煤礦安全管理領(lǐng)域知識圖譜構(gòu)建研究

摘 要：知識圖譜是大數(shù)據(jù)時代知識表示的重要方式之一，是實現(xiàn)認(rèn)知智能的關(guān)鍵技術(shù)。本文分析了煤礦安全領(lǐng)域的知識來源，利用Neo4j構(gòu)建了煤礦安全領(lǐng)域知識圖譜，從而為該領(lǐng)域智能搜索、智能問答等應(yīng)用提供知識支持。

關(guān)鍵詞：知識圖譜；煤礦安全；知識庫；智能搜索

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.084

1 引言

煤炭是我國當(dāng)前和今后很長一段時間重要的戰(zhàn)略資源，其在一次性能源消費中約占70%以上。近年來，煤炭開采安全事故時有發(fā)生，據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國在2007年至2016年的10年間共發(fā)生煤礦安全生產(chǎn)事故706起（較大事故以上），造成死亡人數(shù)為4935人?，F(xiàn)有煤礦安全管理依據(jù)有法律法規(guī)、規(guī)章制度、專業(yè)規(guī)程、操作規(guī)程等，安全管理手段有安全監(jiān)測控制、生產(chǎn)信息管理、業(yè)務(wù)信息管理等。隨著煤礦安全生產(chǎn)信息化的不斷發(fā)展，各種監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)自動化數(shù)據(jù)、安全業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)，為安全生產(chǎn)管理提供了有力的數(shù)據(jù)支撐，但數(shù)據(jù)的多源、異構(gòu)、量大也為知識集成和共享帶來了困難。

知識圖譜于2012年5月17日被Google正式提出，知識圖譜是大數(shù)據(jù)時代知識表示的重要方式之一，是實現(xiàn)認(rèn)知智能的關(guān)鍵技術(shù)。知識圖譜作為一種語義網(wǎng)絡(luò)，包含實體、概念、屬性、關(guān)系等信息，使得機器理解與解釋成為可能。而本體（Ontology）能夠為知識圖譜提供基本的數(shù)據(jù)模式（schema），即概念和概念之間的關(guān)系。知識圖譜在本體基礎(chǔ)上，具有更加豐富的語義關(guān)系，尤其是在實體信息和實體關(guān)系表示方面，更加靈活和多樣化。目前，隨著智能信息服務(wù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，知識圖譜已被廣泛應(yīng)用于智能搜索、智能問答、個性化推薦等領(lǐng)域，而在知識圖譜構(gòu)建過程中首要解決的問題即為知識的建模以及知識表示方法。

2 煤礦安全管理領(lǐng)域知識來源

煤礦安全管理領(lǐng)域知識來源主要分為三類：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。其中半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)可通過實體抽取、關(guān)系抽取和屬性抽取后同結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行知識融合。

（1）結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來源。目前，大部分煤礦企業(yè)的信息化經(jīng)歷了數(shù)字礦山、感知礦山階段的建設(shè)，正向智慧礦山邁進(jìn)。數(shù)字礦山是以礦山核心網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，建設(shè)礦山應(yīng)用軟件，實現(xiàn)安全生產(chǎn)信息化、綜合自動化和在線數(shù)據(jù)監(jiān)測；感知礦山是以數(shù)字礦山為基礎(chǔ)，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、VR技術(shù)、無線傳輸技術(shù)等為手段開展的更深層次的信息化建設(shè)，為煤礦企業(yè)積累了大量的安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)。這些長期積累的數(shù)據(jù)構(gòu)成了煤礦安全管理領(lǐng)域結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的主要來源。

（2）半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來源。多年來國家或地方政府針對煤礦安全生產(chǎn)方面制定很多法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，為煤礦安全生產(chǎn)的實施提供了基礎(chǔ)保障。在法規(guī)方面，如《中華人民共和國煤炭法》、《中華人民共和國礦山安全法》、《安全生產(chǎn)法》、《安全生產(chǎn)監(jiān)督管理信息隱患排查治理數(shù)據(jù)規(guī)范》、《煤炭安全規(guī)程》、《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》、《煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定》等，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面，如《爆破工崗位操作標(biāo)準(zhǔn)》、《皮帶傳送機司機崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》、《風(fēng)鉆打眼工崗位操作標(biāo)準(zhǔn)》、《采掘安全檢查員崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》、《機電、運輸安全技術(shù)規(guī)范》等。法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作為煤礦安全管理中重要的參考依據(jù)，通常以半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的形式保存和管理，

（3）非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來源。國家安監(jiān)監(jiān)察總局下發(fā)的（2017）96號文《煤礦安全培訓(xùn)規(guī)定》中，明確規(guī)定煤礦企業(yè)是安全培訓(xùn)的責(zé)任主體，應(yīng)當(dāng)依法對從業(yè)人員進(jìn)行安全生產(chǎn)教育和培訓(xùn)。目前，煤礦企業(yè)安全培訓(xùn)的內(nèi)容大致包括有：《安全生產(chǎn)法律法規(guī)》、《煤礦建設(shè)與生產(chǎn)技術(shù)》、《礦井通風(fēng)與災(zāi)害防治》、《安全管理與安全培訓(xùn)》、《搶險救災(zāi)與事故處理》、《自救互救與創(chuàng)傷急救》等，培訓(xùn)涉及的相關(guān)資料主要以文件的方式保存。

3 煤礦安全管理領(lǐng)域知識圖譜構(gòu)建

3.1 構(gòu)建過程

知識圖譜構(gòu)建過程主要有兩種方式：自頂向下（top-down）與自底向上（bottom-up）。本文針對煤礦安全領(lǐng)域，主要采用“自頂向下”的方式構(gòu)建領(lǐng)域知識圖譜。知識圖譜構(gòu)建過程如圖1所示。

3.2 知識圖譜構(gòu)建

本文采用圖數(shù)據(jù)庫的方式實現(xiàn)知識圖譜的存儲，圖數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型以節(jié)點和關(guān)系來體現(xiàn)。本文通過從多種數(shù)據(jù)源中提取知識，在Neo4j圖數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建了煤礦安全領(lǐng)域知識圖譜，如圖2所示。

4 結(jié)束語

綜上，本文分析了煤礦安全領(lǐng)域知識圖譜數(shù)據(jù)的主要來源，通過構(gòu)建煤礦安全領(lǐng)域的知識圖譜，為煤礦安全領(lǐng)域智能搜索，智能問答，個性化推薦提供知識支持。

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作者簡介：吳雪峰（1980-），男，江蘇濱海人，碩士，講師，研究方向：知識圖譜、人工智能。