应用CiteSpace和Ucinet对国内煤矿安全研究可视化分析

姜 瑶 周星瑞

(中国人民公安大学，北京 100038)

0 引言

“十三五”期间以习近平同志为核心的党中央高度重视安全生产工作，立足于新的历史方位，对安全工作作出一系列重要指示，统筹安全和发展，绝不能逾越安全底线。立足新发展阶段、构建新发展格局为新时期安全生产指明方向。煤矿作为安全生产领域重要组成部分，国务院安全生产委员会提出，到2035年煤矿百万吨死亡率下降10%。国内部分学者对煤矿安全研究进行可视化分析，李红霞和樊欣怡[1]从人因视角出发，使用CiteSpace对2000-2019年与煤矿工人有关的研究进行分析，指出人因视角下的研究主要揭示矿工不安全生产行为和心理因素，但主要是针对煤矿工人，不能全面概括煤矿安全影响因素；李红霞和田辰宁[2]基于Web of Science从多国角度分析煤矿安全研究的国家机构、作者以及热点，在国内煤矿安全的研究方面缺乏深度；谭章禄等[3]使用CiteSpace对1992-2018年国内煤矿安全生产进行可视化分析，但在文献数据处理方面存在缺陷，中国矿业大学管理学院、中国矿业大学(北京)管理学院以及中国矿业大学等没有使用统一标准，造成数据重复，弱化数据的说服力。目前使用可视化文献计量分析煤矿安全生产的研究还存在较多缺陷，如研究数量少，数据缺乏科学性和完整性。为进一步探索煤矿安全领域研究的现状、热点以及趋势，为今后的研究提供借鉴，本文将使用可视化分析软件CiteSpace以科学、全方位、可视化的方式展示国内关于煤矿安全的研究状况，并创新性地结合使用社会网络分析软件Ucinet构建关键词矩阵对国内研究趋势进一步分析，以期对我国煤矿安全研究领域的后续研究提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

本文首先使用陈超美开发的CiteSpace5.8.R3软件进行可视化分析[4]；其次使用社会网络分析软件Ucinet进行网络图谱构建，进一步分析当下研究的趋势。Ucinet是当下比较流行的社会网络分析的工具，有Pajek、Mage、NetDraw等软件进行可视化图谱，本文使用NetDraw进行网络图谱展现和分析[5]。

1．2 数据来源

在中国知网CNKI数据库中，以“煤矿安全”为主题，选择学术期刊进行高级检索，为进一步增加数据的科学性与说服力，将文献的期刊来源设置为北大核心、CSSCI、CSCD。将数据来源的时间跨度设置为1992-2022年，在CNKI数据库检索到5 825篇文献。通过人工筛选，对数据进行清洗、降重，剔除601篇，将5 224篇作为数据分析来源。

2 结果分析

2.1 发文文献数量分析

对检索到的文章统计分析，煤矿安全发文数量，如图1。我国煤矿安全研究自1992年起发文数量在逐渐增加，进入21世纪以后增长较快。2005年煤矿安全研究发文量显著提升，2009年以后发文量缓慢回落。受国家政策《国务院办公厅关于进一步加强煤矿安全生产工作的意见》影响，2013年研究数量达到峰值为429篇，2013年以后，发文量开始下降，煤矿安全研究呈现下降趋势。

图1 文献发表数量情况Fig.1 The quantity of the published literature

2.2 作者合作分析

将CiteSpace中时间切片设置为一年，使用多生成树(Multiple Spanning Tree，MST)算法，产生608个节点，密度为0.000 7，表明作者之间没有紧密的合作，只是存在一些联系，其中发文作者最多的是孙继平，共39篇，较多关注物联网、安全监控、信息化以及煤矿井下等方面，该作者发表的最高被引和下载文章《煤矿物联网特点与关键技术研究》分析我国煤炭百万吨死亡率高于美国等其他主要产煤国的原因，提出煤矿物联网的特点以及亟需解决的关键技术问题[6]。其他学者诸如栗继祖、李红霞、田水承、李新春、曹庆仁等发文也较多。同时，通过Science Evolution软件统计分析发现，含有作者的文章合作率仅为0.502，合作较少。综上表明，研究作者以孙继平为核心，但与其他作者之间缺乏紧密的合作关系。

2.3 研究机构分析

将CiteSpace时间切片设置为1年，算法选择MST，节点为Institution，对研究机构进行分析，共有1 093个节点，密度为0.000 8(如图2)，同时结合发文量前10的机构以及数量(见表1)可知，发文最多的机构是中国矿业大学(467篇)，其次是煤科集团沈阳研究院有限公司(80篇)。综上可以看出研究机构之间的合作以中国矿业大学为主，与煤科集团沈阳研究院有限公司、煤矿安全技术国家重点实验室等机构之间有合作关系，但是机构之间没有形成紧密的合作。

