[科普中国]-煤矿地测管理信息系统

煤矿地测管理信息系统是实现矿山管理和生产现代化的关键技术之一。煤矿床为一分布于三维地理空间的地质实体，所以矿山生产的一切过程都与三维空间有关，从资源勘探到矿井生产的主要图纸和技术数据都是为了确定煤矿床的正确空间位置和相应的参数。

简介实现矿山管理和生产现代化的关键技术之一在于矿山空间信息管理的现代化。煤矿床为一分布于三维地理空间的地质实体，所以矿山生产的一切过程都与三维空间有关，从资源勘探到矿井生产的主要图纸和技术数据都是为了确定煤矿床的正确空间位置和相应的参数。显然，煤矿地测管理信息系统应为地理信息系统或空间管理信息系统。地理信息系统是采集、存储、处理、分析、转换和输出空间数据的计算机系统，是计算机科学、遥感与航测技术、计算机图形学、计算数学、图论、地理学、地质学等学科综合发展的产物。

随着地理信息系统（GIS）理论与技术的发展、逐步完善及其在各种领域的广泛应用。GIS的数据库包括图形与属性数据两部分，图形数据库主要负责点、线、面、体等图形实体的管理，而各类图形实体均具有自身的属性，即图形实体也是有属性数据组成。为此，作为GIS数据不可缺少的一部分——属性数据的理论研究在不断地进行与发展。特别是在数据管理信息系统开发的设计中，属性数据结构、数据模型等方面的研究与纯数据库理论研究的联系在向前发展。另外，网络技术的发展，不仅要实现一种数据库内的共享，而且要实现多种数据库系统间数据的共享与交换，作为最大互用性而设计的ODBC技术在这方面具有许多自身的优越性。开放式数据库互连（ODBC）是一种用来在相关或不相关的数据库管理系统（DBMS）中存取数据的标准应用程序接口（API）。基于ODBC的数据库系统开发，开发人员可以不需考虑与数据源相联的复杂性，同时为实现异构数据库访问提供一种有效的途径1。

ODBC技术的应用ODBC实质上是一个数据库的访问库，它为应用程序存取关系数据库提供一个接口标准，使应用程序具有最大限度的可操作性，帮助程序员完成绝大多数的数据库操作。当前，许多数据库系统都提供了标准化的ODBC环境，应用人员可以通过运用ODBC所提供的通用数据库操作的标准接口，在编程时就不必关心底层的DBMS，可直接针对各种数据库核心和服务器编写可移植的应用程序，用同样的SQL语句或命令实现对不同的数据库进行操作。这样，程序员就不需要专门学习各种数据库系统的接口技术，也简化了不同DBMS间的数据交换。ODBC支持多种操作系统环境，基于ODBC的应用程序具有极大的独立性。当更新一个DBMS或增加一个新的DBMS时，开发人员可不必重写它们的ODBC应用程序，甚至不用重新编译就可以直接使用。

ODBC是由应用程序、驱动程序管理器、数据库驱动程序和数据源等部件组成。ODBC的结构是层次化的，它描述了嵌入ODBC的应用程序和ODBC组成部件之间的关系。

应用程序：执行处理并调用ODBC函数，以提交SQL语句并检索结果；应用程序可以通过ODBC API访问不同数据源中的数据，每个不同的数据源类由一个ODBC驱动程序支持。

驱动程序管理器：ODBC的驱动器管理器是一个共享的程序库管理器，是一个动态连接库，它根据应用程序的数据库类型装入相应的驱动程序，把应用程序的调用分配给一个或多个数据库驱动器，并负责装载或卸载驱动器、检查状态、管理多个应用和数据源之间的联接。

驱动程序：处理ODBC函数调用，提交SQL请求到一个指定的数据源，其主要任务是建立与数据源的链接、分发请求给数据源、翻译数据格式、返回结果给应用程序、错误格式的处理等。

