矿山隐蔽致灾普查系统：筑牢安全防线

一、系统概述

1.1 系统定位与价值

        矿山隐蔽致灾因素普查信息系统是矿山安全生产领域的关键信息化平台，核心目标是借助信息化手段实现对隐蔽致灾因素的全面普查。该系统的落地标志着矿山安全管理从传统经验驱动模式向数据驱动的科学管理模式转型，为矿山安全生产筑牢技术根基。

        隐蔽致灾因素普查与重大灾害治理是矿山安全生产的前端性、基础性工作，是推动安全治理模式向事前预防转型的核心路径，更是防范遏制重特大事故的关键支撑。新修订的《煤矿安全规程》及国家矿山安全监察局相关工作要求明确，矿山企业需建立规范的普查制度，全面查明致灾因素分布情况，通过物探、化探、钻探等多种方法相互验证，查清隐患并落实有效措施后，方可开展采掘作业。

        当前矿山隐蔽致灾因素普查工作中，矿端与局端均面临突出痛点：

       矿端用户痛点：传统普查依赖人工操作，数据采集、整理、分析及报表生成流程繁琐，效率低下且易出错；普查数据分散存储于多系统、多文件，缺乏统一管理，存在更新不及时、备份不足、数据丢失风险，影响决策科学性；普查结果以文字、表格为主，缺乏可视化展示，致灾因素空间分布及关联关系不直观，风险评估与预警缺乏支撑；人工开展多维度数据分析难度大、周期长，潜在安全风险难以及时发现；与上级部门沟通依赖纸质文件和邮件，数据上报、审核反馈低效，信息共享存在壁垒。

        局端用户痛点：需同时管理多个煤矿，传统方式难以实现集中管控，无法实时掌握各矿普查进度与安全状况，宏观决策缺乏数据支撑；各矿上报数据格式不统一、质量参差不齐，数据存储分散，审核难度大，数据准确性与可靠性难以保障；传统分析工具功能有限，无法满足多矿数据对比、趋势预测及风险预警需求，监管工作缺乏针对性；缺乏对各矿普查工作进度与质量的实时监控手段，难以及时发现问题并指导整改；部门间信息壁垒明显，信息传递不及时，协同工作流程繁琐，数据共享与利用效率低。

1.2 设计理念与目标

        系统设计始终围绕四大核心理念展开：以普查业务为核心，全程贴合矿山隐蔽致灾因素普查的全流程构建功能体系；以用户需求为导向，精准对接矿端、局端的业务场景与操作习惯，针对性解决各类痛点问题；以数据共享为基础，建立统一的数据标准与共享机制，让数据发挥最大价值；以安全可靠为保障，搭建完善的安全防护体系，确保系统稳定运行无虞。

       系统最终目标聚焦于：实现隐蔽致灾因素的全面识别与精准定位，为灾害防治提供精准靶向；提供可视化的决策支持工具，降低管理决策难度；推动普查工作的标准化、规范化开展，提升工作质量；支持多级别、多角色的协同配合，形成工作合力，全面破解矿端与局端在普查、管理、监管中的核心难题。

二、隐蔽致灾因素普查业务体系

2.1 隐蔽致灾因素的内涵

       隐蔽致灾因素是指隐伏在矿体及其围岩内，在矿山建设、生产过程中可能引发矿山灾害，或诱发水、火、瓦斯、冲击地压、滑坡及溃坝等重大灾害的客观危险源，其核心特征是隐蔽性，也是导致重大灾害的关键诱因。

      在分类体系上，煤矿类主要包括采空区、地质构造、水源与通道、瓦斯异常区、冲击地压危险性、露天煤矿边坡等；金属非金属矿山及尾矿库类则涵盖采空区、地质构造、水源与通道、不良地质体、隐蔽火区等。

      普查区域划分为三大类：生产区即已完成井巷工程的回采和备采区域，以及正在进行掘进或采剥作业的区域；规划区指矿山未来3~5年计划开展采掘/采剥作业的区域；其他区域为除去生产区和规划区之外的矿山所属区域。

