金屬地下礦山安全隱患大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用

金屬地下礦山安全隱患大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用報(bào)告

目錄問題的提出安全隱患大數(shù)據(jù)分析分析結(jié)果的應(yīng)用結(jié)束語一二三四1.嚴(yán)峻的客觀條件——作業(yè)條件復(fù)雜多變、勞動(dòng)環(huán)境惡劣2.動(dòng)態(tài)、范圍廣的生產(chǎn)作業(yè)——多工種、多地點(diǎn)、多裝備，安全

隱患致因復(fù)雜3.越來越高的安全要求——本質(zhì)安全、主動(dòng)安全，要求礦山的安

全管理從事后分析全面轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)防4.無處不在的安全隱患——隱患的及時(shí)排查與治理對于保障安全生產(chǎn)、避免安全事故具有重要的意義5.常規(guī)、普遍化的管理方式——安全檢查。礦山通常建設(shè)管理信

息系統(tǒng)完成安全檢查的信息化與數(shù)字化

一、問題的提出

1、復(fù)雜的礦山安全隱患

1.數(shù)據(jù)量大：我國工礦企業(yè)每年約排查出隱患523.1萬項(xiàng)，數(shù)據(jù)量

約為127.3GB。2.數(shù)據(jù)不規(guī)范：非結(jié)構(gòu)化、文本形式、隨意性強(qiáng)3.數(shù)據(jù)的生命周期短：只行使了管理職能，完成了問題的記錄、

處理過程、獎(jiǎng)懲措施等，甚至只作為考核與罰款的依據(jù)而設(shè)立4.缺乏對數(shù)據(jù)深層次的利用：大量的數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)并閑置，無法

為礦山安全管理提供有針對性的支撐

一、問題的提出

2、安全檢查面臨的困境

一、問題的提出

3、大數(shù)據(jù)分析：挖掘安全隱患中的隱藏知識

主要針對安全隱患排查過程中出現(xiàn)的非結(jié)構(gòu)化文本數(shù)據(jù)

采用大數(shù)據(jù)分析中的文本挖掘與可視化方法，對礦山安全隱患數(shù)據(jù)

進(jìn)行知識發(fā)現(xiàn)

以問題為導(dǎo)向，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，以挖掘安全隱患中的隱藏知識

從隱患致因、時(shí)間及空間等不同維度，分析隱患的出現(xiàn)密度

安全隱患的主題歸集與高頻隱患的出現(xiàn)規(guī)律3

面向安全隱患主題挖掘的礦山隱患語義網(wǎng)絡(luò)分析

安全隱患辨識分析通過什么措施可以防止隱患的擴(kuò)大與事故的發(fā)生？

一、問題的提出

4、問題導(dǎo)向：安全隱患大數(shù)據(jù)分析的具體方法與解決的問題

構(gòu)建安全隱患的多維數(shù)據(jù)集礦山有哪些環(huán)節(jié)安全隱患頻發(fā)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注？12安全隱患是因?yàn)槭裁串a(chǎn)生的？表現(xiàn)是什么？怎么處理文本為主、記錄不規(guī)范問題？

安全隱患的關(guān)聯(lián)性與并發(fā)性分析4報(bào)告

目錄問題的提出安全隱患大數(shù)據(jù)分析分析結(jié)果的應(yīng)用結(jié)束語一二三四編號

時(shí)間地點(diǎn)隱患問題1

2017/5/19

X08137采場上盤錨桿不到位，有積水，通風(fēng)不良。2

2017/5/20

X07083采場迎頭頂板破碎，有一個(gè)大斷層，發(fā)生嚴(yán)重冒落。3

2017/5/20

X11075溜礦井無照明和標(biāo)志牌。4

2017/6/13

S16166采場采聯(lián)口風(fēng)機(jī)吊掛不規(guī)范。5

2017/6/13

S05135采聯(lián)外口配電箱無門，接地極不規(guī)范，采聯(lián)無照明。6

2017/6/21

S11175采場無照明，上盤頂板缺錨桿，采場沒通風(fēng)設(shè)施，空氣質(zhì)量差。7

2017/6/21

S14186采場內(nèi)無照明，風(fēng)帶距作業(yè)面較遠(yuǎn)，抽出式風(fēng)機(jī)接地極未入地安裝。8

2017/6/21

主斜坡道放礦站斜坡道壓頂作業(yè)面頂板多處浮石。9

2017/6/21

輔助斜坡道輔助斜坡道文明生產(chǎn)較差，路面存有淤泥、石塊坑洼不平。10

2017/6/27

S16181采聯(lián)內(nèi)鐵殼開關(guān)無接地眼，接地極未入地安裝。

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

1、多維數(shù)據(jù)集的構(gòu)建——數(shù)據(jù)規(guī)范化清洗及規(guī)范化——時(shí)間、地點(diǎn)、隱患描述安全隱患源數(shù)據(jù)——來源于現(xiàn)場安全檢查5年的采集數(shù)據(jù)

