多邊形圖素，這個時候用戶則可選取開采的多邊形，每當(dāng)進行選擇時，系統(tǒng)將會自動給予提示[5]。

3 采掘工程銜接計劃編制系統(tǒng)

現(xiàn)階段，在制作采掘工程銜接計劃的過程中，可采用多種方法進行操作，本文在研究的過程中主要選擇了最短時間事件步長法模擬和人機交互式設(shè)計的方式而進行編制，具體流程如圖3所示。

圖3 采掘模擬流程圖

針對該系統(tǒng)而言，主要應(yīng)用Windows系統(tǒng)進行操作，并以此作為主要操作系統(tǒng)，與此同時，也選用AutoCAD系統(tǒng)制作圖形，選擇應(yīng)用VB而研發(fā)語言。在此過程中，其主要由幾下幾個模塊組成，具體可包含：采掘設(shè)計與計劃數(shù)據(jù)庫模塊以及采掘設(shè)計模塊等。

4 應(yīng)用

現(xiàn)階段，煤礦采掘工程設(shè)計與管理已經(jīng)在世界各國引起了廣泛重視，并取得了一定的成就，然而因為礦山系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對來說比較復(fù)雜，因此導(dǎo)致煤礦管理研究進程相對來說比較緩慢，直到目前為止，其數(shù)字化與可視化仍舊不具備相對完善的系統(tǒng)。在圖4中所表示的即為某采區(qū)采掘工程平面圖的相關(guān)信息，通過對這一采區(qū)進行分析后可發(fā)現(xiàn)，其中可包含一個采煤工作面與一個掘進工作面，利用該項系統(tǒng)后能夠?qū)⒃瓐D輸入至子系統(tǒng)中，并以采掘工程平面圖作為基礎(chǔ)，而對其進行設(shè)計，可包括采煤工作面029173以及029193，掘進工作面029191，029192以及029193回采巷道，具體如圖4、表4、表5所顯示。

圖4 某礦某采區(qū)部分采掘工程平面圖及采掘計劃動態(tài)演示圖

表4 掘進工程數(shù)據(jù)表029192

表5 工作面工程數(shù)據(jù)表

5 結(jié)語

總的來說，在構(gòu)建系統(tǒng)的過程中，本文主要以GIS技術(shù)作為基礎(chǔ)依據(jù)，并創(chuàng)建出了采掘工程銜接計劃編制系統(tǒng)，這樣一來不僅能夠滿足采礦的基本需求，同時也可有效改善煤礦采掘管理工作，并處理動態(tài)可視化管理的相關(guān)問題，針對該系統(tǒng)而言，其所制作的圖形能夠滿足采礦與測量制圖的基本要求，并且在處理圖形時步驟簡單，方便操作。在此過程中，也創(chuàng)建出了采掘工程銜接計劃編制系統(tǒng)CJGCAD R1.0，并為煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造基礎(chǔ)條件，產(chǎn)生更高的經(jīng)濟效益，提高工作效率與工作安全，減少危險事故的出現(xiàn)，進而創(chuàng)造出和諧安穩(wěn)的社會。