2.2 普查工作的基本原则

       矿山隐蔽致灾因素普查严格遵循“全面普查、周期实施、分区管理、常态补充”的16字原则。全面普查要求普查范围覆盖矿山所有区域，内容涵盖所有类型的隐蔽致灾因素，确保工作的全面性和完整性；周期实施明确矿山每3年开展一次全面普查，建立定期工作机制，保障普查的连续性和时效性；分区管理强调根据生产区、规划区和其他区域的不同特点，制定差异化普查方案，重点区域重点普查、一般区域常规普查，提升工作的针对性和有效性；常态补充则要求建立常态化的探查和观测机制，及时补充更新普查数据，确保成果的准确性和及时性。

2.3 普查工作的基本流程

       矿山隐蔽致灾因素普查遵循“普查准备、普查实施、成果编制、成果应用”的完整流程。普查准备阶段需完成相关资料的收集整理、现场调查、普查工作方案制定，以及设备和人员的准备工作；普查实施阶段重点开展现场探查、测试与试验，同步进行数据采集整理和普查结果初步分析；成果编制阶段要完成普查报告编制、相关图纸和报表制作、普查数据库建立，以及成果的审核与验收；成果应用阶段则聚焦于制定防治措施、建立预警机制、指导生产作业，并对普查成果进行定期更新完善。

三、系统功能架构设计

3.1 系统总体功能架构

        系统采用模块化设计，整体架构涵盖首页视图管理模块、普查成果可视化模块、普查程度与分析模块、数据中心模块、系统设置模块五大核心模块，各模块协同配合，构建起完整的功能体系，全面支撑矿山隐蔽致灾因素普查工作的开展。

3.2 首页视图管理模块

        首页视图管理模块是系统的入口与核心操作枢纽，其功能设计完全匹配局、矿两端的业务权限与场景需求。在视图切换方面，该模块支持 “局端视图”“矿端视图” 两类模式切换，同时支持常用视图配置的保存，可适配不同角色的操作习惯。其中局端视图包含统计图表与图模块两类功能，统计图表涵盖采空区、封闭不良钻孔、地质构造、瓦斯、地表水体、地下水含水体、导水通道、冲击地压等隐蔽致灾因素的分类统计数据；图模块则配备三维展示功能，还包含矿井分布图，点击对应矿山即可显示该矿山的专属统计图表。矿端视图的功能则贴合矿端用户的业务场景，首先在权限上做了明确限制 —— 矿端用户仅能查看本矿山数据，而局端用户可切换查看不同矿山数据；统计图表方面，支持与局、矿端对应的隐蔽致灾因素统计数据展示；三维模块仅呈现用户自主制作的三维图层内容；图及图层部分则包含巷道、工作面等矿山工程内容，其覆盖的图层类别包括采空区、封闭不良钻孔、地质构造、水源与通道、瓦斯、冲击地压、露天煤矿边坡等。

3.3 普查成果可视化模块

       普查成果可视化模块是系统实现矿山隐蔽致灾因素矢量数据可视化 +“一张图” 集中呈现的核心功能，承担着将普查数据转化为直观、规范成果的关键作用，其展示内容与权限逻辑紧密衔接首页视图管理模块的场景需求。

       该模块首先支持矿山切换与权限适配功能：矿端用户仅能查看本矿山的可视化成果，展示内容聚焦本矿各类隐蔽致灾因素的详细分布与参数；局端用户可自由切换不同矿山的成果视图，既支持单矿详情查看，也可通过多矿成果图的快速切换实现跨矿普查情况对比，匹配监管层面的统筹需求。

       在专题成果图展示板块，模块严格参考《矿山隐蔽致灾因素普查规范第二部分附录 D》的标准，集中呈现各类隐蔽致灾因素的矢量可视化成果图，每类图均包含精准的要素与参数展示：

• 隐蔽致灾因素普查综合成果图：整合全矿各类致灾因素的空间分布关系，标注各因素的核心属性（如位置范围、风险等级），直观呈现矿山整体致灾风险格局；
• 采空区普查成果图：展示采空区的分布范围、空间形态，标注埋深、面积、体积、形成时间等参数，同时区分本矿采空区、老窑、废弃井筒等不同类型，辅助判断采空区的安全影响边界；
• 封闭不良钻孔普查成果图：呈现钻孔的位置、深度、封闭质量等级等信息，明确钻孔与含水层、采空区的空间关联；
• 地质构造普查成果图：清晰展示断层、褶曲等构造的分布位置，标注产状（走向、倾向、倾角）、规模、性质等参数，助力分析构造对致灾因素的控制关系；
• 水源与通道普查成果图：呈现含水层、隔水层的分布范围，标注地下水流向、水位、导水通道的位置与类型，明确水害风险的关键载体；
• 瓦斯 / 冲击地压普查成果图：分别展示瓦斯异常区的浓度分布、冲击地压危险性分区，标注对应的压力值、危险等级等核心参数；
• 露天煤矿边坡普查成果图：呈现边坡的形态、坡度、稳定性等级，标注潜在滑移面的位置信息。

