煤矿行业数字化转型智慧矿山技术方案技术方案

煤矿行业数字化转型智慧矿山投标方案（技术方案）投标方案投标人名称：****有限责任公司地址：****号二楼联系人：****投标日期：****报告说明声明：本文内容信息来源于公开渠道，对文中内容的准确性、完整性、及时性或可靠性不作任何保证。本文内容仅供参考与学习交流使用，不构成相关领域的建议和依据. 1 11.2当前国内外煤矿行业信息化现状 1 4 9 9 1.3.3数字化矿山定义 2 2 2 231.5.4数字化矿山建设指导思想 241.5.5数字化矿山建设原则 25第二章数字化矿山建设设计依据与范围 272.1数字化矿山建设设计依据 313.1数字化矿山系统架构 3.1.1数字化矿山统一的平台或系统规划 3.2系统建设的理论支撑和模型研究 3.2.2灰色地理信息系统的相关概念 3.2.4灰色地理信息系统数据模型 43.3高精度透明化三维动态地质模型和巷道建模 3.3.1矿井三维地质模型的自动构建 3.3.3高精度透明化三维地质模型的动态生成 3.4面向多部门管理与信息共享应用的管理模型 70 —2—3.5.1煤矿重大危险源分级体系 3.5.2评价指标体系构建的原则 3.5.3评价指标体系结构 3.5.4评价指标体系 3.5.5瓦斯、水害评价方法研究 3.6煤矿重大危险源预警模型 3.6.2其他数学模型的研究与应用 4.1XX煤矿数据传输平台 4.1.2工业以太环网(综合自动化网络) 4.1.4服务器和磁盘阵列 4.1.5网络安全系统 4.1.6网络行为管理系统 4.1.7工业以太环网主干光缆 4.2XX煤矿数据传输系统 4.2.1传输系统设计 4.2.2传输系统功能特点 4.2.3各监测监控网络和以太网的融合 4.3XX煤矿数据仓库、模型及软件平台的集成开发 4.3.1矿山数据仓库 4.3.2软件平台的总体架构设计 4.4.2关键技术 4.5三维可视化平台的关键技术开发 4.5.1开发内容 4.6.1功能设计 4.6.2软件平台系统设计 5.1综合自动化监控平台 5.2组态软件 5.3综合自动化子系统的建设和接入 5.3.3井下排水监控子系统(接入) 5.3.4矿井通风监控系统(接入) 5.3.5矿井压风机监控系统 5.3.7生活水、污水处理厂监控系统(接入) 5.3.8水源井水处理系统(接入) 5.3.9锅炉房监控系统(接入) 5.3.10主副井提升监控系统(接入) 5.3.112#副立井监控系统(接入) 5.3.12电力监控系统 5.3.13瓦斯抽放监控系统 5.3.14洗煤厂生产系统(接入) 5.3.15钢丝绳在线检测系统 5.3.16矿井产量监测系统 5.3.17机车信集闭系统 5.3.18综掘工作面监控系统(接入) 2055.3.19其他子系统接入 5.3.20集团公司和XX矿系统平台 2085.4矿井通讯系统建设 5.4.2矿井无线通讯系统(wifi方案) 5.4.3矿井无线通讯系统(3G方案) 215.4.4矿井信息引导发布系统 2305.4.5矿井IP广播系统 2315.5矿井辅助系统建设 2345.5.2大屏幕显示系统 5.5.3煤矿安全生产三维仿真培训与地质构造透明化3D环幕显示系统 235 245 2465.5.6瓦检员巡更系统 第六章安全生产监测系统 248 248 6.1.2系统设计 248 2516.2安全监测子系统 6.2.3系统功能 2546.2.4系统接入 6.3井下人员定位管理系统 6.3.3系统功能 260 6.4无轨胶轮车调度管理系统 2676.4.3系统主要技术指标及功能 268 272 2726.5.3系统组成与工作原理 6.5.4数据接入方式及格式要求 275 6.6.1监测、分析内容 2766.6.3系统接入 6.7束管监测子系统 2776.7.1系统概述 6.7.2系统组成与特点 277 278 第七章数字化矿山软件平台及应用系统 7.1.1地测空间管理信息系统 2807.1.2防治水管理信息系统 2907.1.3地质保障数据处理系统 291 2917.1.5采矿辅助设计系统 7.1.6矿井供电、固定与运输设备选型设计系统 7.1.7调度指挥系统 3277.1.9质量标准化管理系统 7.1.10煤质、运销管理信息系统 7.1.11基于Web生产技术管理信息系统 7.2.1安全管理信息系统 7.2.2安全生产综合管理信息系统 7.2.4矿井应急救援管理系统 7.2.5矿井安全闭环管理系统 7.3.1水害识别、预测、预警系统 7.3.2通防危险源识别、预测、预警系统 4117.3.3顶板危险源识别、预测、预警系统 443 46 7.4.2总体方案架构 4477.4.3技术设计方案 449第八章煤矿三维综合管理系统 4538.1地质模型、巷道模型和机电设备模型等的建立及可视化 8.1.1地层与断层建模与三维可视化 4538.1.2巷道几何建模及可视化 4558.1.3钻孔自动建模及可视化 456 4568.1.5机电设备的建模与三维可视化 8.1.6煤矿管网的建模与三维可视化 4618.2三维编辑平台 4638.2.1三维自动建模功能 4638.2.2第三方模型导入 463 464 4648.2.5图层控制 464 4658.2.7对象编辑 4658.3三维管理一体化平台 4658.3.1三维漫游 4688.3.2视频和图片输出 4738.3.3坐标、距离和面积量测 473 4738.3.5通风线路、避灾线路等模拟 4748.3.6三维剖切 4758.3.7井上下环境监测信息实时显示 4768.3.8井下设备综合自动化信息查询与显示 4808.3.10危险源三维预警 4828.4网络三维管理平台(系统) 4848.4.1三维综合管理平台 4848.4.2三维管理平台 4848.4.3监测监控与应急救援 485第九章项目实施计划 第十章项目培训计划 10.1项目培训目的 10.3项目培训计划 493 10.4.2技术培训内容 1第一章项目概述1.1项目背景和意义团，也已经形成管理或生产的四级架构(生产矿井、分公司、集团公司、国家行政管理部门),但其管理模式和方法较为落后，没有形大量的信息化建设成果(硬件、软件)在煤矿安全生产过程中也没自上世纪80年代初以来，随着计算机，特别是微型计算机技术21.已经实现了核心技术的研发和实用化国外矿山软件研究和开发机构大多没有基于其他成熟应用软件(1)满足矿山开采需求的三维可视化平台的数据模型和数据结(2)研究并开发了系列化的二维、三维核心数据处理方法，如(4)矿床构模技术水平伴随着信息及计算技术的发展而不断地向层状矿体的网格模型和基于矿床平面图和剖面图上地质信息的断(5)全自动或交互式的快速地下采矿工程设计技术，如参数化设计核心技术。