大數(shù)據(jù)在智慧礦山安全管理中的研究與應(yīng)用

高越

（鄂爾多斯市國源礦業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

前言：近年來，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，煤礦企業(yè)也因此迎來了重大的戰(zhàn)略機(jī)遇期，作業(yè)安全性及生產(chǎn)技術(shù)水平都取得了重大的突破。伴隨著信息技術(shù)的不斷升級，原有的安全管理模式已不能適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展需求。當(dāng)前煤礦領(lǐng)域競爭非常激烈，智慧礦山建設(shè)勢在必行。因此如何在眾多信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新一種智能過濾處理的安全管控模式，使得企業(yè)安全管理系統(tǒng)更加智能。

一、智慧礦山建設(shè)的意義

煤礦生產(chǎn)體系復(fù)雜，地質(zhì)狀況多變、設(shè)備多樣、人員眾多、作業(yè)人員流動較大，項(xiàng)目實(shí)施比較困難，安全生產(chǎn)技術(shù)比較復(fù)雜，作業(yè)區(qū)域較大，生產(chǎn)中又有較多突發(fā)因素，這都造成煤礦生產(chǎn)建設(shè)安全系數(shù)不高?，F(xiàn)在的煤礦企業(yè)都在進(jìn)行智能化建設(shè)，都在充分挖掘信息技術(shù)的潛在價(jià)值，不過還是有一些問題無法處理：（1）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分散。業(yè)務(wù)體系和對應(yīng)的數(shù)據(jù)極為龐大，他們都散落在各個(gè)部門之中，沒有形成統(tǒng)一的集合，因?yàn)閿?shù)據(jù)交換能力的欠缺，使得數(shù)據(jù)輸入具有頻繁性，這樣也就存在一定的誤差，信息反饋不能即時(shí)的實(shí)現(xiàn)，共享環(huán)節(jié)比較薄弱，甚至有的時(shí)候會產(chǎn)生“信息孤島”，這種情況就會帶來一定的資源閑置，不能充分發(fā)揮自身價(jià)值。（2）數(shù)據(jù)無法進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析和挖掘。在數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不斷升級和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)普及的背景下，礦山方面的數(shù)據(jù)變得越發(fā)之多，這些數(shù)據(jù)都是真實(shí)情況的縮影，蘊(yùn)含著礦山的經(jīng)營信息，如果能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的剖析，就能發(fā)掘其潛在價(jià)值，不過數(shù)據(jù)間的關(guān)系都比較隱蔽，現(xiàn)有方式不能進(jìn)行系統(tǒng)的剖析，也不能得出內(nèi)在規(guī)律，這就無法為決策提供依據(jù)，這就造成了信息處于爆炸階段，卻依舊感到知識欠缺。（3）數(shù)據(jù)采集范圍片面。在礦山信息化建設(shè)環(huán)節(jié)，如果只是關(guān)注作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集，而沒有強(qiáng)化對設(shè)備和人員運(yùn)行數(shù)據(jù)的認(rèn)知，那么就會使得企業(yè)信息閉塞，只能借助生產(chǎn)變遷來制定下一步計(jì)劃，而不是直接管理人員，這使得企業(yè)管理決策缺乏時(shí)效性和精準(zhǔn)度。（4）有信息斷層。企業(yè)內(nèi)部決策層和作業(yè)人員無法進(jìn)行有效的信息交互，上下層信息不流通，不管是在管理上，還是在監(jiān)控上都不能有效的運(yùn)行，這使得礦山企業(yè)的管理不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求。故而，智慧礦山建設(shè)勢在必行，智慧礦山充分利用了信息數(shù)字化、管控集中化、決策智能化，是采礦學(xué)、信息學(xué)、地質(zhì)學(xué)等多學(xué)科融合的產(chǎn)物，能夠帶來管控效率的提升，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)“少人則安、無人則安”的良好局面，為企業(yè)帶來巨大的安全與生產(chǎn)效益。

