摘要： 文章首先對(duì)礦井搶險(xiǎn)排水決策支持系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和比較，針對(duì)現(xiàn)在礦井搶險(xiǎn)排水在存在的問(wèn)題，提出一套礦井搶險(xiǎn)排水應(yīng)急方案。然后針對(duì)搶險(xiǎn)排水決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹和說(shuō)明，分析了應(yīng)急救援決策支持系統(tǒng)的總體構(gòu)成和系統(tǒng)的功能模塊。接著介紹了系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)工具和運(yùn)行環(huán)境。
關(guān)鍵詞： 礦井排水；應(yīng)急救援；決策支持系統(tǒng)；專(zhuān)家系統(tǒng)；軟件開(kāi)發(fā)
中圖分類(lèi)號(hào)：TD7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）17-0020-02
1綜述
水害是煤礦的五大災(zāi)害之一，是煤礦安全生產(chǎn)的一大殺手。 由于我國(guó)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，近年來(lái)，有許多煤礦受水害威脅。例如河北峰峰礦區(qū)，位于河北省南部大水位地區(qū)，煤礦的水患災(zāi)害，在礦井安全生產(chǎn)事故中占有較大比重，一旦出水，只要一個(gè)礦井的排水能力不足，就可能對(duì)多個(gè)礦井存在嚴(yán)重的水患威脅，曾多次發(fā)生奧灰水、不明老空水突水，給礦井的安全生產(chǎn)和職工生命帶來(lái)嚴(yán)重影響。作為應(yīng)對(duì)礦井水災(zāi)威脅的防范措施，礦井排水搶險(xiǎn)的理論研究、搶險(xiǎn)系統(tǒng)研制、設(shè)備開(kāi)發(fā)制造等日益引起各方科研機(jī)構(gòu)、搶險(xiǎn)救援組織、生產(chǎn)廠家和煤礦企業(yè)的重視并取得了一系列研究成果，但至今尚無(wú)一個(gè)成熟、系統(tǒng)的礦井排水搶險(xiǎn)系統(tǒng)產(chǎn)品。
研究一種當(dāng)發(fā)生礦井水災(zāi)事故時(shí)，能夠支持快速?zèng)Q策制定搶險(xiǎn)方案、迅速組織排水設(shè)備安裝排水、對(duì)排水搶險(xiǎn)設(shè)備運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控診斷的應(yīng)急搶險(xiǎn)救援系統(tǒng)意義重大。
根據(jù)多年來(lái)煤礦突水搶險(xiǎn)救災(zāi)的經(jīng)驗(yàn)，礦井突水搶險(xiǎn)失敗的原因一是搶險(xiǎn)方案制定遲緩，靈活度不夠，不能適應(yīng)復(fù)雜多樣的現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整和決策。二是應(yīng)急預(yù)案演練少，真遇到突發(fā)情況往往手忙腳亂，反應(yīng)遲緩，安裝搶險(xiǎn)速度慢，三是排水設(shè)備運(yùn)行無(wú)保障，出現(xiàn)故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，無(wú)應(yīng)急預(yù)案和相應(yīng)的預(yù)防措施等。四是搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況不能被及時(shí)掌握了解，給決策和搶險(xiǎn)工作帶來(lái)影響。
因此，建立一套礦井搶險(xiǎn)排水決策支持系統(tǒng)，有效控制危險(xiǎn)源、及時(shí)搶救受害人員、指導(dǎo)井下工人防護(hù)、查清事故原因、估算危害程度等對(duì)于煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)具有重要的意義。
2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
決策支持系統(tǒng)是上世紀(jì)八十年代迅速發(fā)展起來(lái)的新型計(jì)算機(jī)學(xué)科，是信息系統(tǒng)研究的最新發(fā)展階段。自美國(guó)麻省理工學(xué)院的Michael S.Scott Morton和Peter G.W.Keen于上世紀(jì)七十年代首次提出“Decision Support System”以來(lái)，在短短的30多年里，各國(guó)學(xué)者對(duì)DSS的理論研究與開(kāi)發(fā)應(yīng)用進(jìn)行了卓有成效的探索。2000年以來(lái)研制的決策支持系統(tǒng)中，比較成功的有：意大利的T.Biagetti等人開(kāi)發(fā)的預(yù)測(cè)及智能監(jiān)測(cè)專(zhuān)家系統(tǒng)PROMISE（prognostic and intelligent monitoring expert system）；英國(guó)的John Martin等人開(kāi)發(fā)出水下自治機(jī)動(dòng)車(chē)軌道生成系統(tǒng)；埃及S.A.Ahmed等人開(kāi)發(fā)的水資源回收利用最佳方案選擇DDS（決策支持系統(tǒng)）；英國(guó)H.S.Neap等人開(kāi)發(fā)的COMBO系統(tǒng)。
