煤矿应急救援系统需求分析
衡量一个系统成功与否的关键在于它是否能不断地、全面的满足用户的需求，需求分析的任务在于全面了解用户现行对系统的要求并加以表述，从而导出系统设计的基础和依据。
煤矿应急救援系统是一个较大的系统工程，根据发生事故的灾害类型、事故可能引起的破坏程度、发生事故的矿井地质条件等地不同，所采用的救援装备和救援技术也不尽相同。同时救援方案的确定、技术与装备的应用都需要在短时间做出准确的判断和协调管理，才能达到预期的效果。通过应急救援系统的编制分析，综合分析的基础上，归纳出煤矿应急救援系统的详细需求：
1.快速、准确地分析、判断原煤、地质断层的分布及其各种设备设施的地理位置，空间及他们之间内在关系，进一步揭示资源配置的内在因素和外在联系，用于救援辅助决策。
2.为救援行动提供现场依据，帮助救援人员做出救援方案。
3.显示事故发生的地相应的救灾路线。
4.结合各种井下检测设备，缩短事故报警到处理的时间，提高处理的准确性，最大限度的减少人员伤亡、生产设备的损失。
5.具有较强的灵活性和适应性，提供预其他系统的接口，在数据组织结构和系统结构上预留可扩展空间。
6.严格的安全性和保密性，提供用户权限管理机制，管理员用户只只能通过身份验证确认来修改系统数据库，保证数据修改的合法性和数据的安全性。
7.可以通过虚拟现实的方法对煤矿各类灾害进行现场模拟，让人们更加了解灾情发生前后的现场情况。
8.对井下的危险源的分布进行实时的监控，时刻了解危险源的情况，便于预防工作的开展。
系统总体要求设计原则
一、总体要求
一个系统的研究和开发都要体现它的优点和优势，针对煤矿应急救援，此系统开发和研制的总体要求主要有一下几个特点：
先进性。基于国内外GIS在煤矿生产领域的发展水平和研究动态，应用先进的GIS平台和流行的变成语言，研究开发煤矿应急救援系统，以保证系统的先进性。
实用性。本系统的开发，充分结合现场管理与救援工作的实际情况，能够在日常生产、管理、救援演练以及事故决策中发挥作用。
易维护性。系统投入运行之后，随着时间的推移必然面临着数据老化的问题，因此系统建立时应尽量采用最新的数据资料，除此之外还应具有地图数据与专题数据的更新和维护功能。
二、总体设计原则
面向用户性。本系统服务于煤矿应急救援的需要是设计和建立该系统的宗旨和依据，其内容必须突出应急救援的特点，功能必须满足应急指挥，事故管理部门的需要。
完备性。主要指系统功能的齐全、完备，本系统要具备数据采集、管理、查询、编辑、地图调用、事故分析、预案生成等功能。
实用性。系统应当采用成熟的技术、用简单的方法实现用户必需的功能，以满足煤矿管理部门使用的需求。同时，系统界面必须友好，方便灵活，易于非GIS专业的煤矿管理部门人员操作。
稳定性。本系统直接参与重大事故的救援与决策，因而系统必须稳定。
可扩充性。对与系统的设计，要充分考虑到将来功能扩展的需求和数据的更新的需要，必须在系统功能设计和数据库编码方面留有余地。
三、系统设计的目标
煤矿应急救援系统的主要职责就是实现事故发生后事故地点、事故类型等个类事故信息在地里信息系统中的定位显示。能够帮助用户分析、查询大量数据信息并以地图方式显示结果，将传统的数据库带入到可视化空间中，煤矿应急救援系统主要实现的基本功能有；
（1）系统登录界面设置管理员和普通用户功能，管理员凭密码进入系统；
（2）基础空间数据库的资料查询、浏览等基本功能，对地图进行放大、缩小、漫游、
复位，从信息查询图形，从图形查询信息等；
（3）事故发生地点信息查询；
（4）根据不同的事故类型，生成相对应的事故应急救援预案；
（5）矿井防火、防水、防瓦斯避灾与救灾线路图的图文管理、图文显示、图文查询；
（6）提供具有图形处理功能的软件。开发供管理人员进行矿井井下巷道的添加和修改的图形工具；
（7）资料显示。应急救援机构的设置、救援人员、专家系统、医疗救护资源等资料。