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

1、多維數(shù)據(jù)集的構(gòu)建——語義構(gòu)建與測頻序號隱患詞匯詞頻序號隱患詞匯詞頻1錨桿支護(hù)534311炸藥9962浮石477712路面9853頂板405613導(dǎo)爆管8714照明326614吉普車7515迎頭278015通風(fēng)7506積水159116節(jié)理6997風(fēng)帶124217裂隙6888風(fēng)機(jī)111618掘進(jìn)6809配電箱110519冒落67310文明生產(chǎn)110420戴安全帽643形成隱患文本語料庫詞頻分析——面向文本挖掘的大數(shù)據(jù)分析

環(huán)境影響

物的因素

人的行為

管理問題點(diǎn)物的不安全因素人員不安全行為管理問題物的因素環(huán)境影響管理問題地點(diǎn)詞頻詞匯詞頻詞匯詞頻詞匯詞頻詞匯詞頻支護(hù)5343風(fēng)帶1242浮石4777文明生產(chǎn)1104頂板4056680風(fēng)機(jī)1116照明3266戴安全帽643迎頭2780616配電箱1105積水1591防護(hù)措施543路面985

地點(diǎn)344炸藥996通風(fēng)750超載465風(fēng)井581下井301導(dǎo)爆管871節(jié)理699安全標(biāo)志456斜坡道474充填244吉普車751構(gòu)造621超員233硐室374升井232電纜592淤泥560司機(jī)218井口368出礦202雜物580巖石482防護(hù)欄214溜井293灑水166變壓器環(huán)境危石454無人作業(yè)181運(yùn)輸巷284

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

2、面向安全管控維度的隱患可視化表征詞匯致因維度：沖幫吊掛

掘進(jìn)

人的行為501

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

012年11

2

2011年：通訊：進(jìn)風(fēng)152011年詞匯照明20年支支護(hù)20年：浮塵頂板401

20

浮石刷頂20年超載進(jìn)路20年沖幫194迎頭

20

迎頭導(dǎo)爆管20144炸藥131

詞匯

浮石

照明升井

車、電焊機(jī)炸藥風(fēng)機(jī)時(shí)間維度：頂板2、面向安全管控維度的隱患可視化表征2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017時(shí)間/年120010008006004002000致因維度：浮石——

炸藥——

積水迎頭風(fēng)機(jī)

風(fēng)帶

錨桿支護(hù)隱患出現(xiàn)頻率/次詞頻配電箱410205226228535187頂板照明1400

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

2、面向安全管控維度的隱患可視化表征安全隱患空間規(guī)律分布圖隱患地點(diǎn)分成了

S12186

254

16個(gè)采場區(qū)域

S14186

239X07087

226

獨(dú)立的西風(fēng)井。X07105

225根據(jù)礦山隱患空間分S布131規(guī)86律圖，對礦山02頻隱患地點(diǎn)及問題進(jìn)行整體

斜，坡可道指導(dǎo)安全管理19人7

員針對

高頻隱患地點(diǎn)及特定問X題09展10開5專項(xiàng)治理

170S15186122S10167115X05111

108主斜坡道

164西風(fēng)井105數(shù)量

隱患地點(diǎn)數(shù)量

礦山主要運(yùn)輸部分

X07097

228X06111X08059

S18156X08055

X05103致因維度：時(shí)間維度：空間維度：144141140132123隱患地點(diǎn)斜井口/p>

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

3、隱患辨識——隱患主題域挖掘與歸集礦山的安全隱患集中在哪些主題上？——構(gòu)建礦山隱患主題挖掘模型：

引入LDA隱含狄利克雷分布算法

綜合挖掘礦山生產(chǎn)作業(yè)中存在的隱患主要問題以及所產(chǎn)生的事故誘導(dǎo)

因素進(jìn)行深入挖掘，獲取礦山安全隱患主題。Gibbs參數(shù)

估計(jì)不精確十折交叉

檢驗(yàn)