我國(guó)在上世紀(jì)八十年代中期引入決策支持系統(tǒng)概念，這是一項(xiàng)新技術(shù)，它是以多模型組合和多方案比較的方式輔助決策的。雖然模型庫(kù)系統(tǒng)以及它和數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合沒(méi)有規(guī)范的理論和成熟的軟件產(chǎn)品，影響了決策支持系統(tǒng)的發(fā)展，但是，決策支持系統(tǒng)這個(gè)新生事物卻引起了計(jì)算機(jī)學(xué)者和管理科學(xué)與工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。關(guān)于礦山防排水救援決策支持系統(tǒng)的研究，國(guó)內(nèi)還屬于起步階段，而其它行業(yè)的應(yīng)急救援系統(tǒng)的研究主要有：衛(wèi)星城市地震應(yīng)急救災(zāi)系統(tǒng)，潰壩洪水應(yīng)急處理系統(tǒng)，化工企業(yè)突發(fā)事故應(yīng)急救援系統(tǒng)以及地鐵事故應(yīng)急處理系統(tǒng)等，但這些系統(tǒng)都是針對(duì)本行業(yè)的特點(diǎn)而研制，有的系統(tǒng)還在研究和不斷完善過(guò)程中，真正在實(shí)際中應(yīng)用的應(yīng)急救援系統(tǒng)比較少。
3搶險(xiǎn)排水決策支持系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)
3.1 搶險(xiǎn)排水決策支持系統(tǒng)的功能礦井搶險(xiǎn)排水決策支持系統(tǒng)充分體現(xiàn)先進(jìn)性、開(kāi)放性、經(jīng)濟(jì)性、界面友好、易用性、易于擴(kuò)充和維護(hù)等特點(diǎn)。
先進(jìn)性：采用先進(jìn)的GIS和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，使系統(tǒng)具有良好的性能和速度，確保整個(gè)系統(tǒng)的先進(jìn)性。
開(kāi)放性：礦井?dāng)?shù)字模型采用數(shù)據(jù)和程序上分離存儲(chǔ)，集成現(xiàn)已運(yùn)行的礦用信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新礦井模型。
經(jīng)濟(jì)性：該系統(tǒng)生成的方案充分考慮現(xiàn)有設(shè)備情況、現(xiàn)有排水系統(tǒng)的工作能力和投入與救災(zāi)效果的合理比例。
界面友好：界面是用戶和系統(tǒng)聯(lián)系的中間媒體，所以注重人機(jī)交互界面的友好性，充分利用Windows圖形能力的優(yōu)點(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)化界面、圖形、圖標(biāo)畫(huà)面顯示，以便于系統(tǒng)的使用和推廣。
實(shí)用性：系統(tǒng)界面信息盡量采用中文方式，盡量降低環(huán)境的復(fù)雜性，使信息更易理解，縮短用戶學(xué)習(xí)軟件的過(guò)程。
3.2 礦井搶險(xiǎn)排水決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
3.2.1 信息管理模塊該模塊以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以友好的用戶界面和人機(jī)對(duì)話功能，展示現(xiàn)有礦井排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、礦井空間系統(tǒng)、設(shè)備情況等信息，并可以實(shí)時(shí)修改數(shù)據(jù)，保證與現(xiàn)實(shí)情況相符合。
3.2.2 設(shè)備選型模塊該模塊根據(jù)當(dāng)前水災(zāi)情況與礦井供電系統(tǒng)、空間系統(tǒng)、排水系統(tǒng)以及庫(kù)存設(shè)備情況等相結(jié)合，找出適合搶險(xiǎn)時(shí)使用的水泵、電機(jī)、管道等設(shè)備生成搶險(xiǎn)排水系統(tǒng)設(shè)備明細(xì)。
3.2.3 排水預(yù)案模塊該模塊通過(guò)設(shè)備選型模塊所生成的搶險(xiǎn)排水系統(tǒng)設(shè)備明細(xì)與礦井運(yùn)輸系統(tǒng)、安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、礦井空間系統(tǒng)結(jié)合生成完整的搶險(xiǎn)排水系統(tǒng)草案。生成的草案再通過(guò)專(zhuān)家干預(yù)，對(duì)比與現(xiàn)場(chǎng)情況和實(shí)際有無(wú)不符現(xiàn)場(chǎng)要求的，對(duì)結(jié)果進(jìn)行修改和合議，生成搶險(xiǎn)排水系統(tǒng)方案。
