信息融合技術(shù)在煤礦安全監控的應用論文
隨著(zhù)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，其在生產(chǎn)生活中的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應用。我國傳統煤礦開(kāi)采技術(shù)較為落后，導致煤礦企業(yè)安全事故發(fā)生的頻率加大，這不僅阻礙了國家煤礦企業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，同時(shí)也對我國整體經(jīng)濟形勢造成了不利影響�；诖�，煤礦開(kāi)采過(guò)程中的安全監控顯得尤為重要，將信息融合技術(shù)應用于煤礦安全監控工作中成為現階段煤礦安全防護中的新趨勢。
1煤礦安全監管信息化管理的現狀分析
作為煤礦開(kāi)采過(guò)程中必不可少的一個(gè)步驟，煤礦安全監控是通過(guò)提前針對井下災害發(fā)生的機理進(jìn)行建模預測，進(jìn)而保證做好災害預警和災害發(fā)生前防護工作。近些年我國煤礦開(kāi)采的安全監管工作已經(jīng)取得了不錯的成效，但是就長(cháng)遠發(fā)展的目標來(lái)看，其中仍然存在諸多不足。下面將對此進(jìn)行詳細分析。
1.1煤礦安全預測技術(shù)基礎較為薄弱
就我國目前煤礦開(kāi)采中的安全監管現狀而言，普遍存在煤礦安全預測技術(shù)基礎薄弱這一問(wèn)題，并且這一問(wèn)題在資金投入、技術(shù)支持和人才儲備方面都有體現，這也充分體現了安全預測技術(shù)的重要性。另外，由于煤礦企業(yè)的安全監管部門(mén)在進(jìn)行安全預測時(shí)缺少堅實(shí)的理論基礎的支持，這就導致煤礦企業(yè)在進(jìn)行煤礦瓦斯突出處理、火災的提前發(fā)現和預防工作中極容易出現問(wèn)題，或者對于這些工作中發(fā)生的事故不能進(jìn)行及時(shí)的處理，導致高危事故發(fā)生的頻率加大�？偟膩�(lái)講，煤礦企業(yè)在煤礦開(kāi)采過(guò)程中的不確定性，如果缺少了準確、有效的預警防護工作，將會(huì )加重煤礦安全事故發(fā)生的可能性，最終給煤礦企業(yè)帶來(lái)不可估量的風(fēng)險和損失。
1.2煤礦監控系統設備陳舊
根據相關(guān)調查顯示，我國煤礦企業(yè)在開(kāi)采技術(shù)這一方面普遍存在較為落后的狀況，這也是導致煤礦開(kāi)采過(guò)程中安全事故發(fā)生的重要因素。深究煤礦開(kāi)采技術(shù)落后的原因，可以發(fā)現，主要包括以下三個(gè)層面：第一，我國地域寬闊但是煤礦資源的分布十分不均勻，加之當前工業(yè)發(fā)展對于煤礦資源的需求量較大，很多人借機將開(kāi)采煤礦作為發(fā)家致富的新思路，這就導致我國各個(gè)地域范圍內存在眾多小型煤礦開(kāi)采點(diǎn)，這些煤礦開(kāi)采點(diǎn)的分布過(guò)于分散，導致國家無(wú)法指定專(zhuān)門(mén)部門(mén)進(jìn)行監督管理，其自身在進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)也會(huì )忽視安全監管工作的重要性；第二，大部分小型煤礦開(kāi)采點(diǎn)缺乏系統的運行和管理機制，其在進(jìn)行煤礦開(kāi)采的日常作業(yè)時(shí)通常采用十分傳統的作業(yè)方法，這些方法本身存在較大的安全隱患。另外，很多小型煤礦開(kāi)采點(diǎn)為了追求經(jīng)濟利益，通常不會(huì )雇傭專(zhuān)業(yè)的工作人員，通常是雇傭當地的農民或者社會(huì )務(wù)工人員進(jìn)行作業(yè)，這些人員一方面缺乏專(zhuān)業(yè)知識技能的培訓，另一方面缺乏安全意識，這就導致事故發(fā)生的隱患加大；第三，大部分小型煤礦的監控系統設備陳舊且落后，不能滿(mǎn)足現階段煤礦安全預警的要求，進(jìn)而加大了煤礦安全事故發(fā)生的可能性。
1.3自動(dòng)化水平和信息化水平相對較低
隨著(zhù)信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，現階段很多煤礦企業(yè)在煤礦安全監控中引入了信息融合技術(shù)，這種高科技的引入能夠在很大程度上提高煤礦安全監控結果的準確性，進(jìn)而減少煤礦開(kāi)采過(guò)程中安全事故發(fā)生的可能性，這對于煤礦企業(yè)的發(fā)展而言顯得尤為重要。然而，對于大部分煤礦企業(yè)而言，將信息融合技術(shù)應用到煤礦安全監管中去并不是容易的事，需要工作人員在建立信息融合系統時(shí)提前掌握相關(guān)方面的學(xué)科知識和技術(shù)運用，做好萬(wàn)全詳細的準備工作。值得注意的是，就現階段我國煤礦企業(yè)生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化和信息化而言，其程度水平普遍較低，難以達到建立煤礦安全生產(chǎn)檢測系統的行業(yè)標準，這也直接阻礙了在煤礦安全監管工作中對于信息融合技術(shù)的引入。另外，針對不同情況的煤礦企業(yè)，其生產(chǎn)檢測系統的標準也存在一定的差異，這就導致整個(gè)煤礦企業(yè)生產(chǎn)檢測系統缺乏統一的行業(yè)標準，進(jìn)而導致各個(gè)系統之間難以兼容，最終加大了信息融合技術(shù)引入煤礦安全監管中的困難性。
