9煤炭企业本质安全管理信息系统

煤矿企业本质安全管理系统研究-296-9煤矿企业本质安全管理信息系统（此部分内容由中国矿业大学北京校区课题小组完成）9.1煤矿本质安全管理系统设计目标煤矿本质安全管理系统是信息系统在本质安全管理方面的应用，它是应用信息系统的原理和方法，以计算机和现代通讯技术为基本的信息处理手段和信息传输工具，为本质安全管理提供信息服务和决策的人机系统。该系统通过读取各类矿井安全监控系统（如通防监控系统、人员定位监控系统等）的实时监测数据和获取煤矿人-机-环境的其它相关信息，从系统工程观点出发，对煤矿本质安全状况进行综合分析、预测、评价等，以便及时发现事故及潜在危险，并为采取系统有效的风险控制和安全策略提供决策支持。系统开发的具体目标：（1）对建立的煤矿本质安全管理体系的相关标准进行管理（包括体系标准的修改、更新和完善等）。（2）对与煤矿本质安全管理相关的监测、监控等系统提供的信息和煤矿人-机-环境的其它相关信息进行实时分析，对煤矿本质安全状况进行综合分析、预测、评价等。（3）根据建立的煤矿本质安全管理体系标准，从建立的煤矿本质安全管理要素出发，对煤矿的本质安全进行综合评价。9.2煤矿本质安全管理系统功能结构9.2.1系统结构从系统结构上来看，将本质安全管理系统分为数据处理层、管理层和决策层。系统数据处理层主要进行数据的输入、处理和输出，所提供的作业层信息，例如安全知识查询、安全检查表的填写、事故及三违统计、读取矿井安全险源的实时监测数据等，是本质安全管理系统的工作基础；而系统管理层则以根据数据处理层形成的数据，对过去和现在的数据进行分析，预测未来变化趋势，形成管理控制信息，例如基于险源实时监测的安全预警、事故树分析库、事故统计分析、安全风险控制工作指派及实施信息反馈等，为管理者提供了有效的信息和管理方法；系统决策层则在处理层和管理层基础之上，形成安全状态的预测、评价信息以及本质安全管理的实施效果评价信息，从而为高层决策提供决策的依据。9．2.2系统功能根据本质安全管理需要，系统的主菜单由九个功能模块来构成：系统维护模块、用户管理模块、安全知识库模块、本质安全管理系统标准管理模块、本质安全险源识别及煤矿企业本质安全管理评价体系-297-预警模块、本质安全性评价模块、本质安全风险控制模块、信息查询及报表输出模块以及本质安全管理实施效果评价模块。系统功能结构如图9-1所示，各功能模块之间数据关系如图9-2所示。（1）系统维护模块：实现各主体单位名称信息的维护、数据接口的初始化与维护、预警参数设置、系统数据库配置、备份、恢复以及清理等维护工作；（2）用户管理模块：增加、修改和删除用户信息，并为不同的用户设置相应的权限；（3）安全知识库模块：为用户提供煤矿安全规程、煤矿安全法律法规、煤矿安全技术煤矿企业本质安全管理系统研究298煤矿本质安全管理系统煤矿安全知识煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤矿本质安全管理体系标准管理煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤煤用户管理用户信息维护用户权限维护安全技术安全制度与作业规范安全法律法规通风系统管理标准瓦斯监测管理标准支护管理标准防突管理标准矿山救护管理标准...煤矿本质安全风险因素检查评分煤矿本质安全风险管理控制安全风险管理措施实施反馈煤矿本质安全风险评价模型煤矿本质安全事故树分析库信息查询及报表输出煤矿安全规程人员信息查询三违及处理查询事故及处理查询安检整改信息查询系统维护系统数据库维护单位名称维护接口及参数维护图9-1煤矿本质安全管理系统功能结构图煤矿本质安全风险评价煤矿本质安全管理评价模型煤矿本质安全管理评价煤矿本质安全管理指标评分煤矿企业本质安全管理评价体系299本质安全标准管理维护本质安全险源识别及预警本质安全性评价事故、三违统计及处理本质安全管理标准库安全监测数据安全预警方法库生理节律监测本质安全管理标准本质安全检查结果本质安全