数据源：包括用户要访问的数据及其相关的操作系统、DBMS及用于访问DBMS的网络平台。

ODBC是基于动态连接库方式的。对于任何ODBC，只要提供了该DBMS的驱动程序，并符合DBMS的接口规范，该数据库就可被DBMS所访问和处理。在系统运行时，DBMS接口是通过配置文件中的数据源来了解所采用的驱动程序，因为每个数据源包含了数据源的名称、数据源的描述、数据库文件存放的路径、DBMS的类型和相应的驱动程序、数据库文件的后缀格式等内容。DBMS首先通过一个环境句柄，建立了应用程序与DBMS系统之间的联系，然后通过连接句柄与数据源建立起连接关系，最后通过语句句柄，与操作建立起联系，由系统管理这些操作或SQL语句。取到语句句柄后，就可以执行相应的SQL语句2。

应用程序与数据源的联接以Power Builder6.5为前端工具开发的矿山数据库管理系统（包括地质数据库管理系统，测量数据库管理系统、储量三量数据库管理系统、水文数据库管理系统、通风数据库管理系统等子系统）为了通过Power Builder的通用ODBC接口实现与数据库的联接，首先不同子系统必须建立不同的配置文件。但其内容基本相同，只是文件中的sjkm改为不同子系统的数据源名称并保存为不同的文件名而已。

由于不同的数据库子系统具有不同的配置文件，因此以上脚本中的ks-gl-ini 应与相应子系统的配置文件对应。

系统的客户- 服务器体系模型客户- 服务器体系的数据库管理系统实现了运行环境的变化，即由单机扩展到网络，同时对数据的收集、存储、处理和传输由集中式走向分布式，由封闭式走向开放式。

一是处理的分布，但数据是集中的，即对于一个数据库管理系统而言，网络中各结点上的用户存取的是同一个数据库，他们从集中的数据库中存取数据到各自的应用程序中进行处理。这样实现了数据的集中管理，减少了数据录入的重复性，并且若要增加用户只需增加网络接口，便可在网络环境下运行。

二是数据的分布，数据物理分布在网络的不同结点上，而逻辑上是一个统一的整体。网络中各结点具有独立处理本地数据库中数据的能力，可以执行局部应用，也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局的应用。

基于C/S体系在处理的分布与数据的分布上的优越性，根据矿山企业的实际情况，如一般的煤炭企业都要求报图、报表，同时不同部门要进行数据的互相利用。若采用传统的单机系统，必然存在数据的共享性困难，同时浪费大量的人力、物力。这样至少可以解决资源的共享，减少报图、报表的不必要的环节。

在客户/服务器体系中，数据集中于服务器，而处理是分布的。即网络中各结点上的用户存取的是同一数据库，他们从集中数据库中存取数据到各自的应用程序中处理。为此，客户端应用程序与服务器数据库如何解决数据的传输问题十分重要。ODBC（开放数据库联接）作为一种技术实现了它们彼此的数据传输问题。应用程序可以用通用的SQL语言（不同的开发环境对SQL查询语言的调用各不相同）通过ODBC接口，再通过不同的ODBC驱动程序，将客户端应用程序发送的SQL语句“翻译”，成数据库自身的数据库操作，同样数据库也可以沿原路将结果返回给应用程序，从而完成对数据的任务请求。

属性数据库系统的设计数据库系统的设计是开发数据库系统及其应用系统的技术，也是信息系统开发和建设的重要组成部分。具体地说，数据库系统的设计就是在给定的应用环境下，通过合理的逻辑结构设计和有效的物理结构设计，构建较优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，满足用户的各种应用需求。

矿山数据库管理信息系统是在充分分析矿山各种工作的过程和矿山数据的来源及其流程的基础上设计而成的。本系统旨在通过计算机对矿山数据进行管理和为图形自动提取数据，主要包括地质数据库管理子系统、测量数据库管理子系统、水文数据库管理子系统、三量数据库管理子系统。

