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

隨著煤礦安全監(jiān)測(cè)技術(shù)和煤礦生產(chǎn)作業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的長(zhǎng)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(cè)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(duì)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(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，通過模型去探尋研究對(duì)象和研究對(duì)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(cè)研究對(duì)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(duì)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(cè)、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(cè)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(cè)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(cè)、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(chǎng)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(duì)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??；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(cè)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(cè)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(duì)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(píng)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(duì)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(píng)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(duì)這些危險(xiǎn)源進(jìn)行量化評(píng)估，而對(duì)這些危險(xiǎn)源進(jìn)行量化的最好方法是建立評(píng)價(jià)指標(biāo)庫。目前針對(duì)煤礦生產(chǎn)安全狀況的評(píng)價(jià)方法主要有四種。第一種是利用評(píng)價(jià)結(jié)果的量化程度來劃分；第二種是利用評(píng)價(jià)結(jié)果的推導(dǎo)過程來劃分；第三種是利用評(píng)價(jià)系統(tǒng)的專屬性質(zhì)來劃分；第四種是利用評(píng)價(jià)系統(tǒng)所達(dá)到的預(yù)期目的來進(jìn)行劃分。