基于GIS技术的煤矿安全三维仿真平台开发与实现
基于GIS的矿山信息系统及数字矿山系列
产安全多媒体数 据库图形 和报 表 的浏 览 、安全 生产空 间信息 的 网上 远程调 阅与交 换 、环境 与灾 害网
上分析及救灾方案确定 、基于 Ｇ Ｓ的生产信息空间分析与决策支持 等功能。 Ｉ 该系列研究 等现代空 间信息技术运用到矿 山，提高 了煤矿生产及 管理 的效率 、效果及合理性 、科 学性 ，加快了信 息技术改造提 升传统 的采矿 工业 、提 高矿 山信 息化水 平 的进程 ，有 助 了实 现煤矿安
信息 的采集 、实时传输处理、图形显示 、统计分析 、图形和数据的存 储管理 与属性 的双向查询 、图层管理 、分层 显示 、距离量 测 、多 比例显示 等功 能 ；
具 有 安 全 生 产 、灾 害事 故 的地 理 空 间分 析 、快 速 空 间 定 位 搜 索 和 查 询 、图形 处 理 表 达 、空 间模 拟 和 空 问决 策 支 持 等 能 力 ；具 有 环 境 安 全 监 测 、工 况 监 测 、供 电管 理 、考 勤 管 理 、工 业 电视 图像 的监 控 、生
行联 网。
操作人员在地 面监控室通过计 算机 控制井 下各胶 带输送 机及 给煤机 的顺序启 、停 控制 ，实现集 中 自动控制。地面集控室有三种控制方式 ：地面集 中 自动控制 、地 面集 中手动控制和地面远方试验控
制。
在井 下 控 制 分 站 的操 作 台可 对 胶 带 输 送 机 和 给 煤 机 进 行 就 地 控 制 ，有 三 种 工 作 方 式 ：就 地 手 动
矿 安 全 生产 、减 人 提 效 和 科 学 管 理 具 有 重 要 意 义 。
基 于 Ｇ Ｓ的 矿 山信 息 系 统 及 数 字 矿 山 系 列 Ｉ
基于 Ｖ Ｒ— Ｉ ＧＳ的煤矿安全与生产调度信息 系统设 计与开发基 于地理信 息系统 （ Ｉ） ＧＳ 、虚拟现实
基于三维GIS的矿山计量管理系统
基于三维GIS的矿山计量管理系统随着矿山开采的不断深入，矿山计量管理系统的重要性日益突显。
传统的矿山计量管理系统主要依靠人工测量和数据录入，存在着工作量大、数据精度低、容易出现错误等问题。
而基于三维GIS技术的矿山计量管理系统以其高精度、实时性强、便捷性等特点，受到了矿业企业和相关部门的青睐。
本文将针对基于三维GIS的矿山计量管理系统进行深入探讨，分析其应用价值和发展前景。
基于三维GIS的矿山计量管理系统是利用地理信息系统（GIS）技术进行数据采集、处理和展示的一种全新的管理系统。
通过在三维地图上展现矿山的地质、地形、设备、矿石等数据，实现对矿山资源的精准管理和监控。
该系统主要包括地基建模、数据采集、数据处理、数据展示等模块，通过这些模块的协同配合，可以对矿山的各项数据进行准确的三维测量和管理。
1. 高精度：通过三维GIS技术进行矿山地质地形数据的测量和展示，可以实现对矿山资源的高精度管理和监控。
2. 实时性强：通过实时采集矿山数据，及时更新矿山地形地貌信息，实现对矿山情况的实时监控和管理。
3. 可视化：通过三维地图的展示，可以直观地展现矿山的地形、地质、设备等信息，便于管理人员进行分析和决策。
4. 数据互通：通过三维GIS技术，可以实现与其他地理信息系统的数据互通共享，提高了数据的利用率和工作效率。
基于三维GIS的矿山计量管理系统在矿山管理中具有重要的应用价值，主要体现在以下几个方面：3. 风险预警和应急处理：通过对矿山地质地形数据的综合分析，可以及时发现矿山地质灾害隐患，实现对矿山安全隐患的预警和应急处理。
4. 数据分析和决策支持：通过对矿山数据的可视化展示，可以为管理人员提供直观的数据支持，为决策提供科学依据。
基于三维GIS的矿山计量管理系统的应用已经取得了一系列成功的案例，例如在矿山勘探、矿石开采、矿山安全管理等方面都取得了显著的成效，得到了广泛的应用。
1. 技术创新驱动：随着地理信息技术的不断创新和发展，基于三维GIS的矿山计量管理系统也将不断受益于技术的创新，实现功能的不断完善和提升。
矿井三维仿真可视化解决方案
行业应用前景
矿山行业： 提高矿山开 采效率，降 低开采成本
01
地质行业：提 高地质勘探和 研究效率，降 低勘探成本
环保行业：提 高环保监测和 治理效率，降 低治理成本