       同时，模块配备可视化辅助功能以提升成果查看的灵活性：

• 三维底图叠加二维专题图：以矿山地形、工程的三维模型为底图，将二维专题成果图精准叠加至对应空间位置，实现 “平面属性 + 立体空间” 的联动展示，便于直观判断致灾因素的实际分布场景；
• 三维场景浏览：支持对叠加后的三维场景进行旋转、缩放、平移等交互操作，可聚焦任意区域查看细节，辅助深入分析致灾因素的空间关联；
• 图层控制：支持对不同类型的致灾因素图层进行独立控制，可自由选择显示 / 隐藏某类图层、调整图层透明度，按需定制成果展示视角。

        此外，该模块的成果数据直接对接数据中心模块的审核通过数据，确保展示内容与普查实际成果一致，既保障了数据的准确性，也实现了 “数据采集 - 审核 - 可视化展示” 的全流程闭环。

3.4 普查程度与风险分析模块

       普查程度与风险分析模块主要负责对普查工作开展情况和普查结果进行全面分析与评估，核心功能包括普查程度评估、数据分析与展示。

       普查程度评估涵盖覆盖程度、数据质量、工作进度三个维度。覆盖程度评估聚焦普查工作的覆盖范围、密度，识别盲区和薄弱环节；数据质量评估着重考量普查数据的准确性、可靠性、完整性和一致性，排查数据异常与错误；工作进度评估则关注普查工作的完成情况、进度效率，及时发现延误问题。

       数据分析与展示功能丰富多样，视图切换支持局端视图、矿视图两种核心模式，局视图按局展示普查数据和统计信息，便于时间维度的数据分析与趋势观察；矿视图按矿山展示相关数据，支持多矿山数据对比分析，同时设置严格的视图权限控制，矿山用户仅能查看本矿山数据，局端用户可切换查看不同矿山数据。表格及统计图功能支持基础数据表、汇总表、对比表等多种表格形式，提供柱状图、折线图、饼图、散点图等丰富统计图表，支持表格与图表灵活切换，满足不同数据分析需求，且支持Excel、PDF等多种格式的数据导出与打印。

       在专题统计与量化分析层面，该模块除了成果图展示，还同步配备专题统计表格 + 可视化统计图的组合功能，为数据深度分析提供双重支撑：

       模块涵盖 28 类覆盖普查全维度的专题统计表格，具体包括煤矿隐蔽致灾因素普查成果汇总表、实际工程量汇总表、采空区相关普查统计表、废弃井筒普查成果统计表、封闭不良钻孔相关汇总表、油气井与水源井普查成果统计表、地质构造与水源通道普查汇总表、地表水体与地下水含水体普查统计表、煤矿涌水量与突水点统计表、导水通道普查成果统计表、瓦斯相关普查汇总表、冲击地压普查成果汇总表及相关参数测试表、露天煤矿边坡普查成果汇总表等。每类表格均严格遵循《矿山隐蔽致灾因素普查规范》的标准格式设计，精准呈现各类致灾因素的基础参数、工程量、风险等级、分布范围等核心数据，既是普查成果量化存档的核心载体，也为后续分析提供了标准化的数据基础。