标准化检查本质安全管理实施反馈本质安全管理实施效果评价事故树分析库本质安全管理措施实施系统管理用户管理系统管理员用户信息存储用户图9-2本质安全管理系统系统流程图本质安全评价方法库本质安全性级别结果输出险源识别及预警结果结果输出综合信息安全技术、法律法、制度及作业规范信息查询及报表输出结果输出管理人员管理人员安检员人力资源管理系统煤矿井下安全监测系统煤矿井下安全监测系统数据读取以及煤矿安全管理制度和作业规程等安全信息与知识；（4）本质安全管理系统标准管理模块：对建立的煤矿本质安全管理体系的管理要素和相关管理的体系标准进行管理（包括要素和体系标准的修改、更新和完善等）；（5）本质安全险源识别及预警模块：通过读取矿井安全监测系统的实时数据，结合获取的煤矿人-机-环境的相关信息，对煤矿顶板、瓦斯、突水、煤尘、火灾及人员活动情况等险源所处状态进行识别，在此基础上，通过调用预测模型库中的模型对未来的安全状态进行预测；（6）本质安全性评价模块：根据建立的煤矿本质安全管理的标准执行，对煤矿本质安全管理标准执行情况的检查结果进行处理，并实现自动打分，在此基础上通过调用本质安全综合评价模型库，对矿井所处的安全状态进行综合评价；（7）本质安全管理控制模块：根据本质安全标准化检查结果，通过事故树煤矿企业本质安全管理系统研究300分析库，制定安全风险管理措施，通过本质安全管理系统来落实各项工作，并将安全风险控制措施的实施情况及时反馈至系统；（8）信息查询及报表输出模块：提供安全措施整改信息、三违事件信息、事故信息以及相关人员等信息的查询、预测和评价结果的输出等；（9）本质安全管理实施效果评价：根据本质安全管理措施实施后的矿井本质安全性评价和事故统计分析结果，来对本质安全管理的实施效果进行评价评级鉴定。9.3风险及管理综合评价方法与模型选择（1）风险矩阵法风险矩阵法是美国空军电子系统中心(ESC，ElectronicSystemsCenter)的采办工程小组于1995年4月提出的。是在项目管理过程中识别风险（风险集）重要性的一种结构性方法，并且还是对项目风险（风险集）潜在影响进行评估的一套方法论。自1996年以来，ESC的大量项目都采用风险矩阵方法对项目风险进行评估。为了改进风险矩阵方法的应用，美国MITRE公司还开发了一套以Excel5.0为工具的风险矩阵应用软件，增添了新的风险分析功能。风险矩阵法将决定危险事件的风险的两种因素——危险的影响（I）和危险的可能性（P）划分为相对的等级，形成一种风险评价矩阵。通常将风险发生的概率定义为0-100%，分为五级；将风险发生的影响也分为五级：忽略、微小、一般、严重和关键。那么所形成的风险评价等级对照表就是：表9-1风险等级对照表风险概率(%)\风险影响可忽略微小一般严重关键0-10低低低中中11-40低低中中高41-60低中中中高61-90中中中中高91-100中高高高高为了进一步确定关键风险，ESC研究人员将投票理论应用到风险矩阵软件中，提出了Borda序值方法。使用风险矩阵进行分析时，采用Borda方法根据下面提到的多个评价准则，将风险按照重要性进行排序。设N为风险总个数，设i为某一个特定风险，k表示某一准则。原始风险矩阵只有两个准则：用k=1表示风险影响I，k=2表示风险概率P0。如果rik表示风险i在准则k下的风险等级，则风险i的Borda数可由下式给出：bi=∑(N-rik)煤矿企业本质安全管理评价体系301在风险矩阵方法应用过程中，也可将风险概率和风险影响的级别以不同分值来表示，例如用1，2，3，4，5分别表示前文中的划分结果，形成通常所运用的风险评价指数，实现对风险级别的直观量化。（2）模糊风险评价方法模糊综合评价以模糊数学为基础，应用模糊关系合成原理，将复杂系统层级化，对不易定量因素定量化，以进行综合评价的一种方法。该方法应用模糊集理论方法对系统的失效可能性和失效后果进行定量分析评价。对于较复杂的系统，由于存在着许多诱发系统事故、影响事故后果的模糊因素，采用模糊集方法来描述和处理这些模糊因素，能使得评价结果更接近工程实际。