二、智慧礦山安全管理系統(tǒng)組成

智慧礦山安全管理系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)感知和大數(shù)據(jù)分析，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集、傳輸煤礦生產(chǎn)中的重大危險(xiǎn)源信息，再利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行匯總分析處理，實(shí)現(xiàn)礦山安全生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控閉環(huán)管理，從而實(shí)現(xiàn)煤礦安全管理信息化、智能化。智慧礦山安全管理系統(tǒng)包括基礎(chǔ)設(shè)施層級業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

基礎(chǔ)設(shè)施層主要面向礦井生產(chǎn)和安全的智能監(jiān)測系統(tǒng)，基于現(xiàn)場智能感知，為業(yè)務(wù)應(yīng)用層做支撐?；A(chǔ)設(shè)施層涵蓋礦用人員精準(zhǔn)定位系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)、安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、地壓監(jiān)測系統(tǒng)、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。業(yè)務(wù)應(yīng)用層基于技術(shù)設(shè)施層的現(xiàn)場感知數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)、安全決策分析智能化。主要包括安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控系統(tǒng)、安全隱患排查治理系統(tǒng)等。

（一）基礎(chǔ)設(shè)施層

礦用人員精準(zhǔn)定位系統(tǒng)。在煤礦井口及井下各個(gè)區(qū)域位置設(shè)置多個(gè)定位監(jiān)測站，及時(shí)、準(zhǔn)確地將井下各個(gè)區(qū)域人員和移動設(shè)備情況動態(tài)傳輸?shù)降孛婀芾硐到y(tǒng)，可隨時(shí)準(zhǔn)確掌握人員、設(shè)備及車輛實(shí)時(shí)定位、軌跡等相關(guān)信息，一鍵緊急救援功能可提升救援效率。

設(shè)備運(yùn)行故障診斷監(jiān)測系統(tǒng)。對煤礦生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的各種類型設(shè)備進(jìn)行分區(qū)域、分類別的實(shí)時(shí)監(jiān)測，設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，可準(zhǔn)確定位并提示出現(xiàn)的故障情況，可為機(jī)電管理人員提供及時(shí)準(zhǔn)確的設(shè)備故障信息，及時(shí)派人維修，做到快速精準(zhǔn)維修。

安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。礦井生產(chǎn)中會產(chǎn)生一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、瓦斯等有害氣體，需要對其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，為礦井安全生產(chǎn)管理提供保障。

地壓監(jiān)測系統(tǒng)。為保證礦井安全開采，需要對礦井地壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測分析，數(shù)據(jù)發(fā)生異常時(shí)及時(shí)報(bào)警進(jìn)行處理。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。針對“人的不安全行為”、“物的不安全狀態(tài)”、“環(huán)境的不安全因素”，將計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)與視頻監(jiān)控規(guī)則深度融合，實(shí)現(xiàn)多種定制化的實(shí)時(shí)視頻智能識別需求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理過程中各類安全管理問題的可感知、可預(yù)警、可追溯、可管理。

（二）業(yè)務(wù)應(yīng)用層

安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控系統(tǒng)。主要通過排查、辨識、評估、管控企業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，不斷建立健全安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控體系，進(jìn)而落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)管控責(zé)任；采取有效措施防控重大安全風(fēng)險(xiǎn)，并對煤礦企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化管控；構(gòu)建并形成“點(diǎn)、線、面”的有機(jī)結(jié)合體，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、智能化的風(fēng)險(xiǎn)分級管控體系，提升企業(yè)本質(zhì)安全生產(chǎn)水平。

安全隱患排查治理系統(tǒng)主要用于煤礦的隱患排查、整改、督辦、驗(yàn)收銷號的閉環(huán)管理；對重大安全生產(chǎn)隱患治理進(jìn)行有效監(jiān)管，推動企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作，建立健全安全生產(chǎn)長效機(jī)制，把握事故防范和安全生產(chǎn)工作的主動權(quán)。