参数化设计可以通过设计参数驱动(或图元驱动)方(6)诸如美国科罗拉多矿业大学的AlexandraM.Newman,Mark(7)利用三维可视化、多目标决策、神经网络等技术对编制生(8)报表或台帐表头或结构的自定义技术。2.已经形成了矿山专用软件开发队伍和研究机构3些软件并非由其他通用软件平台(如AutoCAD、Arc/Info)二次开发“Grounteeknik2000”战略计划。4(3)对3S技术的集成应用研究较少，而且物联网、决策支持等(4)虽然国外著名矿业软件公司(Surpac,Datamine,Micromine等)在中国成立了办事处或代理机构，但除了在我国露天煤矿有少量上世纪80年代，煤矿信息化的研究主要集中在利用DBASE数据上世纪90年代后，由于计算机图形技术的进一步引进和发展，工程有关的简单图形。但直到上世纪90年代中后期，由于对空间信主要有从底层研究开发的煤矿地测专业制图系统和基于MapInfo或5此外，从上世纪80年代初开始，原煤炭工业部、各矿业集团、的问题如下(见图1-1)。1.对信息化的投入有限，理论研究落后这里包括资金和人才的投入。煤矿信息化已经走过了近30年的6问题1问题1对信息化的投入有限，理论研究落后。问题2数据处理的核心技术没有全面的突破。问题3专业分得太细，没有从本质上进行多学科的联合攻关和应用。问题4问题5问题6缺乏与信息化相适应的企业管理制度.问题7对重大危险源的分类模糊。问题8没有建立多专业、多学科集成的重大危险源检测、识别和预警模型。问题9各检测、监测系统及数据管理平台相对独立，信息不能共享。问题10传感器的精度低、使用寿命短。传感网建设和技术攻关滞后，数据获取设备的实时在线功能弱。图1-1煤矿信息化存在的问题787.对重大危险源的分类模糊我国国家标准GB18218-2000对重大危险源的概念定义为：长期或者超过临界量的单元(包括场所和设施)。掘，主要是基于阈值的报警(如瓦斯)。9.各检测、监测系统及数据管理平台相对独立，信息不能共享大多数矿井仍以专业为界线(监测监控、地测、通风、运输、机电、调度、采矿等)分别研究、开发、配置软硬件系统，没有统一的信息生产事故的分析和预警必须对不同专业的数据进行综合分析才能得10.缺乏集成的三维动态数据处理平台9数字矿山数字矿山智能矿山综合自动化单系统自动化时通过科学合理的管理制度和流程加以应用才是真正意义上有血有(1)具备可靠和全面的传感和执行机构。(2)具备可编程的控制系统。(3)具有远程监测监控功能。(4)单系统根据条件可以进行系统自动化运行。2.综合自动化阶段关键特征(1)具备高速网络通道。(2)实现各自动化系统的数据融合。(3)具备一定的数据挖掘能力。(4)具备可建模的联动控制策略。3.数字化矿山阶段关键特征(1)综合自动化、管理信息化、空间数字化三化数据融合；(2)在多维空间矿山实体的基础上动态嵌入与矿山安全、生经营相关的所有信息如环境参数、机电设备运行状态、人员、产量、(3)具备基于GIS的二维、三维或多维展示平台。(1)在数字化矿山的基础上，运用人工智能技术、数据挖掘技数字化矿山由数字地球的定义延伸而来，即在矿山范围内以三维坐标信息及其相互关系为基础组成信息框架，并在该框架内嵌入1.4XX煤矿概况及数字化矿山调研现状1.矿井概况(1)交通位置(2)自然地理(4)煤层及煤质根据对XX煤矿数字化矿山综合自动化、信息化系统设计与建设2、表1-3、表1-4。理平台数据库问题接口控制问题1综采面监控子系统未建设2主煤流运输集控子系统统目前井下只有中央大巷一条皮带，皮带设备已招标，但设备还没就位。控制系统未招标。3掘进面监控子系统设4井下排水监控子系统设为ZP-31水装置。触摸屏。长沙昌佳主排水控制系统已经招标，但系统目前还未建设。接入子系统名称接口接口协监测or主要监测与控制量组态软接入厂使用情况存在其接口控制问题议控制件商问题他5井下供电监控子系统设接口20台低开。开关控制，综保参数监测。接入厂商：淮南万泰。综保：上海山源。井下供电监控系统已招标。但未建设。6通风机控制系统入口振动、风机风量、静压、全压、风速、风门开度、电源等状态和参数。通风控制系统已建成。正在使用。7压风机控制系统设格索兰。8地面供电监控子系统入系统未招标9主副井提升监控子系统入主控提升为S7-400。控制保护为S7-主站完成整个电控系统的信号处理，数据计算，通讯控制，系统管理，系统操作，系统保护等，实现提升系统的各种工艺西安利提升控制系统已经建设完成，未验收。接口控制问题保护。辅控对影响提升机运行的关键信号(如速度、容卷等等)均采用多重保护。副立风井监控子系统入接入厂商：西安荣和。电统：西马格系统已建成，正在使用接入子系统名称接口接口协议监测or控制主要监测与控制量组态软件接入厂商使用情况存在问题其他监控系统设江苏宜洁系统设备已招标，制系统未招标。井下水处理系统设上海富大水源井水处理子系统入无接口江苏宜洁水源井水处理控制系统已经建设接口控制问题锅炉房监控系统入利时量、总水流量、煤量、电量等参数的监测。西安耐博锅炉房监控系统已经建设完成，正在使用设为洗煤厂设备已招标，但设备未完全到位，控制系统未招标。钢丝绳在线监测未接入射阳县无损检测研究所钢丝绳在线监测系统已建成，正在使用。防火灌浆站系统未接入控制系统为无系统煤仓料位系统无系统工业电视监控系未建工业电视系统未接口控制问题统设招标。调度通讯系统未建设调度系统：上海山源。建设厂商：西安盛调度通讯系统已招标，未建设。主要监测与系统型存在问1安全监测监控系统未接入重庆院2人员定位系统无系统3井下紧急避险系统无系统4井下压风施救系统无系统5井下供水施救系统无系统7无线通讯系统无系统8束管监测系统未招标主要监测与系统型存在问9矿压监测系统地面水文监测系统井下水文监测系统瓦斯抽放监控系统未接入软件接入子系统名接口厂商关联系1办公管理系统(OA)2运销系统3财务管理系统4人力资源管理系统5物资管理系统6安全隐患管理系统7煤矿专业GIS平台软件接入子系统名称是否建设接口接口协议主要功能厂商关联系统使用情况存在问题软件接入子系统名接口厂商关联系8地测空间管理信息系统龙软9通风安全管理信息系统矿井供电、固定与运输设备选型设计系统安全生产技术综合管理信息系统煤矿三维可视化系统信息系统矿井安全生产监测预警系统信息系统技术资料数字档案数字化矿山工程建设是以矿山采掘系统的完整过程和具体需求一个层次是将“数字化矿山”中的固有信息(即与空间位置直接生产、技术、营销等)组成一个意义更加广泛的、多维的“数字化矿2.加强井下感知物联网和数据中心建设(2)生产系统由自动化向智能化发展，最终实现少人(无人化)(4)综合管理数据输入发展为全部数据系统自动生成。(5)由监测监控功能向辅助分析管理功能发展。(6)调度监控由菜单式提取升级为区域立体展示，由故障(事故)被动跟踪向主动报警提示发展。(7)矿井各系统由二维模拟发展为虚拟矿井三维综合管理系统根据党的十七届五中全会精神和“十二五”发展规划的要求，1.技术领先2.