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摘要：基于煤礦信息化的發展完善，運用大數據分析技術，通過對各類信息化系統的數據進行采集、整理、分析，深挖煤礦安全生產管理、經營等各環節的重要數據，以獲取更深層次和更有利用價值的信息，并建立相應的預警模型和分析評價模型，為煤礦的安全生產管理決策提供相應依據。

關鍵詞：信息化建設；大數據分析；煤礦安全決策

通過不斷完善煤礦信息化應用，煤礦已具備大數據分析應用的建設條件，利用大數據分析為煤礦安全生產管理提供相應的數據支持，對提高生產效率和煤礦安全管理水平，降低煤礦事故發生概率具有重大意義。

1煤礦信息化建設

為滿足煤礦安全生產的需要，目前煤礦已有的信息化系統包括井下人員定位系統、瓦斯監測系統、通風監控系統、供電監測系統、井下移動通信系統、設備運輸監控系統、放炮作業監控系統、提升機監控系統、應急廣播系統、排水監控系統和視頻監視系統等。這些信息化系統在煤礦日常管理、安全生產監測和事故調查工作中發揮著重要作用。現階段煤礦信息化系統雖已較為完善，但在數據采集、整理、分析應用方面仍然存在許多問題：（1）系統之間聯通性不強。系統之間關聯程度不高，僅較少系統之間存在一定的關聯，大部分系統為獨立運行系統。（2）各系統專業性較強。大部分系統僅限于極少數專業人員使用或個別部門使用，尚未普及或關注較少。（3）數據完整性差。由于系統故障等客觀原因的存在，導致系統數據不夠完整，缺失數據較多。（4）有效信息時效性差[1]。系統相對獨立，大部分系統均由專業部室管理，系統狀況或使用情況、監測情況大多不能直接或及時到達管理人員或業務人員手中，造成信息滯后。（5）系統功能未能充分利用[2]。大部分系統功能只使用了部分或關鍵的系統功能。（6）數據更新維護效率不高。系統的變化管理不到位，部分數據需及時更新，但實際情況明顯滯后。（7）系統之間數據不一致。為滿足不同需求方的要求，多套系統之間信息內容不一致。為解決以上問題，需要借助大數據分析手段，集成各個信息化系統，采集各系統數據，進行統一整理、分析，真正將信息化的作用充分發揮[3]。

2大數據分析應用規劃

大數據分析需要將煤礦已有的安全監測監控、人員定位、煤炭產量監控、工業視頻和礦壓監測等系統進行集成，并結合3DGIS（三維地理信息系統）技術進行直觀地展現和交互，實現各業務系統綜合監控、統一調度、報警聯動，并對數據進行分析，建立安全評價模型，提高安全管理水平。總體架構自下而上分別為數據采集層、數據傳輸層、數據存儲層、大數據分析建模層和表現交互層[4]，如圖1所示。（1）數據采集層是對系統所需實時動態數據和非實時靜態數據兩方面的數據進行采集。①非實時靜態數據是各實體的地測信息數據，即實體的地理位置、長寬高等幾何狀態，采集目的是用來構建實體的三維模型，此類數據一般可從地測資料中獲取，少部分可人工現場測繪；②實時動態數據是指井下環境參數、設備狀態和人員位置等的動態數據，這類數據一般通過傳感器或攝像頭獲取。（2）數據傳輸層是將采集到的原始數據傳輸至系統進行后續處理。非實時靜態數據主要通過人工錄入和導入（電子表格），實時動態數據主要通過工業以太環網傳輸。礦已有部分系統將傳感器數據實時傳輸至井下分站，然后再傳輸至OPC服務器，這類系統只需從OPC服務器讀取實時數據即可。（3）數據存儲層是將得到的原始數據進行過濾、解析、轉換和存儲。刪除無用或冗余數據，統一數據格式，對數據字段和含義進行解析和轉換，最終存儲到數據倉庫。監測數據可按統一的OPC協議獲取方式從各系統的OPC服務器讀取，根據廠商提供的數據格式進行解析存儲。（4）大數據分析建模層是對數據倉庫中的數據分析和建模，為上層功能提供理論模型和算法支持。①三維建模功能，利用成熟的三維建模軟件，根據采集到的實體對象的靜態數據進行建模，最終形成礦區整體的三維模型；②空間分析是對于地理空間現象的定量研究，在三維建模基礎上對點、線、面等地理實體進行分析，進行幾何量算、最短路徑計算等；③預警模型[5]，建立煤礦安全統一預警指標體系和模型，實現預警信息的智能分析與及時推送，包括煤與瓦斯突出預警模型、自然發火預警模型、水害預警模型、沖擊地壓預警模型；④聯動模型是傳感器和各設備之間的關聯配置，實現各系統間的關聯展示；⑤風險評價分析模型能實現對礦井和下屬各部門的總體安全評價與考核；⑥態勢預測分析是運用云計算、數學、統計學理論，充分利用海量樣本數據（歷史數據），對安全形勢進行預測。（5）表現交互層是對系統功能進行展現和交互，可直接從數據庫中獲取數據進行統計分析，也可對大數據分析結果進行展示。在三維建模的基礎上，實現各專業的綜合信息展示，直觀了解自身關注的重點實體和狀態信息。對重要設備、傳感器等實體可進行交互查看，達到與到現場相似的效果；在安全評價模型的支持下，展示各實體發生危險的理論值，協助決策；在預警模型的支持下，當發現傳感器的數值超過設置的閾值時，系統進行聲光報警，并通過短信或微信方式通知相關人員；當發生險情時，根據人員定位信息，可規劃避災線路，統一調度救援；對數據進行統計，可導出各專業相應的電子圖表；充分利用碎片化時間的優勢，將PC端的部分功能同步到移動端（如安全環境監測、人員定位、產量監控、綜合查詢等），通過終端APP實現移動查看。

