基于大數(shù)據(jù)的煤礦安全隱患數(shù)據(jù)挖掘分析

顏寧

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們進入了大數(shù)據(jù)時代。雖然大數(shù)據(jù)在煤礦企業(yè)中的應(yīng)用時間相對較短，但仍處于起步階段，但大數(shù)據(jù)具有很大的發(fā)展?jié)摿?，有助于改變管理思路，增強系統(tǒng)安全觀念，實現(xiàn)對設(shè)備動態(tài)的有效監(jiān)控。大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅可以提高煤礦的安全管理水平，而且為煤礦生產(chǎn)的順利進行提供了堅實的保障，促進煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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

引言：近年來，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)，通過分布式儲存、分布式計算等新興技術(shù)手段，對研究對象進行特征提取，對特征數(shù)據(jù)進行清洗、歸一化等數(shù)學(xué)上的處理，通過機器學(xué)習(xí)算法建立數(shù)學(xué)模型，以期實現(xiàn)對研究對象與其特征間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，以及研究對象未來趨勢的預(yù)判等。大數(shù)據(jù)技術(shù)處理的對象本身一般具有體量大、類型多、價值密度低、產(chǎn)生速度快等特點，針對煤礦行業(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)過程中涉及到大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)備運轉(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個中型煤礦每天可產(chǎn)生約IOGB安全監(jiān)測數(shù)據(jù)：1個稍具規(guī)模的煤礦單位的圖形數(shù)據(jù)，包括井巷工程設(shè)計圖形、采掘通風(fēng)監(jiān)測類圖形、機電設(shè)計圖形等，經(jīng)壓縮管理后仍可達上百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值的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)做法是定期刪除存檔，造成巨大價值浪費。

（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、掘進機、液壓支架、帶式輸送機等各種自動化設(shè)備的運行、控制、報警數(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)所占比例越來越高。

（三）數(shù)據(jù)價值密度低。礦井生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如安全監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于井下大部分地點生產(chǎn)狀況不會任意發(fā)生變化，因此產(chǎn)生了大量時間序列的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，分析利用價值低，而涉及災(zāi)害事故的數(shù)據(jù)量相對總量占比小：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，大量內(nèi)容無分析價值，也是造成煤礦大數(shù)據(jù)價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)測系統(tǒng)的完善，管理制度的完善，系統(tǒng)24h不間斷運行等都是煤礦大數(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，會每秒或幾毫秒產(chǎn)生1條數(shù)據(jù)，系統(tǒng)24h不間斷運行，產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)量持續(xù)快速增長。

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)，強化井下生產(chǎn)與井上管理信息的實時性互動。（1）煤礦物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建方式及作用。對于煤礦物聯(lián)網(wǎng)，其主要以傳感設(shè)備與勘測設(shè)備為基礎(chǔ)，實現(xiàn)對煤礦井下多種信息的全面收集，同時，掌握生產(chǎn)環(huán)境情況，將所有信息及時進行反饋，促使企業(yè)管理平臺能夠準(zhǔn)確、及時地了解生產(chǎn)實際，為管理人員進行針對性指導(dǎo)提供依據(jù)。另外，借助各種井下信息，技術(shù)人員能夠進行深入分析，及時發(fā)現(xiàn)安全問題與隱患，實現(xiàn)信息準(zhǔn)確傳達，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，主要涉及三個組成部分。首先，前端感知設(shè)備，包含傳感器、信號發(fā)生器等，主要功能是進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)，作用是實現(xiàn)井下生產(chǎn)與井上管理工作的有效連接，實現(xiàn)信息傳遞與互動，增強實時性。再次，管理終端，設(shè)備基礎(chǔ)為主機，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的接收與處理，同時，發(fā)出相關(guān)指令。

（二）發(fā)揮云計算技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)海量信息收集與處理方面的優(yōu)勢。強化數(shù)據(jù)應(yīng)用效率的提升對于來自各個渠道的海量信息，數(shù)據(jù)價值需要進行挖掘，這也是安全生產(chǎn)信息化建設(shè)的核心內(nèi)容。因此，云計算技術(shù)引入其中，能夠?qū)崿F(xiàn)對海量、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)測生產(chǎn)安全性。對于煤礦，采樣工作比較常見，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大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，以便有效提升監(jiān)測準(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，通過大數(shù)據(jù)分析對比，能夠更加準(zhǔn)確與及時地發(fā)現(xiàn)問題，形成針對性對策。

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

（1）以信息化建設(shè)為切入點，積極轉(zhuǎn)變安全生產(chǎn)管理模式，強化大數(shù)據(jù)優(yōu)勢的合理運用：立足新的發(fā)展階段，煤礦企業(yè)為了求得長遠發(fā)展，信息化建設(shè)成為必由之路，尤其是對于安全生產(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?，要合理使用大數(shù)據(jù)，借助先進的算法，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)。在長期發(fā)展中，煤礦企業(yè)收集了海量數(shù)據(jù)，要重視對其進行全面分析與整理，強化數(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）加強大數(shù)據(jù)在井下設(shè)備運行中的應(yīng)用，強化設(shè)備有效監(jiān)測，切實提高設(shè)備故障處理率：隨著煤礦井下作業(yè)自動化程度的增強，需要重點做好設(shè)備故障排查工作，構(gòu)建針對性維修措施。

結(jié)束語：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、報警等方面，沒有發(fā)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，生產(chǎn)系統(tǒng)的安全問題處理不好。因此，有必要加強信息化建設(shè)的推動，開發(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)測模型，探索各種事故的特點，為煤礦安全生產(chǎn)決策提供有力的支持。這不僅有助于進一步提高煤礦安全管理水平，而且保證煤礦生產(chǎn)的安全。