管理现代3.环保低碳4.和谐一流1.业务驱动，标准先行原则2.实用性原则3.先进性原则水平，在5至10年内不落后或不被淘汰。先进性不仅反映对提高矿4.成熟性原则5.整体性原则6.全面覆盖、高效精细原则7.可扩展性原则8.分步实施原则9.安全性原则系统应该能提供网络层上的安全手段防止非控制网授权用户访令下发准确到达。同时必须实现工业控制网数据全公司全方位共享。●《计算机软件可靠性和维护性管理》●《计算机软件质量保证计划规范》●国际标准化组织(ISO)●国际电工委员会(IEC)2.从系统建设的角度●电力监测监控系统。●煤层自燃(束管)监测子系统。第三章数字化矿山架构及建设模型3.1数字化矿山系统架构集团数字化矿山的系统架构参见图3-1所示。统一统一的一维6三统统的其它数据仓其它数据仓库维管理及组态软件平台分元数据库元数据库教企业网千兆工业以太环网企业网数据采集与执行层据的管理，采用统一的GIS、三维可视化或虚拟矿井平台；对综合自2.统一的管理平台3.统一的数据传输除了瓦斯监测系统外(目前国家规定必须是专网),井上下企业4、统一的数据仓库(1)安全生产运营管理平台(2)安全生产执行控制平台(1)安全生产井上下动态实时在线信息的采集。这里主要包括自动化系统(如综采工作面控制系统、胶带机集控系统等)、其他生产指挥信息采集系统(井下工业电视系统等)。(2)生产技术和运营管理数据的采集。这里主要包括非实时的(3)执行控制层或管理决策层信息。通过管理决策层的分析、处理，其结果通过控制层、传输层达到执行层，完成对设备的控制、2.数据传输层3.数据存储层策支持模型库)的组织和管理；完成在线检测、综合自动化、生产技4.系统控制层(1)原煤生产分控中心。实现对原煤系统，包括采掘工作面系(2)电力系统分控中心。实现对地面变电所、副井变电所，井(3)机电分控中心。实现对井下主排水、矿井水处理、生活污6.表现层局部或全部重构。我们提出灰色地理信息系统(GrayGeographicInformationSystem,简称GGIS)的概念。GGIS能够分析和处理灰目前国内外广泛使用的地理信息系统都可划分为白色或者是接近白(1)黑色系统：无任何信息已知，只是一些推断和预测(见图3-2(a))。由于边界的颜色是黑色的，所以，无法获取边界内得到满足应用要求的所有信息(图3-2(d))。间对象的地理信息系统的理论和技术方法。由于矿山地质体或矿体(如煤层)数据具有如下几方面的特点，因而，传统GIS难以在地质(1)除非发生大的构造运动或其它地质事件，我们可以认为在对矿体勘测和开采这个有限的时间段内其空间形态等参数是不会发(2)钻孔、野外地质调查、地面采矿工程、井下的掘进巷道和通过这些有限工程获取的数据反映出的地质体并不能反映三维空间(3)随着地质或采矿工作的不断深入，与地质体有关的控制数据(如钻孔或物探数据)不断增加，即对地质体的控制越来越精确，(4)在任一时刻，只有对诸如钻孔、掘进巷道等新老数据进行(5)只有完全揭露地质体(如露天开采中剥离盖层，地下开采中的完全回采),人们才能获取地质体的所有真实数据，此时，相应管理信息系统是一个灰色的系统，即为灰色地理信息系统(GreyGeographicalInforma图3-3(a)中随着勘探工作的深入其煤层图形发生了变化，或图3-3(b)中完全是由于人认知的变化产生的煤层图形发生的变化。当然，灰色地理信息系统也可以处理与白色地理信息系统相关的空间对象，白色地理信息系统只是灰色地理信息系统的一个特例，白色数据是灰色数据的一种状态(灰色数据已经白化，成为真实数据)。图3-3煤层变化示意图3.2.3灰色地理信息系统的定义及特征灰色地理信息系统的定义：指现实世界中相关控制数据已知或满足应用需求，以及那些真实存在而且其空间形态等参数不会发生变化，但由于控制数据或认知的缺陷造成并不完全已知的各类空间实体的空间数据以及描述这些空间数据特性的属性，在计算机软件和硬件的和应用的技术系统。GGIS数据处理的前提是在某一认知状态下控制部分空间对象的数据的精确度存在问题，它的最大特点就是数据处理过程具有“去伪存真”的功能，不仅点、线、面、体之间在不同认知状态具有内在的联系，而且随着数据的增加或认知状态的变化，相关空间实体对象的表现形式，如图形将更加精确，它们与真实地质数据和其它特征数据之间具有自适应的特征。所以，灰色地理信息系统带有一般控制系统自适应和动态修正的特征(见图3-4),这也是灰色地理信息系统与白色或传统地理信息系统最大的区别。动态修改模型最新生产信息根据煤矿空间数据的特点及二维灰色地理信息系统(Two-三维灰色地理信息系统(Three-dimensionalGrayGeographic(1)它们能够精确地(相对的)表达煤矿空间实体中普遍存在1.一个规定 2.两个概念标识。见图3-6(b)。图3-7给出了全要素的结构化TIN与2D-GGIS一体化的数据模型。从图3-6中可以看出，模型将空间数据类型抽象为点状目标、线“特殊点”也可以表达那些完全孤立的点，如注记分隔线的端点。“一般线段”指那些无需建立拓扑关系的线状图形目标，如勘探线、不部分部分角形顶点重新生成不面状目标入三角形边部分也是通过这种关系实现一体化的。由于TIN是以2D-GGIS系统的矢量(1)继承了TIN与2D-GGIS系统的动态修改和自适应功能。点状目标线状目标点状目标线状目标面状目标体状目标顺序弧相邻三棱柱体GGIS是技术系统，是研究者用来分析和解决实际地学问题的工具。与传统GGIS类似的，GGIS的功能可划分为：数据采维技术和数据管理等功能上都具有自身的特点。如图3-10所示。图3-10灰色地理信息系统的功能特点示意图1.原始数据自动生成图形相应的图形变化较小。而对于GGIS来说，随着时间推进，原始数据面图绘制工作能够很快完成。参见图3-11。图3-11勘探线剖面图的自动生成2.图形数据的动态修改生成TIN,并重新生成局部区域的等值线；根据平剖对应，剖面图上3.复杂拓扑关系自动生成交。图3-12给出了系统建立的巷道立体图。该(3)储量计算和资源评价专业GIS,不仅在地质勘探、煤矿开采行业发挥了重要的作用，而且在未来能够推广应用到金属矿山、油气勘探、水文地质、工程地质、(1)研究对象带有灰色特征信息，即信息部分已知部分未知。(2)研究对象是小样本数据。(3)研究方法强调信息优化，新信息不断加入使得研究对象越(1)通过物探技术得到的高分辨率数据。(2)通过对数据的处理和推断，建立由较小或很小基本地质单(3)根据最新获取的生产数据快速对已有模型进行动态修正，将为TIN的自动生成奠定基础。平面上的构型较为简单，边界形状较为规则(以凸形为主)。图3-13代表了建立矿山TIN时可能遇到的所有情况，其中包括正断层(F9)、逆断层(F8)、正断层与正断层的切割(F5与F6),正图3-13复杂地质体边界形态示意图ARTPN的自动生成算法以自动生成TIN模型的算法为基础，结合下面介绍的两条主要准则，就可以构造出ARTPN。