03
05
02
04
06
石油行业：提 高石油勘探和 开采效率，降 低开采成本
建筑行业：提 高建筑设计和 施工效率，降 低施工成本
城市规划：提 高城市规划和 管理效率，降 低管理成本
安全预警：对矿井安 全隐患进行预警，降
低事故发生率
培训教育：提供虚拟 培训环境，提高员工
技能水平
设备管理：对矿井设 备进行管理，确保设
备正常运行
数据分析：对矿井生 产数据进行分析，为
决策提供支持
技术实现
数据采集与处理
数据采集：通过传 感器、摄像头等设 备实时采集矿井数 据
01
数据预处理：对采 集到的数据进行清 洗、去噪、归一化 等处理
应用场景
矿井设计规划
地质建模：利用三维仿 真技术，构建矿井地质 模型，为设计规划提供 基础数据。
01
通风系统设计：设计矿 井通风系统，确保矿井 内空气流通，保障矿工 安全。
03
02
04
采矿方案设计：根据地 质模型，设计采矿方案， 包括采矿方法、采矿设 备、采矿路线等。
排水系统设计：设计矿 井排水系统，确保矿井 内积水及时排出，保障 矿井安全。
矿井三维仿真可视化解决方案
演讲人
目录
01. 解决方案概述 02. 应用场景 03. 技术实现 04. 案例分析
解决方案概述
矿井三维仿真技术
01
利用计算机图形学和虚拟 现实技术，构建逼真的三 维矿井模型
三维地理信息系统在矿山中的技术研究与应用
22C omputer automation计算机自动化三维地理信息系统在矿山中的技术研究与应用魏忠侠（博兴县自然资源和规划局，山东 滨州 ２５６５００）摘 要：在现代科技和信息技术的迅猛发展下，整个社会步入了一个崭新的发展时期，这对各个社会领域的发展都有很好的推动作用。
从现实的角度来看，当前，三维ＧＩＳ的使用越来越广泛，例如，在日常的通信和城市的交通等方面，三维地理信息系统起着非常关键的作用。
而在矿井测绘中，利用三维地理信息系统不但可以大大提升总体的测绘工作效率，而且还可以对矿井测绘过程中多源、空间和时间特征等各种客观要素进行高效的处理。
为此，本文首先界定了三维ＧＩＳ的一般概念。
其次，对三维－ＧＩＳ的特性进行了详细的剖析。
最后，给出了矿井三维地理信息系统的具体实施方法。
关键词：三维地理信息系统；矿山技术研究；应用措施中图分类号：Ｐ２０８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）２３－００２２－３Technical research and application of three-dimensional geographic information system in minesWEI Zhong-xia（Ｂｏｘｉｎｇ Ｃｏｕｎｔｙ Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｂｕｒｅａｕ，Ｂｉｎｚｈｏｕ ２５６５００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｏｄｅｒｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｓｏｃｉｅｔｙ ｈａｓ ｅｎｔｅｒｅｄ ａ ｎｅｗ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｄｒｉｖｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｏｃｉａｌ ｆｉｅｌｄｓ． Ｆｒｏｍ ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ， ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ３Ｄ ＧＩＳ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ． Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ， ｉｎ ｄａｉｌｙ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｒｂａｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， ３Ｄ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｐｌａｙ ａ ｃｒｕｃｉａｌ ｒｏｌｅ． Ｉｎ ｍｉｎｅ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ， ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ ｗｏｒｋ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｖａｒｉｏｕｓ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅ， ｓｐａｔｉａｌ ａｎｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｆｉｒｓｔ ｄｅｆｉｎｅｓ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ３Ｄ ＧＩＳ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ， ａ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ３Ｄ ＧＩＳ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ３Ｄ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ．Keywords: ３Ｄ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ； Ｍｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ； Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ收稿日期：２０２３－１０作者简介：魏忠侠，男，生于１９７９年，汉族，山东菏泽人，本科，工程师，研究方向：自然资源调查监测。
基于网络的三维GIS数字矿山安全监察系统的设计与实现
产 情 况 （ 道 的 掘 进 ， 作 面 的推 进 ， 备 巷 工 设 的 安 置 ） 断 生 产 作 业 是 否 合 理 ， 全 管 判 安 理 制 度 是 否 到 位 （ 理 和 制 度 ） 相 关 的 政 管 ， 今 的 信 息 时 代 ， 何 利 用 科 学 的 管 理 手 ＧＩ 、 球 定 位 系 统 Ｇ Ｓ 称 “ Ｓ 技 术 ） 如 Ｓ全 Ｐ统 ３” 及 府 管 理 部 门 也 可 依 据 系 统 所 反 应 的 实 时 段 去 统 一 管 理 这 四 个 因 素 ， 在 发 生 事 其 相 关 技 术 的 不 断 成 熟 和 广 泛 应 用 ， 并 为 情 况 随 时 监 控 煤 炭 企 业 的 安 全 生 产 状 况 ， 故 时 如 何 快 速 查 找 矿 井 ， 速 的 制 定 应 基 于 网络 的 三 维ＧＩ 数 字 矿 山 的 实 施 提 供 以 现 代 化 的 高 科 技 手 段 通 过 对 四 个 安 全 快 Ｓ 急 救 援 措 施 ， 进 行 远 程 救 援 指 挥 ， 是 了 坚 实 的 理 论 基 础 和 技 术 支 撑 ； 文 要 介 因 素 的 管 理 ， 全 市 矿 山 安 全 建 设 提 供 并 就 本 为 数 字 矿 山 所 要 探 讨 和 解 决 的 问题 。 绍 的 基 于 网络 的 三 维 Ｇ Ｓ 字 矿 山 安 全 监 强 有 力 的 信 息 支 撑 和 保 障 。 