大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤礦安全生產(chǎn)運(yùn)營管理中的應(yīng)用探索

馬見強(qiáng)

【摘 ?要】目前對煤礦生產(chǎn)技術(shù)、與煤礦相關(guān)的業(yè)務(wù)管理、煤礦生產(chǎn)綜合自動(dòng)化以及相關(guān)的監(jiān)控監(jiān)測技術(shù)等大量數(shù)據(jù)的處理還是沿用傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)?；诖耍疚闹匮芯坷么髷?shù)據(jù)技術(shù)建立煤礦安全輔助生產(chǎn)管理模型的方法，統(tǒng)一管理煤礦生產(chǎn)作業(yè)中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，并對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步深度挖掘，為煤礦安全生產(chǎn)運(yùn)營中使用大數(shù)據(jù)技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】大數(shù)據(jù)技術(shù);煤礦;安全生產(chǎn)

引言

隨著煤礦安全監(jiān)測技術(shù)和煤礦生產(chǎn)作業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的長足進(jìn)步，煤礦的安全生已經(jīng)得到了行之有效的保障。伴隨著煤礦生產(chǎn)自動(dòng)信息化水平的提高，類似于監(jiān)測數(shù)據(jù)、安全生產(chǎn)管理信息等多種類、海量數(shù)據(jù)還是沿用著傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)匯報(bào)制度，各個(gè)種類數(shù)據(jù)之間的關(guān)系沒有被深度挖掘，失去了數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)給安全管理帶來的大好益處。通過大數(shù)據(jù)建立的生產(chǎn)災(zāi)害預(yù)警模型可以為煤礦安全生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)者提供決策依據(jù)，繼而提出更好的解決措施。

1.大數(shù)據(jù)背景下的安全生產(chǎn)管理特征

分布式儲(chǔ)存和計(jì)算與生產(chǎn)相關(guān)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，提取研究對象特征，并利用歸一或清洗等數(shù)學(xué)手段處理特征數(shù)據(jù)，將處理后的特征數(shù)據(jù)依靠計(jì)算機(jī)相關(guān)算法建立對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，通過模型去探尋研究對象和研究對象特征之間內(nèi)在聯(lián)系，繼而盡可能科學(xué)合理的預(yù)測研究對象未來的發(fā)展方向，這就是大數(shù)據(jù)管理的基本內(nèi)涵。那些信息體量大、種類繁多、信息產(chǎn)出頻率較大且價(jià)值量不是很高的數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)主要處理的對象，煤礦企業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)特點(diǎn)如下：

（1）體量巨大。大量的監(jiān)測、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、圖形以及相關(guān)處理措施的文檔等數(shù)據(jù)隨著煤礦的生產(chǎn)不斷產(chǎn)生，由于煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)較其他行業(yè)復(fù)雜，所以產(chǎn)生的數(shù)據(jù)體量更為龐大。拿一個(gè)規(guī)模適中的煤礦企業(yè)來說，一天之內(nèi)產(chǎn)生的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)就達(dá)到了1.024×104MB，將一個(gè)中型煤礦企業(yè)的機(jī)電設(shè)計(jì)、監(jiān)測工作面采掘通風(fēng)、巷道工程設(shè)計(jì)文件中所有圖形壓縮后還有大約1.024×105MB之多。這僅僅是一年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，那么煤炭企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營了十年或者更久的數(shù)據(jù)量有多大，可想而知。傳統(tǒng)的處理方法根本沒有能力保存體量如此巨大的數(shù)據(jù)，所有煤炭企業(yè)幾乎都是采用定期刪除所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這其中包括那些具有極大分析價(jià)值的安全數(shù)據(jù)，這給煤炭企業(yè)帶來了巨大損失。