准则1:假设研究区域地质实体的层面数(包括地层面、断层面等)为mm,参与任一地层TIN自动生成的数据点数为所有地质实体实际控制点数的并集，即，联网的数据点数TOTAL为：准则2:对于任一地质实体层面STRA(ii)(ii=1,2,.,mm),参与其TIN生成的数据点只是那些位于地质体边界内(包括边界)的TOTAL中的数据点。以图3-14说明即为：断层面HIJK位于地层1、2之间，参与联网的自动生成数据并集的TIN后，再分别对不同地层同一平面投影三角形顶点的标高进行处理(包括对已知点的赋值和未知点的插值),就可以生成具有三维空间特征的ARTPN。如果空间变量(如瓦斯含量、煤质等)在两个地层面之间发生变化，即一个地层不是单一属性的。这样，就必须对表达该层的ARTP体元进行进一步的处理，使它们成为单一属性的体元，以满足实际应用的要求。归纳起来，表达空间变量在ARTP体元内部变化的方法有两要21、变量只在z轴方向发生变化(如图3-15(a)所示),对于这种(1)计算ARTP在z轴方向的长度h。2、变量在空间的变化无规律(图3-15((1)在z轴方向上对ARTP进行等分(方法与图3-15(a)相同)。参数，主要有拱形、矩形、梯形、斜梯形等(图3-16)。巷道中心线我们将地层剖分成一系列邻接但不交叉的ARTP体元的集合，但有机地结合起来，我们应该在ARTP体元剖分的过程中上，增加了若干个能够描述巷道形态的数据点，如图3-17中的A、但在实际工作中，这些参数数据并不是全部都需要直接获取(例如，坐标X、坐标Y除起算点输入外其余均为计算所得),而是可以通过图3-16主要巷道断面形态示意图图3-17局部巷道的形态控制点我们将一条巷道的底板看作一个曲面，除底板以外的其它各个面看作另外一个曲面。这样，一条巷道就和地层相对应，由上下两个曲面组成。我们可以生成以数据点集TOTAL为基础的TIN,在经过高程插值后，就可以生成包括地层和巷道在内的全区统一的ARTP体元的的拓扑关系表达其边界即可。3.3.3高精度透明化三维地质模型的动态生成高精度透明化三维地质模型除了通过物探技术得到的高分辨率数据外，还有另一层意思：通过对数据的处理和推断，建立由较小或很小基本地质单元组成的，更能反映地质体空间分布细节的地质模型，并提供对地质环境中的地质体进行操作和分析的功能。高精度地质模型应由一系列地质子模型组成，这些地质子模型是根据不同地质体，如地层、断层等地质体的不同特征而专门设计的。地层模型是地质体三维可视化、煤矿企业利用GIS技术进行安全管理的基础，而最新的煤层底板等高线又是生成地质模型的基础数据。所以必须研究地质模型和煤层底板等高线之间的关系和问题。通过研究，建立地层模型存在的问题有如下特点：(1)现有的地质模型大多基于钻孔或煤层底板等高线图生成，等高线间距较大，因此建立的基本单元(如三角形)的尺度大，精细程度差，无法实现相关图形或数据的满足实际要求。(2)巷道数据和煤层底板数据是动态变化的。随着开采的进行，巷道和回采工作面不断延伸，对煤层底板的实际控制点越来越多，这就需要动态修改煤层底板等高线，使之更加接近于它在三维空间的真实状态。(3)对煤层底板等高线的修改都是局部的，但计算机自动追踪和生成煤层底板等高线是基于整个地质模型的。如果地质模型的基本单元(本项目是指三角形面片)尺寸过大，即模型不是十分精细，那么自动追踪出的离当前修正区域较远或很远的等高线就可能偏离生成地质模型之前的等高线位置，如图3-18(a)和图3-18(b)所示，这显然是不合适的。因为生成地质模型之前的等高线是通过地质专业技术人员确认的，储量块段边界等界线与它密切相关，如果它们经过模型动态编辑后，重新自动追踪等值线后，位置发生变化，那么储量值等参数也会发生变化，这对日常生产的管理是十分不利的。(a)原始底板等高线图新追踪修改新追踪图3-18动态编辑后重新追踪等值线发生整体变化立地质模型的基础。因此，我们研究了如何建立高精度并提出了三个方法，即等高线加密后建立地层TIN模型；对原地层TIN模型进行局部或整体细分后重构地层TIN模型；已知数据点加入原地层TIN模型后重构地层TIN模型。另外，对高精度地层模型的研究还包括三维精细地层模型动态编辑和平面等值线图联动局部更新的关键技术。其技术路线如图3-19所示。新钻孔数据等型是否达到细程度过没TIN模型图3-19建立精细地层模型技术路线高线图间距较大，如25米，这样建立起来的模型比较粗糙。如果能(1)首先打开某一煤层底板等高线图(如图3-20所示),当前等值线间距为25米。根据该等高线图，生成过渡三角网模型(如图3-21所示)。值线，如5米，将等值线加密为间距5米(如图3-22所示)。(3)重复执行步骤1中生成三角网操作，即可生成相对精密的三维地层模型数据(如图3-23所示)。图3-20间距25米煤层底板等高线图图3-21间距25米煤层底板等高线图三角网生成图3-22间距5米煤层底板等高线图由于三角形的顶点大多属于原始数据点或等值线特征点(如拐3-24。图3-24(a)、图3-24(b)和图3-24(c)所示的方法新增加的三图3-24三角形加密示意图(1)插入新点，采用Watson的空外接圆算法实现，或将新点所(2)删除节点，如图3-25,将以删除节点为顶点的三角形形成中的拓扑关系数据，获取以删除点P为顶点的所有三角形集合T={T1,T2,…,Tm},并获取它们除P以外的顶点集DV={V1,V2,,…,Vm};②使用三角网生成算法对DV进行三角网剖分。图3-25删除节点(3)平移结点，在TIN中平移一点，可转换为点的删除与插入(4)根据相邻层TIN的变化调整当前层的TIN模型。这一点主要是针对层状矿床而言的。因为，一般情况下，相邻层状矿床间的层间距在局部范围内是较为稳定的。所以，可以利用相邻动态调整当前层的形态。在图3-26中，因钻孔数据P1的加入，地层A的形态发生变化，而钻孔又没有穿过地层B,所以B的形态只有根据A形态的变化和层间距加以修改。由于本文采用地理信息系统对于研究区内所有地层的TIN的平面位置都是完全一样的，所以，地层A中加入P1点后，地层B中必然增加一点P2。因P2点的高程值可以通过层间距推断出来，所以，待得到P2点的高程值后，动态修改问题就转化为同一地质体TIN的修改，即与上一点的算法完A图3-26相邻地层TIN修改变化示意图本项目所研究的精细地层模型中，对TIN主要的修改方式是加入数据点，包括加入新数据点、编辑数据点等。由于地质实体三角形顶点的特征值并非都是钻孔等原始数据点，有些顶点数据是根据原始数据插值获得，因此当有新的原始数据动态地加入模型，或者模型某些数据被动态地编辑了，原来那些通过插值得来的特征值就需要再次计算，以更真实地模拟地质体。所以，动态编辑三角网后需根据修改点层模型的流程如图3-27所示。