大数据与煤矿应急管理融合

大数据与煤矿应急管理融合

陈波

（神华神东寸草塔二矿内蒙古鄂尔多斯市017209）

摘要：煤炭开采在我国一直属高危行业。安全生产仍然是煤炭企业可持续发展的根本。煤矿安全应急管理过程中也产生大量的应急数据，通过对管理数据进行处理，挖掘其背后的规律，力求“让数据说话”，从而更好推动煤矿应急管理提高效率，实现大数据时代突发事件事前预测、信息共享，形成应急的合力。同时，随着物联网技术在煤矿安全生产系统中的大规模使用，采集到的数据量规模巨大，这些数据需要向某些存储和处理设施汇聚，而使用云计算来承载这些任务具有非常显著的性价比优势。

关键词：大数据；安全应急管理；煤矿安全

随着我国加快迈入智慧城市建设和大数据时代的步伐，在大数据下构建煤矿安全应急管理标准体系融合了新特点、发挥了新优势。大数据是指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力，它是海量、高增长率和多样化的信息资产，具有数据量巨大，结构化数据、半结构化数据和非结构化数据多样化，数据价值密度较低，能够实时获取所需要的信息方面的特征。当不同海量的数据相结合与碰撞，就会产生对人们有用的信息，利用这些信息可以创造价值、降低成本、提高管理效率。

一、安全生产应急管理的内涵

安全是一种状态，它泛指不受威胁，没有危险、危害、损失，不出事故的状态。生产过程中的安全，即安全生产。所谓安全生产，指的是企事业单位在生产经营过程中，为了避免造成人员伤亡和财产损失而采取相应的预防和控制措施，以保证员工的人身安全，保证企事业单位的财产安全，保证生产经营活动得以顺利进行的相关活动。安全生产的本质是生产经营活动中的人身与财产安全。“安全生产”中的“生产”不仅包括制造企业的生产活动，同时也包括建筑业、服务业的经营活动。安全生产应急管理是安全生产事故管理的中间环节，安全生产事故管理包括事前的隐患管理，事中的应急管理，以及事后的恢复重建管理。安全生产应急管理是指为了控制生产事故的势态进一步恶化和减少事故造成的直接或间接损失，在安全生产事故发生前，制定应急管理制度安排和编制应急预案，在安全生产事故发生后，进行应急预案的选择与动态调整，应急资源的配备与调度，事故现场的指挥的活动过程。

二、大数据云计算环境下的煤矿应急管理

1、云计算在煤矿应急管理中的可行性。从煤矿应急管理的各个阶段来看，煤矿安全事故事前阶段主要包括应急规划、预测预警、危险源辨识监控、应急预案生成、事件分类分级、应急演练等；在该阶段中，预测预警是主要任务，首先需要进行信息监测和数据采集，如瓦斯、风速、负压、一氧化碳、烟雾、温度、风门开关等环境参数，煤仓煤位、水仓水位、压风机风压、箕斗计数、各种机电设备开停等生产参数，而这些数据通常都由各监测监控系统提供。煤矿应急管理事中阶段则是煤矿安全事故的应急响应阶段，包括接警报警、现场处置、指挥协调、资源调度、人员疏散等环节。在该阶段，应急需求随着安全事故的情境改变而变化，如何能够动态、全面感知应急管理全过程中的情境信息成为了应急管理领域的研究课题。云计算可以集成煤矿多源数据，包括煤矿安全事故的现场数据、历史数据、决策支持模型、知识及案例、应急设备物资、救援人员及专家等网络化的多源异构信息，通过标准化接口为信息快速采集、传递存储的实现提供了可能，采用数据挖掘等技术手段对实时、异构数据进行统计分析，并提取出对决策有利的相关数据。可见，云计算在煤矿应急管理过程中的应用，可以使得传统的煤炭行业突破原有应急管理模式的理念和技术，实现多源异构信息的集成、对管理决策实现智能化处理，在应急响应处置和含量数据处理方面都有所创新真正实现实时、动态管理煤矿应急系统。

