陳榮想

【摘 要】煤礦生產(chǎn)存在著各種不安全的因素，因此加強對煤炭生產(chǎn)過程中的檢測和控制是十分有必要的。雖然我國政府有關部門和企業(yè)都采取了一系列的安全生產(chǎn)措施，但是仍然有許多因素造成了煤礦生產(chǎn)中的安全事故。其中瓦斯爆炸事故是煤礦生產(chǎn)中常見的事故，具有預測性低、發(fā)生時間快等特點，其后果和危害也比較嚴重，往往造成比較嚴重的經(jīng)濟損失和人員傷亡。因此加強煤炭生產(chǎn)中的瓦斯預測具有重要的意義。

【關鍵詞】數(shù)據(jù)挖掘技術；瓦斯災害；預測

隨著信息技術的發(fā)展和我國煤礦企業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，在煤礦生產(chǎn)中信息管理也逐漸得到了重視，在煤礦的安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。數(shù)據(jù)挖掘技術作為一種有效的數(shù)據(jù)分析和預測系統(tǒng)，能夠為管理者提高準確有效的信息。同時在煤礦的安全生產(chǎn)中如何發(fā)現(xiàn)瓦斯的爆炸危險源數(shù)據(jù)，提高煤礦生產(chǎn)的安全預警能力，而數(shù)據(jù)挖掘技術在預測瓦斯災害方面具有重要的應用。

1.數(shù)據(jù)挖掘技術簡介

對瓦斯事故的預測是以監(jiān)控系統(tǒng)為基礎的，只有監(jiān)控系統(tǒng)通過足夠的數(shù)據(jù)才能進行有效的預測。以監(jiān)控系統(tǒng)為基礎的預測具有很好的動態(tài)性，可以直觀的反映出煤礦瓦斯近期數(shù)據(jù)的變化情況，而且能夠根據(jù)這些數(shù)據(jù)來預測未來瓦斯的發(fā)展趨勢，能夠為企業(yè)的管理者提供針對性的解決措施來預防煤礦事故的發(fā)生。在挖掘大量的原始數(shù)據(jù)中要根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的目的，建立相應的模型，并且選擇合適的計算方法最終達到相應的結果[1]。在現(xiàn)代煤礦的生產(chǎn)中建立了安全監(jiān)測系統(tǒng)，可以為數(shù)據(jù)挖掘提供大量的基礎數(shù)據(jù)。但是監(jiān)測系統(tǒng)中存在大量的監(jiān)測傳感器，而且會隨著煤礦開采的深入而不斷的增加，而且這些監(jiān)測數(shù)據(jù)包含了煤礦生產(chǎn)過程中的全部信息，其中的關鍵技術、任何從這些大量的數(shù)據(jù)中得到數(shù)據(jù)挖掘所需要的信息。數(shù)據(jù)挖掘技術能夠在所收集的數(shù)據(jù)的基礎上，結合數(shù)據(jù)庫技術，對數(shù)據(jù)進行挖掘分析，進而發(fā)現(xiàn)其中潛在的信息或者規(guī)律。因此，可以利用數(shù)據(jù)挖掘技術來挖掘瓦斯事故中的危險因素的特征值，然后來預測瓦斯災害。

數(shù)據(jù)挖掘技術是通過對大量的數(shù)據(jù)的整理和簡化以及轉換等處理過程成為能夠進行數(shù)據(jù)挖掘的對象，通過組建挖掘模型并且利用這些數(shù)據(jù)來對某種知識模式進行預測，保證人們進行決策。從大的方面看，從數(shù)據(jù)庫中挖掘信息的過程也是數(shù)據(jù)挖掘，對數(shù)據(jù)、報表的分析和挖掘的過程都是數(shù)據(jù)挖掘的手段[2]。西方對數(shù)據(jù)挖掘的定義是從大型的數(shù)據(jù)庫中提取人們所感興趣的至少，這些知識內容包含了隱含的、潛在的有用信息，其提取的結果可以是規(guī)律、規(guī)則、概念以及某種模式等。

數(shù)據(jù)挖掘的目的是為了利用某些理論、工具和方法等從數(shù)據(jù)源中提取人類所感興趣的知識，數(shù)據(jù)挖掘的過程就是發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)源中的知識。和一般意義上的數(shù)據(jù)查詢相比較，其區(qū)別主要在于數(shù)據(jù)庫的查詢是被動的查詢，而數(shù)據(jù)挖掘則是主動的。數(shù)據(jù)挖掘是發(fā)現(xiàn)知識的過程，通過對數(shù)據(jù)分析和利用某種算法，在一定的準確率的前提下，從大量的數(shù)據(jù)中得到了人類所需要的某種模式[3]。數(shù)據(jù)挖掘是從數(shù)據(jù)庫的的大量數(shù)據(jù)中找到正確的、潛在要用的并且可以理解應用的知識。數(shù)據(jù)挖掘的結果主要為預測和描述兩個大的類別，預測是通過對當前數(shù)據(jù)的分析進而預測和判斷其以后的發(fā)展情況；描述往往是對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)特點進行描述。

