朱宏博

（同煤集團(tuán)機(jī)電管理處，山西大同 037003）

0 引言

由于煤礦井下作業(yè)的復(fù)雜性與危險性，構(gòu)建一個良性的安全生產(chǎn)管理體系，有助于提高勞動者的生命安全。當(dāng)前大多企業(yè)都在煤礦安全生產(chǎn)方面增加了投入，同時增加了相應(yīng)的信息化管理水平，但是煤礦事故層出不窮。依據(jù)安全管理理論，只要有隱患，就有可能發(fā)生事故，這些僅僅是時間問題［1］。經(jīng)過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，有的安全事故可以通過排查消除?，F(xiàn)在有些煤礦安全管理系統(tǒng)低下，不能及時采集數(shù)據(jù)，或者進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，因此帶來一定的安全隱患。鑒于此，本文設(shè)計一套煤礦安全隱患采集決策一體化集成系統(tǒng)，實踐表明可以有效降低事故率。

1 功能需求分析

在開發(fā)安全隱患智能化系統(tǒng)時，必須參考煤礦的實際，因此對該煤礦日常安全生產(chǎn)管理資料進(jìn)行研究，其應(yīng)該具備如下幾個功能：

（1）對安全隱患進(jìn)行動態(tài)管理，因此能夠?qū)崿F(xiàn)實時檢測數(shù)據(jù)；

（2）系統(tǒng)可以自動對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，與此同時可以產(chǎn)生日報表，便于決策層進(jìn)行決策［2］；

（3）系統(tǒng)能夠自動判斷煤礦事故的安全等級；

（4）可以通過互聯(lián)網(wǎng)上傳信息，同時可以實現(xiàn)信息的準(zhǔn)確性；

（5）系統(tǒng)能夠按照規(guī)范的格式處理數(shù)據(jù)，便于相關(guān)工作者查看。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 整體結(jié)構(gòu)形式

當(dāng)已完成安全隱患等級需求分析之后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計，同時優(yōu)化總體框架，以及優(yōu)化每層結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到所需要的功能［3］。再進(jìn)行細(xì)分可以發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)可分為五層整體建構(gòu)：第一層為數(shù)據(jù)采集層；第二層為頻度檢索層；第三層為礦井檔案層；第四層為風(fēng)險管控層；第五層為智慧決策層。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 安全隱患采集決策系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

2.2 數(shù)據(jù)采集層

煤礦安全監(jiān)測工作人員將數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)化的形式保存在服務(wù)器中。假設(shè)工作人員將數(shù)據(jù)錄入程序之后，系統(tǒng)與設(shè)定的語義詞庫進(jìn)行比較，進(jìn)而可以體現(xiàn)數(shù)據(jù)的合理性［4］。

2.3 頻度檢索層

頻度檢索層能夠找到違反安全管理條例頻率較高的，緊接著對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，這樣可以給相關(guān)工作人員提示，便于監(jiān)測人員查看，具有一定的輔助預(yù)警作用。頻度檢索層結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 頻度檢索層結(jié)構(gòu)情況

2.4 礦井檔案層

礦井檔案層能夠為安全管理提供相應(yīng)的輔助，一般情況下允許人員錄入以下信息：（1）礦井風(fēng)險判斷；（2）開采長度；（3）挖掘深度；（4）挖掘組織計劃；（5）地層動態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)等。同時將此數(shù)據(jù)信息以報表的形式歸檔，便于工作人員查閱。

2.5 風(fēng)險管控層

風(fēng)險管控層可以輔助檢查煤礦安全風(fēng)險，可以把煤礦安全風(fēng)險進(jìn)行過分級，每一種等級對應(yīng)著安全風(fēng)險，與此同時對風(fēng)險等級進(jìn)行動態(tài)更新，因此安全管理人員可以依據(jù)不同的顏色判斷風(fēng)險等級［5］。

3 系統(tǒng)硬件部分權(quán)限設(shè)計及實現(xiàn)

3.1 安全權(quán)限設(shè)計

對煤礦安全隱患決策單元必須設(shè)置相對應(yīng)的安全訪問權(quán)限，往往需要給各個環(huán)節(jié)的工作人員設(shè)置訪問權(quán)限。比如操作人員僅僅對系統(tǒng)進(jìn)行操作，系統(tǒng)用戶權(quán)限如圖3所示。

圖3 用戶權(quán)限情況

3.2 數(shù)據(jù)檢索設(shè)計

該系統(tǒng)能夠借助多屬性檢索的形式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢索，同時也可以根據(jù)關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索。在對已完成的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問時，可以方便地檢索隱患問題以及違章，數(shù)據(jù)檢索模塊結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)檢索模塊結(jié)構(gòu)

3.3 風(fēng)險等級劃分設(shè)計

將安全風(fēng)險劃分為4個等級，分別用顏色表示。紅色為最高風(fēng)險；橘色為高風(fēng)險；黃色為中等風(fēng)險；藍(lán)色為低風(fēng)險［6］。與此同時，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定數(shù)值為展示什么顏色，當(dāng)數(shù)值在0.15以下時為藍(lán)色；在0.15～0.25時為黃色；在0.25～0.5時為橘色；在0.5～1時為紅色。風(fēng)險評估值的計算如下所示：