（2）種類繁多。煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)種類繁多，大致可以歸為三類。第一類是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，第二類是半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，第三類是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。如安全監(jiān)測、人員定位、煤炭產(chǎn)量、生產(chǎn)過程采用的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備運(yùn)行等數(shù)據(jù)屬于第一類;如采掘工作面的監(jiān)控視頻等屬于第二類;現(xiàn)場煤礦生產(chǎn)的應(yīng)急預(yù)案等屬于第三類。

（3）價(jià)值密度低。例如煤礦井下作業(yè)的安全數(shù)據(jù)大多數(shù)時(shí)候不會(huì)發(fā)生較大波動(dòng)，該結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)主要是以時(shí)間序列為主的穩(wěn)定狀態(tài)數(shù)據(jù)，對其分析的意義和價(jià)值并不大，涉及到煤礦生產(chǎn)事故或煤礦災(zāi)害的異常數(shù)據(jù)占比卻很小;與此同時(shí)，非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)雖然占比較大，但是其中不乏分析價(jià)值較低的非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，所以煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生的大體量數(shù)據(jù)中存有大量無分析價(jià)值的數(shù)據(jù)。

（4）產(chǎn)生速度快。隨著科學(xué)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，無論是安全監(jiān)測系統(tǒng)還是煤礦生產(chǎn)管理系統(tǒng)基本都實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化，可以確保煤礦生產(chǎn)作業(yè)全天候進(jìn)行，這是煤礦生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生數(shù)據(jù)快的根本原因。

2.煤礦生產(chǎn)大數(shù)據(jù)框架的建設(shè)

煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)符合大數(shù)據(jù)的基本特征，所以與煤礦生產(chǎn)有關(guān)數(shù)據(jù)的分析和挖掘可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來完成，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，可以科學(xué)診斷出煤礦生產(chǎn)過程中存在的安全隱患以及重大災(zāi)害發(fā)生的可能性。關(guān)于煤礦生產(chǎn)企業(yè)的特點(diǎn)、煤礦企業(yè)大數(shù)據(jù)的梳理分析以及預(yù)測影響煤礦生產(chǎn)的安全隱患的計(jì)算需求，最終確定煤礦生產(chǎn)大數(shù)據(jù)框架建設(shè)需要3個(gè)層次的技術(shù)框架。第一個(gè)層次是存儲(chǔ)層、第二個(gè)層次是框架層、第三個(gè)層次是服務(wù)層。

3.關(guān)于煤礦安全生產(chǎn)管理方面的大數(shù)據(jù)模型

3.1專家知識(shí)庫

整理煤礦行業(yè)內(nèi)相關(guān)規(guī)章制度和與煤礦安全生產(chǎn)有關(guān)的理論知識(shí)，繼而為煤礦生產(chǎn)大數(shù)據(jù)計(jì)算提供規(guī)則支撐的過程就是煤礦企業(yè)構(gòu)建安全生產(chǎn)專家?guī)斓倪^程。其構(gòu)建基本流程如下：流程建設(shè)大框架是先建設(shè)煤礦生產(chǎn)安全知識(shí)體系，在通過相對應(yīng)的知識(shí)表達(dá)式建立總體知識(shí)數(shù)據(jù)庫。煤礦安全生產(chǎn)知識(shí)體系的建立主要是依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》、《安全生產(chǎn)法》等與煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)有關(guān)的法律法規(guī)來建立的，在此基礎(chǔ)上建立煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)知識(shí)數(shù)據(jù)庫。概念和邏輯數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)是安全動(dòng)態(tài)專家知識(shí)數(shù)據(jù)庫的主要組織部分，其形成過程是通過深度分析煤礦生產(chǎn)過程的實(shí)施方案、生產(chǎn)作業(yè)的規(guī)章制度以及采煤過程中采取的工程措施來實(shí)現(xiàn)的。專家?guī)斓脑u分制度和基本策略以及體系自身的維是由元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)有來實(shí)現(xiàn)的，除了元數(shù)據(jù)系統(tǒng)的開發(fā)之外，還需要對知識(shí)的增加、知識(shí)的刪減、知識(shí)的更新以及檢查知識(shí)的正確性和是否存在歧義性進(jìn)行知識(shí)庫管理系統(tǒng)的開發(fā)。

