淺析基于信息化技術(shù)的煤礦安全生產(chǎn)評價體系構(gòu)建

劉巧彥 董富偉

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦，河南 平頂山467000）

煤企不論是想在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟，還是實現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展，最主要的工作就是確保安全生產(chǎn)，這是煤企發(fā)展的底線，更是關(guān)系到廣大人民群眾的財產(chǎn)安全以及生命安全。煤礦安全管理是煤礦管理工作的重點，更是煤礦企業(yè)實現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展的根基，該工作只有常抓不懈，才能保證其生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境能夠得以更好的管控。縱觀國內(nèi)煤礦生產(chǎn)，很多煤企都引入了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，雖然安全生產(chǎn)較之前有了很大改善，但仍舊有很多安全風(fēng)險比較突出，因此，當(dāng)務(wù)之急就是提高煤礦安全事故預(yù)警的準(zhǔn)確信，以及安全監(jiān)測的全面性。

我國經(jīng)濟發(fā)展要想實現(xiàn)現(xiàn)代化和工業(yè)化，就必須要依靠信息化技術(shù)的優(yōu)勢，這是煤礦企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，提高安全監(jiān)測的有效途徑。在信息化的基礎(chǔ)上，煤礦安全評價就是通過先進(jìn)信息技術(shù)，對信息資源進(jìn)行有效收集，然后構(gòu)建信息共享和信息融合平臺，提高煤企安全評價和檢測的水平。

1 某礦具體概述

某礦位于xx 東北部，屬于大型礦井，設(shè)計服務(wù)年限為72.5a，生產(chǎn)能力850 萬t/a，開采的深度為+450～-100 m，4 號煤層是主采煤層。直接充水含水層屬于頂板砂巖裂隙含水層，最大涌水量和正常涌水量分別550m3/h、356m3/h，算是中等地質(zhì)條件。工作面在管理頂板方面通過全部冒落法和長壁大采高一次采全高后退式采煤法。該礦施工建設(shè)時間為2003 年4 月，截止到現(xiàn)在，初步已經(jīng)形成兩個生產(chǎn)盤區(qū)，同時N2404 工作面已開始回采。作為重要規(guī)劃礦井，做好該礦的安全生產(chǎn)管理工作迫在眉睫。

2 煤礦安全管理及信息融合技術(shù)研究

煤企引入信息化安全管理系統(tǒng)具有非常明顯的優(yōu)勢，比如融合了有效的煤礦安全管理理念，通過信息融合技術(shù)，一方面提高了煤礦安監(jiān)水平，另一方面也提高了其獲取信息、分析信息、融合信息的能力。信息化煤礦安全監(jiān)測通過以太網(wǎng)傳輸線路實現(xiàn)實時性的信息獲取，自動化的數(shù)據(jù)處理，通過信息共享，提高了數(shù)據(jù)分析和處理的針對性、有效性、智能化。

信息融合技術(shù)歸根結(jié)底是通過數(shù)據(jù)融合算法，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合和感知，實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效融合、剔除無效數(shù)據(jù)、按監(jiān)測類型分類、表現(xiàn)形式統(tǒng)一的目標(biāo)，切實為決策分析和安全評價提供參考依據(jù)。數(shù)據(jù)融合的方法主要有識別法、參數(shù)法、人工智能法、加權(quán)法等，為確保數(shù)據(jù)融合能夠達(dá)到良好的效果，在進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)融合時往往通過兩種或者兩種以上的方法來完成。煤礦生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，影響煤礦安全生產(chǎn)的因素相對比較多，因此，很有必要在巷道內(nèi)部設(shè)置不同類型的傳感器，以此獲取監(jiān)測信息。但傳感器會出現(xiàn)系統(tǒng)損壞、環(huán)境噪聲、精度下降的現(xiàn)象，如果僅僅通過傳感器信息來對巷道的具體安全情況進(jìn)行分析，沒有代表性可言，因此，亟需融合同一監(jiān)測因素的傳感器信息，這樣就可以獲取單一因素監(jiān)測信。需要指出的是，很多客觀存在的因素都能對煤礦安全生產(chǎn)造成負(fù)面影響，倘若監(jiān)測信息比較單一，則安全表述就會受限，不太全面，不僅如此，數(shù)據(jù)在經(jīng)過一級融合后，仍舊會有很多問題，最常見的就是系統(tǒng)偏差、環(huán)境噪聲等，基于此，就必須通過二級融合來分析一級融合信息，把措施的信息剔除，保證得到的科學(xué)的決策結(jié)果。

3 建立信息化煤礦安全評價系統(tǒng)