式中：A為風(fēng)險程度評估值；a為一般隱患；b為紅線隱患數(shù)；c為重點隱患數(shù)；d為重大且紅線隱患數(shù)；B為隱患總數(shù)；f1為閾值1；f2為閾值2；f3為閾值3；f4為閾值4。

3.4 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)界面的設(shè)計。基于上述系統(tǒng)的總體信息框架，并結(jié)合不同客戶具有不同需求的原則，設(shè)計出具有人工智能的人機(jī)交互界面。這個人機(jī)交互主界面主要有以下5個區(qū)域。

（1）針對隱患可以實時顯示預(yù)警和處理對策的顯示區(qū)。其所具有的具體功能是可以對主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實時顯示。假設(shè)有安全隱患存在，該顯示區(qū)會發(fā)出相應(yīng)的報警信號來提示可能存在安全隱患的部件位置。在此基礎(chǔ)上，還可以查看發(fā)生該隱患的具體原因以及相應(yīng)的處理辦法。

（2）處理安全隱患的顯示區(qū)。可以對主通風(fēng)機(jī)已經(jīng)發(fā)生的安全隱患和處理過程信息進(jìn)行顯示，比如，存在該隱患的部件名稱，隱患所屬的類型、預(yù)警和銷警的時間，相應(yīng)的處理方法和對應(yīng)的處理結(jié)果。

（3）對評價系統(tǒng)安全的指標(biāo)、可靠度和預(yù)警進(jìn)行顯示的顯示區(qū)。通過柱狀圖來顯示在具體某月或者某年里主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的安全狀況，并顯示其可靠度值以及關(guān)于穩(wěn)定性的綜合評價指標(biāo)結(jié)果。

（4）顯示零部件隱患比例的顯示區(qū)。通過餅狀圖直觀地按月或按年顯示主通風(fēng)機(jī)零部件已發(fā)生過的安全隱患比例，并在此基礎(chǔ)上可以重點維護(hù)具有嚴(yán)重隱患的零部件。

（5）呈現(xiàn)功能模塊的菜單欄。其中包括六大部分，分別為實時預(yù)警和處理、系統(tǒng)幫助、安全評價和預(yù)警、人工預(yù)警和處理、預(yù)警的分析和記錄報告、在所需要的功能上進(jìn)行點擊可以跳轉(zhuǎn)系統(tǒng)間的各個功能模塊。

信息庫系統(tǒng)的設(shè)計主要包含以下3個部分。

（1）模型庫系統(tǒng)。具體涵蓋預(yù)警和處理對策方面的模型庫，設(shè)備管理維護(hù)方面的模型庫以及安全評價和預(yù)警方面的模型庫。

（2）知識庫系統(tǒng)。包含文檔知識庫、預(yù)警和對策處理的案例庫以及預(yù)警決策方面的知識庫等等。

（3）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)涵蓋預(yù)警處理、評價和預(yù)警、運(yùn)行時的實際參數(shù)等數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計

4.1 注冊登錄單元

通常需要針對每一個級別的人員設(shè)定對應(yīng)的登入權(quán)限，當(dāng)錄入密碼和用戶名匹配時才可以登入，完成單獨對系統(tǒng)的訪問，同時允許管理人員對注冊用戶進(jìn)行審核。對于煤炭安全人員通常可以設(shè)置單位、工號與姓名，只有后臺人員允許登入才可以進(jìn)行登入［7］。

4.2 安全隱患數(shù)據(jù)管理模塊

煤礦安全隱患數(shù)據(jù)管理單元主要實現(xiàn)如下功能：錄入安全隱患數(shù)據(jù)以及修改與查詢；同時在不同階段生產(chǎn)對應(yīng)的安全隱患數(shù)據(jù)生產(chǎn)報表。此單元主要可以劃分為如下3個子單元：生成安全隱患簡報；錄入相應(yīng)的安全隱患臺賬信息；安全隱患信息?？梢砸罁?jù)煤礦行業(yè)所具備的安全隱患類型進(jìn)行過分類管理。

4.3 隱患風(fēng)險管控模塊

可以將礦區(qū)進(jìn)行劃分，與此同時設(shè)定坐標(biāo)，通常情況下設(shè)置安全隱患風(fēng)險顏色，從而可以借助可視化的效果觀察隱患的分布，依據(jù)相應(yīng)的安全隱患風(fēng)險動態(tài)更新數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)督，便于工作人員實時掌握安全動態(tài)情況［8］。

5 結(jié)束語

本文鑒于當(dāng)前煤礦企業(yè)在安全隱患管理方面存在一定的問題，設(shè)計了煤礦安全隱患采集決策系統(tǒng)的構(gòu)架。此系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)存儲、風(fēng)險預(yù)警、風(fēng)險研判、隱患決策以及對應(yīng)的礦井信息化管理與圖表展示分析等多種功能，能夠滿足安全生產(chǎn)管理的需要，給煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)隱患管理提供合理的管理方法，進(jìn)一步為全面構(gòu)建煤礦安全隱患一體化研究提供了借鑒。