4搶險(xiǎn)排水決策支持系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)
目前，典型的決策支持系統(tǒng)工具軟件有很多種，本課題所采用的是Matlab和VB軟件。
4.1 前臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)工具Visual Basic.NETVisual Basic.NET是微軟公司最新推出的一種可視化編程工具。它是從Visual Basic語(yǔ)言演變而來(lái)的，是一種為高效地生成類(lèi)型安全和面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序而設(shè)計(jì)的語(yǔ)言，是基于.NET框架的完全對(duì)象的編程語(yǔ)言。Visual Basic.NET提供可視化的開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用者可以像搭積木一樣構(gòu)建出程序的界面，而且Visual Basic.NET提供了豐富的控件組，省去了自己編寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)這些效果的麻煩，這樣就可以把更多的精力放在程序功能的實(shí)現(xiàn)上。所以Visual Basic.NET學(xué)起來(lái)簡(jiǎn)單，用起來(lái)方便。Visual Basic.NET具有以下特點(diǎn)：
①面向?qū)ο蟮奶匦�；②�?shù)據(jù)訪問(wèn)特性；③交叉繼承；④自由線程；⑤WEB服務(wù)。
4.2 后臺(tái)數(shù)據(jù)分析工具M(jìn)atlabMatlab是Math Works公司開(kāi)發(fā)的一種工程計(jì)算語(yǔ)言，是集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體的高性能數(shù)學(xué)軟件。針對(duì)數(shù)值模擬中的大量矩陣計(jì)算，利用Matlab軟件編制高效的計(jì)算機(jī)程序，對(duì)自動(dòng)形成的排水搶險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真分析。
4.3 應(yīng)急救援模塊實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援模塊具有礦井災(zāi)害應(yīng)急救援控制的功能，用戶可通過(guò)此模塊查詢(xún)與應(yīng)急救援相關(guān)的所有資料�？梢栽陲@示避災(zāi)路線的同時(shí)，同時(shí)配合顯示應(yīng)急預(yù)案、災(zāi)害處理措施、各個(gè)單位人員電話聯(lián)系表等信息，可以查詢(xún)主要包括礦井災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急救援隊(duì)伍、救災(zāi)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)、救災(zāi)專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)、救災(zāi)基地等內(nèi)容。應(yīng)急救援模塊的流程圖如圖1所示。
5結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)礦井搶險(xiǎn)排水決策支持技術(shù)的研究，建立了礦井搶險(xiǎn)排水決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)的研究實(shí)現(xiàn)了當(dāng)突水災(zāi)情發(fā)生后，可根據(jù)事故礦井的基本數(shù)據(jù)以及搶險(xiǎn)救災(zāi)設(shè)備現(xiàn)有庫(kù)存情況，快速自動(dòng)建立排水救援決策支持系統(tǒng)；根據(jù)此系統(tǒng)可依據(jù)實(shí)際自動(dòng)調(diào)整、修改，并能自動(dòng)交驗(yàn)其能力各環(huán)節(jié)參數(shù)；采用Matlab+VB的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)仿真分析，真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)友好交互界面。
應(yīng)用表明，該系統(tǒng)的建立對(duì)于提高煤礦水災(zāi)救治方面具有顯著效果，并可以大大降低水災(zāi)人員和財(cái)產(chǎn)損失。但是由于該研究處于起步階段，仍存在要積極改善的地方。
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