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基于GIS的非煤矿山安全评价、预测及应急决策系统

作　者: 尹君
导　师: 王玉杰；陈先锋
学　校: 武汉理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 非煤矿山安全评价及预测应急决策系统开发
分类号: TD79
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,矿山灾害性事故发生率呈上升趋势,危害了人民群众的生命安全,给国家造成了巨大的经济损失,严重制约了我国矿山企业的可持续发展,同时造成了恶劣的社会影响,对矿山安全的信息化管理成了各级管理部门工作重点。矿山危险源的空间分布、事故的危害范围和事故应急救援路线等都具有明显的地理空间特征,因此充分发挥GIS在对空间数据的采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述等方面的优势,开发集GIS技术、数据库技术和数学模型于一体的非煤矿山安全管理信息系统,具有重要的现实意义。本研究首先通过对大量矿山事故类型和后果的分析,结合非煤矿山的生产、周边环境及水文地质条件等,对矿山的危险源进行识别；参考了最新的行业标准和相关文献,对这些危害因素进行了评价单元划分,建立起一套适合大多数非煤矿山应用的安全评价体系,根据各个单元的特点差异选择了模糊层次法、灰色系统理论、集对分析理论对非煤矿山进行安全评价和预测。为使非煤矿山安全评价、预测和应急决策工作智能化、精确化、快捷化,本研究设计并开发了非煤矿山安全评价、预测和应急决策的计算机辅助系统,并且采选了C#语言和ArcEnging进行开发。最终形成了六大模块：地图管理模块、安全评价模块(模糊安全评价模块、灰色安全评价模块)、集对安全预测模块、应急决策模块、数据库模块、帮助支持模块。系统可采用三种不同评价方法进行安全评价和预测,并将安全评价结果在系统中进行体现,可为主管部门提供直观的矿山安全现状信息。当矿山事故发生后,结合数据库中存储的井下人员信息、矿井信息、设备信息等,调用应急决策模块中的应急决策方案,并利用GIS空间分析功能快速定位显示事故发生地点和井下人员被困地点,采用Dijkstra算法分别生成井下人员最佳逃生路线和救援人员最佳救援路线。系统开发完成后,以南京某铁矿为对象,采用模糊层次法等三种不同安全评价、预测方法对建立的非煤矿山安全评价指标体系进行了应用,效果较好,达到了设计目标。并对矿山灾害发生实施应急决策过程进行模拟,可迅速生成应急救援方案和救援路线图,清晰直观,系统可普遍应用于各非煤矿山,为其安全管理工作提供有效支持。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究的目的及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 研究的主要内容  13
  1.4 本章小结  13-15
第2章 GIS及相关技术简介  15-24
  2.1 GIS概述  15-18
    2.1.1 GIS的概念、特点及组成  15-17
    2.1.2 GIS的开发方式  17-18
  2.2 开发语言及软件环境介绍  18-21
    2.2.1 C#语言简介  18-20
    2.2.2 ArcEngine简介  20-21
  2.3 二三维GIS集成  21-23
    2.3.1 二三维GIS集成简介  21-22
    2.3.2 二三维GIS集成技术  22-23
      2.3.2.1 数据组织  22
      2.3.2.2 界面集成  22
      2.3.2.3 功能集成  22-23
    2.3.3 二三维GIS集成的应用前景  23
  2.4 本章小结  23-24
第3章模糊层次、灰色系统和集对分析理论的基本原理和方法  24-36
  3.1 模糊层次分析法  24-25
    3.1.1 模糊层次分析法的内涵  24
    3.1.2 模糊层次分析法评价步骤  24-25
  3.2 灰色系统理论  25-31
    3.2.1 灰色系统理论概述  25-26
    3.2.2 灰色系统的灰色关联分析  26-30
      3.2.2.1 灰色关联分析的基本原理  26-27
      3.2.2.2 灰色关联分析的基本思路  27-28
      3.2.2.3 灰色关联分析的计算步骤  28-29
      3.2.2.4 灰色关联分析的应用  29-30
    3.2.3 层次加权的灰色关联综合评价模型  30-31
  3.3 集对分析理论  31-35
    3.3.1 集对分析理论概述  31-32
    3.3.2 集对分析基本原理  32
    3.3.3 联系度与集对势  32-34
      3.3.3.1 联系度的概念及内涵  32-33
      3.3.3.2 差异度系数i  33
      3.3.3.3 集对势简介  33-34
    3.3.4 基于集对分析的排序法安全预测模型  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章非煤矿山安全评价、预测体系的建立及应急决策的思路设计  36-46
  4.1 非煤矿山安全评价、预测体系的建立  36-41
    4.1.1 非煤矿山危险源辨识  36-39
    4.1.2 非煤矿山安全评价单元的划分  39-41
  4.2 非煤矿山应急决策管理的思路设计  41-45
    4.2.1 应急决策模块建立的目的及主要内容  41-42
    4.2.2 系统应急决策功能设计  42-45
      4.2.2.1 最佳疏散和救援路线的确定及避难场所的选择  42-45
      4.2.2.2 应急决策方案的生成和优选  45
  4.3 本章小结  45-46
第5章系统的分析和设计  46-57
  5.1 系统的需求分析  46-47
  5.2 系统的设计原则  47-49
  5.3 系统的技术路线  49
  5.4 系统的总体设计  49-53
    5.4.1 系统逻辑结构设计  49-50
    5.4.2 系统功能设计  50-53
  5.5 系统的数据库设计  53-56
    5.5.1 空间数据库设计  54-55
    5.5.2 属性数据库设计  55
    5.5.3 空间数据库和属性数据库的联结  55-56
  5.6 本章小结  56-57
第6章系统的开发、实现及应用  57-75
  6.1 概述  57
  6.2 系统主界面  57-58
  6.3 地图管理模块  58-60
  6.4 安全评价模块  60-65
    6.4.1 模糊层次分析法安全评价  61-64
    6.4.2 层次加权的灰色关联分析法安全评价  64-65
  6.5 安全预测模块  65-66
  6.6 应急救援模块  66-72
    6.6.1 应急决策方案生成  67-69
    6.6.2 应急救援路线生成  69-72
  6.7 数据库管理模块  72-73
  6.8 帮助支持模块  73-74
  6.9 本章小结  74-75
第7章结论与展望  75-77
  7.1 结论  75-76
  7.2 展望与不足  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-81
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录  81-82
附件A:SMIS安全评价预测模块输出文档  82-94

基于GIS的非煤矿山安全评价、预测及应急决策系统

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