2信息融合技術(shù)簡(jiǎn)介
信息融合技術(shù)是一種通過(guò)對數據進(jìn)行感知和綜合的過(guò)程，類(lèi)似于人類(lèi)通過(guò)感官對事物進(jìn)行感知、綜合分析和判斷的過(guò)程。具體而言，信息融合技術(shù)首先需要借助信息化手段對獲得的若干傳感器數據按照一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行信息提取和綜合分析，再通過(guò)最后的分析結果進(jìn)行相關(guān)決策和判斷。通過(guò)上述定義可以發(fā)現，信息融合技術(shù)需要將若干傳感器作為基礎，并按照工作中的目標任務(wù)對傳感器信息進(jìn)行協(xié)調管理，通過(guò)構建一定條件下的傳感器模型進(jìn)行傳感器數據的狀態(tài)統一、選擇剔除、分類(lèi)綜合工作，最終達到對數據對象進(jìn)行判斷決策的目的。就信息融合的方法而言，主要包括加權法、參數法、識別法和人工智能法等，這些方法具有自身的優(yōu)劣勢和使用情境，因此相關(guān)企業(yè)在進(jìn)行應用時(shí)也需要按照特定環(huán)境和領(lǐng)域進(jìn)行個(gè)別選擇或者多個(gè)組合，以滿(mǎn)足實(shí)際的應用需求。根據數據的抽象程度，信息融合技術(shù)主要分為三個(gè)層次，即數據級融合、特征級融合、決策級融合。煤礦企業(yè)在煤礦安全監管中應用信息融合技術(shù)時(shí)，也要關(guān)注到這三個(gè)層次，根據自身的情況進(jìn)行合理選擇。
3信息融合技術(shù)在煤礦安全監控中的應用
上面針對煤礦安全監控的現狀以及信息融合技術(shù)進(jìn)行了介紹，可以發(fā)現，煤礦開(kāi)采和生產(chǎn)的環(huán)境十分復雜，因而能夠引發(fā)煤礦安全事故的因素也十分繁多，為了更好地對這些潛在的危險因素進(jìn)行監測，煤礦企業(yè)可以在整個(gè)煤礦的開(kāi)采和生產(chǎn)環(huán)境中的多個(gè)位置安放傳感器，這就需要相關(guān)工作人員根據煤礦安全監測系統的特點(diǎn)構建相應的二級信息融合模型，以實(shí)現信息融合技術(shù)在煤礦安全監控中的更好應用。
3.1一級數據融合
一級融合結合了統計分析法和加權法兩種信息融合方法，對同類(lèi)型的多個(gè)傳感器數據進(jìn)行融合分析，因此屬于一種數據級融合和特征級融合的層次范圍。其中對于同類(lèi)型傳感器數據的融合，需要借助統計分析法根據傳感器歷史監測值劃定的穩健監測范圍進(jìn)行，并且這一步驟需要選取傳感器各個(gè)時(shí)段的有效數據估計值和相應權值；對于傳感器中出現的故障以及數據記錄偏差等問(wèn)題的解決需要通過(guò)加權法解決。
3.2二級數據融合
二級數據融合是針對同類(lèi)型傳感器的融合結果進(jìn)行不同類(lèi)型間的數據融合，這一步驟的數據融合是為了解決一級數據融合中難以預測的情況。具體而言，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中由于礦井內環(huán)境惡劣復雜，傳感器受到這種環(huán)境的影響容易發(fā)生監測不穩定、監測精度降低、系統故障以及監測結果不準確等方面的問(wèn)題。在這種情況下，僅僅對于同類(lèi)型傳感器進(jìn)行數據融合是無(wú)法真正反映礦井內的真實(shí)環(huán)境狀況的，必須對同類(lèi)型傳感器的融合數據結果進(jìn)行二次融合。大多數煤礦企業(yè)在進(jìn)行二級數據融合時(shí)，都會(huì )采用D-S證據理論融合法，這種方法首先需要建立一個(gè)BPA證據庫，這一證據庫的構建是根據一級融合各類(lèi)傳感器監測值建立的混淆矩陣得到的；其次需要將二級融合數據按照預警判斷標準進(jìn)行相應的數據預測準備，在此基礎上根據一級融合數據結果選定相應的BPA值；最后通過(guò)DEMPSTER融合法對各個(gè)BPA值進(jìn)行融合，得到煤礦安全狀態(tài)的概率值，并找尋其中的最大信度狀態(tài)，即當時(shí)礦井內的實(shí)際安全狀況。
4結語(yǔ)
綜上所述，信息融合技術(shù)在煤礦安全監管中是十分重要的，它能夠在很大程度上提高煤礦安全監測結果的準確性，促進(jìn)煤礦企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此煤礦企業(yè)應該順應時(shí)代發(fā)展的腳步，將信息融合技術(shù)引入煤礦安全監控中，使我國煤礦生產(chǎn)的信息化水平不斷提高。
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