原始数据点点和编辑数据图3-27模型动态编辑与重构流程图自动追踪出的离当前修正区域较远或很远的等高线就可能偏离生成题中就明确提出要实现煤层底板等高线图等地测图件的自动生成与分别在平、剖面中的分布，从而可以做到“牵一发而动全身”,实现(1)膨胀算法利用“膨胀算法”进行插值计算的原理为(参见图3-29):假设TIN的大部分三角形顶点都具有特征值(如标高),那么,对于某一插值点G(G可以为无特征值的三角形顶点),以G点所在三角形的三边顶点的(x,y,z)。待获得相当数量的具有特征值的三角形顶点后，利用下面将要介绍的的曲面样条函数算法，就可以得到G点的插值结图3-29膨胀算法示意图11)层数不能太多。否则搜索出的三角形顶点数过多，这必将造点：当同时使用了断层上下盘的相邻点，如图3-30的B、F两点，其中F点为插值三角形C点时搜索到第七层时的三角形顶点，因B、F两点太近，而且诸如地层底板标高等特征值有较大的差异(断层落差大时更是如此),所以将造成曲面的畸变，使插值结果与实际值相差太大。若为逆断层时，还可能导致原始数据的构型错误(因为逆断层图3-30膨胀算法示意图22)层数不能太少。如果层数太少，那么用于曲面拟合的数据点自动化程度。对图3-31中的插值点G,如果搜索数据点的层数为1 (图3-31(a)),那么搜索出的数据点数为3,拟合后的曲面为平板(假设三角形三顶点都有特征值),插值结果与周围的趋势不一致；若搜索层数为3(图3-31(b)),其插值结果反应了点D周围的地层变化趋特征值ff图3-31层数与插值效果示意图图3-32平面等分示意图等分角度法的本质就是以插值点为中心把360度的平面作N等分(图3-32中N=8),然后在每一等分的平面内搜索原始数据点。在当(2)曲面样条函数1)插值算法的选择。对原始TIN的加密，待通过膨胀算法得到以，插值算法的选择是十分重要的。在现有的GIS,CAD系统和参考孔等)代表了地质体在三维空间中的真实位置，所以，插值模型在对(c)用于插值的原始数据点不一定规则排列，可以随机分布。因此本文采用曲面样条函数作为加密TIN的插值算法。2)曲面样条函数原理曲面样条函数的表达式为：式(3-2)中ao,a₁,a₂,F(i=1,2,.n)----待定系数g----调节曲面曲率大小的经验参数，它视实际情况适当选取。待定系数ao,a₁,a₂,F(i=1,2,.n)可以通过下列方程组求得：式(3-4)中2、平面修剖面3、致密网状平剖对应息控制的煤层或标志层专题图形，由于线间距比较大(如50米或25米),如果把上下层的图形叠加在一起，往往有矛盾之处。如果可以通过剖面校正平面，这将提高模型的精度。为此，需开发如下功能：(1)可以纵横交错切割任意数量的剖面图。如图3-33中的剖面图3-33网格状预想剖面的剖面线提空间息提她恻息图3-35基于空间数据库的生产专业部门信息共享据存储、集成开发专业应用软件(面向生产技术层)与远程管理平台 (面向领导层、决策层、管理层),真正实现服务于煤矿安全生产管相配套的管理制度与基于工作流的分级处理反馈管理机制构成了煤为此，系统的整体架构是浏览器/服务器+客户端/服务器体系结生产矿井等多部门与多管理层面的数据共享不同机构部门不同级别人员的分级处理(包括信息上报与信息反馈),一旦出现某一岗位信息的反馈不及时则上报到相应的上一级主管部批一主管领导审批—矿长审批(若有需要)一公司主管部门一主管领全生产信息分级处理反馈管理模型如图3-36所示实现分级处理与管分级的责任人顺序定制可以根据实际情况配置和修改。见图3-矿井技术层图3-36基于工作流的信息分级处理反馈管理模型图形服容设置及直看图形服容设置及直看发送短傅时：船设及时回复。58下一负0905姓名交ps⁰11040206防防防耀图3-37分级管理责任人定制示意图煤矿重大危险源评价指标体系主要是面对重大危险源的单一评(1)分级种类和指标要反映灾害的基本属性特征和主要灾情特(2)划分的级次数量和不同级次的幅度适当，要恰如其分地反(3)等级指标明确，划分方法简单，便于应用。(4)考虑国外矿井重大危险源分级和其他危险源的分级方法，3级，灾害发生的可能性中等(较大)。2级，不易发生灾害(小)。1级，不发生(很小)。5预敬级22不发在不发在1.系统整体性(3)层次结构性：评价指标体系是由一定层次结构的评价指标组成，在层次结构中，各评价指标表述了不同层次评价指标的从属关系和相互作用关系，从而构成一个有序、系统的层次结构。(4)关联性：主要充分考虑评价指标体系内部的指标属性关联性。指标间的关联影响与关联驱动。(5)可适用性：任何指标的建立必须具有较强的可操作性与实用性。2.科学性矿井安全事故的发生是矿井安全隐患按照科学的自然规律产生，也是客观存在的。这就要求对其评价的指标具有科学性和客观性，评价指标就必须通过客观规律、理论知识分析获得，形成经验与知识的互补，还必须保证评价指标的概念明确。1.指标的特殊性与普遍性评价指标的确定要根据其共性(普遍性)与特殊性。例如，同样是瓦斯事故，但导致事故发生的因素可能不一致，有的是瓦斯积聚导致爆炸事故，有的是煤与瓦斯突出导致瓦斯事故。在指标采用通用性原则对矿井普遍存在的共性指标建立评价层，如瓦斯积聚的评价。而对于特殊性指标，根据其结构层次和关系作为特殊指标处理，既保证了评价的普遍性，又兼顾了特殊性。2.可量化性随着计算机技术、数据库技术以及决策模型与方法的研究与成熟，通过量化指标实现矿井重大危险源评价是一种趋势。特别在多指标评价体系中，定性是基础，定量是目标。依据量化指标参数评价可提高评价的准确性。3.5.3评价指标体系结构评价指标体系的选择和确定是评价研究内容的基础与关键，直接影响到评价的精度和结果。指标体系应能够反映矿井重大危险源的主要特征和基本状况，以反映矿井重大危险源存在危险状态为目标。因此，指标体系的构成要素对评价过程至关重要，选择的因素太多，可能过分增加系统评价指标体系结构的复杂程度和评价的难度，而且掩盖了主要的关键因素；指标因素过少，评价过程简单易行，则不能全面系统客观地反映实际情况。引发矿井安全问题的因素是多种，几乎涵盖了生产技术的每一个DZDZ:地质因素ZH:灾害因素GL:管理因素ZB:生产装备因素WX:危险源因素矿井安全评价指标体系图3-38矿井安全评价指标体系地质因素矿矿井重大危险源因素图3-39地质因素指标分解图图3-40矿井重大危险源因素指标分解图矿井重大危险源评价指标体系库就是矿井重大危险源隐患发生水灾重大危险源评价指标体系分为地面水灾监测评价指标体系法进行预警，具体的指标体系见表3-2。蓝色预警：作业地点水位标高变化绝对值大于或等于2并小于黄色预警：作业地点水位标高变化绝对值大于或等于3并小于4。橙色预警：作业地点水位标高变化绝对值大于或等于4并小于5。红色预警：业地点水位标高变化绝对值大于或等于5。