系统将由四部分组成：矿端代理服务器软件、矿端数据报表曲线分析软件、网络数据采集服务器程序，WebGIS安全监测、信息管理网站，软件分为以下三个子系统。

煤矿基本地理信息管理子系统

煤矿安全监测信息子系统

煤矿事故应急救援预案子系统

关键技术与创新

1、矿端代理服务器和网络数据采集服务器采用了多线程的并行处理技术；

2、在网络通讯上采用了TCP套接字网络通讯技术，提高了系统的实时性；

3、提供了简单通用的各家厂家监控系统接入协议；

4、地图数据、监测数据、安全信息管理监督数据全部采用大型数据库MS SQL Server 2000统一管理；

5、在浏览终端的监测数据的实时显示上采用了C#高级编程技术提高了浏览终端数据更新的速度，保证了数据的实时性。

1、煤矿基本地理信息管理子系统

在信息技术迅猛发展的今天，越来越多的人认识到了信息在生产工作、日常生活中的重要作用，信息管理系统也因此得到了迅速发展和普遍应用。在煤矿日常生产中，会产生许多不同类型和格式的数据，如普通的数字或文本形式的数据（属性数据），以及与这些数字或文本形式数据对应的图形数据（空间数据）。由于这些属性数据和空间数据的关系非常密切，需要采用地理信息系统技术来有效地进行管理。

系统功能

操作功能：包括地图放大、缩小、自由缩放、点选、圆形选择、矩形选择和多边形选择。

地图绘制功能：包括绘制点、线、面和文本注记等基本图形要素的功能。

布局编辑功能：包括布局的放大、缩小、布局显示特性设置、布局对象绘制、布局打印设置以及布局中对象的调整等功能。

图形属性的互动查询：可实现从图到属性的查询，也可以实现由属性到图形的查询。

数据导入导出功能：可以实现将本系统的数据方便快捷的转换成其它一些通用的数据格式文件,例如CAD的*.dxf和*.dwg文件，标准矢量交换文件格式*.vct等，也可将上述格式的文件导入本系统，保存为本系统的文件格式。

线型、点符号和填充风格的编辑功能，可以利用这三个功能方便快捷地编辑煤矿生产中需要的一些符号、线型和填充风格，并保存到文件中去，以便日后随时使用。

专题图制作功能，可以从基础的图形和属性数据制作各种有特殊意义和特殊显示方式的图形，使得制图、查询和浏览等操作更加直观快捷。

地质层位设置，可以设置增加所需的层位及其编码。

钻孔数据管理，通过该功能用户能够方便统一地管理钻孔的多层止煤点数据，实现点图形与钻孔属性数据的协同管理。钻孔数据管理窗口如图1所示。

从外部ACCESS数据库转入钻孔数据，止煤点数据和见煤点数据，而且可以很方便地根据这些数据绘制点图形和同时建立属性数据。

从等高线和断层数据任意绘制地质剖面功能。能够处理正逆断层，自动计算煤厚并且形成具有煤厚特征的多层剖面。剖面图如图2所示。

 剖面、平面数据互动浏览功能。可以通过此功能，发现和纠正平面图中等高线和断层数据的错误，图3所示为互动浏览视图。

三维地震数据处理功能，包括：数据区建立、三维地震成果数据导入、速度场计算、时-深转换、振幅解释煤厚、等高线绘制、地震剖面绘制、断层解释以及断层线生成功能。通过这些功能，用户能够有效的利用三维地震数据来进行地震解释，地震断层解释窗口（图4所示）。

构造分析，包括：趋势面计算、趋势图/残差图生成、样条曲面和点克立格估值曲面生成、倾向分析、倾角分析、产状分级图生成等功能。倾角边差图实例如图5所示。

叠合分析功能，包括：参数计算、叠加分析迭置分析和叠合分级图生成。可以对某一计算区域和预测区域里的断点密度、断层密度、倾角变差和煤厚变差的计算和估算。对四种参数计算结果的属性进行绝对差、平均值、几何平均、极大值、极小值和求比值的方法进行叠加，以及生成结果数据分级图，图6所示为四级倾角分级图与等高线数据叠加图。

多元分析计算工具，包括因子分析、对应分析、聚类分析、逐步判别分析、逐步回归分析、多项式趋势面分析和正交趋势面分析。

地质预警分析，包括：构造预警、煤厚预警（如图7所示）、最大最小煤厚预警、构造预警结果生成等高线和煤厚等值线功能（如图8所示）、构造预警图生成、煤厚预警图生成和最大最小煤厚预警图生成等功能。通过地质预警，可以清楚的从直观的专题图中看到现有的勘查资料在某个区是否已经可以达到要求，以便进一步勘查和进行生产设计。

帮助功能，通过系统联机帮助，用户能够很快了解某个功能的使用步骤。

2、煤矿安全监测信息子系统

涉及煤矿的安全信息是一种活跃的、动态变化的、与空间位置密切相关的信息。关于煤矿安全的研究工作近年来受到各级主管部门的重视。对煤矿灾难的预测和防治研究已经成为一项系统工程。煤矿的安全所涉及的数据的信息量是十分巨大的,煤矿安全信息的科学、高效、实时的管理也备受重视。国内有关煤矿安全的研究和管理部门在此领域进行了不同程度的研究与系统开发工作,取得了一定的成果。