2、基于SOA的煤矿应急云的总体结构。基于SOA构建的煤矿应急云分为两层，下层为Hadoop集群，上层由煤矿应急平台云和煤矿应急信息资源云组成，该层具备煤矿事故应急管理的属性和功能，煤矿应急平台云CEPaa构建在Hadoop集群之上，通过一个开放的服务接入OSA：OpenServiceAccess架构，公用API可以通过WebService的形式提供给开发人员，免除了开发人员部分系统管理操作的工作。煤矿应急信息资源云就是提供煤矿应急信息资源服务的云平台。它是煤矿多源应急信息资源的管理与整合平台，主要针对各种虚拟化应急硬资源和应急软资源进行数据采集和多源异构数据融合，这些资源可以文本、数字、图形、图像、声音、视频和动画等多种形式存在，通过传输网络，在煤矿应急云用户层通过专属客户端、Web浏览器或移动客户端的方式提供给应急需求者，并可以根据煤矿应急需求者的需求进行动态组合或扩展，具有信息数量巨大、增长迅速、类型多、范围广。

3、基于SOA的煤矿应急云体系构建。结合我国煤矿应急管理的服务需求，借鉴云计算技术和云应急的体系构架，基于SOA架构构建了我国煤矿应急云的体系结构，如图。

煤矿应急云包括物理资源层、应急云资源层、管理中间件、应急云服务层、应急云响应层、应急云接口层和应急云用户层共七层。其中，下层为上层提供技术及资源支持，上层向下层请求调用应急服务，实现煤矿应急云服务的按需调用，提供实时动态的应急服务和辅助决策支持。

（1）煤矿应急云信息资源池。资源池是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，构建资源池更多的是物理资源的集成和管理工作。该层存储着海量异构、分散存在的矿井空间信息、事态信息、煤矿安全事故以及辅助决策信息，这些信息分布在互联网各个节点上，通过多源异构信息集成技术将所有应急信息资源进行全面互联，为煤矿应急云平台的资源网络化管理和均衡配置提供统一的开放接口和开放标准的支持。此外，该层通过虚拟化技术对应急物理资源层中分散分布的异构信息实现逻辑上的信息融合，将信息资源统一分类管理，形成计算资源池、存储资源池、网络资源池、应急数据资源池、应急保障资源池、应急模型资源池和应急知识资源池和应急软件资源池，使这些资源共同为面向功能应用和面向事故类型的煤矿应急服务提供支持。

（2）管理中间件层。云资源、云任务、云用户、和云安全管理是该层主要的工作内容。云资源管理主要指的是关联和调度各种资源，平衡地使用云资源的节点，共同为上层应急云需求提供弹性高性能计算、时空数据管理与存储、分布式并行存储，以及数据、模型和案例等应急决策支持资源，试图恢复或者直接屏蔽掉检测节点的故障并统计资源的使用情况。云任务管理，顾名思义完成用户或者应用要求执行的任务，任务的部署、管理、调度、执行和生命周期的管理都包括在内。云用户管理主要的工作与用户有关，包括用户交互接口的提供、用户身份的管理和识别、用户执行的环境的创建、用户的使用情况的计费等，是实现云计算商业模式一个必不可缺的环节。云安全性管理是用来进行身份验证、安全防护、授权访问、审计等工作，进一步保障云计算设施的整体性安全。

（3）煤矿应急云服务层。该层利用精确语义服务化封装技术，将煤矿应急云资源转化为煤矿应急云服务，通过统一的服务注册设施管理和发布。该层主要包括由具体的应急需求转化的应急软件资源服务，如安全生产应急预案管理、应急辅助决策生成、预测预警、应急培训演练、异地数据和异地模型的在线协同推演、在线异地会商等；以及应急云服务管理的服务，如SOA构件管理、服务接口管理、服务注册、服务组合、服务工作流等。煤矿应急云的服务内容。煤矿应急云的服务对象是煤矿企业和各级矿山救指挥中心，为实现应急管理各阶段的重要功能提供支撑性服务，着重关注基本应急能力事前阶段、事中阶段和事后阶段的实现。各种煤矿应急服务的应急软、硬资源在后台相互关联、协同工作，完成煤矿日常应急管理中相关信息的采集、数据分析、应急信息发布、应急预案管理、应急救援方案优化与应急救援指挥调度、应急能力评估等功能。同时，煤矿应急需求者可通过应急云搜索引擎在煤矿应急资源池中寻找，获取应急资源信息，也可生产辅助决策的应急方案。