3.2評價(jià)指標(biāo)庫

煤礦安全生產(chǎn)作業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，該動(dòng)態(tài)系統(tǒng)包括工作人員、生產(chǎn)作業(yè)用的機(jī)械設(shè)備以及采煤作業(yè)環(huán)境。作業(yè)單元存在諸多危險(xiǎn)因素，如瓦斯爆炸、采煤頂板塌陷事故、地下水突涌以及機(jī)械設(shè)備故障等，與作業(yè)單元相似，采煤作業(yè)的空間分布也同樣面臨諸多相似的危險(xiǎn)因素。煤礦生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)很多危險(xiǎn)源，這些危險(xiǎn)源類型不同，需要對這些危險(xiǎn)源進(jìn)行量化評估，而對這些危險(xiǎn)源進(jìn)行量化的最好方法是建立評價(jià)指標(biāo)庫。目前針對煤礦生產(chǎn)安全狀況的評價(jià)方法主要有四種。第一種是利用評價(jià)結(jié)果的量化程度來劃分;第二種是利用評價(jià)結(jié)果的推導(dǎo)過程來劃分;第三種是利用評價(jià)系統(tǒng)的專屬性質(zhì)來劃分;第四種是利用評價(jià)系統(tǒng)所達(dá)到的預(yù)期目的來進(jìn)行劃分。

4.煤礦安全管理中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用前景

4.1積極轉(zhuǎn)變管理思維，促進(jìn)技術(shù)認(rèn)知的強(qiáng)化

當(dāng)前國家對煤礦安全問題給予了越來越高的關(guān)注，如何進(jìn)行煤礦安全管理工作已經(jīng)成為至關(guān)重要的課題，有研究調(diào)查表明我國因?yàn)槊旱V生產(chǎn)造成的死亡人數(shù)實(shí)現(xiàn)了明顯下降，主要是因?yàn)閼?yīng)用了大數(shù)據(jù)，雖然與發(fā)達(dá)國家相比還存在較大差距，但是通過大數(shù)據(jù)這一窗口能夠加強(qiáng)煤礦安全管理工作。加上煤礦數(shù)據(jù)自身具有價(jià)值密度低、變化快以及體量大等大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，所以在煤礦安全管理中應(yīng)用大數(shù)據(jù)至關(guān)重要，很大程度上能夠促進(jìn)煤礦安全隱患的降低。煤礦生產(chǎn)在時(shí)代發(fā)展中實(shí)現(xiàn)了信息化建設(shè)，在長時(shí)間不斷探索中獲得了相應(yīng)成效，產(chǎn)生了較多數(shù)據(jù)信息，如環(huán)境檢測數(shù)據(jù)、礦圖數(shù)據(jù)、礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)以及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等，主要分為非結(jié)構(gòu)化與結(jié)構(gòu)化兩種，其中結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)占據(jù)了主導(dǎo)地位，所以管理人員與實(shí)際情況相結(jié)合進(jìn)行管理思維的轉(zhuǎn)變，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面分析。

5.結(jié)束語

通過大量實(shí)踐可知，煤礦生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)技術(shù)的處理下，可以得到較為科學(xué)的分析和推理，為煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)預(yù)測提供了科學(xué)依據(jù)，對煤礦安全生產(chǎn)管理方面的提升有較大促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉香蘭.煤礦安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)分析與管理平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].煤炭工程，2017（06）：32-35.

[2]劉香蘭.煤礦安全生產(chǎn)大數(shù)據(jù)分析與管理平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].煤炭工程，2017，（6）：32-35.

[3]馬小平，代偉.大數(shù)據(jù)技術(shù)在煤炭工業(yè)中的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用展望[J].工礦自動(dòng)化，2018，（1）：50-54.