2.數(shù)據(jù)挖掘技術在瓦斯預測中的應用

近年來為了有效的提高我國煤礦生產(chǎn)的安全性，保障煤炭生產(chǎn)的安全運行。我國相關部門宣布和實行了各種安全預防措施，進行了各種安全性基礎工作，對于一些存在安全隱患的企業(yè)進行了改正，有效的提高了煤礦生產(chǎn)的安全度。但是安全作為煤礦生產(chǎn)中的首要因素，所以應當堅持不懈的做好其安全預測工作。信息化技術的廣泛應用也提高了煤礦生產(chǎn)的安全性，通過建立煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，可以有效的對煤礦生產(chǎn)情況進行實時遠程監(jiān)測，達到降低和預防瓦斯事故的目的。數(shù)據(jù)挖掘是對煤礦檢測數(shù)據(jù)的處理 ，是為了從煤礦運行中提取有用的知識，預測礦井中的瓦斯的安全情況。瓦斯災害只有同時滿足以下三個條件才能發(fā)生，當瓦斯的濃度處于爆炸范圍內的時候，即瓦斯?jié)舛葹?%-16%的時候，礦井中的溫度、壓力和煤塵等因素也會影響其爆炸的界限；當氧的濃度達到12%及以上的時候，瓦斯混合氣體就容易存在爆炸性；最后就是在瓦斯混合氣達到一定的著火點，其溫度最低為650℃，在煤炭的生產(chǎn)中煤炭自燃、井下抽煙、電氣火花、明火作業(yè)、違章放炮等因素都容易引起瓦斯混合氣體的爆炸[4]。

要想真正的利用好數(shù)據(jù)挖掘技術來預測瓦斯災害，首先要熟悉煤礦生產(chǎn)的各種知識，了解煤礦安全生產(chǎn)的詳細信息，明確數(shù)據(jù)挖掘的目的和需求，這是數(shù)據(jù)挖掘技術能夠取得良好效果的前提。在做好了前提的準備工作之后，就需要對數(shù)據(jù)進行挖掘。數(shù)據(jù)挖掘技術是以大量的數(shù)據(jù)為處理對象的，但是數(shù)據(jù)挖掘工作不能夠直接的利用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，還需要進行其它的處理。首先要從煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)中得到其大量的內部和外部的數(shù)據(jù)，并且按照數(shù)據(jù)的挖掘的要求提取有關的數(shù)據(jù)[5]。在提取出數(shù)據(jù)之后要對數(shù)據(jù)的質量和信息進行分析和判斷，通常和上一個階段的數(shù)據(jù)進行比較，判斷其是否一致和完整，丟失的數(shù)據(jù)要進行補充。最后把選擇好的數(shù)據(jù)轉換為模型和系統(tǒng)能夠分析的數(shù)據(jù)，主要是為了以后的挖掘算法而準備的。

為了進一步的提高數(shù)據(jù)的精度和質量，應當利用粗糙理論對數(shù)據(jù)進行分析處理，能夠得到信息的最小不斷同時還保留其關鍵的信息。為了減少噪聲對粗糙理論的影響，可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡的部分，把粗糙理論和神經(jīng)網(wǎng)絡有效的結合起來，可以提高數(shù)據(jù)的容錯能力和抗干擾性。為了對數(shù)據(jù)進行連續(xù)性處理，可以利用FCM聚類算法來進行離散化的處理，F(xiàn)CM聚類算法可以按照數(shù)據(jù)的相似程度，把數(shù)據(jù)集合合成為有限的類別。利用FCM聚類算法只需要提高聚類的數(shù)量，所得到的分析結果中就包含了各個數(shù)據(jù)的離散值和每個屬性值的隸屬度，最后還會將數(shù)據(jù)返回到不同模糊區(qū)域的中心[6]。預警系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)挖掘模塊首先利用FCM聚類算法來處理樣本數(shù)據(jù)，然后理論粗糙理論來確定其相關屬性，被簡化的結果被傳送到RBF神經(jīng)網(wǎng)絡，然后國家神經(jīng)網(wǎng)絡輸出層的神經(jīng)元的個數(shù)來判斷出其危險的等級。在應用的過程中要對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡進行訓練，不斷的檢測其結果和網(wǎng)絡輸出結果之間的誤差，并且把這些誤差傳送到各個連接層的節(jié)點，通過對誤差進行計算然后對各個連接權進行不斷的修正，最終達到輸出值和實際結果的統(tǒng)一。

3.結束語

基于煤礦檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術可以有效的為管理人員通過煤礦生產(chǎn)的實時動態(tài)，為煤礦生產(chǎn)提供足夠的安全支持。通過采用數(shù)據(jù)挖掘技術，可以及時的跟蹤發(fā)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)中瓦斯的狀態(tài)，為決策提供有用的信息。便于及時的采取有效的措施，防止出現(xiàn)瓦斯安全事故，保障煤礦生產(chǎn)的安全進行。 [科]

【參考文獻】

[1]張金山，辛同軍，孫家駒等.數(shù)據(jù)挖掘技術在礦井瓦斯災害預測中應用探討[J].煤，2010，19（12）：47-49.

[2]賴振丹.數(shù)據(jù)挖掘技術在煤礦企業(yè)中的應用[J].煤炭技術，2013，（06）：124-125.

[3]張敏.數(shù)據(jù)挖掘技術及應用[J].信息技術，2010，34（08）：167-169.

[4]劉曉宇.基于數(shù)據(jù)挖掘的煤礦瓦斯爆炸危險源預警決策支持系統(tǒng)的研究[D].太原理工大學，2012.

[5]李瑞華.數(shù)據(jù)挖掘在煤礦安全監(jiān)測中的應用[D].西安電子科技大學，2010.

[6]基于模糊綜合評價的煤礦本質安全數(shù)據(jù)挖掘[J].中國管理信息化，2009，12（12）：73-77.