基于空間數據挖掘的煤礦安全管理研究

肖志超　魏咸坤　徐偉民

摘 要：我國是一個地大物博的國家，自然資源的數量非常可觀，尤其是煤炭的產量也一直穩居世界前列。煤礦產業屬于我國的傳統資源開采企業，它的開采關系到我國的出口量總值和人民的生活水平，因此，我們要大力發展安全采礦的政策。煤礦安全對于煤炭企業來說影響巨大，可對于煤礦安全管理卻有著一定的困難，管理工作存在著許多問題。針對這一現象，文章將利用空間數據的挖掘技術來深入研究煤礦的安全管理，用科學技術給煤礦的管理工作提供一個必要的保障。

關鍵詞：空間數據挖掘；煤礦；安全管理

引言

我國的煤炭資源產量豐富，它的開采為我國經濟的發展做出了巨大的貢獻，但由于煤礦的開采工作十分復雜，導致了煤礦企業安全管理工作的開展遇到了很多困難。對于煤炭企業來說，安全管理應該是一項系統的工程，它包含了煤礦從建設，到煤炭開采、加工到最后銷售的整個過程，管理質量也直接影響到煤炭企業的生存。隨著信息技術的不斷進步，空間數據挖掘技術也逐漸成熟，這都為煤礦安全管理工作提供了技術上的支持。

1 我國煤礦安全管理中存在的問題

1.1 安全管理的制度不夠完善

就目前的形勢來看，我國現有的煤礦安全管理方面的法律法規，都是在曾經的計劃經濟體制下建立的，已經遠遠不能適應現在市場經濟中安全生產和管理方面的需求，國家大力提倡的安全管理煤礦的號召也很難普及到一些鄉鎮上的煤礦企業[1]。為了改善這個現狀，國家應該建立起完善的安全管理制度，讓煤礦企業中的安全生產和管理落實到每一個細節中。

1.2 勞動者的素質較低

想要在煤礦企業中開展安全管理工作，就要強調“人”的意志，管理的核心就是對勞動者的管理。現如今，科技水平提高涉及到各個行業之中，煤礦的生產和開發也大量應用到了機械化，這對勞動者的要求就更加高了。但是根據煤礦業的實際情況來看，煤炭開采從業人員的素質仍然很低，主要表現在了文化水平低，大多數員工都是初中或小學文憑，這就導致了勞動者的理解能力跟不上去，對機械化的操作技能不熟練。二是身體素質差，煤礦開采需要經常井下作業，并且工作時間長，在高強度的工作壓力下，讓勞動者的健康受到了很大的損害。

2 空間數據挖掘建設概述

空間數據挖掘技術，又叫做地理知識發現，它是數據挖掘中的一個分支，研究的主要方向是從空間的數據中提取到非顯式存在的知識、空間關系以及其他有意義的模式。在我國現有的地理數據庫中，還潛藏著許多可供分析和利用的知識，在這些知識中，有一部分屬于表面知識，比如在什么地方是否有河流、道路的寬度等等[2]。這些功能通過地理數據庫中的查詢功能就能查出來，但是還有很多深層知識就不是那么好發現的，它們并不是直接儲存在空間的數據庫中，例如空間位置的分布規律、空間的關聯性規則等，這些知識要想被全面掌握就必須要通過運算等方法將其挖掘出來。

空間數據挖掘技術的產生源于數據挖掘研究領域的不斷深化以及在地理學的領域中，憑借著衛星和遙感技術的廣泛運用，海量的數據被收集和儲存在大空間的數據中。在現代這個環境，我們已經被各種各樣的信息所淹沒，但實際知識的掌握能力卻遠遠不夠。

3 基于空間數據挖掘的煤礦安全監測系統的建設

3.1 系統模型的設計

空間數據挖掘系統包含了三種結構體系，第一種是數據源，是指利用大空間數據庫中所提供給我們的索引來查詢出具體的功能，在具體的操作中可以直接使用到數據庫中的數據。第二種是數據的挖掘，首要前提是要把原始的數據轉換為數據挖掘算法的專用格式，并刪除其他不相干的數據，然后利用這種算法來具體分析提取出來的空間數據，最后在挖掘中不斷調整數據的參數值。最后一種是用戶界面，在這個技術層面中，用戶可以根據可視化的工具來獲取知識。

3.2 空間挖掘關聯規則的分析

空間挖掘技術有一項十分重要的元素，就是空間對象的結構以及空間之間的關聯規則，想要深入地分析出這些規則，空間挖掘模型還要設計出一組空間關系。通過設計的空間關系而研究出的空間關聯規則是空間挖掘技術中的重要內容。

空間的關聯規則包含了不同的空間屬性，如相鄰、共生、包含、覆蓋等關系，同時還表現出了距離上的信息，比如交叉、遠離等。在眾多的應用程序中，我們很難在原始的數據中找到一些關聯規則，但卻可以在高層次的概念上找到，這也可以提供一些十分重要的知識[3]。因此，在實際的空間數據挖掘系統的建立中，應該時刻注意到要在不同的概念層次中挖掘出空間的關聯規則，以及在不同概念的空間里互相轉換的功能。

3.3 空間數據挖掘算法的選擇

就目前的實際情況來看，空間數據的挖掘算法主要有三種形式，第一種是分類和預測模型，第二種是集群和單點檢測模型，最后一種是空間關聯規則。這三種算法都和煤礦的安全管理中所需要的空間模式息息相關。

在這三種算法中，空間關聯規則是最為重要的內容，它主要是指空間數據的價值和每個數據項目之間關系的準確描述。這些知識的描述可以顯示特定的參數和空間位置之間的關系，顯而易見的是，空間關聯規則所體現出的空間定位的特性，對于煤礦的安全生產和管理來說，有著多么深遠的意義。

在實際情況中，煤礦安全的空間關聯規則算法需要用到雙向挖掘，雙向挖掘具體分為了兩個步驟，第一點是根據統計的結果來得出非空間項目，第二點就是利用空間關聯的算法來生成規則[4]。

4 結束語

煤礦的安全管理工作進展難度一直很大，其安全信息是一種很活躍的、動態變化的、和空間上的位置有著密切關系的信息。近年來，礦井中多次發生自然災害，給采礦人員的生命安全帶來了威脅，如果不立刻解決這些威脅，就會讓勞動者的工作積極性大大降低。空間數據挖掘技術的引入，為煤礦的安全開采和管理工作提供了物質上的保障，在具體的實踐中，我們要結合煤礦的安全知識建立起空間技術挖掘體系，從根本上減少礦井中災害的產生。

參考文獻

[1]馮弟飛，胡圣武.基于空間數據挖掘的煤礦安全管理的研究[J].測繪科學，2008（1）：163-165.

[2]廖美紅.基于空間數據挖掘的煤礦安全監測系統[J].制造業自動化，2012（4）：63-66.

[3]馮弟飛，胡圣武.基于空間數據挖掘的煤礦安全管理的研究[J].測繪科學，2008（3）：163-165.

[4]張光建，王立杰，汪文生.用空間數據挖掘技術提升煤礦安全管理水平[J].煤礦安全，2005（7）：51-54.