3系統建設預期效果

（1）實現礦井安全管理的綜合化和可視化。將礦井安全管理中的元素整合在一起，實現礦井各個生產環節的可視化，分析整個生產鏈條上的數據，以識別生產問題、管理問題、質量問題、跟蹤生產和安全。（2）安全管理信息的動態化管理，即時報警、信息推送。將一部分PC端的功能開發到移動端，可隨時隨地查詢和接收安全信息，掌握礦井安全生產狀況。（3）實現自定義配置。根據礦井安全生產管理的實際狀況，配置重點關注信息。例如雨季可重點顯示水文監測信息，對于管理層可顯示礦井宏觀性指標信息和異常信息，對專業人員可顯示本專業相關信息。（4）實現應急聯動。當某一系統警戒值超過規定閾值即出現緊急情況時，則相關聯的系統、設備進行相關動作。（5）按系統、時間段進行數據統計分析，圖形化顯示，為領導層提供安全管理決策依據。。（6）通過三維建模，實現不同模式的場景展示。（7）提高工作效率。用戶只需要登錄一次就可以訪問所有集成的業務系統。數字化與自動化可使操作人員和技術人員快速獲取重要信息，輕松管理關鍵數據，加快決策制定、故障排除，并提升設備性能與效率。

4結語

隨著煤礦信息化系統逐步完善，大數據分析技術的不斷發展，傳統煤礦借助信息化進行安全生產管理已成為行業趨勢，根據采集數據建立預警模型，通過大數據深挖數據的潛在價值以獲取所需信息，實現對煤礦安全態勢的整體掌控，有效提高煤礦的經營水平、安全生產管控水平。

參考文獻：

[1]伍之儉.探究在大數據分析時代下如何進行煤礦安全生產信息化建設[J].大科技，2016（15）：186-187.

[2]丁振，張麟.淺析大數據技術助力煤礦安全管理[J].中國煤炭2015(10):121-123.

[3]王海軍,武先利.“互聯網+”時代煤礦大數據應用分析[J].煤炭科學技術,2016,44(2):139-143.

[4]劉香蘭.煤礦安全生產大數據分析與管理平臺設計研究[J].煤炭工程,2017,49(6):32-35.

[5]孫繼平.煤礦事故分析與煤礦大數據和物聯網[J].工礦自動化,2015(3):1-5.

作者：王海龍 高廣忠 邱增強 于丹 單位：安徽恒源煤電股份有限公司任樓煤礦