精確基于LDA算法的隱患主題挖掘流程淘汰LDA主題模

型計(jì)算詞頻統(tǒng)計(jì)安全隱患數(shù)據(jù)主題提取結(jié)

果TF-IDF加權(quán)數(shù)據(jù)處理模型計(jì)算結(jié)果表示數(shù)據(jù)收集文本分詞支護(hù)問題支護(hù)、錨桿、兩幫、頂幫、網(wǎng)度、浮石作業(yè)問題作業(yè)、掘進(jìn)、現(xiàn)場、刷頂、沖幫、人員、施工、不徹底車輛運(yùn)輸問題吉普車、超載、超員、下井、升井、滅火器、鏟運(yùn)機(jī)管線問題風(fēng)帶、電纜、破損、吊掛、架線、水管、照明線機(jī)電問題接地、風(fēng)機(jī)、配電箱、變壓器、開關(guān)、接地線通風(fēng)問題通風(fēng)、一氧化碳、氧氣、空氣質(zhì)量、風(fēng)機(jī)、風(fēng)帶、風(fēng)門、風(fēng)流炸藥問題炸藥、導(dǎo)爆管、炸藥桶、炸藥箱、上鎖、存放、裸放文明生產(chǎn)問題照明、積水、文明生產(chǎn)、路面、雜物、淤泥、坑洼、不平

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

冒頂片幫問題頂板、破碎、裂隙、冒落、開裂、節(jié)理、危石、發(fā)育通過對主題挖掘結(jié)果進(jìn)行分析

及實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)

，獲得的10個(gè)安

全隱患主題很好的反應(yīng)了該礦山

在2011年至2017年間存在的主

要安全隱患類型。3、隱患辨識——隱患主題域挖掘與歸集安全防護(hù)問題標(biāo)志、無防護(hù)、防護(hù)欄、安全帽、背甲安全隱患主題

關(guān)鍵詞基于

LDA-Gibbs的隱患主題挖掘結(jié)果

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

4、基于語義網(wǎng)絡(luò)的隱患致因挖掘——隱患因果規(guī)律詞頻分析只是把隱患因素看作單一的個(gè)體，而事故發(fā)生或隱患的

礦山安全隱患詞匯共現(xiàn)矩陣

出現(xiàn)由多個(gè)因素共同作用的結(jié)果

Ti

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

T10

(1)

隱患問題與隱患致因可表示為：

Sn={T1

，T2

，T3

，T4

，

?

,

Tn

}

其中：

Sn

為隱患問題；Tn

為隱患因素。(2)運(yùn)用ROSTCM6文本挖掘軟件進(jìn)T10

0

0

0

0

0

0

0

0

462

021810128187949952026322519702181143210823493330001432128101216369307000108287912160214209000349499369214000000000000046233352030720900000026300000000225000000001970000000行共詞分析T1T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

4、基于語義網(wǎng)絡(luò)的隱患致因挖掘——隱患共現(xiàn)規(guī)律地下金屬礦山安全隱患語義網(wǎng)絡(luò)圖

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

4、基于語義網(wǎng)絡(luò)的隱患致因挖掘——隱患共現(xiàn)規(guī)律隱患語義網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行中心性：探究隱患因素與隱患問題間的影響程度。這一過程通過社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析軟件

Ucinet來完成

。網(wǎng)絡(luò)中心勢為8.75%，說明網(wǎng)絡(luò)中安

全隱患高頻詞的集中趨勢不明顯，網(wǎng)絡(luò)

異質(zhì)性為

5.30%，表明網(wǎng)絡(luò)中主要節(jié)點(diǎn)

之間連接分布不均勻。這說明該礦山安

全隱患問題及隱患類型相對分散比較符

合礦山隱患特征。從網(wǎng)絡(luò)密度分析結(jié)果中可知

，

該礦山

安全隱患語義網(wǎng)絡(luò)密度為0.0399

，

結(jié)果

呈強(qiáng)關(guān)聯(lián)性

，

表明該礦山安全隱患語義

網(wǎng)絡(luò)中各隱患節(jié)點(diǎn)間具有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。網(wǎng)絡(luò)密度分析結(jié)果網(wǎng)絡(luò)中心勢分析結(jié)果網(wǎng)絡(luò)中心勢分析網(wǎng)絡(luò)密度分析頂板問題

