基于GIS技术的煤矿水文地质信息管理与水害预警系统

发布时间：2017-05-22 17:13

  本文关键词：基于GIS技术的煤矿水文地质信息管理与水害预警系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国煤矿水害事故频发,严重威胁着矿工的人身安全,对煤炭行业造成巨大经济损失。矿井水文地质直接影响煤矿的安全生产。目前,煤矿水文地质资料在收集、存储和管理工作方面相对独立,缺乏企业间信息共享,导致水害相关数据不能及时有效利用,影响煤矿水害预警的准确性。针对以上问题,本文综合运用GIS、数据库、Visual C#编程等先进技术,建立了煤矿水文地质信息管理与水害预警系统,实现了煤矿水文地质资料的信息化管理和各个防治水功能模块的建立,为煤矿防治水工作提供科学依据。具体研究内容如下:(1)综合考虑煤矿数据量大、类型众多的特点,对煤矿数据进行了采集、分类整理,并提取突水相关数据、图层,建立了水文地质数据库和突水预警、避灾数据库。考虑到系统特性,数据库软件选用SQL Server2010,并利用ArcSDE实现来实现空间数据与属性数据的联系,使GIS系统平台能够对数据库进行高效访问和管理。(2)本文针对煤矿实际需求,本文开发了Windows应用程序和网络应用程序。Windows应用程序开发模型是以GIS技术为基础,采用ArcGIS Engine+SQL Server体系,开发基于客户机/服务器架构的煤矿突水预警子系统。网络应用程序开发模型是利用ASP.NET+SQL Server体系编程,开发基于浏览器/服务器架构的煤矿水文地质信息信息管理子系统。(3)针对山西某煤矿水害事故问题,依据前期现场调查、分析、处理得到的具有突水危险性的区域信息,运用突水系数法和Fisher算法建立突水预警数学模型,研究和评价当前该矿区的危险状况,预测结果结合GIS地形数据库中的空间位置信息反应到地质图中。通过预测模型的结果与山西某矿区发生的突水事件对比,系统平台能够较为准确的预测出煤矿井下突水的可能性。(4)针对矿井水害避灾路线分析问题,巷道中实际通行情况是影响逃生效率的关键。因此本文将巷道抽象为结点和弧段,建立巷道网络的数据结构和空间拓扑关系,分析网络连通性。同时综合分析巷道实际通行效率,考虑了水流因素、巷道通行难易系数,将对应数值归一化为巷道权值,加权到巷道结点的距离矩阵。建立了最大最小蚁群算法最短避灾路径模型,并详述了最短避灾路径求取方法,在最短避灾路径查询模块实现了上述路径的准确获取及界面显示。(5)在综合分析煤矿需求和完善系统设计的基础上,以Microsoft Visual Studio 2010为开发环境,结合ArcGIS Engine组件编程,开发了煤矿水文地质信息管理子系统与水害预警子系统。该系统实现了煤矿水文地质图形管理和属性数据管理、异常信息标记、空间查询、突水信息分析、突水预测预报、要素缓冲分析和避灾路径查询等功能,为煤矿水害预测分析工作提供科学的技术支持。
【关键词】：煤矿数据库 ArcGIS Engine 水文地质信息管理 Fisher预警算法 蚁群避灾路线分析
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD745;P641.461;P208
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及其研究意义10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 存在问题12-13
• 1.4 本文研究的主要内容13-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 系统关键技术16-24
• 2.1 数据库技术16
• 2.2 ARCGIS技术16-17
• 2.3 .NET编程17-21
• 2.3.1 ASP.NET技术19-20
• 2.3.2 ADO.NET技术20-21
• 2.4 B/S架构与C/S架构21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 系统功能分析与总体设计24-32
• 3.1 系统设计目标24-25
• 3.2 开发模型25
• 3.3 系统设计25-27
• 3.4 系统顺序图设计27-31
• 3.4.1 系统主界面顺序图27-29
• 3.4.2 图形管理子系统顺序图29
• 3.4.3 信息管理子系统顺序图29-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 煤矿信息管理系统设计与实现32-44
• 4.1 数据库分析32-33
• 4.2 数据库选择33-34
• 4.3 数据库设计34-40
• 4.3.1 水文地质数据库设计34-39
• 4.3.2 突水预警及避灾数据库设计39-40
• 4.4 信息管理子系统实现40-42
• 4.5 本章小结42-44
• 第五章 煤矿突水预警系统的实现44-66
• 5.1 系统开发环境44-45
• 5.2 系统主界面开发45-46
• 5.3 用户管理46-47
• 5.4 图形管理47-49
• 5.5 异常信息标记49
• 5.6 突水信息分析49-50
• 5.7 突水预警50-56
• 5.7.1 Fisher突水预测模型51-52
• 5.7.2 突水判别指标分析52-54
• 5.7.3 混合编程实现54-56
• 5.8 要素缓冲分析56-57
• 5.9 避灾路径查询57-65
• 5.9.1 算法实现57-59
• 5.9.2 巷道模型分析59-63
• 5.9.3 避灾路线查询63-65
• 5.10 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-68
• 6.1 本文工作总结66-67
• 6.2 未来工作展望67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74

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