基于数据挖掘的煤矿安全可视化管理模型及图元体系研究

Security is a life line for coal mine. Visualization management can improve the effectiveness and cognition efficiency of information resources. In practice, it can enhance the efficiency of mineral safety and reduce accident rates. Combining with modern information technologies, this proposed project, from the perspective of knowledge visualization and exhibition visualization, studies visualization management and graphic primitive system of mineral safety. Based on the construction of visualization management system of mineral safety, this proposed project, from the view of the knowledge visualization, considers integration methods of mineral safety data, object attributive classification as well as data mining method and algorithm design using data mining technoledgy. On this basis, we build graphic primitive system of visualization management of mineral safety from exhibition visualization aspects, and analyse its pattern and utility appling cognitive psychology. At the same time, this proposed project would promote the formation of the theory of visualization management, and is of certain reference significance to the realization of the visualization management of mineral safety.

安全是煤矿的一道生命保障线，可视化管理能够有效提高信息资源认知效用和利用效率，提高煤矿安全效率，减少事故发生率。本课题结合现代信息技术，从知识可视化和展示可视化两个角度，研究煤矿安全可视化管理模型及图元体系。在构建煤矿安全可视化管理理论体系的基础上，从知识可视化角度，运用数据挖掘技术，研究煤矿安全数据的集成方法，对象属性分类以及数据挖掘方法和算法设计，从而构建煤矿安全可视化管理模型；在此基础上，从展示可视化角度，构建煤矿安全可视化管理图元体系，并运用认认知心理学，分析煤矿安全可视化方式及效用。本课题的研究推动了可视化管理理论的形成，对煤矿安全可视化管理的实现起到了一定的借鉴意义。

本项目从知识可视化和展示可视化两个方面来研究煤矿安全可视化管理模型及图元体系，旨在解决煤矿安全管理中信息的收集、获取、可视化展示以及海量数据的分析、处理和知识发现问题，为实现煤矿安全可视化管理提供核心模型和可视化展现方法与工具，并构建煤矿安全可视化管理理论体系。.在煤矿安全知识可视化研究方面，研究构建了知识可视化模型、可视化管理信息系统模型和7W1H结构化表达模型，有效解决了煤矿安全管理中系统建设、数据获取的问题；利用对应分析及对数线性模型，构建了煤矿安全性质-时空分布挖掘模型，有效分析安全问题中不同维度间的隐含关系问题；利用Apriori关联规则算法构建了煤矿安全危险源关联规则挖掘模型，分析了危险源之间的潜在联系；利用LDA主题挖掘模型及KNN分类算法，获取了安全隐患主题和特征；基于社会网络分析方法，探索不同煤矿事故致因在事故网络中的影响、重要程度以及时空变化特点。.在煤矿安全可视化图元理论体系研究中，研究建立了煤矿安全可视化管理图元理论体系。构建了基本图元OMP提取模型，解决可视化管理基本图元的提取等问题；构建了煤矿安全可视化管理图元设计选择PDCE模型；针对图元拼接及组合构建了煤矿安全管理场景系统平面图、局部细化图、人员定位状态图等等，明确了可视化展示图像的形成流程；针对图元应用模型缺失问题，建立了图元应用RCPG模型。.在煤矿安全展示可视化研究方面，构建了煤矿安全展示可视化HDOVA模型，并建立了煤矿安全可视化方式理论体系。从因素关联分析角度，构建了煤矿安全可视化方式SCE模型；从需求评估角度，构建了安全可视化方式的信息服务质量(ISQ)评价方法；从可视化方式设计选择角度，构建了煤矿安全可视化方式的FODV设计模型，并确立了安全可视化方式MCD交互选择流程；从认知角度，构建了煤矿安全可视化管理主体效应测度模型、客体效应测度模型和组织效应测度模型，同时提出了普遍适用度量各阶段效应的TOPSIS方法。.综上所述，本研究从知识可视化的角度来研究煤矿安全管理的信息集成及数据挖掘，从展示可视化的角度来研究煤矿安全的可视化方式及认知效用实验，并建立煤矿安全可视化图元理论体系。知识可视化研究成果解决了以文本数据为代表的非结构化数据的知识发现、知识展示问题，展示可视化研究成果解决了知识可视化展示方式的选择以及可视化效应的度量问题。总体而言，研究成果能够指导煤炭企业信息化系统