迎頭（掘進(jìn)面）問題以部分主要隱患問題為例，從整

體網(wǎng)絡(luò)中獲取相應(yīng)問題的隱患網(wǎng)絡(luò)，

針對性的進(jìn)行隱患辨識與分析。

頂板問題：頂板破碎、頂板冒落、頂板

裂隙、頂板殘藥、頂板浮石。

迎頭（掘進(jìn)面）問題：迎頭部位隱患問

題較多且頂板相關(guān)隱患問題突出，

其余

隱患問題包括積水、照明、風(fēng)帶、浮石、

支護(hù)等。

支護(hù)問題：與浮石問題具有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性

浮石問題：沖幫作業(yè)不徹底、刷頂作業(yè)

不徹底。

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

4、基于語義網(wǎng)絡(luò)的隱患致因挖掘——隱患辨識分析支護(hù)問題

浮石問題

配電箱問題：配電箱接地不規(guī)范，

相關(guān)

隱患點(diǎn)包括變壓器、風(fēng)機(jī)、地極，

且這

些問題的關(guān)鍵點(diǎn)為接地

積水問題：路面淤泥、路面不平、路面

坑洼、路面積水，

路面不平是關(guān)鍵點(diǎn)。

照明問題：照明損壞、照明不足，

與變

壓器頻繁共同出現(xiàn)，且多發(fā)于迎頭（掘

進(jìn)工作面）的作業(yè)活動(dòng)中。

風(fēng)帶問題：風(fēng)帶破損嚴(yán)重、風(fēng)帶跟進(jìn)不

及時(shí)，

多與風(fēng)機(jī)問題共同出現(xiàn)。

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

4、基于語義網(wǎng)絡(luò)的隱患致因挖掘——隱患辨識分析配電箱問題積水問題利用隱患語義網(wǎng)絡(luò)可對復(fù)雜的隱患問題進(jìn)行剖析

，可作為大數(shù)據(jù)背景下安全隱患

辨識分析的新思路。照明問題風(fēng)帶問題

對于一項(xiàng)隱患的有效預(yù)防可以在一定程

度上避免其它隱患的產(chǎn)生

這種規(guī)律性是隱含的，甚至是反直覺的Apriori算法：基于規(guī)則的機(jī)器學(xué)習(xí)算法

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

不同安全隱患間有一定的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性：即一個(gè)隱患的發(fā)生通常會(huì)導(dǎo)致另一項(xiàng)隱

患的并發(fā)5、安全隱患并發(fā)規(guī)律分析計(jì)算值>

=

min-sup開始LK為空剪枝輸出結(jié)果結(jié)束掃描數(shù)據(jù)集產(chǎn)生Lk輸入數(shù)據(jù)集與

min-support連接LK產(chǎn)生CK+1否否

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

5、安全隱患并發(fā)規(guī)律分析關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘結(jié)果（部分）Rule1表示：

在安全隱

患檢查中頂板與兩幫都出

現(xiàn)支護(hù)欠缺或者支護(hù)不到

位等相關(guān)問題時(shí)

，通常伴

隨浮石問題，

置信度為

98.33%

，

這種情況占全

部隱患數(shù)據(jù)的1.02%左右。按照此規(guī)則進(jìn)行安全隱患

檢查比隨機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)浮石

隱患的效率提升6.85倍。0.010274720.98333336.8484490.022682750.619500612.5811750.022160300.6706192

4.8729680.012669250.6258065

20.6228810.011145460.5140562

17.2874930.046628060.50023354.5739900.021594320.9744597

41.525724{支護(hù),頂板,

兩

幫}=>{浮石}{配電箱}=>

{接地}{兩幫}=>

{頂板}{超載}=>{吉普車}{上鎖}=>{導(dǎo)爆管}{迎頭}=>

{支護(hù)}{沖幫}=>

{刷頂}序號規(guī)則支持度

置信度

提升效率1234567

二、隱患大數(shù)據(jù)分析

通過對礦山安全隱患關(guān)聯(lián)知識進(jìn)行可

視化

，

直觀的展示出安全隱患間的關(guān)聯(lián)

關(guān)系

，

可以此指導(dǎo)安全管理者對礦山安

全隱患形式快速做出分析

，

以及制定相

應(yīng)的隱患治理方案。5、安全隱患并發(fā)規(guī)律分析關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘結(jié)果可視化表示圖報(bào)告

目錄問題的提出安全隱患大數(shù)據(jù)分析分析結(jié)果的應(yīng)用結(jié)束語一二三四

協(xié)助“雙體系”建設(shè)，為礦山生產(chǎn)