三、大数据下煤矿安全应急管理标准体系实施和完善

1、加强以数据规范为基础的共性标准建设。在法律制度层面，煤矿行业在应急救援并没有统一的术语及符号，所以在应急队伍、预案编制、处理机制，对于人口分布、标志标识等方面需要进行标准化管理。此外，由于大数据自身结构也存在着若干安全隐患，所以在管理过程中还要规范数据安全和相应的数据隐私等问题，按照实际情况规定相应的奖惩制度，明确管理职责和分工。

2、提高以数据处理为主线的技术标准建设。数据处理是对数据管理过程的重要环节。在定期做好对各类安全隐患的排查时，利用新的监控技术对提升运输、顶板管理以及机电管理等方面进行实时监控和处理。在充分利用技术平台进行管理时，应加强大数据生命周期系列范畴、使用规范、统一的应急管理语言等，对安全应急过程中数据存储、分析、挖掘和可视化等环节处理进行规范。

3、巩固以数据共享为重点的管理标准建设。在安全应急管理中，分级管理既能保证各个地区、各个层级之间的联动，也有利于信息和资源的共享和互助，例如设立分技术委员会，充分利用分级管理优势，任何紧急事件首先可由分级管理进行处置。而使各分级管理地区和部门信息实现共享，就要牢牢抓住大应急平台建设这个枢纽。通过对硬件设备参数、通信技术、应急系统开发与测试、安全保障体系等标准进行统一管理，统一规划数据元、信息资源分类与编码、数据库表结构、平台用户视图等标准，促进平台数据的共建共享。这样分级管理能将自己所掌握的信息与其他委员会分享，打破专业化下的信息壁垒，同时可以及时相互了解彼此在生产工作中存在的不安全状态，借鉴经验，及时解决问题。

4、普及以数据运用为辅助的服务标准建设。提升应急管理中日常值班、应急业务处理、决策支持、信息服务、应急评估、模拟演练等数据运用能力和信息化程度，规范各级政府及其职能部门应急管理服务内容，建立应急服务标准。服务标准体系方面，首先可以设立网络培训机构，比如设立领导培训体系、相关专业课程、逃生演习、专业救援人员培训和考核体系，用来锻炼相关人才，更有效保护财产和生命安全。其次应健全应急物资储备，在各级政府应急委员会下增设应急物资储备领导小组，作为应急物资储备管理责任机制，同时制定年度应急物资储备计划，与有关企业签订委托物资储备协议和生产能力储备协议，定期检查，建立数据库，定期更新数据。最后利用网络平台发布事故现场急需状态，动员全社会力量建立灾害救助基金会，筹集资金解决购买、储备、补贴等不足。

在大数据下健全煤矿行业安全应急管理标准体系，对于保证社会公共财产安全以及工作人员的生命安全具有至关重要的作用，也是煤矿行业获取良好的社会效益与经济效益的重要途径，充分利用大数据平台，从海量数据的理念出发，更加关注一些非结构化的数据传达的信息，并利用先进的技术手段，对于大数据下煤矿安全应急管理标准体系的具体实施细节、成本规划、评估过程等没有进行阐述，这是未来研究发展的方向。

参考文献：

[1]李贤功，宋学锋.我国煤矿安全风险管理现状与对策研究[J].煤炭经济研究，2015，38（5）：51-57.

[2]孟现飞.适应国家治理新要求全面加强应急管理[J].中国应急管理，2014（7）：7-8.

[3]何国家，杨春宁．安全风险预控管理技术在我国煤矿生产实际应用研究[D].南昌：东华理工大学，2015.

[4]谢卫红，樊炳东，董策.国内外大数据产业发展比较分析[J].现代情报，2016，38（9）：1.