国内大数据矿山地压灾害知识图谱分析_钟树达.pdf

Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 13 期5文章编号：2095-6835（2023）13-0005-03国内大数据矿山地压灾害知识图谱分析钟树达，景 阳（武汉工程大学资源与安全工程学院，湖北 武汉 430074）摘要：地压灾害作为矿山开采过程中不容忽视的阻碍，常造成人员伤亡及财产损失。近年大数据渐渐被引入矿山领域，为研究国内地压综合治理大数据应用现状、后续地压灾害研究提供综合性参考，以主要地压灾害“冒顶片帮”切入，整理中国知网“冒顶片帮”和“大数据矿山”相关主题重要文献，应用 VOS viewer 软件分析国内“冒顶片帮”和大数据研究文献的关键词及作者并进行知识图谱分析。结果表明，国内地压灾害研究文献年产量较低且逐年递减，大数据矿山文献逐年递增但主要关注煤矿应用；大数据已开始被应用于地压灾害事故分析。在上述基础上，分析了国内地压灾害综合治理现状，并预测了地压灾害治理与大数据结合的发展趋势。关键词：VOS viewer 软件；大数据；地压灾害；应用趋势中图分类号：X936文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.13.002中国应急管理报2022 年提出“提高安全生产水平，推动矿山安全高质量发展”，提出要做好矿山的安全生产工作，推动矿山高质量发展1。矿产资源作为国家重要战略资源，其开发利用往往会对国家经济、国防安全和新兴产业产生重大影响2。然而，在矿山深部复杂地质构造作用下，矿山开采及维护往往会引发以“冒顶片帮”为主的地压灾害。大数据日益融入经济社会发展各领域全过程3，引入大数据等新型技术进行地压灾害分析不失为一种可行途径。在中国知网上分别以“大数据地压灾害”和“地压灾害”为主题检索相关文献，高质量文献总量较少，缺少用科学计量方法与可视化手段分析地压灾害领域大数据应用现状的文献。因此，本文以主要地压灾害“冒顶片帮”切入，采用 VOS viewer 软件对中国知网国内以“大数据矿山”和“冒顶片帮”为研究主题的高质量研究文献进行计量分析，从而了解“冒顶片帮”未来与大数据的结合趋势和集成应用方向。1数据来源及研究方法1.1数据来源2022-03-01 以中国知网为文献库来源，检索“大数据矿山”和“冒顶片帮”相关主题高质量文献，分别得到 150 篇、100 篇相关研究文献，剔除作者缺失文献后分别得到 248 篇文献，以 Endnote 格式导出文献。1.2研究方法科学知识图谱是近年来科学计量学、信息计量学等领域的新兴研究方法，以图形方式表达领域内知识结构联系与演进规律，从而揭示知识来源及发展规律4-5。VOS viewer 软件以文献共引、共被引原理为基础绘制科学图谱，擅长文本挖掘和构建共现网络，是科学计量领域应用广泛、分析功能全面的可视化工具6-8。2国内“冒顶片帮”“大数据矿山”主题文献计量分析2.1“冒顶片帮”主题文献及法律法规发表数量趋势分析在中国知网中检索得到关键词“大数据矿山”和“冒顶片帮”的国内相关主题研究文献数量及“冒顶片帮”相关法律法规数量。文献趋势分析不考虑文献未统计完全的 2022 年。大数据自 2012 年开始受到关注9，而“大数据矿山”主题文献自 2013 年出现，之后呈现逐年递增趋势。“冒顶片帮”主题文献及相关法律法规年产趋势如图 1 所示。图 1“冒顶片帮”主题文献及相关法律法规发表趋势图基金项目武汉工程大学第十三届研究生教育创新基金（编号：CX2021479）发表年份科技与创新Science and Technology&Innovation62023 年 第 13 期由图可知，国内关于“冒顶片帮”的研究和相关法律法规整体趋势一致，研究大致分为以下 3 个阶段：第一阶段大致为 19932005 年，此阶段国内以“冒顶片帮”为研究主题的文献从无到有，数量整体偏少。1990 年以前，国内每年都会发生“冒顶片帮”造成的伤亡事故10，此时法律依据较少，导致“冒顶片帮”高质量研究无据可依产出较少。第二阶段大致为 20062016年，此阶段国内“冒顶片帮”相关文献年产量在 510篇之间，此阶段丰富的法律条文为进行“冒顶片帮”提供了科学合法的研究环境。第三阶段大致为 20172021年，这一阶段以“冒顶片帮”为主题的相关文献的数量持续下降，由于前 10 余年国内矿山安全法律体系已相对完善，“冒顶片帮”事故也通过现有研究成果有所减少11，“冒顶片帮”相关研究在现有环境下基本饱和。2.2关键词热度及聚类分析利用 Endnote 转换中国知网中检索文献导出格式，继而导入 VOS viewer 分析关键词，将关键词出现频率的阈值设置为 2，共 123 个关键词达到阈值，得到国内以“大数据矿山”和“冒顶片帮”为研究主题的相关文献中集成关键词视图，如图 2 所示。视图关键词出现频率与字号和节点大小呈正比12，关键词颜色与时间标签相对应。图 2关键词聚类图“大数据矿山”相关主题文献自 2013 年后迅速涌现，说明相关研究主要产出于 2016 年以后。大数据在矿山中的应用研究较广泛并衍生在包括“智能矿山”在内的大量聚类区域，并将云计算、5G 技术及人工智能等信息时代技术引入到传统矿山中。