大数据在智慧矿山安全管理中的研究与应用

2021-11-27高越

魅力中国 2021年47期

高越

（鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 010300）

前言：近年来，科学技术飞速发展，煤矿企业也因此迎来了重大的战略机遇期，作业安全性及生产技术水平都取得了重大的突破。伴随着信息技术的不断升级，原有的安全管理模式已不能适应新时代的发展需求。当前煤矿领域竞争非常激烈，智慧矿山建设势在必行。因此如何在众多信息数据的基础上，创新一种智能过滤处理的安全管控模式，使得企业安全管理系统更加智能。

一、智慧矿山建设的意义

煤矿生产体系复杂，地质状况多变、设备多样、人员众多、作业人员流动较大，项目实施比较困难，安全生产技术比较复杂，作业区域较大，生产中又有较多突发因素，这都造成煤矿生产建设安全系数不高。现在的煤矿企业都在进行智能化建设，都在充分挖掘信息技术的潜在价值，不过还是有一些问题无法处理：（1）业务数据分散。业务体系和对应的数据极为庞大，他们都散落在各个部门之中，没有形成统一的集合，因为数据交换能力的欠缺，使得数据输入具有频繁性，这样也就存在一定的误差，信息反馈不能即时的实现，共享环节比较薄弱，甚至有的时候会产生“信息孤岛”，这种情况就会带来一定的资源闲置，不能充分发挥自身价值。（2）数据无法进行有效的数据分析和挖掘。在数据库技术的不断升级和数据管理系统普及的背景下，矿山方面的数据变得越发之多，这些数据都是真实情况的缩影，蕴含着矿山的经营信息，如果能够对这些数据进行全面的剖析，就能发掘其潜在价值，不过数据间的关系都比较隐蔽，现有方式不能进行系统的剖析，也不能得出内在规律，这就无法为决策提供依据，这就造成了信息处于爆炸阶段，却依旧感到知识欠缺。（3）数据采集范围片面。在矿山信息化建设环节，如果只是关注作业环节的数据采集，而没有强化对设备和人员运行数据的认知，那么就会使得企业信息闭塞，只能借助生产变迁来制定下一步计划，而不是直接管理人员，这使得企业管理决策缺乏时效性和精准度。（4）有信息断层。企业内部决策层和作业人员无法进行有效的信息交互，上下层信息不流通，不管是在管理上，还是在监控上都不能有效的运行，这使得矿山企业的管理不能适应时代发展要求。故而，智慧矿山建设势在必行，智慧矿山充分利用了信息数字化、管控集中化、决策智能化，是采矿学、信息学、地质学等多学科融合的产物，能够带来管控效率的提升，降低生产成本，实现“少人则安、无人则安”的良好局面，为企业带来巨大的安全与生产效益。

二、智慧矿山安全管理系统组成

智慧矿山安全管理系统包括物联网感知和大数据分析，通过物联网技术采集、传输煤矿生产中的重大危险源信息，再利用大数据技术进行汇总分析处理，实现矿山安全生产信息的实时监控闭环管理，从而实现煤矿安全管理信息化、智能化。智慧矿山安全管理系统包括基础设施层级业务应用层。

基础设施层主要面向矿井生产和安全的智能监测系统，基于现场智能感知，为业务应用层做支撑。基础设施层涵盖矿用人员精准定位系统、设备运行故障诊断监测系统、安全监测监控系统、地压监测系统、智能视频监控系统等。业务应用层基于技术设施层的现场感知数据，实现矿井生产、安全决策分析智能化。主要包括安全风险分级管控系统、安全隐患排查治理系统等。

（一）基础设施层

矿用人员精准定位系统。在煤矿井口及井下各个区域位置设置多个定位监测站，及时、准确地将井下各个区域人员和移动设备情况动态传输到地面管理系统，可随时准确掌握人员、设备及车辆实时定位、轨迹等相关信息，一键紧急救援功能可提升救援效率。

设备运行故障诊断监测系统。对煤矿生产各个环节的各种类型设备进行分区域、分类别的实时监测，设备运行出现故障时，可准确定位并提示出现的故障情况，可为机电管理人员提供及时准确的设备故障信息，及时派人维修，做到快速精准维修。

安全监测监控系统。矿井生产中会产生一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、瓦斯等有害气体，需要对其进行实时监测，为矿井安全生产管理提供保障。

地压监测系统。为保证矿井安全开采，需要对矿井地压进行实时监测分析，数据发生异常时及时报警进行处理。

智能视频监控系统。针对“人的不安全行为”、“物的不安全状态”、“环境的不安全因素”，将计算机视觉技术与视频监控规则深度融合，实现多种定制化的实时视频智能识别需求，实现生产管理过程中各类安全管理问题的可感知、可预警、可追溯、可管理。

（二）业务应用层

安全风险分级管控系统。主要通过排查、辨识、评估、管控企业安全风险，不断建立健全安全风险分级管控体系，进而落实风险管控责任；采取有效措施防控重大安全风险，并对煤矿企业风险点实施标准化管控；构建并形成“点、线、面”的有机结合体，实现标准化、信息化、智能化的风险分级管控体系，提升企业本质安全生产水平。

安全隐患排查治理系统主要用于煤矿的隐患排查、整改、督办、验收销号的闭环管理；对重大安全生产隐患治理进行有效监管，推动企业安全生产标准化建设工作，建立健全安全生产长效机制，把握事故防范和安全生产工作的主动权。

三、大数据在智慧矿山安全管理中的研究与应用

（一）安全风险分级管控系统

风险专家库。基于安全生产法律、法规、规章、标准、规程和有关规章制度，将违反安全生产法律、法规、规章、标准、规程及有关规章制度的行为、状态及管理缺陷，按“人、机、环、管、技”五类不断建立健全相对完整的风险数据库，数据库需要根据矿井实际情况定期风险辨识、评估，不断完善，最终形成一个专家系统。数据库后台按照统一编码规则，统一分类编码。系统与安全监测系统、设备运行故障诊断监测、智能视频监控等基础设施层多感知系统对接形成触发联动机制。

层级排查体系。按照矿井月度、专业每半月、区队每日、班组每班、岗位随时排查安全隐患的规定，建立层级排查体系，进而配置安全风险点。系统集成技术设施层各子系统的安全信息数据，通过本系统算法结构进行大数据分析，对各风险点的人员行为、设备状态、环境参数实时跟踪、动态评价，进行各种统计、分析、预测、预警，构建形成点、线、面有机结合、无缝对接的安全风险分级管控工作体系，通过风险管控，逐步由过去的被动防事故向主动防隐患转变，实现关口前移、预防为主，真正做到各类安全风险分级管控。

安全评价。通过集成基础设施层感知设备，联动安全隐患排查治理系统，经过系统后台大数据分析，实现矿井智能评分安全评价，安全趋势分析。

（二）安全隐患排查治理管控系统

事故树管理。根据事故发生必要条件，由中间事件逆向分析事故发生的基本事件（基本致因），通过对基本事件与风险数据库风险编码绑定，建立事故树风险数据库，经系统后台大数据分析，为矿井各区域进行不同类别的事故发生概率做成计算预判与决策指导。

隐患闭环管理。通过定义完整的风险隐患评价体系及检查点的设置，让各类隐患特征数字化，从而实现隐患排查从定性检查到定量检查，从不可检查到可检查，通过煤矿物联网及人工检查的有机结合，实现按专业、系统、环节、地点、周期，以及按人、机、环、管、技等类型安全隐患排查。通过定义完整的检查、整改、复查、闭环、升级、处罚等流程，实现煤矿安全隐患的闭环管控。