淺析基于信息化技術的煤礦安全生產評價體系構建

劉巧彥 董富偉

（平頂山天安煤業股份有限公司八礦，河南 平頂山467000）

煤企不論是想在激烈的市場競爭中站穩腳跟，還是實現長遠發展，最主要的工作就是確保安全生產，這是煤企發展的底線，更是關系到廣大人民群眾的財產安全以及生命安全。煤礦安全管理是煤礦管理工作的重點，更是煤礦企業實現長遠發展的根基，該工作只有常抓不懈，才能保證其生產環境和生產環境能夠得以更好的管控。縱觀國內煤礦生產，很多煤企都引入了先進的科學技術，雖然安全生產較之前有了很大改善，但仍舊有很多安全風險比較突出，因此，當務之急就是提高煤礦安全事故預警的準確信，以及安全監測的全面性。

我國經濟發展要想實現現代化和工業化，就必須要依靠信息化技術的優勢，這是煤礦企業實現轉型升級，提高安全監測的有效途徑。在信息化的基礎上，煤礦安全評價就是通過先進信息技術，對信息資源進行有效收集，然后構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，設計服務年限為72.5a，生產能力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。該礦施工建設時間為2003 年4 月，截止到現在，初步已經形成兩個生產盤區，同時N2404 工作面已開始回采。作為重要規劃礦井，做好該礦的安全生產管理工作迫在眉睫。

2 煤礦安全管理及信息融合技術研究

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

信息融合技術歸根結底是通過數據融合算法，然后對數據進行綜合和感知，實現數據有效融合、剔除無效數據、按監測類型分類、表現形式統一的目標，切實為決策分析和安全評價提供參考依據。數據融合的方法主要有識別法、參數法、人工智能法、加權法等，為確保數據融合能夠達到良好的效果，在進行監測數據融合時往往通過兩種或者兩種以上的方法來完成。煤礦生產環境比較惡劣，影響煤礦安全生產的因素相對比較多，因此，很有必要在巷道內部設置不同類型的傳感器，以此獲取監測信息。但傳感器會出現系統損壞、環境噪聲、精度下降的現象，如果僅僅通過傳感器信息來對巷道的具體安全情況進行分析，沒有代表性可言，因此，亟需融合同一監測因素的傳感器信息，這樣就可以獲取單一因素監測信。需要指出的是，很多客觀存在的因素都能對煤礦安全生產造成負面影響，倘若監測信息比較單一，則安全表述就會受限，不太全面，不僅如此，數據在經過一級融合后，仍舊會有很多問題，最常見的就是系統偏差、環境噪聲等，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，保證得到的科學的決策結果。

3 建立信息化煤礦安全評價系統

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定發展的關鍵，建立安全評價系統能夠對煤礦安全生產做出科學決策。要想構建信息化煤礦安全評價系統，最基本的條件就是要得到煤礦真實的生產環境信息，同時實施有效的傳輸監測信息。安全評價系統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作一類，作為同一現象，或者是相同物理量。詳見圖1。安全評價系統是以高速煤炭工業以太環網作為傳輸通道，實時傳輸煤礦生產環境中生產集控裝置監測細膩以及安全傳感器監測信息，建立以大數據平臺的礦用空間數據庫以及礦用監控數據庫，這兩個數據庫主要從來存儲信息，監控數據庫臨時存儲實時監控信息，而空間數據庫則存儲已有的安全信息，這兩個數據庫是整個信息化煤礦安全評價系統數據來源。圖1 信息化煤礦安全評價系統

3.1 一級融合

首先，數據級別融合。對具有相同物理量的傳感器采集的初始數據進行有效整合，通過分析數據庫之前存儲的信息，然后來識別數據真假與否，接著統一把無效的數據去除，為下一步融合做好鋪墊。此次融合能夠消除數據丟失，保證信息量完整，但比較顯著的特點就是數據量太大，通過評價體系，數據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的特征信息，來進行提取融合，目的就是壓縮數據量，對評價目標的特征向量進行獲取，主要是由目標特征融合以及狀態信息融合兩部分組成。融合結果可以作為初期評價時的依據和標準，通過該種方式初步分析煤礦生產的某一安全因素。

上述提及的兩種融合，都歸為一級融合，主要作用就是融合信息數據，然后通過各種方法來設定傳感器的監測閾值，常用的方法有加權法結合，統計分析法等，對于傳感器發出的數據記錄偏差、故障信息進行剔除，確保數據的宏觀性和準確性，這樣才能有效融合同一因素監測的結果數據。

3.2 決策級融合

通過對一級融合具體情況進行分析，在此基礎上，煤礦安全評價體系建立了同一物理量判斷結果，由此一來，就更能保證獲取的礦井環境信息更加準確，需要綜合分析所有能夠對煤礦安全生產產生影響的因素，這就是決策級融合，這里主要是通過D-S 證據理論的決策級融合方法來融合證據值。即在初步判斷結果的基礎上，首先，建立混淆矩陣，選定不同因素的預警判斷標準，接著通過該方法建立BPA 證據庫，針對混淆矩陣回饋的標準值，然后選擇正確的BPA 證據值，其次，通過D-S 證據理論融合證據值獲取煤礦安全的概率值，最后，客觀判定狀態信度，以最大值來體現礦井安全水平通過狀態。根據融合的結果，同時根據現有的信息，構建安全評價和決策分析體系，為使評價結果更準確，數據融合時要引入煤礦管理因素和人為因素，然后確定因素權重，綜合分析融合的結果，同時切實結合礦井現有的生產數據，在此條件下，通過專家分析法來對礦井監測數據進行科學分析。

4 結論

總體來說，煤礦安全生產是一項長期且又十分艱巨的任務，需要堅持不懈的努力，最有效的方法就是加強安全生產管理，構建安全生產評價體系、相關規章制度、安全生產管理機制，通過多形式來促進全體員工安全意識和業務技能的提高，及時對存在的安全風險進行排查和管控，通過多措并舉，為煤礦安全生產奠定基礎。