（8）对事故的相应时间应在可以接受的范围内，修改和删除项属性和信息应能够准确快捷完成；
四、系统的特点
面向对象的应急救援系统具有以下几个特点：
（1）系统时面向对象的应急救援系统。是为有关部门及时、直观、形象地提供发生事故后抢险、救援信息以及决策而设计的软件平台，是一个开放的系统。
（2）面向对象的实现，是在面向对象分析和面向对象设计的基础上，运用面向对象的程序设计语言来进行系统开发，实现具体的功能和任务。程序设计主要考虑系统的逻辑结构基本稳定。所需功能不管多复杂，都是有一些基本的数据处理功能模块构成的。
（3）基于地里信息的特点。发生事故点的地质条件等地不同，直接影响所采用的救援技术和装备。
（4）用计算机替代人工数据存储、整理统计，可对数据进行查询、检索、修改等，做到基础数据和救援信息计算机处理、共享。实现数据经过处理后输入到系统中，系统有机地组织、管理、显示、查询这些数据。有效地克服以往的系统对数据的收集、处理依靠人工操作带来的延时性和出错率。
（5）采用模块化程序设计方案，可维护性和可移植性好。程序代码模块化、便于维护、代码具有相当的通用性、可移植性。
（6）采用Windows风格的人机交互和菜单技术，用户界面友好，操作方便，形象直观。
五、系统面向对象性
面向对象是一种先进的软件技术，它强调从客观世界中固有的事物出发来分析构造系统；面向对象方法的基本出发点是尽可能按照人类认识世界的方法和思维方式来分析解决问题。它是实现世界之间有着自然而直接的对应关系。应急救援GIS系统就是一个面向对象的GIS系统。在面向对象的系统中，地图对象和数据库对象是基本的运行实体，它将作用于属性的操作。这是用人类现实生活中常用的思维方式来认识的、理解和描述客观事物。因为它能够很好的仿真人工系统，模拟现实世界，因而已被广泛地引入到许多领域。
面向对象方法是一种先进的软件技术。面向对象系统最基本的特征就是封装性。封装是一种信息隐蔽技术，用户只能见到对象封装界面上的信息，对象内部对用户是隐蔽的。
其目的在于使对象的使用者和设计者分开，使用着不必了解对象行为的具体体现，只需用设计者提供的信息来访问该对象。
六、面向对象系统的优点
面向对象方法在系统开发前期就使分析和设计尽可能地接近人类认识客观世界的方法。其基本出发点是尽可能按照人类认识世界的方法和思维方式来分析解决问题，它是实现世界之间有着自然而直接的对应关系。其优越性具体体现为:
（1）采用人类组织信息的三种基本方法：对象与属性，分类结构，装配结构。这极大地增强了对现实世界的表达能力。
（2）完备的封装机制。实现了对象属性与行为的一体化，保证软件开发的高模块化。具有较少依赖性，实现了软件系统的稳定性。
（3）对象拥有的自治性和性，保证了面向对象设计方法的实现。
（4）独具特色的集成机制。
（5）对象的消息传递机制。
（6）完备的面向对象概念和数据模型。先进的机制和能力，是软件开发更易走向规范化和标准化，提高软件系统可维护性以及软件的生存和竞争力是十分有效的。
功能分析设计
一、系统功能设计的原则
建立煤矿应急救援系统及其子系统模型是项大型系统工程，它的设计要求在结构上科学合理，功能上能够充分满足用户需求，根据煤矿应急救援系统的特点，在设计时应遵循以下几个基本原则：
①功能结构的合理性：即系统功能模块的划分要以系统论的设计思想为指导，合理的进行集成和分区，功能特点清楚、逻辑清新、设计合理。
②功能结构的完备：根据系统的应用目的的要求，功能齐全，适合各应用目的和范围。
③系统功能的性：各功能模块应相互，各自具备一套完整的处理功能，且功能相对，重复度最小。
④功能模块的可靠性：模块的稳定性好，操作可靠，数据处理方法科学、使用。
⑤功能模块操作的简便性：各子功能模块应操作方便，简单明了，易于掌握。