Ｉ数 察 系统 正 是利 用 当今 先进 的信 息技 术 ， 基 于 网 络 的 三 维 Ｇ Ｓ 字矿 山安 全 监 Ｉ数 １ 技术背景 打 造 的 网 络 信 息 化 高 效 管 理 平 台 ， 过 察 系 统 是 在 因 特 网 上 发 布 的 三 维 信 息 系 通 进 入 二 十 一 世 纪 ， 联 网 技 术 、 算 对 三 维 ＧＩ 数 字 矿 山的 数 字 化 管 理 ， 以 统 ， 炭 企 业 的 管 理 者 和 技 术 人 员可 以 在 互 计 Ｓ 可 煤 机 技 术 、 ｓ ＧＩ ／ ／Ｇ Ｓ 技 术 、 拟 现 为 煤 炭 企 业 的 矿 山 建 设 、 业 管 理 、 情 没 有 身 处 矿 山 的 情 况 下 ， 全 国 各 地 任 何 ３ （ Ｓ ＲＳ Ｐ ） 虚 企 险 在 实 、 空 与 航 天 等 技 术 飞 速 发 展 ， 就 给 监 控 提 供 可 持 续 发 展 的 信 息 化 服 务 ， 航 这 减 可 以 上 网 的地 方 直 观 的 查 看 自己 矿 井 的安 地 理 信 息 技 术 手 段 带 来 了前 所 未 有 的 变 少 信 息 孤 岛 ， 力 提 高 煤 炭 企 业 空 间 信 全 状 况 和 生 产 状 况 ， 矿 井 进 行 远 程 管 理 大 对 革 。 用 高 分 辨 率 卫 星 影 像 以 及 航 空 像 息 共 享 和 利 用 水 平 ， 高 煤 炭 企 业 整 体 甚 至 是 设 备 的 远 程 控 制 （ 然 ， 需 要 很 高 利 提 当 这
基于Cesium技术的露天矿山三维可视化数据平台研究
基于Cesium技术的露天矿山三维可视化数据平台研究
刘强
【期刊名称】《内蒙古煤炭经济》
【年(卷),期】2021()20
【摘要】露天矿山的三维可视化是智慧矿山的主要组成部分。
本文在充分研究国
内外同类技术的基础上,提出了以构建Cesium框架技术为核心的露天矿山三维可
视化数据平台的总体研发思路。
技术上,主要采用全球开源的Cesium框架技术及WEBGL技术相结合的方式,提出了可视化真三维渲染技术、海量数据快速加载及性能优化等关键技术,解决了露天矿山三维可视化的实现难题。
构建了集生产、安全、经营于一体的三维化可视化平台,为建设露天矿山智能化提供了有效保障。
【总页数】3页(P31-33)
【作者】刘强
【作者单位】煤矿安全国家重点实验室;中煤科工集团沈阳研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】F406.3;TD67
【相关文献】
1.基于MICROMINE系统的露天矿山三维可视化技术研究
2.基于Cesium的三维GIS可视化平台的设计及实现
3.基于Unity 3D平台的露天铁矿三维可视化及云端数据传输研究
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基于VR技术的虚拟矿井仿真平台建设
三维仿真系统的目的主要是在三维可视化平台 的基础上实现与设备的交互。单纯的可视化只是模 拟 数 字 矿 山 固 定 环 境 ，而 加 人 了 交 互 性 ，更大程度 上 还 原 井 下 各 个 过 程 ，例 如 : 模 拟 工 作 面 采 煤 过 程 ， 通过控制采煤机的割煤动作和进度，割完一刀后再 操 作 液 压 支 架 来 推 进 工 作 面 ；掘进过程可以控制掘 进 机 向 前 掘 进 巷 道 ，并 可 在 巷 道 整 体拓扑图中看到
• 122-
“静 态 ”的 可 视 化 的 展 示 ，形 成 信 息 孤 岛 ，无法准确 还原实际场景。为此基于三维空间数据交互式可视 化平台开发了 3DGIS平台I8- ' 并 结 合 VR技术实现 了对虚拟矿井仿真平台的建设。
1 3DGIS仿真模拟系统基本概念及组成
3DGIS仿 真 系 统 利 用 三 维 技 术 全 面 构 建 矿 井
Institute, Fiushun 113122, China;5.State Key Laboraiory of Coal Mine Safety Technolog), Fushun 113122, China)
Abstract：By establishing a distributed high complexity C/S architecture, coding CAD/GIS plug—in to achieve the expo一 平 台 、两 系 统 ”总 体 系 统 框 架 图 Fig. 1 Total system framework o f ‘‘one platform, two systems’’
i.i 数 字 矿 山 可 视 化 平 台
基于GIS技术的煤矿安全信息系统的设计与实现的开题报告
