基于知识图谱的煤矿机电设备管理与维修技术研究

高卫红

（陕西陕北矿业有限责任公司，陕西 榆林 719000）

在煤矿日常生产经营活动中，机电设备的使用不可或缺，扮演着至关重要的角色，时刻影响着企业的经济效益。当下煤矿企业对机电设备管理及维修仍然有着一些问题，比如不能进行实时检测，基本上都是定期检查，并且检查过程中存在漏洞，尚不能完全掌握实际使用时的设备状态。为更好地解决问题，郭维从煤矿电气设备安全管理方面出发剖析了问题并提出了对策；罗乔着重对机电设备维修监控方面进行探讨，发现问题并给出对策；石占峰提出一系列煤矿采掘机电设备方面安全管理办法理念。本文通过研究现阶段煤矿企业机电设备管理与维修技术所面临的难题，提出了一些解决方法，为煤矿企业机电设备管理注入新鲜血液。

知识图谱技术是近几年很常用的一款实现概念拼接的工具，其作用为建立实体和关系连接，是用来展现一些知识文件间各种关系的一系列问题的不同类型图形，不仅可以用各种可视化绘图技术来描述各种基础知识及其重要资源结构与信息载体，也可以对知识点和有用信息进行挖掘分析，在此基础上构建出相关概念图谱，展示彼此之间的关系。

为了更加深入了解我国煤矿企业机电设备管理维修技术研究，更加清晰地展现此方面文献的研究方向与趋势，以中国知网CNKI 作为数据库，选取煤矿机电、机电设备、信息化、安全管理、发展趋势、维修技术和风险辨识为主题的相关文献为研究对象。本文利用可视化工具CiteSpace 对知识图谱进行了绘制和整理，使国内的相关学者对煤矿企业机电设备管理维修技术的研究方向有更为清晰的认识。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本文进行知识图谱分析的数据来源为中国知网数据库，选用主题词为“煤矿机电”“机电设备”“安全管理”“信息化”“发展趋势”“风险辨识”等，整体的时间跨度从2000—2022 年，文献语种为中英文，相关文献类型为期刊、会议、报纸以及博硕士论文，以上为条件精炼结果有679 篇中英文文献。相关检索时间为2022 年3 月15 日。

1.2 研究方法

CiteSpace 是美国德雷塞尔大学的陈超美教授开发的一个Java 应用程序，其主要基于“共现聚类”思想，以达到对文献计量进行建模。近年来CiteSpace 技术在科学研究中比重不断增大，基于CiteSpace 技术研究成果发表的论文越来越多。本文采用CiteSpacev5.8.R3c 版本，在煤矿企业物资管理方面研究相关论文方面对作者的发文量、关键词时区、关键词突现、关键词聚类等方面进行探究。

2 研究的基本情况

2.1 发文量分析

基于CNKI 数据库的检索结果，通过数据的整合分析，利用Excel 画出每年的发文量图，如图1 所示。

图1 发文量时间分布图

图1描绘的是从2000—2022 年期间每年煤矿企业机电设备管理技术研究相关的文摘数量，从图中可以看出在2000—2022 年间，每年的文摘数量大体上呈现的是上升趋势，2000 年煤矿企业机电设备管理维修技术方面提出了具有开创性的2 篇报道，从2000—2011 年文摘数量发布较少，在此之后，国家加大对煤矿企业发展支持力度，在机电设备管理维修技术方面的研究迎来蓬勃发展，文献数量迎来了快速增长。在2000 年后，在2011 年以及2017 年均有文献数量峰谷的出现，可以看出这2 年文献数量相差巨大，国家以及企业对于煤矿企业机电管理维修方面的研究较为重要，在相关领域投入研究较多，在2000—2011年期间，相关的文献略有上升的趋势，不过上升的幅度并不大，可以看出在此期间国家以及企业对于煤矿企业机电管理维修方面重视度不是很大，2011 年修正的《中华人民共和国煤炭法》中对煤矿机电设备管理维修方面提出了许多新要求。本质是加强体现煤炭资源的价值，因此在2011 年之后，有关于煤矿企业机电设备管理维修方面的文献数量相对于之前有了较大幅度的提高。

2.2 作者分析

利用CiteSpace 对作者进行整理分析，从中筛选出发文量更多的作者以及找出作者之间的联系，通过对作者的分析，可以在该领域里找到关注煤矿机电设备管理维修技术的研究学者，可为在后续的研究中跟踪其研究成果，更好地进行技术的学习。

图2为CiteSpace 的作者分析结果，其中作者名字的大小代表作者文档的体积，线条的粗细代表作者密度之间的协作。从该图可以清晰地看出，整合分析作者的相关信息后，生成了许多节点，每一个节点都对应着一个作者，节点大小表示作者发文量的数目，节点越大，代表作者写的有关煤矿企业机电设备管理维修方面的文献就越多，节点之间连线反映了合作关系，连线粗细反映论文关键词相关程度的关系强度，连线越粗，2 个作者发表的论文的相关程度越大。从图2 大致可以看出很多专家学者都在从事煤矿企业机电设备管理维修方面的研究，不过研究的内容相关性很低，其大部分研究的内容并没有串联起来。通过分析研究结果：筛选发文量在前10 名的作者整理见表1。