(1)图形评价预警指标体系库警指标体系见表3-3。表3-2水位标高梯度预警指标体系库A:t个水位标高数据样本的均值。Di:水位标高取样数据。Dn:水位标高当前数据。V:水位标高变化绝对值。评价项目V(米)蓝色预警V(米)黄色预警V(米)橙色预警V(米)红色预警表3-3井下水图形评价预警重大危险源预警指标体系预警对象预警项目预警指警度采取措施采空积水区距离60米橙色预开始探水后消红色预老巷距离橙色预开始探水后消红色预底板重点警距离30米橙色预采取措施后消长期观测孔数据观测旬测橙色预填报后消警深井距离120米橙色预采取措施后消断层防水煤柱柱边界30～60米橙色预人工消警红色预人工消警地表水体冲距离120米橙色预采取措施后消物探水文异常区距离橙色预采取措施后消红色预采取措施后消(2)流量梯度预警指标体系库行预警，具体的指标体系见表3-4。表3-4流量梯度预警指标体系库A:t个流量数据样本的均值。Di:流量取样数据。Dn:流量当前数据。AI(n):百分比梯度。评价项目蓝色预警黄色预警橙色预警红色预警流量梯度预警分为蓝色、黄色、橙色和红色四级：蓝色预警：作业地点流量百分比梯度值大于或等于20%并小于黄色预警：作业地点流量百分比梯度值大于或等于40%并小于橙色预警：作业地点流量百分比梯度值大于或等于60%并小于红色预警：作业地点流量百分比梯度值大于或等于80%。(3)明渠-水泵趋势预警指标体系库以井下水水文监测系统的明渠流量为危险源，结合水泵最大排水量，采用趋势预警的方法进行预警，具体的指标体系见表3-5。明渠-水泵预警分为蓝色、黄色、橙色和红色四级：蓝色预警：水平明渠流量达到水泵最大排水量的时间点与当前时间点的时间差值大于或等于4小时并小于8小时。黄色预警：水平明渠流量达到水泵最大排水量的时间点与当前时间点的时间差值大于或等于2小时并小于4小时。间点的时间差值大于或等于1小时并小于2小时。间点的时间差值大于或等于0小时并小于1小时。Te:水平明渠流量达到水泵最大排水量的时间-450水平水泵最大排水量：450*3=1350(m³/h)。-600水平水泵最大排水量：600*6=3600(m³/h)。评价项目评价指标预警警级蓝色预警黄色预警橙色预警红色预警学者进行了大量的研究工作，目前公认的是美国学者Hhghes和Raybould提出的Coward爆炸三角形理论，利用动态Coward爆炸三(1)瓦斯或其它可燃气体达到一定的浓度。(2)存在温度适宜的引爆火源。(3)有足够的氧气。如图3-41所示为矿井瓦斯混合气的Coward三角形。纵轴标是0～20.93%的氧气，即等价于0～100%的空气。横轴标是0～100%的瓦点代表爆炸上限，线段APQB下方点代表各种浓度组份的瓦斯、空气及氮气的混合气体。含氧低于R值的混合气体不会爆炸，线段PR是图3-41Coward瓦斯混合气爆炸三角形应用Coward爆炸三角形时，首先给出瓦斯混合气在空气中的爆炸上、下限点P和Q,然后通过瓦斯、空气和氮气混合气的临界上限的瓦斯和氧含量确定混合气的爆炸临界点R。三角形PQR区域内为爆炸危险区间，即混合气体具有爆炸性；四边形QBSR区域内为潜在爆炸危险区间，该区域内的气样含有大量瓦斯及超氮，暂不具有爆炸性，但是一旦与空气混合，则会形成爆炸性混合气体，即具有潜在爆炸危险；五边形APRSO区域内为非爆炸危险区间，该区域内的气体，瓦斯含量低，且氮气含量高，使其不能被点燃，即使与空气混合，也不会形成爆炸性混合气体。识别瓦斯混合气的爆炸危险性时，可按瓦斯混合气的坐标区域判定其所属爆炸区间，从而识别其爆炸危险性。采集实时数据和历史数据，根据可燃气体的爆炸界限，进行气体爆炸上、下限和失爆点的计算，对将要发生超限的混合气体进行预警。(1)根据表3-6可燃气体爆炸上、下限计算混合气体爆炸界限。计算混合可燃气体的爆炸上限、下限。PT/LT=P1/L1+P2/L2十PT——混合气体中可燃气体总浓度，%。L1、L2、L”—各可燃气体组分的爆炸界限，%。Pi、P₂、Pn—各可燃气体组分的百分比，%。表3-6煤矿常见可燃气体的爆炸界限爆炸下限%甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷乙烯一氧化碳氢气硫化氢当求混合可燃气体的爆炸下限时P1、P2...Pn代入可燃气体各(2)混合爆炸气体的失爆点浓度和氧浓度计算方法。Lm:爆炸性混合气体失爆点浓度。根据公式(3-5)算出混合爆炸气体的失爆点浓度和氧浓度。式中，Ni+——使单位体积的某种可燃气体惰化所应加入的惰气量(i=1,…,n),可由相关表3-7查得。表3-7可燃气体H2、CH4、C0失爆所需的惰气量可燃气体加入惰气惰气/可燃气体(体积比失爆点出的气体浓度(体积%)可燃气体氧气根据式(3-6)、(3-7)计算得出鼻点坐标。柯瓦德三角形的做法：横坐标为可燃气体浓度(%)0～100%,纵坐标为O₂浓度(%)0~22%,沿横坐标的(100%,0)和纵坐标的(0,21%)两点做直线，在直线上作出可燃气体爆炸上、下限点，通过三点法做出束管爆炸柯瓦(1)温度趋势预警指标体系库表3-8火灾温度趋势预警指标体系库Ts:当前时间点。Te:作业地点温度达到报警值的时间点。评价项目评价指标预警警级T(小时)蓝色预警T(小时)黄色预警T(小时)橙色预警T(小时)红色预警间差值大于或等于1.5小时并小于2小时。间差值大于或等于1小时并小于1.5小时。间差值大于或等于0.5小时并小于1小时。间差值大于或等于0小时并小于0.5小时。的时间差值大于或等于0.75小时并小于1小时。的时间差值大于或等于0.5小时并小于0.75小时。的时间差值大于或等于0.25小时并小于0.5小时。的时间差值大于或等于0小时并小于0.25小时。表3-9火灾CO趋势预警指标体系库Ts:当前时间点。Te:作业地点一氧化碳浓度达到50ppm的时间评价项目评价指标预警警级T(小时)蓝色预警T(小时)黄色预警T(小时)橙色预警T(小时)红色预警的时间差值大于或等于1.5小时并小于2小时。的时间差值大于或等于1小时并小于1.5小时。的时间差值大于或等于0.5小时并小于1小时。的时间差值大于或等于0小时并小于0.5小时。表3-10瓦斯趋势预警指标体系库Ts:当前时间点。Te:作业地点浓度达到报警值的时间点。评价项目评价指标预警警级T(小时)蓝色预警T(小时)黄色预警T(小时)橙色预警T(小时)红色预警具体的指标体系见表3-11。蓝色预警：作业地点瓦斯百分比梯度值大于或等于40%并小于黄色预警：作业地点瓦斯百分比梯度值大于或等于60%并小于橙色预警：作业地点瓦斯百分比梯度值大于或等于80%并小于红色预警：作业地点瓦斯百分比梯度值大于或等于100%。标参数、预警级别和消警建议详见表3-12。