三、大數(shù)據(jù)在智慧礦山安全管理中的研究與應(yīng)用

（一）安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控系統(tǒng)

風(fēng)險(xiǎn)專家?guī)?。基于安全生產(chǎn)法律、法規(guī)、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和有關(guān)規(guī)章制度，將違反安全生產(chǎn)法律、法規(guī)、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程及有關(guān)規(guī)章制度的行為、狀態(tài)及管理缺陷，按“人、機(jī)、環(huán)、管、技”五類不斷建立健全相對完整的風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫需要根據(jù)礦井實(shí)際情況定期風(fēng)險(xiǎn)辨識、評估，不斷完善，最終形成一個(gè)專家系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫后臺按照統(tǒng)一編碼規(guī)則，統(tǒng)一分類編碼。系統(tǒng)與安全監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行故障診斷監(jiān)測、智能視頻監(jiān)控等基礎(chǔ)設(shè)施層多感知系統(tǒng)對接形成觸發(fā)聯(lián)動機(jī)制。

層級排查體系。按照礦井月度、專業(yè)每半月、區(qū)隊(duì)每日、班組每班、崗位隨時(shí)排查安全隱患的規(guī)定，建立層級排查體系，進(jìn)而配置安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。系統(tǒng)集成技術(shù)設(shè)施層各子系統(tǒng)的安全信息數(shù)據(jù)，通過本系統(tǒng)算法結(jié)構(gòu)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，對各風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的人員行為、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)跟蹤、動態(tài)評價(jià)，進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)、分析、預(yù)測、預(yù)警，構(gòu)建形成點(diǎn)、線、面有機(jī)結(jié)合、無縫對接的安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控工作體系，通過風(fēng)險(xiǎn)管控，逐步由過去的被動防事故向主動防隱患轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)關(guān)口前移、預(yù)防為主，真正做到各類安全風(fēng)險(xiǎn)分級管控。

安全評價(jià)。通過集成基礎(chǔ)設(shè)施層感知設(shè)備，聯(lián)動安全隱患排查治理系統(tǒng)，經(jīng)過系統(tǒng)后臺大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)礦井智能評分安全評價(jià)，安全趨勢分析。

（二）安全隱患排查治理管控系統(tǒng)

事故樹管理。根據(jù)事故發(fā)生必要條件，由中間事件逆向分析事故發(fā)生的基本事件（基本致因），通過對基本事件與風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫風(fēng)險(xiǎn)編碼綁定，建立事故樹風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫，經(jīng)系統(tǒng)后臺大數(shù)據(jù)分析，為礦井各區(qū)域進(jìn)行不同類別的事故發(fā)生概率做成計(jì)算預(yù)判與決策指導(dǎo)。

隱患閉環(huán)管理。通過定義完整的風(fēng)險(xiǎn)隱患評價(jià)體系及檢查點(diǎn)的設(shè)置，讓各類隱患特征數(shù)字化，從而實(shí)現(xiàn)隱患排查從定性檢查到定量檢查，從不可檢查到可檢查，通過煤礦物聯(lián)網(wǎng)及人工檢查的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)按專業(yè)、系統(tǒng)、環(huán)節(jié)、地點(diǎn)、周期，以及按人、機(jī)、環(huán)、管、技等類型安全隱患排查。通過定義完整的檢查、整改、復(fù)查、閉環(huán)、升級、處罰等流程，實(shí)現(xiàn)煤礦安全隱患的閉環(huán)管控。

結(jié)束語

大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來，當(dāng)前煤炭行業(yè)面臨供給側(cè)改革，煤礦安全管理依靠傳統(tǒng)模式已跟不上形勢需求，必須憑借大數(shù)據(jù)等新的信息技術(shù)提高管理水平，降低管理成本，轉(zhuǎn)變管理方式，使煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)在大數(shù)據(jù)的保駕下安全航行，將煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)帶入新時(shí)代。