表1 发文量前10的机构Tab.1 Top 10 institutions by publications

图2 研究机构可视化分析Fig.2 Visualization analysis of research institutions

3 研究热点分析

对文献进行关键词聚类分析，关键词反应研究的主旨大意，是对研究内容的高度总结，反应作者的思想。首先分析高频关键词，并总结出前10的关键词情况，见表2。我国关于煤矿安全的研究，较多关注的是煤矿安全(843次)、煤矿(683次)、安全管理(307次)、安全生产(305次)、监控系统(115次)、安全(110次)、煤矿事故(101次)、安全评价(97次)、煤炭工业(95次)、对策(85次)。对关键词聚类，得到关于煤矿安全研究的关键词聚类图，如图3。在聚类中，节点越大，关键词的字体越大，也就意味着出现的频次越多，是研究热点。在关键词聚类中，共发现190个聚类，显示前12个聚类：监护系统(#0)、安全管理(#1)、煤炭产量(#2)、煤矿安全(#3)、煤矿(#4)、瓦斯抽采(#5)、安全生产(#6)、煤矿事故(#7)、安全(#8)、煤炭工业(#9)、知识讲座(#10)、安全监察(#11)，关键词聚类反应出当前煤矿安全研究关注的领域。表3呈现煤矿安全研究领域的被引前10排名情况，其中有8篇文章是定性研究，说明研究者对煤矿安全的研究可能倾向于定性研究，对于定量研究大多应用在模型建立、数据统计等方面。

表2 国内高频关键词前10位Tab.2 Top 10 domestic keywords by frequencies

图3 国内研究关键词聚类Fig.3 The clustering of domestic research keywords

4 研究趋势及前沿

关键词的突现代表当下研究的前沿和未来走向，煤矿安全研究关键词突现，如图4。“物联网”“大数据”“瓦斯抽采”等成为近几年突现关键词，反应煤矿安全研究的趋势。为进一步分析煤矿安全研究趋势，选取2021-2022年172篇文章707个关键词进行分析，统计选取出频次大于等于3次的关键词，构建关键词矩阵。使用Ucinet软件进行中心性分析，中心性分析用来描述节点在网络中的重要性，本文使用度数中心性分析关键词与其他点连接的总和，判断研究趋势。节点越大，中心性越高，节点之间连线越粗，联系越紧密，如图5。可以看出，煤矿安全最新研究趋势为“物联网”“大数据”“煤自燃”“云计算”“区块链”等；其次，“煤矿安全”“风险预警”“区块链”“安全管理”“煤矿”之间连线比较粗，是煤矿研究中的热点。

表3 煤矿安全研究领域被引前10排名Tab.3 Top 10 by the cited quantity in coal mine safety research fields

关键词强度开始结束1992-2022煤炭部18.0719931997煤炭工业15.5719932006乡镇煤矿22.3419942004安全监察21.4819942005对策10.6420002010信息时空10.5520012005安全信息13.520052008物联网13.0520112022大数据11.820142022瓦斯抽采10.820152020

图5 2021-2022年关键词社会网络分析Fig.5 The social network analysis of keywords from 2021-2022

目前，由于我国安全监控技术不足，监控技术有待提高，且相关标准不完善[7]，煤矿安全管理存在制度不全、人员素质不齐等问题[8]，有学者在云计算基础上设计安全监测系统[9]，以及物联网安全监管体系，便于管理人员科学决策[10]。在煤矿安全监管系统创新化、智能化发展背景下，分布式多点激光甲烷检测技术、高分辨率激光痕量检测技术、超声波时差法断面风速监测技术、三维可视化矿井模型、煤矿安全监控系统电源的合理使用以及数据传输、系统适应、无线操作成为未来发展趋势[11]。有学者运用层次分析法得出，在影响煤矿安全生产的诸多因素中，人是最主要的因素[12]；目前煤矿安全的研究已经不再局限于安全管理或者安全行为层面，研究领域的重点已经侧向于心理层面。

5 结论

本文应用CiteSpace基于1992-2022年国内CNKI数据库进行计量分析，并且创新性地使用社会网络Ucinet，选取近2年频次大于等于3的关键词构建矩阵，突破原有单一文献计量局限，丰富煤矿安全研究的可视化方法。结合作者、机构、关键词等，对研究热点以及研究趋势分析，得出以下结论：

(1)从发文量来看，煤矿安全研究在2013年以前波动增长，并在2013年达到峰值，在此之后呈现下降趋势；从研究作者来看，中国矿业大学孙继平是煤矿安全研究领域的高产作者，研究作者之间缺乏紧密的合作关系，目前尚未形成核心作者群；从研究机构来看，以中国矿业大学为主，机构之间存在合作关系，但缺乏交流，不利于煤矿安全研究的可持续发展。

(2)从关键词的聚类来探讨当前研究的热点，当前国内研究主要关注煤矿安全方面。从被引频次来看，研究者对于层次分析法关注比较多，该方法是当前研究方法的热点；大多数研究主要是定性，定量主要是模型建立、数据统计等方面。

(3)从关键词突现状况并结合应用Ucinet社会网络分析来看，煤矿安全研究的前沿主要有“物联网”“大数据”“云计算”“区块链”等方面，研究领域的重点已经侧向于心理层面，不再局限于安全管理、安全行为层面。