毛善君：智能矿井安全生产大数据集成分析平台

智能矿井建设和运行的重要基础就是对矿山静态和动态数据的实时集成分析，为系统的高效运行和安全生产提供信息支撑。

煤矿在建设和运行过程中产生大量的数据。这些数据具有规模大、种类全、数据价值密度低、更新和处理要求快的特点。

大数据技术在煤炭工业的研究与应用还处在初级阶段，主要表现在：

1.主要涉及理论、模式、架构、硬件环境等内容，而且相当多的成果专业单一。

2.大数据分析过程与GIS（地理信息系统）的关联性弱，缺乏基于GIS的涉及“采、掘、机、运、通”和“水、火、瓦斯、顶板”的大数据集成分析可视化平台以及长期可靠运行的软件系统。

智能矿井是一个复杂的巨系统，很多事故的发生都是多专业、多因素综合作用的结果。所以，结合空间信息技术，满足监控实时化、系统集成化、数据海量化、控制协同化和决策在线化的实际需求是研究的重点和将要解决的问题。

安全生产大数据集成平台总体架构

区别于互联网、电子商务领域的大数据分析，煤矿安全生产数据均具有空间属性，煤矿安全生产只能在特定空间背景环境中展开。因此，煤矿安全生产大数据分析，需要在煤矿安全生产的特有空间环境中研发分析工具，展示分析的数据和结果。GIS“一张图”是煤矿安全生产大数据集成分析的理想工具。

煤矿GIS“一张图”

煤矿空间环境数据组织集成的统一框架，是2DGIS或2D+3DGIS一体化的服务平台，是基于统一地理信息平台的煤矿安全生产大数据集成和展示平台。核心理念是“综合、集成”统一管理、“随时、随地”访问使用，“持续、及时”协同、动态更新，服务于技术、生产、安监、防灾应急等煤矿大数据分析展示等。

在煤矿GIS“一张图”框架下，可以实现图形及相关属性信息的大数据协同管理、“一张图”大数据服务和可视化展示。

▲煤矿GIS“一张图”协同管理

▲煤矿安全生产大数据分析平台技术框架

智能矿井安全生产大数据分析平台，是在煤矿GIS“一张图”基础之上构建的服务于煤矿安全生产数据深度分析挖掘的软件平台，用于构建和定制面向特定安全生产主题的大数据应用系统，如安全生产动态诊断与决策系统。

▲智能矿井安全生产大数据集成分析平台总体架构

煤矿安全生产动态诊断

安全生产大数据动态诊断系统是智能矿井安全生产大数据分析平台的核心应用系统，它以大数据分析技术为支撑，以行业、集团、矿井制定的各类安全生产规范规程为依据，结合综合自动化、在线监测以及煤矿安全生产日常获取的动态和历史数据，对煤矿安全生产的各类信息进行展示、分析、推理，挖掘历史数据中蕴含的模式和知识，诊断并概括现势安全状态，预测未来安全形势，实现煤矿安全生产的动态诊断和辅助决策。

▲煤矿安全生产大数据动态诊断

煤矿安全生产大数据动态诊断，包括数据集成、知识集成和动态诊断三大功能：

1. 数据集成。基于“一张图”服务平台，将基础图形和属性数据、在线监测的实时性数据、专业业务系统的事务性数据综合集成起来，构建煤矿安全动态诊断专题数据库。

2. 知识集成。针对知识集成的目标，整理规范规程体系中的经验或者理论知识，构建煤矿安全动态诊断的专家知识库。

3. 动态诊断。利用煤矿安全动态诊断专题数据库中的基础数据、实时监测数据以及事务性数据，根据煤矿安全动态诊断专家知识库进行评估、推理和演绎，分析煤矿安全生产现状与趋势，并针对煤矿应急现象做出科学合理的响应对策。

▲安全生产动态诊断系统的数据处理流程

▲煤矿安全生产动态诊断系统的功能

大数据集成分析平台的实际应用

基于统一的数据处理和应用标准，已成功开发山东能源临沂矿业集团有限责任公司高度集成的安全生产大数据分析平台，而且已经在相关示范矿井稳定运行1年多，并已开始在集团和其他生产矿井得到全面推广应用，为智能矿井的建设奠定了坚实基础。

▲山东临沂矿业集团大数据集成分析平台应用

这些成果为煤矿安全生产提供了高科技的分析手段，确保管理和技术层把更多的精力用于分析研究，而不是资料的收集和整理，经济和安全效益显著提高。

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