作為煤礦安全管理不可或缺的一部分，煤礦安全評價是確保其穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵，建立安全評價系統(tǒng)能夠?qū)γ旱V安全生產(chǎn)做出科學(xué)決策。要想構(gòu)建信息化煤礦安全評價系統(tǒng)，最基本的條件就是要得到煤礦真實的生產(chǎn)環(huán)境信息，同時實施有效的傳輸監(jiān)測信息。安全評價系統(tǒng)把全部傳感器看作單個評價個體，因此，能夠把具有相同類型因素特征的傳感器當(dāng)作一類，作為同一現(xiàn)象，或者是相同物理量。詳見圖1。安全評價系統(tǒng)是以高速煤炭工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)作為傳輸通道，實時傳輸煤礦生產(chǎn)環(huán)境中生產(chǎn)集控裝置監(jiān)測細(xì)膩以及安全傳感器監(jiān)測信息，建立以大數(shù)據(jù)平臺的礦用空間數(shù)據(jù)庫以及礦用監(jiān)控數(shù)據(jù)庫，這兩個數(shù)據(jù)庫主要從來存儲信息，監(jiān)控數(shù)據(jù)庫臨時存儲實時監(jiān)控信息，而空間數(shù)據(jù)庫則存儲已有的安全信息，這兩個數(shù)據(jù)庫是整個信息化煤礦安全評價系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源。圖1 信息化煤礦安全評價系統(tǒng)

3.1 一級融合

首先，數(shù)據(jù)級別融合。對具有相同物理量的傳感器采集的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合，通過分析數(shù)據(jù)庫之前存儲的信息，然后來識別數(shù)據(jù)真假與否，接著統(tǒng)一把無效的數(shù)據(jù)去除，為下一步融合做好鋪墊。此次融合能夠消除數(shù)據(jù)丟失，保證信息量完整，但比較顯著的特點就是數(shù)據(jù)量太大，通過評價體系，數(shù)據(jù)級融合有了更合適的平臺。

第二，特征級融合。針對同一物理量傳感器信息表現(xiàn)的特征信息，來進(jìn)行提取融合，目的就是壓縮數(shù)據(jù)量，對評價目標(biāo)的特征向量進(jìn)行獲取，主要是由目標(biāo)特征融合以及狀態(tài)信息融合兩部分組成。融合結(jié)果可以作為初期評價時的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，通過該種方式初步分析煤礦生產(chǎn)的某一安全因素。

上述提及的兩種融合，都?xì)w為一級融合，主要作用就是融合信息數(shù)據(jù)，然后通過各種方法來設(shè)定傳感器的監(jiān)測閾值，常用的方法有加權(quán)法結(jié)合，統(tǒng)計分析法等，對于傳感器發(fā)出的數(shù)據(jù)記錄偏差、故障信息進(jìn)行剔除，確保數(shù)據(jù)的宏觀性和準(zhǔn)確性，這樣才能有效融合同一因素監(jiān)測的結(jié)果數(shù)據(jù)。

3.2 決策級融合

通過對一級融合具體情況進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，煤礦安全評價體系建立了同一物理量判斷結(jié)果，由此一來，就更能保證獲取的礦井環(huán)境信息更加準(zhǔn)確，需要綜合分析所有能夠?qū)γ旱V安全生產(chǎn)產(chǎn)生影響的因素，這就是決策級融合，這里主要是通過D-S 證據(jù)理論的決策級融合方法來融合證據(jù)值。即在初步判斷結(jié)果的基礎(chǔ)上，首先，建立混淆矩陣，選定不同因素的預(yù)警判斷標(biāo)準(zhǔn)，接著通過該方法建立BPA 證據(jù)庫，針對混淆矩陣回饋的標(biāo)準(zhǔn)值，然后選擇正確的BPA 證據(jù)值，其次，通過D-S 證據(jù)理論融合證據(jù)值獲取煤礦安全的概率值，最后，客觀判定狀態(tài)信度，以最大值來體現(xiàn)礦井安全水平通過狀態(tài)。根據(jù)融合的結(jié)果，同時根據(jù)現(xiàn)有的信息，構(gòu)建安全評價和決策分析體系，為使評價結(jié)果更準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)融合時要引入煤礦管理因素和人為因素，然后確定因素權(quán)重，綜合分析融合的結(jié)果，同時切實結(jié)合礦井現(xiàn)有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在此條件下，通過專家分析法來對礦井監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析。

4 結(jié)論

總體來說，煤礦安全生產(chǎn)是一項長期且又十分艱巨的任務(wù)，需要堅持不懈的努力，最有效的方法就是加強安全生產(chǎn)管理，構(gòu)建安全生產(chǎn)評價體系、相關(guān)規(guī)章制度、安全生產(chǎn)管理機制，通過多形式來促進(jìn)全體員工安全意識和業(yè)務(wù)技能的提高，及時對存在的安全風(fēng)險進(jìn)行排查和管控，通過多措并舉，為煤礦安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。