基于大數(shù)據(jù)的煤礦安全隱患數(shù)據(jù)挖掘分析

顏寧 山東東山新驛煤礦有限公司

引言:近年來(lái)，煤礦安全管理工作逐漸引入信息技術(shù)手段，產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，從而為礦井管理工作提供了一個(gè)新的方向。

一、大數(shù)據(jù)技術(shù)煤礦安全生產(chǎn)管理特征分析

大數(shù)據(jù)技術(shù)主要是將數(shù)量巨大的結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，通過(guò)分布式儲(chǔ)存、分布式計(jì)算等新興技術(shù)手段，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行特征提取，對(duì)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、歸一化等數(shù)學(xué)上的處理，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立數(shù)學(xué)模型，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)研究對(duì)象與其特征間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，以及研究對(duì)象未來(lái)趨勢(shì)的預(yù)判等。大數(shù)據(jù)技術(shù)處理的對(duì)象本身一般具有體量大、類型多、價(jià)值密度低、產(chǎn)生速度快等特點(diǎn)，針對(duì)煤礦行業(yè)，具體如下所述。

（一）生產(chǎn)數(shù)據(jù)體量巨大。煤礦生產(chǎn)是最復(fù)雜的系統(tǒng)工程之一，生產(chǎn)過(guò)程中涉及到大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、方案措施等文檔數(shù)據(jù)、流程管理等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。1個(gè)中型煤礦每天可產(chǎn)生約10GB安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；1個(gè)稍具規(guī)模的煤礦單位的圖形數(shù)據(jù)，包括井巷工程設(shè)計(jì)圖形、采掘通風(fēng)監(jiān)測(cè)類圖形、機(jī)電設(shè)計(jì)圖形等，經(jīng)壓縮管理后仍可達(dá)上百GB。傳統(tǒng)的處理方法不可能保存煤礦數(shù)十年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，特別是含有巨大分析價(jià)值的安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)做法是定期刪除存檔，造成巨大價(jià)值浪費(fèi)。

（二）數(shù)據(jù)類型繁多。有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)如安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、人員定位數(shù)據(jù)、煤炭產(chǎn)量數(shù)據(jù)，以及采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、液壓支架、帶式輸送機(jī)等各種自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行、控制、報(bào)警數(shù)據(jù)等；半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如礦圖資料、監(jiān)控視頻、規(guī)章制度、應(yīng)急案例等，并且此類數(shù)據(jù)所占比例越來(lái)越高。

（三）數(shù)據(jù)價(jià)值密度低。礦井生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由于井下大部分地點(diǎn)生產(chǎn)狀況不會(huì)任意發(fā)生變化，因此產(chǎn)生了大量時(shí)間序列的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，分析利用價(jià)值低，而涉及災(zāi)害事故的數(shù)據(jù)量相對(duì)總量占比??；另外煤礦生產(chǎn)中非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)占有相當(dāng)比例，大量?jī)?nèi)容無(wú)分析價(jià)值，也是造成煤礦大數(shù)據(jù)價(jià)值密度低的重要因素。

（四）數(shù)據(jù)產(chǎn)生速度快。煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的完善，管理制度的完善，系統(tǒng)24h不間斷運(yùn)行等都是煤礦大數(shù)據(jù)產(chǎn)生快的客觀因素。如瓦斯、溫度、風(fēng)速、CO等傳感器，會(huì)每秒或幾毫秒產(chǎn)生1條數(shù)據(jù)，系統(tǒng)24h不間斷運(yùn)行，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)量持續(xù)快速增長(zhǎng)。

二、煤礦安全生產(chǎn)信息化建設(shè)的方向與內(nèi)容

（一）構(gòu)建煤礦物聯(lián)網(wǎng)，強(qiáng)化井下生產(chǎn)與井上管理信息的實(shí)時(shí)性互動(dòng)。（1）煤礦物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建方式及作用。對(duì)于煤礦物聯(lián)網(wǎng)，其主要以傳感設(shè)備與勘測(cè)設(shè)備為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦井下多種信息的全面收集，同時(shí)，掌握生產(chǎn)環(huán)境情況，將所有信息及時(shí)進(jìn)行反饋，促使企業(yè)管理平臺(tái)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地了解生產(chǎn)實(shí)際，為管理人員進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)提供依據(jù)。另外，借助各種井下信息，技術(shù)人員能夠進(jìn)行深入分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題與隱患，實(shí)現(xiàn)信息準(zhǔn)確傳達(dá)，以便采取更加有力的處理措施。（2）煤礦物聯(lián)網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)。具體講，煤礦物聯(lián)網(wǎng)以模塊形式存在，主要涉及三個(gè)組成部分。首先，前端感知設(shè)備，包含傳感器、信號(hào)發(fā)生器等，主要功能是進(jìn)行信息的感知與反饋。其次，處于中間位置的信息傳輸設(shè)備，主要是指網(wǎng)絡(luò)，作用是實(shí)現(xiàn)井下生產(chǎn)與井上管理工作的有效連接，實(shí)現(xiàn)信息傳遞與互動(dòng)，增強(qiáng)實(shí)時(shí)性。再次，管理終端，設(shè)備基礎(chǔ)為主機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的接收與處理，同時(shí)，發(fā)出相關(guān)指令。

