摘要：信息通信技術(shù)發(fā)展為煤礦企業(yè)數(shù)據(jù)收集帶來(lái)了積極的影響，也為煤礦安全管理發(fā)揮了有效的作用。大數(shù)據(jù)是信息通信技術(shù)高速發(fā)展的成果，其在數(shù)據(jù)分析方面的強(qiáng)大功能卻未在煤礦安全管理中發(fā)揮相應(yīng)的作用。本文以建設(shè)煤礦安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)為目的，通過(guò)提升大數(shù)據(jù)功能與煤礦安全管理的關(guān)聯(lián)性，從煤礦安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)功能、結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理和技術(shù)實(shí)現(xiàn)四個(gè)方面層層遞進(jìn)論述其建設(shè)及運(yùn)用過(guò)程，為煤礦安全監(jiān)控和預(yù)警提供行之有效的方法，增強(qiáng)煤礦企業(yè)的安全管理能力。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);煤礦安全;安全監(jiān)控;預(yù)警平臺(tái)

在信息通信技術(shù)快速發(fā)展的背景下，信息化系統(tǒng)建設(shè)不斷完善，煤礦企業(yè)的大數(shù)據(jù)建設(shè)中的數(shù)據(jù)采集工作已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，這些數(shù)據(jù)也將成為處理和分析煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前煤礦安全管理通過(guò)統(tǒng)一的規(guī)劃和建設(shè)，已經(jīng)可以滿(mǎn)足多個(gè)專(zhuān)業(yè)信息平臺(tái)共享的要求，而且還可以對(duì)不同數(shù)據(jù)來(lái)源的信息進(jìn)行分析，為煤礦安全管理拓展開(kāi)創(chuàng)了新的局面。然而，由于數(shù)據(jù)收集時(shí)抽樣方式的差別使得數(shù)據(jù)無(wú)法被充分有效利用，歷史數(shù)據(jù)的規(guī)律、數(shù)據(jù)歸檔等大數(shù)據(jù)分析成果與實(shí)時(shí)安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)之間的聯(lián)系仍有待加強(qiáng)。針對(duì)煤礦安全管理的要求，挖掘大數(shù)據(jù)在煤礦安全監(jiān)控預(yù)警中的功能，設(shè)計(jì)以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的煤礦安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)對(duì)于新時(shí)代的煤礦安全管理有著深遠(yuǎn)的意義。

一、安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)的功能

通過(guò)對(duì)過(guò)往煤礦安全事故的統(tǒng)計(jì)和分析，設(shè)備故障、環(huán)境影響、人員失誤、管理不當(dāng)?shù)仁窃斐砂踩鹿实闹饕?，本文所探究的以大?shù)據(jù)為基礎(chǔ)的安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)則主要是針對(duì)設(shè)備故障和環(huán)境影響而提出解決方案。要解決數(shù)據(jù)收集時(shí)因?yàn)槌闃臃绞讲煌斐傻臄?shù)據(jù)利用不充分的問(wèn)題，我們需要遵守以下原則，一是防患未然、事前預(yù)期;二是事后總結(jié)、避免再發(fā);三是利用現(xiàn)代信息通信技術(shù)、增強(qiáng)監(jiān)控預(yù)期能力。因此，我們建設(shè)的煤礦企業(yè)安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)需要滿(mǎn)足兩個(gè)功能，第一，高效準(zhǔn)確收集和管理數(shù)據(jù)，為安全監(jiān)控和預(yù)警做好準(zhǔn)備;第二，增加智能化分析功能，對(duì)于安全事故能夠做到快速智能化預(yù)警。

二、安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)的結(jié)構(gòu)

針對(duì)上述提出的煤礦安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)的功能要求，平臺(tái)結(jié)構(gòu)需要包括數(shù)據(jù)采集、優(yōu)化、處理和應(yīng)用四個(gè)層面。數(shù)據(jù)采集層包括監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，對(duì)煤礦動(dòng)作環(huán)境、設(shè)備、安全風(fēng)險(xiǎn)等做好監(jiān)控，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集包括煤礦環(huán)境類(lèi)數(shù)據(jù)和設(shè)備類(lèi)數(shù)據(jù)，此外還要兼顧地理、人員、設(shè)備等基礎(chǔ)類(lèi)信息，以此作為分析的輔助信息;數(shù)據(jù)優(yōu)化層需要完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、清洗和轉(zhuǎn)換的要求，通信技術(shù)水平增長(zhǎng)要求數(shù)據(jù)優(yōu)化層能夠快速完成數(shù)據(jù)采集并存儲(chǔ)過(guò)程，要求信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)清洗則是利用大數(shù)據(jù)的智能分析功能高效識(shí)別異常數(shù)據(jù)并做好數(shù)據(jù)完善，提升數(shù)據(jù)的可用性，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換則是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，明確數(shù)據(jù)交換的內(nèi)容和協(xié)議，增加數(shù)據(jù)之間的關(guān)系性，使不同類(lèi)別和時(shí)間的數(shù)據(jù)可以成為統(tǒng)一的整體;數(shù)據(jù)處理層則是采用統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘、智能分析等技術(shù)，以設(shè)備和環(huán)境的所有信息為依據(jù)進(jìn)行模型建設(shè)，為煤礦安全預(yù)警提供參考和解決方案;數(shù)據(jù)應(yīng)用層是對(duì)煤礦安全事故進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，借助處理層建立的模型，為煤礦安全監(jiān)控和預(yù)警提供可行性評(píng)價(jià)和綜合分析，進(jìn)而增強(qiáng)煤礦企業(yè)的安全管理。