       针对每类统计表格，模块会同步生成适配数据类型的可视化统计图，助力快速挖掘数据规律，比如：

• 针对采空区、封闭不良钻孔等 “分类分布类” 表格，匹配占比饼图 + 空间热力图：占比饼图直观展示不同类型（如本矿采空区 / 老窑 / 废弃井筒）的数量、面积占比；空间热力图则结合地理坐标，呈现致灾因素的区域密集程度，帮助快速定位高风险聚集区；
• 针对瓦斯浓度、涌水量、冲击地压压力等 “数值类” 表格，生成柱状对比图 + 趋势折线图：矿端用户可通过柱状图对比本矿不同区域的参数差异，借助折线图查看某区域参数的动态变化趋势；局端用户能通过多矿柱状图对比，快速识别各矿的数值极值与整体差异；
• 针对普查工程量、进度类表格，配备进度条图 + 堆叠柱状图：进度条图清晰展示各普查项目的完成量、剩余量占比；堆叠柱状图则呈现不同阶段的工程量分布，辅助局矿两端精准把控普查工作节奏；
• 针对跨致灾因素的综合汇总表，对应关联分析雷达图：同时呈现不同致灾因素的风险等级、影响范围、整改优先级等维度的数值，直观体现多因素间的关联关系，为综合风险评估提供可视化参考。

        这些统计表格与统计图还支持权限适配的交互操作：矿端用户可自主筛选本矿不同区域、不同时间段的数据，自定义图表的展示维度；局端用户能一键切换多矿数据，生成跨矿对比图表，实现宏观监管层面的量化分析 —— 所有图表均支持导出为 Excel、PDF 格式，便于后续存档与汇报使用。

       数据分析功能包含统计分析、空间分析、趋势分析、对比分析四大维度。统计分析对普查数据进行汇总，计算平均值、最大值、最小值等关键指标；空间分析聚焦数据的空间分布特征与规律；趋势分析挖掘数据的变化趋势与发展规律；对比分析则通过对比不同区域、不同时间的普查数据，识别差异与变化。

3.5 数据中心模块

      数据中心模块作为系统的数据管理核心，承担着普查数据的存储、管理与共享职责，主要包含数据管理、工作流程管理、数据共享三大功能。

      数据管理功能覆盖基础数据、普查数据、监测数据、空间数据四大类。基础数据管理负责维护矿山的基本信息、地质资料、工程资料、生产资料、环境资料和安全资料；普查数据管理聚焦隐蔽致灾因素的普查数据、原始数据、成果数据及相关文档报告；监测数据管理涵盖隐蔽致灾因素的监测数据、监测设备运行数据与状态数据，以及监测数据的分析处理结果；空间数据管理则负责矿山的空间数据、地图数据、隐蔽致灾因素空间分布数据及三维模型和场景数据。

       工作流程管理围绕普查工作、数据审核、成果发布三大流程展开。普查工作流程管理负责统筹普查工作的各个环节，监控进度与质量；数据审核流程管理管控普查数据的审核全流程，跟踪审核进度与质量；成果发布流程管理则负责普查成果的发布环节，确保发布进度与质量。

        数据共享功能支持内部共享、外部共享内部数据共享实现矿山内部的数据交换与共享，提供数据查询、下载功能，并通过权限管理保障数据安全；外部数据共享支持与外部系统的数据交换，提供标准化的数据接口和服务，确保数据的规范化共享；数据订阅功能允许用户订阅所需数据，系统提供数据更新提醒与个性化定制服务，满足不同用户的数据需求。

3.6 可视化空间数据管理模块

       该模块为矿端专属的空间数据管理功能模块，核心聚焦矿山空间要素的图层管理与三维模型维护，适配矿端普查数据的空间化呈现需求：

• 图层管理：支持巷道、工作面、采空区、封闭不良钻孔、地质构造、水源与通道、瓦斯、冲击地压、露天煤矿边坡等类别的空间图层管理；矿端用户使用时，巷道和工作面为必传图层，其余图层可根据实际普查进度与数据完备度选择性上传，也可暂不上传，兼顾数据上报的灵活性与核心要素的基础完备性。

• 维护三维模型：提供与已上传图层对应的三维模型维护功能，辅助矿端用户对巷道、工作面等空间要素的三维模型进行管理，为后续可视化展示提供基础支撑。

3.7 系统设置模块

      该模块是系统的基础配置与管理模块，核心聚焦用户及操作的基础管理功能，具体包含以下内容：

• 用户管理：支持系统用户的创建、编辑、删除操作，可维护用户的账号、所属部门、状态等基础信息，适配局端、矿端不同角色的账号管理需求；
• 部门管理：负责部门的新增、调整与删除，可维护部门的层级结构，实现用户与所属组织的关联管理；
• 角色设置：支持角色的创建与权限配置，可针对局端、矿端等不同业务角色，匹配对应的系统操作权限，保障权限的精准分配；
• 日志管理：记录系统的操作行为日志，支持日志的查询、查看，便于追溯用户的系统操作轨迹，实现操作行为的可审计。