基于GIS技术的煤矿安全信息系统的设计与实现的开题报告一、研究背景随着我国煤炭工业的快速发展和矿难事故的频繁发生，煤炭生产安全已成为我国煤炭工业发展的瓶颈和主要问题之一。
为了加强煤矿安全管理，提高煤矿生产安全水平，煤炭企业需要建立一套完善的煤矿安全信息管理系统。
国内外研究表明，基于GIS技术的煤矿安全信息系统具有较高的实用性和可行性，可以集成信息、管理数据、分析决策、预警预测等功能，有力地提升了煤矿的安全管理水平。
二、研究目的与意义本文旨在设计一套基于GIS技术的煤矿安全信息系统，通过研究煤矿灾害的特点和影响因素，分析煤矿事故的发生原因和影响因素，确定系统的需求分析、系统架构和主要功能模块，提高煤矿统计分析能力和预警预测能力，确保煤炭生产过程的安全和稳定。
三、研究内容1、煤矿灾害的特点和影响因素分析。
2、煤矿事故的发生原因和影响因素研究。
3、基于GIS技术的煤矿安全信息系统的需求分析。
4、基于GIS技术的煤矿安全信息系统的系统架构设计与实现。
5、基于GIS技术的煤矿安全信息系统的主要功能模块设计与实现。
6、煤矿安全信息系统的应用实例分析。
7、系统测试和性能优化。
四、研究方法和实验方案1、对煤矿灾害的特点和影响因素进行调研和分析，整理煤矿事故数据，建立煤矿安全信息数据集。
2、系统采用系统工程的理论和方法，采用面向对象的软件设计理念，确定GIS系统的需求分析、设计和开发步骤。
3、系统前端采用HTML5、CSS3、JavaScript等网络技术，后台数据库采用Oracle，系统开发采用Visual Studio、MapInfo等开发工具，系统集成采用ArcGIS技术，通过模块化编程方式进行模块开发，实现系统架构和主要功能模块。
4、基于实际案例，对系统进行测试，测试数据包括实际煤矿灾害数据以及虚拟测试场景数据。
对系统进行性能评估和优化五、预期成果及创新点本文预计设计开发的基于GIS技术的煤矿安全信息系统具有以下创新点和预期成果：1、煤矿安全信息系统能够准确、全面分析煤矿事故和灾害的原因和影响因素，提供针对性的决策支持和科学预防，能够有效提高煤矿安全生产水平。
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基于GIS技术的煤矿安全三维仿真平台开发与实现乔国厚;高俊杨;杨雪;王菲;张华;仝凤鸣【摘要】The framework of 3D simulation platform for coal mine safety and different funcG tions of all functional modules were introduced�The key technology for the platform to achieve the coal mine safety wasstudied�Meanwhile,the application of this 3D simulation platform for the coal mine safety was described in detail.%详细介绍了煤矿安全三维仿真平台架构和各功能模块实现的功能，研究了实现煤矿安全三维仿真平台的关键技术，最后对煤矿安全三维仿真平台的实现进行了具体描述。
【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】6页(P59-64)【关键词】GIS技术;三维仿真;煤矿安全;安全培训【作者】乔国厚;高俊杨;杨雪;王菲;张华;仝凤鸣【作者单位】中国地质大学武汉，湖北省武汉市，430074;清华大学计算机科学与技术系，北京市海淀区，100083;华北水利水电大学管理与经济学院，河南省郑州市，450011;华北水利水电大学管理与经济学院，河南省郑州市，450011;中国矿业大学北京，北京市海淀区，100083;华北水利水电大学管理与经济学院，河南省郑州市，450011【正文语种】中文【中图分类】TD-914煤矿安全生产是企业和社会共同关注的焦点问题，同时，煤矿安全工程又是一项复杂和系统性较强的系统工程。