三、安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理

要提升煤礦安全管理平臺(tái)對(duì)安全事故快速預(yù)警的能力，需要解決歷史數(shù)據(jù)的規(guī)律、數(shù)據(jù)歸檔等大數(shù)據(jù)分析成果與實(shí)時(shí)安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)之間的聯(lián)系不緊密的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)的煤礦安全監(jiān)控預(yù)警管理平臺(tái)是一種單因素與多因素同時(shí)存在的大數(shù)據(jù)平臺(tái)。單因素標(biāo)簽層是為了提升平臺(tái)的分析和反應(yīng)速度，對(duì)把設(shè)備和環(huán)境中的某種因素單獨(dú)進(jìn)行分析，多因素標(biāo)簽層則是為了深度挖掘和分析所有與煤礦環(huán)境、設(shè)備相關(guān)的安全信息，通過(guò)增加關(guān)聯(lián)算法和機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)多因素分析功能。單因素標(biāo)簽層包括事故發(fā)生概率標(biāo)簽和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)標(biāo)簽，事故發(fā)生概率標(biāo)簽通過(guò)對(duì)當(dāng)前事故數(shù)據(jù)和因素關(guān)聯(lián)分析，進(jìn)而利用當(dāng)前的因素就可以得到事故發(fā)生的可能性;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)則是分析技術(shù)與煤礦歷史安全數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，以此來(lái)確定煤礦安全生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。多因素標(biāo)簽層則在單因素標(biāo)簽層的基礎(chǔ)上，利用關(guān)聯(lián)算法和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以單因素標(biāo)簽為基礎(chǔ)建立多因素模型，為煤礦安全監(jiān)控和預(yù)警提供綜合性的解決方案，主要有評(píng)價(jià)模型、分析模型和預(yù)警模型等。

四、安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)框架主要包括前端的采集層、工作站層和后端集群層。前端采集層主要的目的是為了完成與當(dāng)前采集系統(tǒng)的對(duì)接工作，前端工作站層是為了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的預(yù)警功能，過(guò)程為結(jié)合收集的數(shù)據(jù)和本地規(guī)則做出實(shí)時(shí)的預(yù)警，后端集群層是在前端數(shù)據(jù)收集和預(yù)警的前提下，調(diào)整平臺(tái)的安全狀態(tài)，為平臺(tái)提供綜合性的評(píng)價(jià)和分析。前端工作站層，需要具備對(duì)事故做出毫秒級(jí)的快速反應(yīng)，本文設(shè)計(jì)的平臺(tái)通過(guò)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)快速獲取并更新數(shù)據(jù)，突破本土緩存內(nèi)存上下大小的限制，再增加HBase確保可以在指定的緩存區(qū)找到所需的數(shù)據(jù)。后端集群層對(duì)數(shù)據(jù)處理速度有著很高的要求，平臺(tái)需要在每秒內(nèi)完成上百萬(wàn)條件的數(shù)據(jù)處理，因此，本文設(shè)計(jì)的煤礦安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)先用了三個(gè)解決措施，一是快速的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，建立前后端之間的消息隊(duì)列平臺(tái)，利用Kafka把數(shù)據(jù)發(fā)送給Flume，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)HDFS存儲(chǔ);二是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性的預(yù)警，對(duì)過(guò)去幾秒至幾分才會(huì)反應(yīng)的現(xiàn)狀進(jìn)行完善，由Kafka完成數(shù)據(jù)發(fā)送，通過(guò)Storm或Spark?Streamin快速的計(jì)算能力，使平臺(tái)具備近乎實(shí)時(shí)的反應(yīng)功能;三是非實(shí)時(shí)性地發(fā)現(xiàn)并調(diào)整模型，要加強(qiáng)對(duì)歷史事件數(shù)據(jù)的運(yùn)用，平臺(tái)就需要在事件發(fā)生后掌握事件的原因和規(guī)律，本文設(shè)計(jì)的煤礦安全監(jiān)控和預(yù)警平臺(tái)則利用Spark對(duì)平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)督，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)用歷史數(shù)據(jù)的目的。

五、結(jié)束語(yǔ)

為了解決煤礦安全數(shù)據(jù)收集時(shí)因?yàn)槌闃臃绞讲煌斐傻臄?shù)據(jù)利用不充分問(wèn)題，本文先是分析了煤礦安全事故的原因，并以此設(shè)計(jì)了煤礦安全監(jiān)控預(yù)警平臺(tái)。本文設(shè)計(jì)的平臺(tái)先是在數(shù)據(jù)處理層添加了單因素標(biāo)簽和多因素模型共存的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，在滿(mǎn)足平臺(tái)快速響應(yīng)要求的同時(shí)，還通過(guò)多種模型的建立為煤礦安全監(jiān)控和管理提供綜合的解決方案。由此，我們認(rèn)為，本文建設(shè)的平臺(tái)有著快速響應(yīng)和綜合分析的能力，在分析和判斷煤礦安全數(shù)據(jù)及做出預(yù)警反應(yīng)方面都取得了關(guān)鍵性進(jìn)展，在煤礦安全管理方面有著很強(qiáng)的實(shí)踐性。

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作者簡(jiǎn)介

姓名：梅洋洋出生年月：1994年4月性別：男民族：漢籍貫：陜西延安。

學(xué)歷：大學(xué)本科職稱(chēng)：助理工程師研究方向：礦井“一通三防”。