关于煤矿的安全离不开所谓的“一通三防”，即通风测量、通风设施、防火、防尘、防瓦斯。关于这方面的研究也很多，我们将“一通三防”的数据传感器（瓦斯、粉尘、湿度、温度、风力等内容的测定装置）、数据链、数据池、显示平台等统称为矿井监测系统。我们搞信息化工作的同事并不需要关心“一通三防”很多的内容，只是考虑系统当中对这些方面得到的监测数据的接口如何设置，显示效果如何表达。这些方面得到的监测数据可以利用GIS形象的表达展现于空间信息中，并和视频监控、自动报警等系统结合起来，形成完整的煤炭生产自动安全监督管理系统。

系统功能架构

整个系统的设计是基于共享的空间数据库基础之上，这个空间数据库不仅能够应用于安全生产部门还可以应用于煤炭单位的其他业务部门，如计划、地质、测量、采矿、供水供电等各个相关的部门。因为许多空间信息和属性信息都是可以共享的，数据的维护和更新也可以同步进行。空间数据库应支持多用户并发访问和版本处理等。

系统的应用层面的设计被设计成B/S与C/S结合的方式，这些应用都是依靠空间数据库基础的。C/S的应用功能集中于空间数据库的管理维护、专业专题图件的制作生成、打印输出等。B/S的应用功能集中于数据库的检索、查询、地图的显示、安全专业数据的显示表现等。C/S的应用客户端可以根据需要设定数目，B/S的应用客户可以按照权限进行安全级别设定，但在技术上客户数目是没有限定的。

系统功能

（1）实现矿业集团公司各级领导、矿井安全监督人员、各级安全生产监管部门领导通过浏览器对有管理权限的煤矿的通风系统和安全监测系统（瓦斯、粉尘、湿度数据的监测系统）的运行情况等进行实时的查看与监督管理；实现对煤矿通风环境以及其他涉及安全的重大隐患的网上实时报警，例如某个矿井的某掘进面的瓦斯超限、风速超限、风量不足、温度超限或某大巷的主扇风机运行故障等；并且可以结合历史监测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和决策建议。

（2）各矿井安全监督员利用浏览器实现远程空间数据库中的各矿井的煤矿通风系统和安全监测系统的设备安置点的调整，各矿井测量人员利用浏览器实现远程空间数据库中的各矿井的巷道数据的更新和延展。即真正实现安全生产空间数据的即时更新。

（3）在预防为主的原则指导下，为紧急事件的指挥和救援措施的实施提供相应的空间信息参考基础。

（4）统一的空间数据库为其他业务部门的业务应用提供共同的空间信息和属性信息基础。

本系统采用了DMGIS平台和DMGIS-WEBGIS平台，利用他们的完善的地图操作功能，定位、地图导航、专题图及各种统计分析功能实现了可视化的生产调度、安全调度及安全监控等功能。同时能够对越层越界开采、贯通采空区、贯通含水层这些可能发生重大事故及日常巷道掘进贯通中容易出现的安全隐患都设计了相应的应急预案。利用先进的技术手段，系统具有煤矿工作站采掘工程图动态编辑、远程数据通讯、安全分析预警、网络监督、整改方案制作、网络督办等系列功能，能够任意选择显示目标煤矿和相信煤矿的采掘工程图，能够随意查询游览采掘工程图和其它生产关系图透明叠加进行空间分析；能够直接在图上测量距离，能够直接在数字采掘工程图越界位置处编制警告督办令，并通过网络及时下发。安全监控子功能包括在线检测、瓦斯超限、曲线分析、全局监测、数据查询、历史曲线分析、邮件处理等功能。

1）在线监控

可以以图形方式实时监测单个煤矿的全部传感器的工作情况以及井下设备的工作状态。在图上能够看到每个传感器当时的瓦斯浓度大小和设备的开停状态，具有瓦斯超限时有铃声报警的功能通讯中断有响应的显示。通风系统提供实时的风速、风量、风向、变化趋势等相关数据的处理，分析功能。能实时显示和查询监控所采集数据，并能自动做出超限警报。

另外系统还通过电子标签的方式定位到每个矿坑多少个人。可以看到每个人的基本信息。通过GIS图通过专题图的方式实时显示各个矿坑的人数，这样也可为今后的救援行动提供资料。