四、系统技术架构设计

4.1 系统技术路线

        系统采用先进且成熟的技术路线，确保稳定性、性能与可扩展性。核心技术栈方面，后端采用Java + Spring Boot + MyBatis架构，保障业务逻辑高效运行；数据库选用MySQL + Redis组合，兼顾数据存储的稳定性与缓存性能；前端采用Vue.js + Element UI + ECharts + Cesium技术，打造流畅的操作界面与丰富的可视化效果；空间数据处理则基于GeoJSON与三维可视化技术，实现空间数据的高效解析与展示。

4.2 系统部署架构

       系统采用分层部署架构，实现局端与矿端的协同工作。系统核心部署在局端服务器，提供统一的数据管理与服务支持；局端用户通过网络访问系统，实现对多个矿山的集中管理与监控；矿端用户则通过网络接入系统，开展本矿山的具体管理与操作工作，两级部署既保障了数据的集中管控，又满足了矿端的个性化操作需求。

4.3 数据管理架构

       系统采用双数据库架构，实现数据的分层管理，分为成果库与中间库。成果库存储审核通过的正式数据，中间库暂存用户提交的原始数据。数据管理流程清晰明确：矿端用户将普查数据上传至中间库，局端用户对中间库数据进行审核，审核通过的数据从中间库迁移至成果库，最终成果库中的数据为系统各模块提供数据支持，确保数据质量与使用安全。

4.4 三维可视化技术架构

       系统采用先进的Cesium三维可视化技术，构建矿山三维展示体系。Cesium三维技术架构涵盖三维地球场景、空间数据处理、可视化展示三大核心环节。三维地球场景整合地形数据、影像数据、三维模型，打造真实的地理空间环境；空间数据处理实现GeoJSON解析、坐标转换与数据集成，保障数据的精准适配；可视化展示支持图层叠加、符号化展示与交互控制，让三维数据直观呈现。

       Cesium技术具备高性能渲染、跨平台支持、开放标准、丰富API等优势，基于WebGL的高性能三维渲染引擎保障流畅体验，支持多种浏览器和设备访问，兼容多种空间数据格式，丰富的开发接口与工具便于功能扩展。三维可视化功能涵盖三维地球场景展示、空间数据呈现、图层控制、交互操作等，用户可通过旋转、缩放、平移等操作，全方位查看矿山三维信息。

4.5 CAD数据转GeoJSON技术

        系统支持CAD数据转换为GeoJSON格式，实现空间数据的高效可视化展示。转换流程包括CAD数据读取、数据解析、坐标转换、格式转换、数据验证、数据存储六个步骤：首先读取DWG/DXF格式的CAD数据，解析其中的图层、实体和属性信息，将CAD坐标转换为地理坐标，进而转换为GeoJSON格式，验证数据完整性与准确性后，存储转换后的GeoJSON数据。

        该技术具备高精度转换、批量处理、自动化处理、质量控制等特点，确保数据转换的精度与准确性，支持大批量数据的高效转换，实现自动化流程减少人工干预，同时提供数据质量控制与验证功能。应用场景广泛，可用于矿山工程图展示、隐蔽致灾因素展示、规划设计展示、历史数据展示等多个场景，让CAD数据发挥更大价值。

五、系统应用业务价值

       安全价值方面，系统有效预防和减少了矿山灾害事故，保障了矿山职工的生命安全，维护了矿山安全生产秩序，显著提升了矿山安全管理水平。经济价值上，减少了事故造成的直接和间接经济损失，降低了防治措施的实施成本，提高了矿山生产效率，增强了矿山的市场竞争力。

        管理价值体现在推动普查工作实现标准化、规范化，让安全管理更具科学性和有效性，为决策提供精准的数据支撑，实现科学化、精准化决策，全面提升矿山的整体管理水平。社会价值方面，系统促进了矿山行业的安全可持续发展，推动矿山安全管理向现代化转型，为社会稳定和发展贡献力量，树立了矿山企业的良好社会形象。

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