煤礦安全管理中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：近些年來隨著技術(shù)水平的提升以及煤礦安全管理力度的加大，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)逐步被應(yīng)用到了煤礦安全管理中，通過數(shù)據(jù)分析能夠明確煤礦中的危險事故以及發(fā)展趨勢，為煤礦管理提供全新的發(fā)展方向。本文主要闡述了大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤礦安全管理中的應(yīng)用情況，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人士有所幫助。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù)；煤礦安全管理；應(yīng)用

近些年來隨著信息技術(shù)的提升，煤礦安全管理向著更好的方向發(fā)展，尤其是在安全監(jiān)測、生產(chǎn)管理方面有了較大發(fā)展，為礦山生產(chǎn)提供了有力保障。隨著信息化的發(fā)展，煤礦生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)信息，例如業(yè)務(wù)管理信息、監(jiān)測監(jiān)控信息、綜合自動化信息等。但是現(xiàn)階段這些大量數(shù)據(jù)還停留在簡單的統(tǒng)計方面，并沒有對其進(jìn)行充分分析，很難真正幫助煤礦安全生產(chǎn)管理。所以為了最大程度發(fā)揮信息化設(shè)施和自動化在安全生產(chǎn)管理中的作用，可以充分利用大數(shù)據(jù)等技術(shù)來有效解決煤礦生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸、存儲以及處理等方面的問題。利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)建立起科學(xué)合理的監(jiān)測模型，分析不同類型事故的特點，為煤礦安全生產(chǎn)提供有力支持。

1大數(shù)據(jù)和煤礦安全管理概述

所謂的大數(shù)據(jù)主要就是現(xiàn)階段數(shù)據(jù)庫管理工具或者傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式很難處理的復(fù)雜數(shù)據(jù)集，通過對數(shù)據(jù)集的處理分析而形成規(guī)律強以及可預(yù)測的信息服務(wù)能力。通過大數(shù)據(jù)的有效研究，能夠?qū)?shù)學(xué)算法以及數(shù)學(xué)模型應(yīng)用到大量的數(shù)據(jù)集中，用于對事件出現(xiàn)的可能性以及相互之間的關(guān)系進(jìn)行分析預(yù)測。第一，數(shù)據(jù)量大。煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生非常多的數(shù)據(jù)資料，這些資料對于確保安全生產(chǎn)是非常重要的，例如環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)（瓦斯含量等）以及測量數(shù)據(jù)（生產(chǎn)職工情況以及所用設(shè)備情況等），同時這些數(shù)據(jù)都在實時變化。第二，數(shù)據(jù)類型多。煤礦生產(chǎn)運行過程中會產(chǎn)生不同類型的監(jiān)測數(shù)據(jù)，例如累計值、平均值等結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)，事故案例、礦圖數(shù)據(jù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)等非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)等。第三，價值密度較低。雖然煤礦生產(chǎn)過程中會通過各種類型監(jiān)控設(shè)備以及傳感器來監(jiān)測整個過程，同時對于機械、人員以及環(huán)境等條件變化進(jìn)行記錄，會形成大量各種類型的數(shù)據(jù)，但是總的來說這些數(shù)據(jù)只是簡單的記錄，具有實際價值的相對較少。第四，處理速度快。隨著煤礦對于安全管理的重視程度增加以及信息技術(shù)水平的提升，信息技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到煤礦安全管理中，并且形成了非常龐大的應(yīng)用系統(tǒng)，例如礦壓監(jiān)測系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)運行過程中所形成的數(shù)據(jù)增長速度飛快，需要對其進(jìn)行快速處理。對于煤礦的安全管理來說，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行事故預(yù)測是最為主要的應(yīng)用。煤礦數(shù)據(jù)所具有的4V特征可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析處理，能夠根據(jù)分析結(jié)果對可能出現(xiàn)的事故進(jìn)行預(yù)測分析。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)所得到的分析結(jié)果準(zhǔn)確度更高，能夠為制定科學(xué)的決策提供支持，有效降低人為失誤，從而為建立起更加科學(xué)的安全管理系統(tǒng)創(chuàng)造良好的條件[1]。