（1）地质数据库管理子系统。

地质数据库管理子系统是根据矿山地质数据的基本特点及矿井生产特点，采用模块化层次型结构系统设计，其中包括文件操作、数据管理、报表管理、台账管理、数据初始化、用户管理及帮助7部分。

数据初始化：依据矿业集团与矿井的特点，将其分为地层磁偏角初始化、地层初始化、岩石名称初始化、矿井名称初始化以及工业牌号初始化。另外还有煤层容重初始化，这主要考虑到同一矿业集团不同矿井间可能存在煤层容重差别，若相同则在地层初始化中可初始化全集团容重。

数据管理：包括勘探线管理、钻孔管理、煤层管理和断层管理，同时还为图形软件提供数据获取的剖面数据提取、煤岩层对比图数据提取、钻孔综合柱状图数据提取以及钻孔% 的查询。其中基础数据管理均包括数据的录入、定位查询、追加、插入、删除及返回。

报表管理：主要实现矿山采区、回采、掘进地质说明书，采后地质总结、地质月报与钻探设计书的数据录入、追加、插入、删除以及预览和打印。

台账管理：本模块主要设置见煤点柱状卡片、断层资料综合表、大中型构造台账、断层素描卡片等。

用户管理：考虑到数据管理的安全性、可靠性设置用户管理菜单，实行非管理员身份登录的用户只能查询数据、提取数据与备份数据，同时不能管理用户。

文件操作：主要设计打印设置、数据导入与数据导出。其中数据导入与导出是为重要数据的备份与恢复而设置。

帮助：为了简化系统的培训与更好地让地质工作人员使用地质数据库管理子系统，同时开发相应的帮助系统。

（2）测量数据库管理子系统。

测量数据库管理子系统依据枣庄矿业集团的测量实际需要，主要设计有交会定点、数据管理、数据查询、日常报表、年度管理、其它管理和帮助7部分。

交会定点：主要包括两点前方交会、三点前方交会、双点交会、后方交会和测边交会以及退出系统。

数据管理：主要有贯通误差预计、导线测量、罗盘测量、水准测量、钢尺测距边长改正、测距仪测距边长改正、全站仪测距边长改正。它们均具有数据的录入、追加、插入、修改、保存、预览和打印等功能。

数据查询：主要是为方便用户对已有的资料进行检索，其中包括计算台账、成果台账、钢尺测距边长改正、测距仪测距边长改正、全站仪测距边长改正，按导线级别、初复测、水平、采区、工作面和工作地点来查询。

日常报表：主要包括工程标定解算、掘进贯通通知单、井巷工程进度统计表、贯通工程预报登记表、贯通工程完成情况统计表、中小型贯通测量方案设计表。

年度管理：包括探放水统计表、绘图工作统计表等21个主要的报表。

其它管理：包括图形分幅表、巷道层位、数据导入、数据导出和用户管理。

帮助：包括主题帮助、公司主页、关于3项。

（3）水文数据库管理信息子系统。

水文数据库管理信息子系统主要有矿井涌水量、突水资料、长观孔水源井、抽水与水质、防治水、其它管理、用户管理和帮助。

矿井涌水量：包括测站观测登录表、矿井涌水量统计、涌水量动态统计、分区涌水量统计、年度综合统计以及退出。

突水资料：主要有突水资料和突水台账。

长观孔水源井：主要包括含水文观测孔统计台账等5项的水源井资料和含钻孔水位动态观测成果台账等6项水源井观测资料。

抽水与水质：包括抽水试验成果、水质分析成果台账和水质分析检验报告3项。

防治水：井下钻探（探放水）资料台账、井下水文钻孔、临时水文地质预报、水害分析预报和水害通知单。

其它管理：包括矿井名称、河流初始化、水体初始化和气象资料。

用户管理：只有用户管理1项。

帮助：有帮助和关于2项3。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学