. . . 9 煤矿企业本质安全管理信息系统〔此部分容由中国矿业大学校区课题小组完成〕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313 / 19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, Elect ronicSystems Center> 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Excel 5.0 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>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〔Artificial Neural Network,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：SQL 2005；设计工具：Powerdesigner9.5；编程工具：Powerbuilder8.04.9．4.2 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：tbMember tbMember_Info tbForum_Board tbForum_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_Idint User_Namestr User_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图9-7煤矿本质安全管理评价体系ER图9.4.4物理设计物理设计阶段主要是设计表结构一般地,实体对应于表,实体的属性对应于表的列,实体之间的关系成为表的约束逻辑设计中的实体大部分可以转换成物理设计中的表,但是它们并不一定是一一对应的表9-5 煤矿本质安全数据结构表汇总表 名功能说明用户信息煤矿本质安全管理用户信息表提供用户、注册时间等户基本信息。
部门信息煤矿本质安全管理部门信息表提供安全管理相关部门信息用户权限煤矿本质安全管理用户权限表提供用户权限值数据安全知识分类煤矿安全法律法规及常识等的类别属性表安全知识篇目煤矿安全法律法规及常识等的篇目属性表提供篇目及其容信息的提供索引及存储管理要素煤矿本质安全管理要素表根据煤矿本质安全管理标准体系,提供煤矿本质安全管理标准要素信息管理元素煤矿本质安全管理元素素表根据煤矿本质安全管理标准体系,提供煤矿本质安全管理标准要素所包括的管理元素信息管理标准煤矿本质安全管理标准表根据煤矿本质安全管理标准体系,提供煤矿本质安全管理标准要素所包括的管理元素所对应管理标准条目信息风险评价要素煤矿本质安全风险评价要素表根据煤矿本质安全风险评价指标体系,提供煤矿本质安全风险评价指标要素信息风险评价元素煤矿本质安全风险评价元素表根据煤矿本质安全风险评价指标体系,提供煤矿本质安全风险评价指标要素下属评价元素信息管理评价要素煤矿本质安全管理评价要素表。
根据煤矿本质安全管理评价指标体系,提供煤矿本质安全管理评价指标要素信息管理评价元素煤矿本质安全管理评价元素表根据煤矿本质安全管理评价指标体系,提供煤矿本质安全管理评价指标要素下属评价元素信息评价隶属度煤矿本质安全风险〔管理评价〕指标隶属度表根据煤矿本质安全风险〔管理评价〕指标体系,提供煤矿本质安全风险〔管理〕评价指标对于每一危险等级隶属度的信息表9-6 煤矿本质安全用户管理表 名用户信息〔tbuser_info〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记用户编号字符6非空生成Pk用户名称字符20非空录入注册时间日期非空录入补充说明表9-7 煤矿本质安全管理部门信息表 名部门信息〔tbdep_info〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记部门编号字符6非空生成Pk部门名称字符20非空录入补充说明表9-8 煤矿本质安全管理用户权限表 名用户权限〔tbuser_qx〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记权限名称字符6非空参照权限值布尔非空生成补充说明表9-9 煤矿本质安全管理安全知识分类表 名安全知识分类〔tbaqzs_fl〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记安全知识分类编号字符6非空生成Pk安全知识分类名称字符20非空录入补充说明表9-10 煤矿本质安全管理安全知识篇目表 名安全知识篇目〔tbaqzs_pm〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记安全知识篇目编号字符6非空生成Pk安全知识篇目名称字符20非空录入安全知识所属分类字符6非空参照安全知识容字符500非空录入补充说明表9-11 煤矿本质安全管理要素表 名管理要素〔tbgl_ys〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记管理要素编号字符6非空生成Pk管理要素名称字符20非空录入补充说明表9-12 煤矿本质安全管理元素表 名管理元素〔tbgl_yusu〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记管理元素编号字符6非空生成Pk管理元素名称字符20非空录入所属要素字符6非空参照补充说明表9-13 煤矿本质安全管理标准表 名管理标准〔tbgl_bz〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记管理标准编号字符6非空生成Pk管理标准名称字符20非空录入管理标准容字符500非空录入对应元素字符20非空参照补充说明表9-14 