（二）發(fā)揮云計(jì)算技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)海量信息收集與處理方面的優(yōu)勢(shì)。強(qiáng)化數(shù)據(jù)應(yīng)用效率的提升對(duì)于來(lái)自各個(gè)渠道的海量信息，數(shù)據(jù)價(jià)值需要進(jìn)行挖掘，這也是安全生產(chǎn)信息化建設(shè)的核心內(nèi)容。因此，云計(jì)算技術(shù)引入其中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海量、復(fù)雜數(shù)據(jù)的高效處理，突破人為處理方式的束縛，為企業(yè)生產(chǎn)管理提供更加可靠的數(shù)據(jù)支持。

（三）以設(shè)備傳輸信息為基礎(chǔ)，合理應(yīng)用煤礦大數(shù)據(jù)技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)生產(chǎn)安全性。對(duì)于煤礦，采樣工作比較常見(jiàn)，頻率較高，數(shù)據(jù)需求容量較大。而這些信息的挖掘離不開(kāi)大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，以便有效提升監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度。煤礦大數(shù)據(jù)技術(shù)作用的發(fā)揮主要依托井下多種設(shè)備所傳遞的信息，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析對(duì)比，能夠更加準(zhǔn)確與及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，形成針對(duì)性對(duì)策。

三、立足大數(shù)據(jù)背景煤礦企業(yè)如何合理運(yùn)用安全生產(chǎn)信息化

（1）以信息化建設(shè)為切入點(diǎn)，積極轉(zhuǎn)變安全生產(chǎn)管理模式，強(qiáng)化大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)的合理運(yùn)用;立足新的發(fā)展階段，煤礦企業(yè)為了求得長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，信息化建設(shè)成為必由之路，尤其是對(duì)于安全生產(chǎn)，信息化建設(shè)能夠提供更加全面與可靠性的數(shù)據(jù)信息?；诖耍侠硎褂么髷?shù)據(jù)，借助先進(jìn)的算法，探尋數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律與原則，為煤礦安全生產(chǎn)提供更加可靠的數(shù)據(jù)。在長(zhǎng)期發(fā)展中，煤礦企業(yè)收集了海量數(shù)據(jù)，要重視對(duì)其進(jìn)行全面分析與整理，強(qiáng)化數(shù)據(jù)合理應(yīng)用，轉(zhuǎn)變思維模式，正視大數(shù)據(jù)環(huán)境下數(shù)據(jù)的多樣性與復(fù)雜性，借助先進(jìn)的分析工具，掌握數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，有效降低主觀因素產(chǎn)生的不良影響。（2）加強(qiáng)大數(shù)據(jù)在井下設(shè)備運(yùn)行中的應(yīng)用，強(qiáng)化設(shè)備有效監(jiān)測(cè)，切實(shí)提高設(shè)備故障處理率;隨著煤礦井下作業(yè)自動(dòng)化程度的增強(qiáng)，需要重點(diǎn)做好設(shè)備故障排查工作，構(gòu)建針對(duì)性維修措施。

結(jié)束語(yǔ)：到目前為止，這些信息仍停留在較淺的應(yīng)用中。在記錄、查詢、報(bào)警等方面，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，生產(chǎn)系統(tǒng)的安全問(wèn)題處理不好。因此，有必要加強(qiáng)信息化建設(shè)的推動(dòng)，開(kāi)發(fā)更全面的數(shù)據(jù)分析工具，深入挖掘數(shù)據(jù)的作用，建立科學(xué)、合理、有效的監(jiān)測(cè)模型，探索各種事故的特點(diǎn)，為煤礦安全生產(chǎn)決策提供有力的支持。這不僅有助于進(jìn)一步提高煤礦安全管理水平，而且保證煤礦生產(chǎn)的安全。