2煤礦安全生產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)模型

2.1煤礦安全生產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)專家知識庫

安全生產(chǎn)管理專家知識庫的建立就是通過整理分析專業(yè)理論知識、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、行業(yè)專家經(jīng)驗所形成的知識庫，能夠為大數(shù)據(jù)計算提供必要的邏輯支撐。通過對煤礦生產(chǎn)實施方案、規(guī)章制度、作業(yè)規(guī)程等的分析，建立起安全動態(tài)專家知識庫數(shù)據(jù)模型以及邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過元數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠?qū)＜抑R庫評估打分結(jié)構(gòu)、打分策略和知識體系進(jìn)行定義以及管理。通過對知識庫管理系統(tǒng)的開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)知識更新，同時可以進(jìn)行準(zhǔn)確性、歧義性、冗余性方面的檢查。按照煤礦安全生產(chǎn)過程中所具有的不同主體內(nèi)容，可將煤礦生產(chǎn)過程中的安全管理分為相應(yīng)的主題，針對這些主題設(shè)置相應(yīng)的人員、設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境以及管理制度等，這些主題包括：一般性知識；開采、通風(fēng)以及安全性監(jiān)控；各種類型災(zāi)害防治；爆破安全；電氣安全；運輸安全以及煤礦救護(hù)等。

2.2煤礦安全生產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)評價指標(biāo)庫

煤礦安全生產(chǎn)是非常復(fù)雜的系統(tǒng)，包含著多方面內(nèi)容，例如人員、設(shè)備、環(huán)境等，同時整個煤礦生產(chǎn)的作業(yè)單元以及空間分布都是較復(fù)雜的，除此之外還涉及到安全災(zāi)害方面的內(nèi)容，例如瓦斯爆炸、井下火災(zāi)、突水、頂板事故、機電事故、煤和瓦斯突出等。所以需要針對這些可能引發(fā)較大災(zāi)害的危險源進(jìn)行分析評價，通過建立安全生產(chǎn)管理大數(shù)據(jù)評價指標(biāo)庫，針對煤礦不同類型危險源實施相應(yīng)的量化評估，提升評估的準(zhǔn)確性。較為常用的安全評估方法較多，可以根據(jù)不同形式進(jìn)行分類，包括：評價結(jié)果量化程度分類、評價推理過程進(jìn)行分類、系統(tǒng)性質(zhì)分類、安全評價擬達(dá)到的目的分類等。

2.3重要礦山災(zāi)害識別模型

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)實施有效分析，充分考慮到正常生產(chǎn)過程中形成的數(shù)據(jù)特征以及事故發(fā)生過程中形成的數(shù)據(jù)特征，通過不同類型的學(xué)習(xí)算法（包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機等）建立起礦山災(zāi)害模型，包括瓦斯爆炸識別模型、瓦斯突出識別模型等。

3煤礦安全管理中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用

3.1改變管理模式，有效提升系統(tǒng)安全觀念

傳統(tǒng)煤礦安全管理更加關(guān)注數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，通過分析規(guī)律來建立煤礦安全生產(chǎn)體系。但是對于愈發(fā)復(fù)雜的煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)來說，此種方式很難滿足實際需要。煤礦安全管理中的信息化應(yīng)用會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)（包括地質(zhì)數(shù)據(jù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)等），這些數(shù)據(jù)中很少一部分（約5%）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)，能夠在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中使用，但是絕大部分的非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)較為復(fù)雜，很難直接應(yīng)用。所以面對著復(fù)雜程度更高的煤礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)，一定要改變管理模式，要一定程度上降低對數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性的關(guān)注，加強對混雜數(shù)據(jù)的分析。對于煤礦生產(chǎn)來說，少量精確的樣本數(shù)據(jù)已經(jīng)不適合現(xiàn)代煤礦需要，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用能夠進(jìn)一步明確不同類型數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，能夠深入挖掘隱藏在背后的信息，從而獲取到價值更高的數(shù)據(jù)信息，最大程度上降低人為因素的影響，從而為煤礦安全關(guān)聯(lián)提供有力支持[2]。

