煤矿井下危险源相关性数据融合分析

刘云飞河北工程大学

煤矿井下危险源相关性数据融合分析

刘云飞
河北工程大学

煤矿重大危险源数据的处理对危险源的识别具有重要意义。根据煤矿重大危险源监测环境，分析了威胁煤矿安全生产的主要因素，并针对数据的准确性和可靠性设计了危险源数据处理的具体方法。同时结合危险源数据在时空上的冗余对数据的相关性和数据融合进行了方法探讨，从而为煤矿危险源监测精确数据的提供和网络开销的降低提供理论支撑。

煤矿危险源；数据相关性；数据融合

随着物联网技术的发展，煤矿信息化方面也得到了前所未有的发展，在煤矿安全生产和监测预警方面起到了举足轻重的作用，如井下人员定位系统、瓦斯监控系统等均已纳入国家安全生产监督管理的相关文件[1]。但其它行业相比，煤矿行业信息化的发展要明显地落后，已有的系统之间相互独立，难于形成合力。而单方面的数据处理系统对煤矿重大危险源的判断存在较大的局限性，因此融合煤矿井下数据的时间和空间上的相关性，从总体上共享各系统的数据信息才能有效地辨识煤矿重大危险源的存在，这是煤矿信息化发展的必然趋势。

1　煤矿危险源分析

我国煤矿安全事故时有发生，如何有效地预防事故发生成为现场安全管理迫切需要解决的问题。由于煤矿井下环境复杂，有瓦斯等爆炸性气体、煤尘、巷道弯曲、潮湿等因素威胁着煤矿安全生产，而要确定煤矿重大危险源需要对产生危险的因素进行综合分析[2]，主要包括如下方面：

（1）煤矿重大危险源的危险程度和分布区域；

（2）煤矿井下工作人员的安全意识；

（3）井下运输设备和监测设备的危险性；

（4）温度、湿度等危险源周边环境因素；

（5）井下工作环境的抗灾、救灾承载能力。

建立在以上触发因素基础上才能客观的反应危险源发展趋势和危险等级。因此除人为因素外，对煤矿重大危险源监测数据的准确性和可靠性变得尤为重要。

2　危险源数据处理方法

煤矿井下危险源监测主要是通过监测网络的传感器采集相关信息，由采集器节点的处理器对数据进行特征提取、识别和评价等综合数据处理程序[4]。而在煤矿信息化建设的初期阶段对监测系统的开发功能较为单一，系统存在结构异构性和数据多源性，数据平台的建设多采用普通的数据库，对数据内容和数据格式方面的描述也相对简单，这在一定程度上阻碍了系统的综合决策分析。煤矿危险源的判定需要多种因素共同决定，需要对危险源产生的时间、空间状态等进行综合分析，融合危险源监测数据后才能得出真实可靠的决策内容。

对危险源的数据处理需要建立在统一规划，整体设计，分步实施的原则下形成统一的数据描述方式，打破煤矿信息化建设初期那种功能单一、网络独立、数据私有的现状，将各个子系统的监控功能采用模块化方式设计，来实现重大危险源的监测预警等功能。这样才能将煤矿各种安全子系统与量化的人为因素相结合，实现对整个煤矿的优化管理与安全动态跟踪。

3　危险源相关性数据融合

对煤矿重大危险源评判来说，数据间的相关性不仅需要定性分析，更需要定量表示，包括数据的查询、存储、传输和融合，数据相关性的评价一定程度上能够有效减少操作复杂度[3]。由于危险源监测网络中单个节点的监测范围和可靠性是有限的，为了保障监测信息的准确性，网络监测数据往往是多源的，且相邻节点采集到的数据存在一定的冗余性，这些相似性的数据给网络资源带来不必要的开销。

利用相关性进行数据融合是一种有效地减少冗余数据，提高煤矿重大危险源判定准确度的方式，包括各数据的时间相关性、空间相关性以及数据类型的相关性。通过数据的筛选和过滤对所收集数据进行比较，而后通过时间相关性将临时错误数据滤除，再通过空间相关性将永久错误数据滤除，筛选具有高质量的监测信息，降低数据冗余。如图1所示。

数据采集阶段主要确定信息源的相关特征及其表现形式，主要操作包括抑制重复数据传输和缓存空间相关性数据等；相关性分析方面主要是对数据的相关性进行挖掘和评估，确定多源数据之间的相关性；而在数据融合阶段，首先是对数据特征的选择，对相关性数据进行特征提取，减少需要传输的数据量，再在特征提取的基础上通过数据合并、压缩、过滤、筛选、计算、预测、评估等手段去除时间上的相关性数据得到预测评估值。通过这种危险源数据资源共享、信息联动的方式可有效降低相似数据传输量和网络开销，减少通信资源上竞争。

4　结论

根据煤矿危险源的监测环境，提出了针对性的多源监测数据处理方法，为煤矿危险源的判定和危险源监测系统的整体设计提供重要依据。同时结合煤矿井下危险源的特点，将监测数据进行多源数据融合处理，通过挖掘监测数据之间的时间和空间的相关性等方法全局性的判断环境状态，为煤矿重大危险源评判提供高质量的监测信息。

[1]国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知(国发[2010]23号).

[2]孙继平.煤矿事故分析与煤矿大数据和物联网[J].工矿自动化:2015,41(3):1-4.

[3]魏忠诚.无线传感器网络相关性及关键技术研究[D].河北：河北工程大学,2012.

邯郸市科学技术研究与发展计划项目（1421103054-6）。

刘云飞（1983-），男，河北邯郸人，硕士，从事物联网技术和煤矿信息化方面的研究。