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信息融合技術(shù)在煤礦安全監(jiān)控的應(yīng)用論文
隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，其在生產(chǎn)生活中的各個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。我國傳統(tǒng)煤礦開采技術(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)的進步和發(fā)展，同時也對我國整體經(jīng)濟形勢造成了不利影響。基于此，煤礦開采過程中的安全監(jiān)控顯得尤為重要，將信息融合技術(shù)應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)控工作中成為現(xiàn)階段煤礦安全防護中的新趨勢。
1煤礦安全監(jiān)管信息化管理的現(xiàn)狀分析
作為煤礦開采過程中必不可少的一個步驟，煤礦安全監(jiān)控是通過提前針對井下災害發(fā)生的機理進行建模預測，進而保證做好災害預警和災害發(fā)生前防護工作。近些年我國煤礦開采的安全監(jiān)管工作已經(jīng)取得了不錯的成效，但是就長遠發(fā)展的目標來看，其中仍然存在諸多不足。下面將對此進行詳細分析。
1.1煤礦安全預測技術(shù)基礎(chǔ)較為薄弱
就我國目前煤礦開采中的安全監(jiān)管現(xiàn)狀而言，普遍存在煤礦安全預測技術(shù)基礎(chǔ)薄弱這一問題，并且這一問題在資金投入、技術(shù)支持和人才儲備方面都有體現(xiàn)，這也充分體現(xiàn)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(jiān)管部門在進行安全預測時缺少堅實的理論基礎(chǔ)的支持，這就導致煤礦企業(yè)在進行煤礦瓦斯突出處理、火災的提前發(fā)現(xiàn)和預防工作中極容易出現(xiàn)問題，或者對于這些工作中發(fā)生的事故不能進行及時的處理，導致高危事故發(fā)生的頻率加大�？偟膩碇v，煤礦企業(yè)在煤礦開采過程中的不確定性，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)帶來不可估量的風險和損失。
1.2煤礦監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備陳舊
根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國煤礦企業(yè)在開采技術(shù)這一方面普遍存在較為落后的狀況，這也是導致煤礦開采過程中安全事故發(fā)生的重要因素。深究煤礦開采技術(shù)落后的原因，可以發(fā)現(xiàn)，主要包括以下三個層面：第一，我國地域?qū)掗煹敲旱V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，很多人借機將開采煤礦作為發(fā)家致富的新思路，這就導致我國各個地域范圍內(nèi)存在眾多小型煤礦開采點，這些煤礦開采點的分布過于分散，導致國家無法指定專門部門進行監(jiān)督管理，其自身在進行煤礦開采時也會忽視安全監(jiān)管工作的重要性；第二，大部分小型煤礦開采點缺乏系統(tǒng)的運行和管理機制，其在進行煤礦開采的日常作業(yè)時通常采用十分傳統(tǒng)的作業(yè)方法，這些方法本身存在較大的安全隱患。另外，很多小型煤礦開采點為了追求經(jīng)濟利益，通常不會雇傭?qū)I(yè)的工作人員，通常是雇傭當?shù)氐霓r(nóng)民或者社會務(wù)工人員進行作業(yè)，這些人員一方面缺乏專業(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(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備陳舊且落后，不能滿足現(xiàn)階段煤礦安全預警的要求，進而加大了煤礦安全事故發(fā)生的可能性。
1.3自動化水平和信息化水平相對較低
隨著信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)階段很多煤礦企業(yè)在煤礦安全監(jiān)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(jiān)控結(jié)果的準確性，進而減少煤礦開采過程中安全事故發(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(yīng)用到煤礦安全監(jiān)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(tǒng)時提前掌握相關(guān)方面的學科知識和技術(shù)運用，做好萬全詳細的準備工作。值得注意的是，就現(xiàn)階段我國煤礦企業(yè)生產(chǎn)和管理的自動化和信息化而言，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(tǒng)的行業(yè)標準，這也直接阻礙了在煤礦安全監(jiān)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(tǒng)的標準也存在一定的差異，這就導致整個煤礦企業(yè)生產(chǎn)檢測系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標準，進而導致各個系統(tǒng)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(jiān)管中的困難性。