2）瓦斯超限

瓦斯浓度直接涉及生产的安全性，本子系统提供实时的瓦斯浓度、变化趋势等相关数据的处理，分析功能。系统可据所采集数据自动生成相应专题图并做出超限警报提示。

3）曲线分析

可以对每个煤矿的瓦斯情况进行实时数据、分钟数据、小时数据的查询并可生成针对一个瓦斯传感器的部分数据的图形曲线。 

3、煤矿事故应急救援预案子系统

为了贯彻执行国务院《关于加强安全生产工作的决定》、《中华人民共和国安全生产法》、北京市的《北京市安全生产条例》等，加强对矿井事故应急救援工作的领导，保证事故应急响应及时、抢救迅速有效，提高应急预案的启动速度、执行效率以及执行的准确程度，提高管理的现代化、智能化、系统化水平，尽最大可能减少和降低事故发生时所造成的人身伤害和财产损失，建立一套事故应急救援预案管理信息系统（以下简称事故应急信息系统）具有十分重要的意义。一方面通过事故应急信息系统的日常学习和演练，提高员工防重特大事故的安全意识，促进煤矿重特大事故的防范工作，提高煤矿有效应对各种突发事件的能力，能做到处变不惊，临危不惧；另一方面在一旦发生重特大安全事故时，事故应急信息系统能提供完善的应急救援程序，加强各部门的联动与配合，充分调动生产单位应急救援的各种资源，从而使救援工作有条不紊地开展，损失降到最低。

系统组成及实现功能

（1）事故应急信息系统为煤矿事故、灾害和紧急事件发生应急服务的信息系统。通过事故应急信息系统，主要实现下述功能：

1）提高应急救援预案管理的现代化、智能化、系统化水平；

2）能随时了解应急救援的组织、主要成员及其职责；

3）对各种危险源进行详细介绍，包括可能发生的地点、出现的征兆、影响的范围和预防措施；

4）事故应急救援预案的启动程序和紧急处置措施；

5）能随时提供应急救援组织系统演习；

6）应急救援设备器材的管理；

7）能作为教材对各级领导和工人进行学习和培训；

8）收集各种事故救援预案的案例，为领导的决策提供依据；

9）按照系统设定的格式每天上报应急预案数据，为系统提供基础数据，帮助领导进行分析；

10）实现应急救援预案的智能化管理；

11）事故应急信息系统主要包括：系统管理模块、基础信息管理模块、地理信息和地图管理模块、应急救援辅助决策模块、危险目标和危险源管理模块、事故模拟演习模块等。

（2）系统组成

1）系统管理

实现组织、成员及其职责的管理；实现用户管理，完善的用户管理机制，可以对用户设定密码安全认证与操作权限，拥有相关权限的人员才可以进入系统，高级别的用户可以抢夺低级别的用户的控制权，确保控制唯一性；拥有权限的用户可以方便地对系统配置进行查询和修改，并进行系统维护工作；可进行系统设置、数据整理、备份、恢复等功能。

2）基础信息管理

基础信息管理模块用于危险源数据库、法律法规数据库、典型事故案例数据库、应急救援器材设备数据库及其他应急救援数据库的数据输入、编辑和输出。

3）地理信息和地图管理

地理信息和地图管理模块实现地图输入、编辑、管理和输出，地图量算、程序控制维护等功能。

4）应急救援辅助决策模块 

应急救援辅助决策模块提供应急救援辅助决策支持，包括应急救援物资、设备、人员等各类应急救援力量查询，事故应急救援过程记录，事故应急救援预案编辑和管理等。

5）危险源和危险目标管理

查看和管理各种危险源，如水灾、火灾、冒顶片帮、放炮事故、中毒窒息、车辆伤害、触电、粉尘、瓦斯等，要包含可能发生的地点、出现的征兆、影响的范围和预防措施。

6）事故模拟演练模块

模拟现实中的条件，按照设定的应急救援预案程序和要求对重大事故进行模拟和计算，对领导和相关人员起到很好的辅助决策功能，实现应急救援预案的智能化管理。

7) 其他应急预案的信息管理

其它应急预案的信息体现在以下几方面：

警报系统分布及覆盖范围；

安全专家名录；

重要防护目标一览表、分布图；

应急机构、人员通讯联络一览表；

消防队、医院、急救中心等应急力量一览表、分布图；

应急物资供应企业名录；

外部机构通讯联络一览表；

电视台、广播电台等新闻媒体联络一览表。

      8) 救援示例

①方案启动

监控中心接警后，指挥员综合突发事件的有关信息（如视频信息、交通信息、语音信息等），决定是否启动突发事件处置程序。若决定启动，则实施相应的突发事件先期处置方案.
       ②方案生成

方案应包括如下的内容：

· 确定事发地。通过来电或其他方式知道事发地。并在监控中心的地图中选中。

· 浏览事发地基本信息。系统自动弹出事发地进行详细的地形图。并可浏览事发地的详细图片信息。

· 系统自动找出距事发地一定距离的救灾队。指挥人员根据浏览这些救灾队的基本信息。并确定各救灾队的救灾的人数和物资等。

· 自动根据救灾队和事发地的位置查找救灾的最优路径。

· 在借助于仿真模拟，验证处置方案的有效性。进行救灾模拟和修改救灾方案。

· 最后自动生成救灾文档方案，并打印。

③下达救灾命令。系统通过网络或电话给相关救灾队下达救灾命令。

④通过救灾队的嵌入式系统(传回来的位置和图片、录象信息)对现场救灾情形进行监控。

⑤总结回放整个救灾过程，并自动生成救灾。

⑥网上发布整个救灾过程。