由于煤矿安全涉及人、机、环境、管理等多项内容，因此，煤矿安全信息涉及的数据量不仅十分巨大，而且与空间位置密切相关，如何对这些活跃的和动态变化的海量信息实现科学、高效、实时地安全信息管理，以及如何利用现代化的信息技术使煤矿安全隐患问题得到根本的解决，从而使得各级煤矿主管部门切实承担起监督管理的职能，成为推进煤矿采掘业现代化进程的重中之重。
GIS技术是综合性的信息管理系统，它将计算机图形技术和数据库技术融于一体。
在空间数据的基础上，它的各种属性数据把地理位置和相关属性有机的结合起来，并能依照实际需要，准确、真实、图文并茂地进行数据输出，还可对输出数据进行进一步的空间分析和可视化表达，以满足客户需求。
三维仿真是将虚拟技术在现实煤矿运作中的具体应用，它是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
将GIS技术与三维仿真技术结合可以将活跃的、动态变化的、与空间位置密切相关的煤矿生产各类信息综合直观地展现于煤矿安全生产管理者面前，从而对煤矿的安全生产和管理起到巨大的促进作用。
因此，研究如何将地理信息系统结合虚拟现实技术应用于煤矿企业的井下各类人员和生产设备的定位、生产状况信息管理及人员应急、逃生等培训和管理来辅助煤矿管理层，用以提高生产效率和保证安全生产十分必要。
煤矿安全管理是一项复杂的系统工程，主要由环境、机械、设备、产品、原材料以及相关的人和环境等综合系统为管理对象，最终目的是保护人和生产资料的安全，使煤矿生产能够安全有序地进行。
针对煤矿井下三维空间的矿体和复杂的构造，考虑到矿山生产的采煤、掘进、通防、机电、运输五大系统的空间分布以及生产过程中瓦斯、一氧化碳、煤尘、涌水、通风等诸多安全因素信息的集成，使得煤矿急需建立一个能够为安全管理服务的和专业化的管理信息系统。
基于GIS技术的煤矿安全三维仿真平台主要由人员管理、安全监控、应急救援、生产管理和专家库5个子系统组成。
1.1.1 人员管理子系统该子系统能够对井下的工作人员进行实时地管理监控，对人员的数量和位置有着清晰的掌握并对其进行有效地调度，从而实现协调生产，提高生产效率。
采用三维仿真技术可以使井下的各种监测数据能够充分发挥效能，不仅能够从电子地图上直观分析井下实际情况，动态地监测井下人员，实时查询不同目标的各种信息，而且在事故发生时能够配合救护专家数据库进行GIS空间数据分析，以最佳有效的方法寻找井下人员，把人员伤亡限制在最低线。
1.1.2 安全监控子系统该子系统能够对涉及煤矿安全的各项安全管理业务进行现代化和可视化管理，其主要功能是实现瓦斯和一氧化碳等有害气体、“一通三防”各类数据、通风系统的现状分析、机电设备的运转情况以及危险源管理情况等各种安全隐患信息的快速录入、统计、分析、导出和浏览等操作。
1.1.3 应急救援子系统该子系统提供发生事故时的处理方法，包括事故现象、危险情况、操作规程以及现场处理等内容。
一旦发生险情，可以通过skyline提供的多种功能模块实现对井田区域地形图、工业广场平面图、采掘工程平面图、主要巷道平面图、井上下对照图、井筒断面图和主要保护矿柱图在网上的共享及提供在线空间分析、空间查询与统计分析等功能。
通过最佳路径分析功能，可以为矿山的紧急抢险救灾指挥工作提供辅助决策手段，同时，依照救援队伍和设备的分布地图，可以根据事故类型和地点迅速调配队伍和设备，调配最佳线路。
1.1.4 生产管理子系统该子系统提供矿山地理信息系统数字化管理产生的相关矿图，主要包括安全规划图层、安全指标图层、安全监控图层、生产计划图层、矿山分布图、管线图层以及巷道分布图层，提供监测、分析、规划和决策等功能。
1.1.5 专家库子系统该子系统主要用以存放相关领域专家提供的经验知识以及一些经典案例分析，包括瓦斯爆炸和火灾等事故现象的案例以及与煤矿安全有关的各项规章制度和法律制度，为煤矿安全管理信息系统提供帮助信息。
1.2.1 煤矿井下GIS功能模块设计煤矿井下GIS功能模块是集成煤矿安全三维仿真平台中最重要的能够模块之一。
煤矿为了安全生产，需要对井下各个采掘工作面、巷道、生产工作面、设备位置以及人员分布的详细情况做同步了解，并需要根据实时状况对井下的生产进行安全管理。
通过煤矿的局域网上显示的电子地图，相关科室和相关人员能通过电脑及时了解井下的生产状况、设备和人员的分布状况。
煤矿井下GIS功能模块构架图如图1所示。
（1）场景制作功能。
场景制作主要功能是对场景内二维和三维图形进行编辑、制作和管理。