2信息融合技術(shù)簡介
信息融合技術(shù)是一種通過對數(shù)據(jù)進行感知和綜合的過程，類似于人類通過感官對事物進行感知、綜合分析和判斷的過程。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(shù)據(jù)按照一定的邏輯關(guān)系進行信息提取和綜合分析，再通過最后的分析結(jié)果進行相關(guān)決策和判斷。通過上述定義可以發(fā)現(xiàn)，信息融合技術(shù)需要將若干傳感器作為基礎(chǔ)，并按照工作中的目標任務(wù)對傳感器信息進行協(xié)調(diào)管理，通過構(gòu)建一定條件下的傳感器模型進行傳感器數(shù)據(jù)的狀態(tài)統(tǒng)一、選擇剔除、分類綜合工作，最終達到對數(shù)據(jù)對象進行判斷決策的目的。就信息融合的方法而言，主要包括加權(quán)法、參數(shù)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)在進行應(yīng)用時也需要按照特定環(huán)境和領(lǐng)域進行個別選擇或者多個組合，以滿足實際的應(yīng)用需求。根據(jù)數(shù)據(jù)的抽象程度，信息融合技術(shù)主要分為三個層次，即數(shù)據(jù)級融合、特征級融合、決策級融合。煤礦企業(yè)在煤礦安全監(jiān)管中應(yīng)用信息融合技術(shù)時，也要關(guān)注到這三個層次，根據(jù)自身的情況進行合理選擇。
3信息融合技術(shù)在煤礦安全監(jiān)控中的應(yīng)用
上面針對煤礦安全監(jiān)控的現(xiàn)狀以及信息融合技術(shù)進行了介紹，可以發(fā)現(xiàn)，煤礦開采和生產(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行監(jiān)測，煤礦企業(yè)可以在整個煤礦的開采和生產(chǎn)環(huán)境中的多個位置安放傳感器，這就需要相關(guān)工作人員根據(jù)煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)的特點構(gòu)建相應(yīng)的二級信息融合模型，以實現(xiàn)信息融合技術(shù)在煤礦安全監(jiān)控中的更好應(yīng)用。
3.1一級數(shù)據(jù)融合
一級融合結(jié)合了統(tǒng)計分析法和加權(quán)法兩種信息融合方法，對同類型的多個傳感器數(shù)據(jù)進行融合分析，因此屬于一種數(shù)據(jù)級融合和特征級融合的層次范圍。其中對于同類型傳感器數(shù)據(jù)的融合，需要借助統(tǒng)計分析法根據(jù)傳感器歷史監(jiān)測值劃定的穩(wěn)健監(jiān)測范圍進行，并且這一步驟需要選取傳感器各個時段的有效數(shù)據(jù)估計值和相應(yīng)權(quán)值；對于傳感器中出現(xiàn)的故障以及數(shù)據(jù)記錄偏差等問題的解決需要通過加權(quán)法解決。
3.2二級數(shù)據(jù)融合
二級數(shù)據(jù)融合是針對同類型傳感器的融合結(jié)果進行不同類型間的數(shù)據(jù)融合，這一步驟的數(shù)據(jù)融合是為了解決一級數(shù)據(jù)融合中難以預測的情況。具體而言，在煤礦開采過程中由于礦井內(nèi)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(jiān)測不穩(wěn)定、監(jiān)測精度降低、系統(tǒng)故障以及監(jiān)測結(jié)果不準確等方面的問題。在這種情況下，僅僅對于同類型傳感器進行數(shù)據(jù)融合是無法真正反映礦井內(nèi)的真實環(huán)境狀況的，必須對同類型傳感器的融合數(shù)據(jù)結(jié)果進行二次融合。大多數(shù)煤礦企業(yè)在進行二級數(shù)據(jù)融合時，都會采用D-S證據(jù)理論融合法，這種方法首先需要建立一個BPA證據(jù)庫，這一證據(jù)庫的構(gòu)建是根據(jù)一級融合各類傳感器監(jiān)測值建立的混淆矩陣得到的；其次需要將二級融合數(shù)據(jù)按照預警判斷標準進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)預測準備，在此基礎(chǔ)上根據(jù)一級融合數(shù)據(jù)結(jié)果選定相應(yīng)的BPA值；最后通過DEMPSTER融合法對各個BPA值進行融合，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)，即當時礦井內(nèi)的實際安全狀況。
4結(jié)語
綜上所述，信息融合技術(shù)在煤礦安全監(jiān)管中是十分重要的，它能夠在很大程度上提高煤礦安全監(jiān)測結(jié)果的準確性，促進煤礦企業(yè)的進一步發(fā)展。因此煤礦企業(yè)應(yīng)該順應(yīng)時代發(fā)展的腳步，將信息融合技術(shù)引入煤礦安全監(jiān)控中，使我國煤礦生產(chǎn)的信息化水平不斷提高。
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