煤矿本质安全风险评价要素表 名风险评价要素〔tbfx_ys〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记风险评价要素编号字符6非空生成Pk风险评价要素名称字符20非空录入补充说明表9-15 煤矿本质安全风险评价元素表 名风险评价元素〔tbfx_yusu〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记风险评价元素编号字符6非空生成Pk风险评价元素名称字符20非空录入补充说明表9-16 煤矿本质安全风险评价指标表 名管理标准〔tbfx_zb〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记风险评价指标编号字符6非空生成Pk风险评价指标名称字符20非空录入风险评价指标容字符500非空录入风险评价指标得分整型6非空录入补充说明表9-17 煤矿本质安全管理评价要素表 名管理评价要素〔tbglpj_ys〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记管理评价要素编号字符6非空生成Pk管理评价要素名称字符20非空录入补充说明表9-18 煤矿本质安全管理评价元素表 名管理评价元素〔tbglpj_yusu〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记管理评价元素编号字符6非空生成Pk管理评价元素名称字符20非空录入补充说明表9-19 煤矿本质安全管理评价指标表 名管理标准〔tbglpj_zb〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记管理评价指标编号字符6非空生成Pk管理评价指标名称字符20非空录入管理评价指标容字符500非空录入管理评价指标得分整型6非空录入补充说明表9-20 煤矿本质安全管理〔风险〕评价隶属度表 名评价隶属度〔tbpj_lsd〕列 名数据类型最小宽度空/非空来源标记评价等级编号字符6非空生成Pk评价等级名称字符20非空录入补充说明9.5 煤矿本质安全管理系统初步实现通过系统研究和实地调研,在前文煤矿本质安全管理系统框架及各功能模块的设计基础之上,对系统的数据库进行了详细的设计,选用PowerDesigner10.0、PowerBuilder8.04及SQL2000为系统设计、开发工具和平台,完成了系统维护模块、用户管理模块、安全知识模块、煤矿本质安全管理标准模块、煤矿本质安全风险评价模块以及煤矿本质安全管理评价模块的基础开发。
9.5.1 系统登陆在登陆界面的[账号]栏输入各自用户的账号,即显示用户名,输入[密码],点[确认]或回车即可实现系统登陆图9-8煤矿本质安全管理系统登陆界面其中系统用户可大体分为三类,一类是超级管理员,主要具有系统配置、系统设计、用户维护等权限；一类是系统管理员,主要维护系统日常业务信息,例如编辑文档、编辑安全风险和本质安全管理评价指标、得分并进行评价等操作；第三类是普通用户,他们利用煤矿本质安全管理系统获取相关信息或进行辅助决策等9.5.2部分功能模块实现图9-9煤矿本质安全管理系统功能菜单结构〔1〕系统配置模块系统配置模块包括用户权限和用户当前信息维护两个子功能模块其中用户权限子模块包括用户维护、用户权限分配、角色维护以及角色权限维护功能,只有系统超级管理员方可操作,不对系统管理员和一般用户开放；而用户当前信息维护子模块则主要是实现当前用户的权限查询、密码修改以及个人配置功能此处主要介绍当前用户信息子模块ð 用户权限查询 用于查询当前用户相关权限信息图9-10用户维护界面ð 修改密码图9-11密码修改界面ð 配置信息维护该子模块实现对系统配置信息的维护,例如图9-10种菜单显示方式、工作区背景设置等,以及图9-11所示登陆界面、窗口抬头配置等。
图9-12配置信息维护界面〔2〕安全知识模块该模块实现对煤矿安全知识文档的系统分类管理,预设煤矿本质安全管理理论、煤矿安全法律法规、煤矿安全生产监管条例、安健环管理体系以及煤矿本质安全管理系统介绍几个大类可通过各子模块实现各类文档的增、删、改维护以及文档浏览以煤矿本质安全管理理论类文档的维护浏览说明其功能,如图9-10用户需要查阅相关文档只要选中篇目名称,点击[文件浏览]按钮,即可阅读相关WORD或PDF文档图9-13煤矿安全知识模块界面〔3〕煤矿本质安全管理标准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维护〔包括要素和体系标准的修改、更新和完善等〕,可实现针对不同煤矿自身特点建立适应本矿的本质安全管理标准体系,以更为切合实际的实施本质安全管理该模块根据课题组所建立煤矿本质安全管理要素体系预设煤矿通风管理要素系统、煤矿瓦斯抽放管理要素系统等十三个要素体系,下属101个元素以及末级1144个指标以煤矿通风管理要素系统为例,如图9-14图9-14煤矿本质安全管理标准维块界面〔4〕煤矿本质安全风险评价模块根据各煤矿实际情况建立的切合实际的煤矿风险评价指标体系,并对其进行不断的维护；可通过记录风险评价指标评价值,选择适合的模型进行综合评价,从而确定煤矿生产安全的综合风险等级或者某风险子系统的风险状态。
图9-15煤矿本质安全风险评价模块界面〔5〕煤矿本质安全风险评价模块针对各煤矿本质安全管理实际建立具体煤矿本质安全管理评价指标体系,并根据需要进行适时的维护；通过本质安全管理评价指标评价值,选择适合的模型进行综合评价,从而确定煤矿本质安全管理的综合水平,以及某各子系统管理过程中存在问题图9-16煤矿本质安全管理评价模块界面〔4〕通过进一步深入目标企业调研,结合课题组相关研究成果,充分考虑煤矿本质安全管理系统目标企业的实际需要,完善"煤矿本质安全综合信息查询及报表输出"功能模块开发。