煤矿安全专家合作网网络特征分析＊

李 琰，于瑾慧，李红霞，胡小帆

(西安科技大学 安全管理研究所，陕西 西安710054)

0 引 言

煤矿安全事故具有多发性、不确定性及复杂性，高度的危险性和不可控制性，给国家和政府的监管带来了很大困难，严重影响了煤矿企业经济效益及社会安定。煤矿安全专家之间进行有效合作有助于解决以上煤矿安全问题。近年来，科学合作网络，知识网络的研究受到越来越多的关注。

20 世纪，科学合作活动的规模和范围随着科学的迅速发展而迅猛增长。科学家合作网络中，两位科学家合著一篇文章则两个节点之间有边相连，即两人之间存在相互合作关系。这种科学家之间的合作关系显然是比较可靠和真实的。意大利学者Alessio Cardillo(2006)分析了5 年的condmat 数据库，发现作者合作网图谱存在连续增长，而且合作网络图的特征表现在度的相关性以及节点聚集度的相关性［1］。凯兹(J.SylvanKatz)和马丁(Ben R.Martin)(2008)对科研合著有更加直观的认识，他认为科研学者为完成共同的课题或项目而进行的合作就是科学合作［2］。Zahir Irani(2014)认为可以应用知识图谱分析方法对现实中面临的决策问题给出选择路径［3］。

国内对科学合作网的研究相对较晚。在节点中心性指标选取方面，除了应用节点程度中心性或中介中心性以外，陈仕吉(2012)在引用强度指标基础上提出节点合作收益指标来反映科学合作网中的节点重要性，并进行了实证分析，说明选取指标的科学性［4］。杨忠民(2014)认为学术期刊是研究者发表学术成果的主阵地，只有扩大作者在某一研究领域的影响力，提高刊载论文期刊的引证数据，才能为期刊的发展奠定良好基础［5］。刘蓉(2010)应用三大引文数据库分析了中国科研机构的论文合作情况，在科研机构论文合作模型分析中发现学科相近性和地域相近性是最重要的两大影响因素［6］。李琰(2013)以CSSJ1991—2013年间，中国安全科学学报论文为数据库分析煤矿安全领域科研机构共现图谱和关键词共现知识图谱、研究前沿［7］。邱均平(2014)运用多种分析方法对知识管理研究领域作者的外在合作关系和潜在合作关系进行了数据挖掘，给出了国内在该领域的研究热点和主题［8］。

国内外学者对科学合作网络进行了较深入的研究，并解释了某些合作网的结构特征，但针对煤矿安全专家合作网的分析尚不多见，缺乏煤矿安全专家合作网的网络结构及关系质量的全面、系统、深入分析［9］。文中在对煤矿安全专家合作网进行结构特征分析后，从网络结构和知识图谱两个视角探讨了煤矿安全专家合作网结构特性，有助于丰富和扩展煤矿安全管理的内容，便于安全专家梳理煤矿安全知识脉络，提高专家科研产出能力，对安全领域科学合作的长远发展提供了理论参考。

1 数据的搜集和处理

1.1 数据来源

文中主要通过CAJD 数据库中煤矿安全领域的核心期刊进行数据的选取，选取的时间跨度为2005 年1 月1 日至2013 年12 月31 日总共9 年，利用CAJD 提供的数据下载方式提取了16 种有代表性的期刊，《西安科技大学学报》、《中国安全科学学报》、《煤炭学报》、《中国安全生产科学技术》、《中国矿业大学学报(自然版)》、《安全与环境工程》、《矿业安全与环保》、《煤矿安全》、《河南理工大学学报(自然科学版)》、《山东科技大学学报(自然科学版)》、《太原理工大学学报》、《辽宁工程技术大学学报》、《安全与环境学报》、《安徽理工大学学报(自然科学版)》、《湖南科技大学学报(自然科学版)》、《黑龙江科技学院学报》十六个期刊在内的所有文献信息。检索时选择全文中含有“煤矿安全”或含“煤炭安全”的词语的文章，通过数据重新修正后共得到6 736 篇科技文献，包含17 725名专家。

1.2 数据的处理

在网络建模中数据的处理很重要，文中通过处理CAJD 中下载的原始数据使生成的作者、关键词的共现矩阵，能够被社会网络分析软件Ucinet 有效识别。启动Ucinet 软件，将生成的Excel 数据二值化处理后导入系统(运行Date→Import via spreadsheet 命令)，生成煤矿安全专家之间的合作矩阵。

2 煤矿安全专家合作网结构分析

2.1 网络的连通性分析

通过Ucinet 软件运行煤矿安全领域的论文合作共现矩阵，生成煤矿安全领域的专家合作网结构图［10］。从提取的17 725 位专家中，剔除以独立作者身份发表论文的1 428 位专家。得到16 297个节点的煤矿安全专家合作网，共计21 387 条连线。文中刻画了出现频次排名前300 名的专家合作网络图，如图1 所示，节点越大，说明代表此节点的专家在合作网络中受到重视的程度就越高，对合作网络的影响力越大。虽然网络已经进行了优化处理，即选取了中心度高的300 个节点，但仍然没有实现全连通，存在136 个独立的小团体。50%的团队节点数小于3，网络中存在89 个节点的最大连通子图，网络特征与学者对其它合著网的研究有很多相似之处。