它既减了获取风险评价的输入数据的难度，又能结合工程技术人员的实际经验和判断构造模糊数的隶属函数，并在一定程度上容忍描述的误差，因此该方法具有较大的灵活性和适应性。（3）灰色评价模型灰色评价模型是基于灰色理论建立起来的描述灰色系统中信息变化的数学模型。灰色系统是部分信息明确部分信息不明确的系统，通常采用三角白化函数或梯形白化函数来对系统进行描述。安全管理中的各要素诸如安全管理手段、制度、组织机构、安全信息反馈和处理、安全管理系统协调性等要素，均呈现出不确定性，且具有小样本、贫信息的特征，属于灰色系统的研究范畴，运用灰色理论进行风险评价，能够对问题的本质准确的描述和分析。（4）人工神经网络方法人工神经网络（ArtificialNeuralNetwork，缩写ANN）是由多个非常简单的处理单元彼此按某种方式相互连接而形成的计算系统，该系统是靠其状态对外部信息的动态响应来处理信息的。并行处理、分布式存储的结构特征，自学习、自组织与自适应性的能力构成了人工神经网络的基本特征。它是对生物神经的简化、抽象与模拟，目前已提出上百种人工神经网络模型，它们在模式识别、系统辨识、信号处理、自动控制、组织优化、预测估计、故障诊断、医学与经济学等领域己成功地解决了许多现代计算机难以解决的许多问题。9.4煤矿本质安全管理系统数据库设计9．4.1数据库环境说明所采用的数据库开发工具及平台：数据库管理系统：SQL2005；设计工具：Powerdesigner9.5；编程工具：Powerbuilder8.04.煤矿企业本质安全管理系统研究3029．4.2数据库的命名规则（1）数据库涉及字符规则采用26个英文字母（区分大小写）和0－9这十个自然数，加上下划线_组成，共63个字符。不能出现其他字符（注释除外）。（2）数据库对象命名规则数据库对象包括表、视图（查询）、存储过程（参数查询）、函数、约束。对象名字由前缀和实际名字组成，长度不超过30。前缀：使用小写字母。例如：表9-2数据库对象命名规则表tb视图vi存储过程sp函数fn（3）实际名字实际名字尽量描述实体的内容，由单词或单词组合，每个单词的首字母大写，其他字母小写，不以数字和_开头。例如：表9-3实际名字表User_Info视图UserList存储过程UserDelete因此，合法的对象名字类似如下表9-4合法的对象名表tbUser_Info、tbMessage_Detail视图vi_MessageList存储过程sp_MessageAdd（4）数据库表命名规则字段由前缀和实际名字组成。实际名字中首单词一个系统尽量采取同一单词。前缀：使用小写字母tb，表示表。例如：tbMembertbMember_InfotbForum_Board煤矿企业本质安全管理评价体系303tbForum_Thread1（5）字段命名规则数字、字符、日期/时间、lob(大对象)、杂项，字段由表的简称、下划线，实际名字加后缀组成。后缀：使用小写字母，代表该字段的属性。例如:User_IdintUser_NamestrUser_RegDatedtm（6）视图命名规则字段由前缀和实际名字组成，中间用下划线连接。前缀：使用小写字母vi，表示视图。例如：vi_Uservi_UserInfo（7）存储过程命名规则字段由前缀和实际名字组成，中间用下划线连接。前缀：使用小写字母sp，表示存储过程。例如：sp_User9．4.3逻辑设计根据需求文档，用Powerdesigner9.5创建相关实体关系图（ERD）：（1）煤矿本质安全管理用户关系概念模型图9-3煤矿本质安全管理用户管理ER图（2）煤矿本质安全知识文档概念模型煤矿企业本质安全管理系统研究304图9-4煤矿安全知识文档ER图（3）煤矿本质安全管理标准体系数据库概念模型图9-5煤矿本质安全管理标准指体系ER图（4）煤矿本质安全风险评价数据库概念模型图9-6煤矿本质安全风险评价体系ER图（5）煤矿本质安全管理评价数据库概念模型煤矿企业本质安全管理评价体系305图9-7煤矿本质安全管