系矿井灾害应急救援系统必须满足信息的输入、存储、修改、查询、事故发生时显示避灾路线和相关的参考信息、事故分析和预测等功能。作为一个应急灾害救援系统，为了尽可能的提高救援行动速度，缩短救援作业时间，矿井灾害应急救援系统应该能够通畅信息渠道，达到各部门快速反应、联动、信息实时共享的要求。因此，本救援应急系统采用局域网作为系统运行的硬件工作环境，首先将在系统各职能部门中装备局域网网点，以此来完成信息实时共享。待条件许可，该局域网的覆盖的范围还可以包括上级单位以及社会救援资源中的消防、医院等部门，更大程度上的提高救援工作的效率。
二、系统总体框架结构
煤矿应急救援系统能够为矿井突发性事故和灾害的应急管理提供一个完整的解决方案。该系统可以实现对矿井电子地图、灾害信息、人员信息、应急预案、救援相关信息等信息的查询，图形编辑，属性更新；在矿井事故发生时进行应急响应并显示避灾路线，在快速救援指挥中调度与管理抗灾力量，迅速处置，缩短救援时间，避免事故的扩大，尽可能减少事故所造成的人员和财产的损失；对数据进行挖掘分析，再辅助以专家干预得出准确的事故预测结果，为矿井的安全生产制定先关的灾害预防和控制措施提供科学的决策体系，并以结果为参考对应急预案数据库进行决策支持和数据更新，是矿井生产单位在灾害发生时能够及时启动准确的应急预案，辅助领导全面掌握灾情并进行救灾指挥决策，将灾害损失降到最低。
为了完成系统所规定的任务，并且使系统设计达到最优化，采取模块的结构设计方法，将系统大致分为三个模块层，这样可以使系统具备较高的运行效率、较好的控制性和较强的可变性。先把整个系统看成一个模块，然后按照功能划分为若干第一层模块、第二层模块，一个模块只能执行一种功能，一种功能只由一个模块来实现，这样系统就具备良好的可变性和生命力。
本系统属于应用型GIS 系统，它是在工具型 GIS的基础上经过二次开发适合于煤矿的应急救援的系统，它基本继承了工具型GIS所提供的基本功能。本系统是为煤矿应急救援服务，因此重点对待特定目的的功能分析、设计和编程，满足特定用户的需求。
1.用户登录模块
用户登录模块的设计主要的目的在于维护系统的安全，保证合法用户正常使用本系统，
避免非系统用户使用系统。设置用户的类型为管理员与操作员，管理员拥有所有的权限，可以进行地图转换、数据库修改、信息查询、信息的添加、删除等所有的操作，而操作人员只能进行信息浏览、查询等基本功能。
2.地图信息管理
系统中涉及到大量的煤矿井下地图，在这个模块中通过地里信息系统软件MapX来实现地图的管理。地图管理主要包括对地图的操作、地图管理和输出。
地图操作是可以对电子地图进行漫游、放大、缩小、图层控制，测距等功能操作；地图管理实现了对地图信息的实施更新。（1）地图漫游：可以对电子地图进行浏览；（2）图元选择：可以对图元进行点选，查询图元的属性信息；（3）图层控制：可以增加、减少图层或者移动图层位置；（4）测距功能：利用测距功能，任意选择两点或者多点，可以在状态栏中实时显示连续折线的长度，方便用户了解矿井相关地测资料。（5）鹰眼功能：利用主图的视图数据在鹰眼中绘制红色矩形框，显示主图浏览部分在总图中德位置及缩放范围。在鹰眼图中点击某一个位置可将主图快速定位到该位置，实现快速浏览。
地图管理包括全矿井地图管理和采取地图管理。全矿井管理子模块中用户可以对矿井主图、矿井通风系统图等图层进行实时修改。在采区地图管理模块中用户可以对矿井各个采区的平面布置图、采掘工程平面图及其相关属性进行管理，保证各个采区的地图更新和框架的完整，方便进行管理。
地图输出系统提供打印功能对所需要的地图进行打印。
3.矿区信息模块
此模块主要包括矿井的基本情况、岗位管理以及员工档案。矿区基本情况模块的内容主要包括矿井的地里位置、矿井开工建设、投产、达产时间、矿井面积、地质储量、可采量、生产能力、及煤层赋存、瓦斯、煤尘、煤层发火、水文地质情况；岗位设置与员工档案主要实现对企业的组织机构及员工的统一管理。