大数据目前主要被应用于煤矿，各类矿山和大数据的集成应用有待进一步研究，大量“煤矿智能化”和“智慧煤矿”相关研究对大数据在各类矿山中的应用亦可以提供一定参考。“冒顶片帮”和“大数据矿山”2 大高质量文献共同构成 2 个新聚类区域。一个聚类区域以“事故分析”为中心，主要通过“安全生产”和“预防措施”等节点与“大数据”和“冒顶片帮”产生关联；另一个聚类区域以“大数据”衍生的“矿山大数据”为中心，主要通过“贝叶斯网络”和“冒顶片帮”相联系。2.3作者共现聚类分析利用 VOS viewer 分析作者，将阈值设为 2，得到国内“冒顶片帮”和“大数据矿山”重要文献的作者视图，如图 3 所示。聚类代表着作者间存在的合作关系，由图可知，国内 2 大领域研究学者存在部分聚类区域，即存在跨领域合作研究现象，大数据在一定程度上推动了国内传统矿山的转型13。图 3作者合作关系聚类图2.4未来研究思路分析未来矿山“冒顶片帮”地压灾害分析及预防将借年份年份Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 13 期7助大数据挖掘并筛选大量灾害事故案例，并结合贝叶斯网络等传统分析手段及“云计算”等新兴信息时代技术分析“冒顶片帮”事故，提高灾害事故分析及预防的准确性，从而实现对矿山的安全化管理，并促进大数据在矿山领域得到更广泛的应用。3结论本文应用 VOS viewer 软件对国内“冒顶片帮”和“大数据矿山”的高质量期刊进行了计量分析，得出 2大领域潜在共同研究热点和活跃作者。同时根据文献计量分析，有针对性地分析了国内 2 大领域集成研究现状，得出以下结论及展望。国内大数据矿山文献年发表数量逐年递增，而“冒顶片帮”文献则相反，相关研究遇到阻碍，新的研究手段亟待引入；国内“冒顶片帮”等地压灾害的防治主要关注事故分析和矿山大数据等热点；大数据煤矿研究日趋成熟，大数据与金属矿山等非煤矿山的结合缺乏关注；国内 2 大领域存在部分合作研究现象。在当前法律法规条件下，“冒顶片帮”相关研究数量达到峰值，将难以继续产出高质量研究；国内大数据矿山的高质量研究仍将持续促进大数据与各类矿山的集成应用并推动传统矿山地压灾害事故分析变革；“冒顶片帮”等矿山地压灾害将结合大数据进行灾害事故分析，为后续事故预测预警提供可行参考；国内 2 大领域学者将加深合作，为传统地压灾害分析注入新的血液的同时促进大数据更广泛的应用。参考文献：1提高安全生产水平 推动矿山安全高质量发展N.中国应急管理报，2022-02-25（3）.2吴巧生，薛双娇.中美贸易变局下关键矿产资源供给安全分析J.中国地质大学学报（社会科学版），2019，19（5）：69-78.3把握数字经济发展趋势和规律 推动我国数字经济健康发展N.人民日报，2021-10-20（1）.4梁睿昕，李姚矿，王雅琳，等.基于科学知识图谱的区块链研究述评J.经济管理，2021，43（7）：193-208.5刘鸿宇，宋会访.基于 CiteSpace 的国内城市更新研究可视化分析J.武汉工程大学学报，2021，43（1）：71-75.6VANECK N J，WALTMAN L.Software survey:VOSviewer,a computer program for bibliometric mappingJ.Scientometrics，2010，84：523-538.7苏逸轩，王剑，刘纯青，等.近十年自然保护地国内外研究进展与热点：基于 Citespace 和 VOSviewer 分析J.现代城市研究，2021（8）：91-98.8高艺伟，岳丽宏，姜曙光.基于 VOSviewer 的 20102020年安全疏散研究进展分析J.安全与环境工程，2021，28（2）：1-13.9王雪荣，侯伟龙.大数据审计研究综述与展望：基于Citespace 的知识图谱分析J.会计之友，2021（23）：78-86.10杨清林.人工预测预报冒顶的实践经验J.有色矿山，1993（4）：18-21.11高飞.20062015 年全国煤矿事故类型浅析J.内蒙古煤炭经济，2016（22）：120-121.12陈彪，谢昕，胡波.基于 ESI 和 VOSviewer 的我国环境生态学领域研究热点可视化分析J.安全与环境工程，2021，28（4）：102-109.13丁恩杰，俞啸，夏冰，等.矿山信息化发展及以数字孪生为核心的智慧矿山关键技术J.煤炭学报，2022，47（1）：564-578.作者简介：钟树达（1998），男，硕士研究生，研究方向为矿山大数据应用和矿山安全管理。（编辑：严丽琴）（上接第 4 页）7郭栋，付永领，祁晓野.电液伺服加载控制器的设计J.液压与气动，2011（7）：42-46.8贺娟，袁颂岳.基于 DSP 的高速开关阀控液压缸位置控制系统研究J.中国机械工程，2010（24）：35-37.9于兵，沈华旭.基于 DSP 的电液伺服驱动设计J.电子器件，2015（3）：208-213.10赵春华，宁春玉.基于单片机的电液伺服控制系统的研究J.液压与气动，2014（12）：48-50.作者简介：李建宏（1992），男，硕士研究生，主要研究方向为电气自动化电液伺服控制。梁彦（1983），女，工程硕士，副教授，主要研究方向为工业自动化。通信作者：郑辉（1970），男，工程硕士，教授，教研室主任，主要研究方向为工业自动化、机电一体化。（编辑：严丽琴）