3.2可以有效提升設(shè)備運行的可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備動態(tài)的有效監(jiān)測

近些年隨著智能化、自動化技術(shù)在煤礦生產(chǎn)的中的應(yīng)用，不斷有更加先進(jìn)的設(shè)備應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)中。傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)過程中，往往都是在設(shè)備出現(xiàn)故障之后才進(jìn)行維修，平時對于設(shè)備的維保力度不足。此種情況的維修難度較高，會對煤礦生產(chǎn)造成較大影響，同時也會加大事故的風(fēng)險。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠改變傳統(tǒng)設(shè)備運行方式，例如在設(shè)備上設(shè)置各種類型傳感器，以此來記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，對各種工況下情況進(jìn)行分析，及時發(fā)現(xiàn)故障所在。同時數(shù)據(jù)分析能夠?qū)Ρ日：彤惓?shù)據(jù)，從而及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常情況，系統(tǒng)也可以發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警，以便企業(yè)及相應(yīng)人員做好必要的防范措施。相對于傳統(tǒng)煤礦停產(chǎn)進(jìn)行設(shè)備故障維修來說，進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析的消耗相對較少，能夠有效提升安全性。

3.3大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可以將安全管理提前，形成更好的事前管理模式

傳統(tǒng)管理模式常常是在發(fā)生事故之后進(jìn)行原因的分析、確定各方責(zé)任，雖然對后續(xù)安全生產(chǎn)有所幫助，但是此種模式具有滯后性，無法更加深入地挖掘安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)，不能更加準(zhǔn)確地找到事故發(fā)生規(guī)律，也無法對后續(xù)安全管理提供精準(zhǔn)的指導(dǎo)，例如發(fā)生瓦斯爆炸事故時，往往都是以火源、氧氣以及甲烷的濃度作為切入點進(jìn)行分析，之后查找管理、人員以及設(shè)備方面的因素。此種方式雖然對煤礦安全生產(chǎn)具有作用，但是現(xiàn)階段有關(guān)瓦斯爆炸的研究更多停留在實驗室層面，并沒有考慮到煤礦井下的實際情況，無法充分分析其他因素所起到的作用。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的有效應(yīng)用可以挖掘出更多的環(huán)境因素，在此基礎(chǔ)上能夠建立起相應(yīng)的分析模型，以此提升分析的針對性，為煤礦安全生產(chǎn)提供相應(yīng)參考依據(jù)。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)κ鹿是闆r進(jìn)行更加全面的分析，從而能夠進(jìn)行更加全面的事故預(yù)防，將安全管理向生產(chǎn)前方轉(zhuǎn)移。相對于事后分析來說，此種分析模式能夠?qū)κ鹿蔬M(jìn)行有效預(yù)防，對于降低安全管理成本、減小事故發(fā)生概率具有更好的效果[3]。

4結(jié)束語

本文主要分析了大數(shù)據(jù)在煤礦安全生產(chǎn)管理中的特征以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，在此基礎(chǔ)上提出了煤礦安全管理中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用。通過本文的介紹能夠?qū)γ旱V安全管理大數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供一定參考和幫助，對于推動煤礦安全生產(chǎn)管理具有現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋東峰.大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)運營管理中的應(yīng)用[J].低碳世界,2019,9(08):15-17.

[2]孟現(xiàn)明,孔祥太,宋洪亮,張寶國.大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)運營管理中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2019(09):93-93.

[3]王洋,雷亮,張磊.大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)運營管理中的應(yīng)用分析[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊,2019,27(09):219-219.

作者：劉建 單位：國家能源集團(tuán)