4.应急指挥模块
①应急预案：应急预案是针对具体设备、设施、场所或环境，在安全评价的基础上，分析事故形成、发展过程、危害范围和破坏的条件，为降低事故损失，就事故发生后应急救援机构和人员，应急救援设备、设施、条件和环境，行动步骤和纲领，控制事故发展的方法和程序等，预先做出的计划和安排。预案编制是一项知识性、系统性很强的工作，通过预案的实施，可以有效的控制事故发展，可以有效防止二次灾害事故的发生，减少事故产生的损失。
②避灾路线：矿井事故发生以后，如何利用最短的时间来开展救灾，如何让人员以最短的时间到达避灾地点，是事故救援与人员疏散成功与否的重要标志。根据灾害发生的具体种类、现场态势和人员分布等情况，确定最短救灾和避灾路线来指挥救援，使现场人员快速、安全的逃生是很有必要的。避灾路线直接关系到遇险人员的生命安全。
③救援指挥：在事故发生后，值班室应根据顺序迅速通知指挥组人员到位。
④救护队管理：针对救护队信息进行建立信息数据库，当事故发生之后，能够及时调用相关的救护对资源投入事故救护工作。主要包括人员、联系电话、装备情况等。
⑤救援资源：分析企业没救援资源的种类、数量以及存放位置信息，以便在应急指挥
中迅速调用。
⑥外部救援力量：当事故发展到企业内部无法控制的时候，能够及时调用周边企业及上属单位的救援力量。
⑦医疗救护：分析企业内部的以及周边的医疗救护场所，在井下人员获救以后，能够及时接受医疗救助。
5.事故分析
①专家信息：专家信息的数据包含专家个人基本信息、特长、成就等扩展信息，在事故发生后对救援指挥提供专家支持。
②事故信息：搜集到的煤矿事故，记录在数据库中存档，为下一步的事故信息专家评价与分类的工作提供依据。
③事故专家分析：事故专家分析主要是依据专家的专业知识、实践经验以及所了解的专业信息，对采矿事故发生的原因、应吸取的教训等方面进行科学的、全面的分析和总结。经过专家分析，总结出煤矿事故抢险救援的经验和教训、成败的原因，同时对各项数据进行规范化。
6.远程管理
远程管理主要是为了弥补本矿或本省救援队伍和救援专家的不足，并能及时的采用上有效的救援措施，这主要包括外省煤矿救援基地分布、国家救灾专家、外省或国家救灾队伍的分布图、本地事故详细情况向远程救援队伍和专家进行汇报后，经过他们和本地救援
队伍专家进行讨论，得出最合理的救援方案。
7.灾害处理
为了提高救援的反应速度和协调能力，以知识库的形式向决策者提供灾害常用处理方法、救灾专家库和救火设备库等内容，来帮助决策者及时的采取适当的救灾措施应对突发事件。按照水灾事故、火灾事故、顶板事故和瓦斯类事故分门别类的提供针对矿井特定灾害应急处理措施以及相关专家、救火设备的查询和搜索功能。
8.应急救援模块
应急救援具有矿井灾害应急救援的功能，用户可以通过此模块查询与应急救援相关的所有的资料。可以在现实避灾路线的同时配合显示应急预案、灾害处理措施、各个单位的人员联系电话表等信息，可以查询主要矿井灾害的应急预案、应急救援队伍、救灾设备、救灾专家、救灾基地等内容。
①.控制中心
在控制中心，首先确定灾害类型和发生的地点，选择确认之后，系统自动显示出避灾路线，同时将配合显示应急预案、作业规程、灾害处理措施、各个单位人员的联系电话表为救援提供信息参考。
②.应急预案
应急预案包括应急预案、灾害处理计划等内容，在系统页面显示事故处理流程，配合显示领导指挥部联系方式和人员配置。
③.救援信息
用户可以查询矿井灾害的应急预案、应急救援队伍、救灾设备、救灾专家、救灾基地等内容。国家矿山救援基地分布情况。
9.系统维护
为了保障系统的正常和安全使用，设计系统维护模块，主要包括一：为管理员提供对普通用户的管理功能及对普通用户的权限设置；二：对用户密码修改的功能；三：一部分管理员对用户日志的查询等功能，可以直接查看到每一个用户登录的时间和所进行的操作。