2.2 中心度分析

运行Ucinet(路径为:Network→Centrality→Betweenness→Nodes)进行煤矿安全专家合作网中间中心度的计算，中间中心度更多地反应节点的控制能力［11］。从结果中可以看出，中间中心度最高的节点，控制了整个煤矿安全专家合作网中大部分的研究资源，其在整个网络中扮演了“中介”角色。说明该专家在整个专家合作网络中不仅与其它专家关系密切，而且其行为会有效的影响到其他专家，该专家属于网络中的核心人物。在整个煤矿安全专家合作网中，共有13 855 位专家的中间中心度值为0，占总专家人数的78.2%，说明煤矿安全专家合作网仍然存在大多数的资源掌握在少数专家的手中。

2.3 网络平均路径长度

运行Ucinet 软件计算煤矿安全专家合作网的平均路径长度，从表1 可以看出，网络中平均路径长度为6.027.根据6 度分离理论，煤矿专家合作网络中任意两专家只要经过7 个人，就可以建立联系。凝聚力指数为0.130，该值与凝聚力水平成正比关系，一般的取值范围为［0，1］。因此，可以判断煤矿安全专家合作网络整体网络的凝聚力较小［12］。

Average distance(among reachable pairs)= 6.027 Distance-based cohesion(“Compactness”)= 0.130(range 0 to 1)larger values indicate greater cohesiveness

2.4 网络密度

运行Ucinet 软件(菜单路径为:Network→Cohesion→Density)计算“整体网络密度”，部分结果如图2 所示。

从图2 可得，煤矿安全专家合作网的整体网络密度和标准差均较小，仅为0.014 8，和0.250 9说明网络中各个节点连接非常松散。专家之间仅与自己的团队进行合作，未能有效进行跨组织，跨区域合作。煤矿安全专家合作平台的作用没有发挥出来，知识溢出水平低。专家合作缺乏强有力的政策支撑且专家自身也缺少合作的动力，未能清晰地认识到合作对安全技术水平提升的意义。

同时，通过3 个时段动态展示煤矿安全专家合作网的聚集系数演变情况，得到表2 的结果。

Time span 2005—2007 2008—2010 2011—2013 Mean Mean clustering 0.317 3 0.201 3 0.192 3 0.237

从表2 可知，网络中平均聚集系数缓慢下降。说明网络内专家的结构变化较明显，一部分高产专家可能慢慢退出网络，或者部分学者会因为兴趣的转移而离开网络。新加入的节点未能与核心节点产生连接，网络聚集系数不增反降。

由小世界效应理论可知，如果平均路径长度有较小的值(即一般不超过10)，而聚类系数较高(即一般大于0.1)时，那么该网络可以认为是小世界网络。煤矿安全专家合作网络平均路径长度为6.027，聚类系数为0.237，符合小世界特性，可视为小世界网络。

3 煤矿安全专家合作网知识演化分析

信息传播速度的快慢也可以通过合作网络内知识流动的效果来反映，文中采取关键词动态演化分析过程来解释信息传播的变化情况。以构建的数据库为对象，仅抽取《西安科技大学学报》2005—2014 年的数据，进行期刊论文关键词分析，并统计共现关系，进而建立共词网络。现以中心度较高的节点邓军、田水承两名专家为例，分析两位专家在煤矿安全领域的知识贡献。从图3 中可以发现，124 名专家中邓军及田水承处于中央连接器的位置，运用关键词动态演化方法生成图4.

从图4 中可以发现，两位专家近九年来在煤矿安全领域的知识贡献体现在5 个方面:三类危险源;不安全行为;瓦斯爆炸;煤自然;防灭火技术。在三类危险源研究中主要进行了风险评价、辨识、应急预案、模糊综合安全评价、安全评价指标体系、系统动力学SD、仿真模拟、层次分析法等方面的研究，并主要用于解决5 大灾害中发生率最高的瓦斯爆炸事故。在不安全行为研究中主要使用了博弈论、生理试验、风险评估、因子分析、AMOS、改进层次分析、委托代理模型等进行不安全行为发生的关键影响因素分析，并提出危机干预，安全文化建设，安全监管等对策建议。在煤自然与防灭火研究领域中主要使用水凝胶、复合胶体、气溶胶、黄泥复合胶体、粉煤灰胶体、阻化剂、氮气等方法进行煤自然及防灭火处理。

4 结 论

1)通过对煤矿安全专家合作网的结构分析，发现网络没有实现全连通，存在136 个独立的小团体。50%的团队节点数小于3，网络中存在89 个节点的最大连通子图，网络特征与学者对其它合著网的研究有很多相似之处。

2)通过中心度分析发现合作网中的关键节点较少，整个合作网络缺少一些具有重要影响力的中坚力量。一少部分专家在网络中处于重要位置，能够控制绝大部分的网络资源，而绝大多数专家可控制的资源较少，符合“二八定律”。平均路径长度为6.027，符合“六度分离”理论，网络具有小世界特性和无标度特性。

3)通过知识演化分析发现，《西安科技大学学报》中邓军、田水承两位专家近九年来在煤矿安全领域的知识贡献体现在5 个方面:三类危险源;不安全行为;瓦斯爆炸;煤自然;防灭火技术。

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