评价项目蓝色预警黄色预警橙色预警红色预警表3-12火灾管理预警指标体系隐患类别评价项目评价指标预报预采取措施揭煤岩巷掘进面距揭煤点长度超限红采取措施，措数学模型预计揭煤长度Ly-已掘进长度Lx≤50高瓦斯、高应力区巷旁抽放孔超前迎红色预停止掘进后消迎头卸压排放(抽红色预停止掘进后消高瓦斯区距高瓦斯区距离红色预填入处理措突出威胁红色预填入处理意见突出危险红色预填入处理意见瓦斯检测点采区红色预指标隆后消警一翼红色预指标降后消警矿井红色预指标降后消警红色预指标降后消警贯通综掘工作面(m)红色预采取措施后消炮掘工作面(m)红色预采取措施后消立采掘工作面顶板重大危险源指标体系见表3-13、表3-14。表3-13顶板压力域值预警指标体系库F:工作面时间段内的整架压力大于等于下限值的合格数据个数。P:整面合格率，单位%。P(%)日N(次)50>P≥40日：N=1蓝色预警P(%)日N(次)40>P≥30日：N=2黄色预警P(%)日N(次)30>P≥20日：N=3橙色预警P(%)日N(次)20>P≥10日：N=4红色预警表3-14顶板离层域值预警指标体系库Da:锚杆的A测点离层值。Db:锚杆的B测点离层值。Max|Da,Db|:锚杆的A测点离层值、锚杆的B测点离层值V:锚杆伸长率。评价项目预警警级蓝色预警黄色预警橙色预警红色预警1.顶板压力域值预警指标体系顶板压力域值预警信号分为蓝色、黄色、橙色和红色四级：(1)蓝色预警信号指工作面时间段内的整面合格率大于或等于40%并小于50%且工作面时间段内，且报警次数等于1。(2)黄色预警信号指工作面时间段内的整面合格率大于或等于30%并小于40%且工作面时间段内，且报警次数等于2。(3)橙色预警信号指工作面时间段内的整面合格率大于或等于20%并小于30%且工作面时间段内，且报警次数等于3。(4)红色预警信号指工作面时间段内的整面合格率大于或等于10%并小于20%且工作面时间段内，且报警次数等于4。2.顶板离层域值预警指标体系根据钱家营矿掘进作业规程制定报警值和预警值，此值应与延展率关联。锚杆巷道必须设十字布点观测，锚杆巷道30～50米设一个十字布点观测点，包括两帮相对位移，顶板下沉及底鼓，巷道掘进10天内，顶板累计下沉量小于50mm,最大下沉速度小于6mm/天，巷道掘进50天内，顶板累计下沉小于150mm,最大下沉速度小于3mm/天。监测期间如果位移值超过上述范围应立即汇报，以便分析原因，采取措施。结合规程的规定，锚杆长度多为2.4米。1.专业GIS系统2.实时监测数据采集系统5.水害说明和监测数据系统6.瓦斯、水害评价预警决策支持系统斯地质图、水文地质图或充水性图上对瓦斯灾害、水害的预警预报。7.基于Web的辅助决策支持系统和远程查询系统基于Web的辅助决策支持系统和远程查询系统是建立在专业GIS系统的基础上，即以瓦斯、水害评价预警系统的数据为背景，以(1)实现集团公司有关领导(如董事长，总经理，总工程师，安监局长以及分管安全生产其他领导，通风处和其他有关处室)通过浏览器对煤矿开采系统和安全监测系统运行情况等进行实时查看与监史数据和相应的图表做出准确的分析判断并给出相应的反馈信息以(2)地测处、通风处实现说明牌、监测表以及评价结果等信息(3)矿上领导可以通过浏览器获取瓦斯、水害的预测预报信息及时做出准确分析与判断，并发现问题快速3.6煤矿重大危险源预警模型矿井重大危险源分类与相关灾害评价指标体系研究只是煤矿重着地理信息系统(GIS)的广泛应用，特别是其空间分析能力的特殊煤矿重大危险源评判预警模型主要有三种：(1)单体评判预警模型；(2)区域评判预警模型；(3)区域—单体联合评判预警模型。所预警、水文一气象联合预警与地质一水文一一体化管理的思路，进而针对矿井重大危险源决策分析提出了基于GIS技术的煤矿重大危险源单体评判预警模型与区域评判预警模型。针对重大危险源识别、预警预报主要有三类GIS模型，主要是基于GIS的单体评判预警模型、基于GIS的区域评判预警模型以及基于GIS的区域—单体联合评判预警模型。笔者在此，重点结合煤矿重大依据矿井重大危险源的某一评价指标及其超标临界值评判相关灾害3.模型数据要求单体评判预警模型的实现需要依托大量的基础数据与实时监测(1)矿井重大危险源历史数据(重大危险源的历史记录，如灾(2)矿井重大危险源隐患点分布图(主要包括：揭煤岩巷掘进(3)矿井水文地质图与矿井充水性图。(4)矿井瓦斯地质图、瓦斯等值线图、瓦斯区域分布图。(5)矿井巷道布置图。(6)矿井地表水体分布。(1)矿井瓦斯历史数据与实时监测数据。(2)降雨量历史数据与雨量监测数据。(3)灾害点历史水文数据与实时水文监测数据。(4)矿井顶板压力监测实时数据。矿井重大危险源单体评判预警模型主要是针对重大危险源引发主导因素实现单一指标评判预警，主要实现流程如图3-42。(1)评判预警指标的选取(2)评判预警数据的获取(3)数据的预处理数据修改数据修改图3-42基于GIS的单体评判预警模型(5)预警预报模型选择质分区图(含瓦斯突出危险区、瓦斯突出威胁区、高瓦斯区等),其种动力作用(如降水量、底板突水或涌水)以及人类工程活动(开采通过对雨量历史记录数据与已发生矿井重大危险源之间关系的研究2.模型评判预警流程在矿井重大危险源“水文-火-瓦斯-顶板”联合评判预警模型的可实现基于WebGIS发布评判预警分析结果。模型具体实现流程如图煤矿自然灾害区域危险性评价历史资料煤矿自然灾害区域危险性评价历史资料叠加诱发因素致分预警判断分预警判断评评价模型2评模型1致预警結预警結果耦食茄实际发灾情况不致实际发灾情况不致致图3-43基于GIS的区域评判预警模型(1)矿井重大危险源历史数据(重大危险源的历史记录，如灾(2)矿井重大危险源隐患点分布图(主要包括：揭煤岩巷掘进(3)矿井地形地质图。图3-44基于GIS的断层构造缓冲区分析示意图(3)灾害因子分析，利用灾害隐患点与评价指标体系建立空间中的空间分析功能实现灾害隐患点图层与各因子图层的叠加分析(如图3-45),并利用最短路径分析或缓冲区确定灾害隐患点存在灾害的图3-45基于GIS的灾害隐患点与灾害因子的叠加分析示意图地质区划图(含瓦斯突出危险区、瓦斯突出威胁区、高瓦斯区等),评判预警判据主要是根据矿井重大危险源因子评价指标体系的空间分析方法参照灾害因子评价指标体系在矿井重大危险源隐患点GIS的区域评判预警模型能在宏观上给出矿井重大危险源危险度在整体实现流程如图3-46。警预报主要偏重于少数重点灾害隐患点(如瓦斯、水害)评判预警，基于GIS的单体评判预警模型应用相对较多，而基于GIS的区域评判井重大危险源隐患识别中通常应用区域一单体联合隐患识别预警模单体预警点堪择图3-46基于GIS的区域一单体联合评判预警模型要素识别模型在地学研究工作中，一个最基本的问题是要确定地学环境与资源的主要要素，按各要素的重要程度和制约强度的差异确定可利用元素、可开发元素和制约元素，以便为系统分析与规划决策服务。