二维图形的编辑、制作和管理是指对点、线、面以及各种特征等二维图形的编辑管理，三维模型的构建和管理包括对地质层面、三维地质体、三维巷道和地理信息的构建和管理。
（2）设备分布场景。
设备分布场景主要功能是完成各种设备的三维空间的布置与管理，方便设备安全管理。
（3）人员分布场景。
人员分布场景主要功能是依据人工派工和工艺流程，完成人员的三维空间的定位与管理，方便对入井人员的管理，并辅助各种人员管理的决策工具，如人员的统计分析。
（4）安全隐患分布场景。
安全隐患分布场景主要功能是针对历史隐患和排查隐患的信息，完成安全隐患的三维空间的布置与管理，实现对安全隐患的分级管理和隐患评估。
此外，依据该隐患的危险程度和隐患的分布合理安排隐患的整改。
（5）瓦斯分布场景。
功能主要是针对瓦斯监控点的空间分布，完成监控点的三维空间分布，并提供阈值报警功能，用于指导监控点的管理。
（6）煤矿通风网络分布场景。
矿井通风网络分布场景主要功能是通过矿井井巷的空间拓扑结构建立矿井的通风网络，针对监控点的风速和人工监测点的风速数据完成矿井通风网络的数据可视化，为矿井通风安全提供支持。
（7）煤矿井下场景组织。
煤矿井下场景组织主要是通过井下三维巷道模型实现井下巷道漫游展示，通过巷道掘进工作模型展示三维巷道掘进，通过三维井下生产场景展示煤矿井下生产流程。
1.2.2 安全生产仿真和救援决策支持功能模块设计该模块中的安全决策支持系统（SDSS）以安全管理信息系统（SMIS）为基础，充分利用SMIS信息收集、存储、整理、统计、资料动态组合查询和报表输出等功能，针对此类安全信息建立安全仿真模型，对安全信息进行仿真模拟，深化安全信息的分析。
SDSS通过对系统当前安全数据的处理来获取相关信息，进而管理和控制系统安全运行。
该功能模块利用安全数据和模型预测未来的安全状态，以辅助支持煤矿安全管理的决策，构架图如图2所示。
（1）专家决策支持模块。
该模块主要功能是建立煤矿安全知识专家库，为日常安全管理提供技术支持。
（2）应急救援辅助决策模块。
该模块主要功能是完成煤矿的应急预案管理、安全危险源、应急路线的判定以及应急资源的信息化管理，为煤矿应急救援的培训教育以及实际救援提供支持。
（3）矿井火灾模拟仿真模块。
该模块主要功能是通过建立火灾烟流扩散以及温度扩散仿真模型，为矿井火灾应急提供指导。
（4）煤与瓦斯突出预测模块。
该模块主要功能是针对煤与瓦斯突出的特点，对各种煤与瓦斯突出的数据进行敏感性指标的挖掘，利用历史数据和敏感性指标建立煤与瓦斯突出的人工神经网络的预测模型，为煤与瓦斯突出的预测提供依据。
（5）矿井通风仿真模块。
该模块主要功能是利用矿井巷道的拓扑结构和通风参数化设定，同时利用建立的矿井通风网络解算模型，完成矿井通风的网络计算并将结果可视化，为矿井通风网络调节和通风能力的评定等提供依据。
1.2.3 最佳避灾路线功能模块设计矿井发生的火灾和爆炸等重大灾变事故会严重威胁井下人员的生命安全，在发现灾情后如果不能迅速处理，则必须将在受灾区域及可能受火灾气体或爆炸影响区域工作的作业人员撤离到安全的地点。
由于矿井系统本身结构复杂且出口有限，加上灾变对矿井系统的影响，这给人员撤离带来了很大的困难。
为保证灾害发生时井下工作人员能够安全撤离，需要让他们熟悉井下最佳避灾线路。
本文设计运用skyline 技术将二维抽象避灾线路形象化，以一种三维可视交互的形式呈现给用户，改变了传统的简单通过二维避灾路线的抽象记忆，避免遇到实际情况时的措手不及。
1.2.4 煤矿企业安全生产功能模块设计煤矿企业安全生产功能模块以煤炭企业安全生产安全信息、空间信息、各种地质构造信息和各种自然信息等信息为主要的数据处理对象。
该功能模块采用当前具有先进技术理念的、基于框架的、构件化的以及一站式服务的三层或多层架构，这一架构遵循统一数据出口和统一数据入口的原则，通过统一的一站式服务门户，对外给用户提供闭环式服务和共享机制，对内整合各业务应用系统。
通过对上层应用服务的请求，调度下层业务逻辑及其相关业务系统的资源，完成“以事件为驱动”的工作流和数据流运行。
该功能模块的框架图如图3所示。
（1）人力资源管理模块。
模块主要功能是对企业从业人员基本信息、企业人员各种培训信息、人员持证信息和人员考勤信息等信息管理。