图2 CiteSpace 分析作者知识图谱

表1 Excel 总结出的作者发表作品频数的统计表

结合作者发文量的知识图谱和表中数据，可以看出许多作者对于煤矿企业机电设备管理维修方面有过相应的深入研究，不过对应着知识图谱来看，每个作者的发表论文缺乏相关性，从表1 中可以看出，牛涛利及前10 位作者发表相关文献的数量相同，均为2 篇；从年份上来看的话，在发表论文最多的前10 个作者中，大部分作者发表的时间是2014—2021 年间，由此可以看出在这7 年内国家和企业大量地关注了煤矿企业机电设备管理维修方面的研究。

3 研究热点与前沿

3.1 关键词分析

通过CiteSpace 分析研究各个文献发表时的关键词聚类，如图3 所示。

从图3 可以清晰地看出文献关键词的聚类情况，其中各个名字所在的区域表示1 个关键词聚类的总称，#后是注释该区块，每个区域的结点表示1 个期刊文献，结点和线段表示期刊研究文献的数量关系以及进行相关性，区块的交界处表示2 个区块核心词汇内容有重叠的地方，从图中的#排名可以清晰地看出相关文献的核心词汇排名，依次为机电设备、发展趋势、设备管理、设备、煤矿机电设备、信息化、煤矿机电、风险辨识和维修技术管理等。

图3 文献的发文期刊及其时间情况

从对关键词聚类的总结上看，机电设备的提出与维修管理、煤矿矿山、安全管理、井下机电设备、生产一线、全面生产管理、总结深化、维护维修和技术改造等有关；发展趋势的提出与管理维修、可视化、GIS 地理信息系统、措施探讨、机电设备高效维护、风险辨识和动态监控等相关概念所包含，每一个关键词聚类都反映了发表时期的相关政策以及国家或者企业作出的重大决定，可以看出从2000 年至今，国家相对煤矿企业物资机电设备管理维修技术方面的重视程度还是很高的，并且出台了与煤矿企业经济效益息息相关的政策，煤矿企业机电设备管理维修技术在政策的推动下来到了快速发展的时期。

3.2 关键词时区分析

在CiteSpace 中进行关键词的时区分析时，通过将时间片的时间范围设置为2000—2022 年，时间片设置为2 年，选择节点类型关键词，为每个时间片选择余弦的连接强度的参数设置来导出知识图谱，如图4 所示。

图4 文献关键词时区

从图4 中可以清晰地看出期刊文献关键词的时区分布，每2 年的时区分布用不同的色框加以分辨，其中结点表示每一个关键字，在同一区块的结点表示出现在同一时区内，结点之间的连线表示结点相互之间的关联程度。

图4中从左到右整个时间时区的变化，可以看出最开始发表的煤矿企业机电设备管理维修相关的期刊论文的核心词汇到近些年发表的核心词汇里，是1 个包含关系，最开始提出的大的研究方向，随着时间的不断推移，每一个核心词汇也被解剖，用现代的理念和技术对其进行加持，使其达到预计的结果。具体分析关键词的变化，从集中的内容到了较为分散的知识领域，体现大数据等新技术的引入，将煤矿物资管理技术的研究热点精细化分解。

3.3 关键词突变

突现词研究的目的是为了得出该主题的研究趋势和热点研究方向，本文查找到的突现词，见表2。

表2中，第一列表示关键词，第二列表示煤矿企业机电设备管理维修相关文献发表的时间，第三列表示该文献的所占强度大小，第四列表示此关键词的起始时间年份，第五列表示此关键词的截止年份，第六列表示在整个时间段所占的强度比较图，也就是关键词突现的转折点以及热点的时间分布。从表中我们可以看出像维修、设备维修、管理模式和煤矿机电等在整个区间段占比相对较大，整个的时间跨度也最长。在煤矿机电方面，从大量文献分析得出，机电设备时刻影响着煤矿生产效率，关系着企业经济效益，企业对其管理维修等方面的重视程度不断增加；在设备维修方面，大量的研究学者致力于研究设备稳定性以及相关设备维修技术体系的建立，对企业的可持续发展注入新鲜活力；而在管理模式方面，大数据时代的到来，5G 技术的加持以及网络信息的普及，“智慧矿山”的提出，众多学者将信息化管理系统体系贯彻在煤矿机电设备管理维修方面，比如设备实时维修、机电设备动态、煤矿安全、煤矿机电设备管理维修等多个方面均可在大数据的加持下科学进行。在煤矿机电方面的相关论词是最早被报道出来的，表中可看出热点延续了7 年左右的时间。从整体的研究方向上看，在最开始的煤矿机电、管理模式等一些集中的点逐渐分散，并趋向于信息化等分散的知识领域，可以看出，随着大数据等新技术的加持，煤矿机电设备管理维修等方面相关的研究也会逐渐走向信息化、多态化的道路。

表2 CiteSpace 下的关键词突变图

4 结束语

综上所述，煤矿企业的快速发展离不开企业对机电设备管理与维护工作的重视，此类工作在煤矿企业发展道路上有着重要的作用。在研究结果上看，从机电设备自身入手，优化技术，提升煤炭生产工作效率，可以极大地促进我国煤矿产业的发展。企业通过建立和完善管理体系及维护体系，并加强监督，提高管理人员的整体素质，实施机电设备的维护，加快煤矿公司的发展。