这一方面的定量方法就是要素识别模型，其基本原理和步骤如下：(1)范围和任务确定要分析的要素清单，一般可以把这些要素分成两大部分：自然环境资源因素和社会人文经济因素。记几个要素(2)从不同的角度和方面出发，构造上述几个要素的判断矩阵,表示在某一准则下要素i与要素j之间的相对重要性，通过经验判断，然后数量化予以确定。例如：根据需要，可反复构造判断矩阵，如煤矿突水预测和评价，可选择隔水层厚度、水压、富水性、断层条数密度、断层交点端点密度、断层规模建立如下判断矩阵，见表3-15所示。表3-15要素判别矩阵影响因素隔水层厚度水压富水性断层条数密度断层交点端点密度断层规模隔水层厚度114323水压113533富水性133断层条数密度1断层交点端点密度31断层规模2321(3)采用方根法：求出各要素的相对权重，并以此排序，辨识出主要要素、一般要素和次要要素。要素权重的计算公式为模糊综合评判模型1.单层次模糊综合评判模型给定两个有限论域(3-9)式中，U代表所有的评判因素所组成的集合，V代表所有的评语等级所组成的集合。如果着眼于第i(i=1,2,…,m)个评判因素ui,其单因素评判结果为R₁=[rn,i₂,…,rml,则m个评判因素的评判决策矩阵为：就是U到V上的一个模糊关系。域U上的个模糊子集，」,则运用模糊运算的合成运算，可以得到论域V上的一个模糊子集，即综合评判结果：j=1,2,…,m4.多层次模糊综合评判模型在复杂的大系统中，需要考虑的因素往往是很多的，而且因素之间还存在着不同的层次。这时，应用单层次模糊综合评判模型就很难得出正确的评判结果。所以，在这种情况下，就需要将评判因素集合按照某种属性分成几类，先对每一类进行综合评判，然后再对各类评判结果进行类之间的高层次综合评判。这样，就产生了多层次模糊综合评判问题。多层次模糊综合评判模型的建立，可按以下步骤进行：评判因素集合U,按某个属性c,将其划分成m个子集，它们满这样就得到第二级评判因素集合：在(3-16)式中，B既是UIc的综合评判结果，也是U中的所有这里需要强调的是，在(3-14)、(3-16)式中，矩阵合成运算的第四章数据传输与集成数据处理平台4.1XX煤矿数据传输平台及省(市)级安全监察机构联网；支持Internet接入、自动化网络全网通过安全系统连接至集团网络和Internet,如图4-1所示。煤矿综合自动化系统拓扑结构示意图煤矿综合自动化系统拓扑结构示意图北案交换机发(1)高性能。(2)支持多种应用。(3)数据合理划分和VLAN应用。(4)内部网络高安全性。(1)支持多种客户端如Web浏览器、移动设备和传统客户端，(3)提供可扩展的运行环境，这一环境可用于基于组件的分布(4)可与企业数据库、事务处理系统和其他应用进行交互。(5)能够进行快速的业务集成，业务流程管理，符合现有成熟(6)网络要求以模块化、层次化为设计理念，采用三层、星型(7)接入交换机采用光纤千兆双链路上行连接至核心交换机。求设计在矿办公楼机房设置2台核心管理网络交换机，互为冗余，产构，主干带宽1000M,接入层为100M接入，服务器与核心交换机以4.1.2工业以太环网(综合自动化网络)光纤连接，传输速率为1000Mb/s。2台核心交换机，热备(提高性能和控制风险),用于连接调度中地面核心交换机2台和地面的接入交换机8台组成地面环形网络，井上各子系统接入地面网络；地面核心交换机和井下的5台交换机组成井下环形网络，井下子系统接入井下网络；2个环网通过核心交换机进行汇聚，并通过核心交换机实现环间数据通信，构成XX煤工业以太环网拓扑结构示意图如图4-2所示：网间(2)具有丰富的软硬件接口，无缝整合各子系统。(3)具有相同的通信协议，Ethernet和TCP/IP很容易集成到(5)环网冗余，故障自动回复，网络重构时间<300ms。(6)快速网络故障定位和诊断。1.工业网核心交换机(4)端口：设备配置不少于4个千兆单模光接口、不少于20个千兆电接口；实现1000Mbit/s中心环网技术。(6)支持虚拟局域网技术(VLAN),质量服务(Qos),多播过滤2.工业网节点交换机名品牌工业交换机(含至少2小时不间断电源)。1、核心交换机2台(1)核心交换机1台。(2)千兆20电口。(3)千兆单模4光口。(4)冗余电源。2、地面环网交换机8台(2)8个百兆电口。(3)2个千兆光口(节点交换机配置3个千兆光口)。(4)冗余电源。3、矿用隔爆交换机5台(2)8个百兆电口。(3)2个千兆光口(节点交换机配置3个千兆光口)。(4)防爆外壳1台。(5)矿用隔爆不间断电源箱1台；供电不少于2小时。编号拟安装地点1核心交换机4个千兆光口20个千兆电口安全监控系统矿压监测系统办公楼调度控制中心2核心交换机4个千兆光口20个千兆电口工业电视系统井下人员定位系统办公楼调度控制中心1接入交换机3个千兆光口8个百兆电口主副井提升监控系统主副井提升机房2接入交换机2个千兆光口8个百兆电口压风监控系统压风机房3接入交换机3个千兆光口8个百兆电口电力监控系统110KV变电所接入交换2个千兆光通风监控系统通风机房4机口8个百兆电口5接入交换机2个千兆光口8个百兆电口水处理监控系统水处理机房6接入交换机2个千兆光口8个百兆电口锅炉房监控系统锅炉房机房7接入交换机2个千兆光口8个百兆电口洗煤厂监控系统洗煤厂集控室8接入交换机2个千兆光口8个百兆电口黄泥灌浆制浆站场地防火灌浆站系统注：(1)DMJR-1、DMJR-3两台交换机配3个千兆光口，2个是编号安装地点1矿用隔爆千兆交换机配3个千兆光8个百兆电口中央变电所监控系统中央水泵房监控系统主变电所2矿用隔爆千兆交换机8个百兆电口井下胶带机运输监控系统1#和2#中央大巷胶带机头变电所3矿用隔爆千兆交换机8个百兆电口盘区变电所监控系统顺槽皮带监控系统一盘区和二盘区变电所4矿用隔爆千兆交换机配2个千兆光8个百兆电口井下综采面监测系统40201综放工作面5矿用隔爆千兆交换机配2个千兆光8个百兆电口盘区水泵房监控系统顺槽皮带监控系统盘区水泵房注：(1)JXJR-1、JXJR-3两台交换机配3个千兆光口，2个是井下环网用，1个为与核心交换机级联组网用；(2)交换机的编号不环网交换机布置及各节点距离如图4-3所示。样对于在今后的维护工作中分清责任减少设备供应商间的协调难度都有着积极作用。系统网络管理软件界面如图4-4所示。HiDisco92图4-4网络管理软件界面使用web方式对网络的简单管理以及OPC的应用。(1)设备配置的FTP/TFTP远程管理、Telnet/SSH连接。(4)系统日志查询。(6)冗余协议管理设置及RSTP协议设置。(8)静态路由设置。(1)SCADA服务器(数据采集和监控系统):选用IBMX3850机(2)历史数据库服务器：选用X3850机型1台，安装实时历史(3)综合自动化集成平台服务器：选用X3850机型，1台，安(4)主数据库服务器：选用X3850机型1台，安装企业版数据(5)管理信息系统应用服务器：选