矿业人|安全风险防控的排头兵 矿山安全生产的守护者——记中国矿业大学李爽教授

安全风险防控的排头兵 矿山安全生产的守护者——记中国矿业大学李爽教授

2020—2021年,《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》《煤矿智能化建设指南(2021年版)》《智能化示范煤矿验收管理办法(试行)》等文件的发布,推动了我国煤矿智能化建设进程,智能化已成为煤炭行业的技术共识和发展趋势,我国煤炭工业发展正在快速地向智能、高效、安全开采转变,以人为本,让煤矿职工更轻松、更体面、更多幸福感地工作也越来越成为煤炭科技工作者的责任和使命。

煤炭开采是灾害发生频率较高的行业,安全生产问题一直以来都是煤矿企业生产工作的重中之重。近年来,在政府部门的指导和煤炭工作者的努力下,煤矿安全生产形势有了很大改善。但是,煤矿安全的致灾因素并未减少,一些主要的灾害和威胁依然存在,安全生产形势仍较为严峻,安全生产事故面临反复性、长期性的问题,仍需时刻紧绷安全风险防控的这根弦。煤矿智能化建设使得对各个危险因素的动态实时感知成为可能,也推进了安全风险智能防控的研究走向现实。智能安全防控是智能化矿山建设的重要部分,也是保障智能矿山稳定运行的关键。中国矿业大学安全科学与应急管理研究院院长李爽教授深耕矿山安全风险防控领域10余年,具有心系“国之大者”的科研担当,以实现矿山安全风险智能防控、守护煤矿工作者的生命安全为己任,在智能安全防控领域不断攻坚克难,坚定不移地要研究探索出一套智能、科学、有效的矿山安全风险防控体系与方法。

01 立足实践,探寻安全风险防控之关键

2011年,李爽作为宋学锋教授团队的研究骨干,参与了煤矿安全风险预控管理体系(原本质安全管理体系)的研究,自此,她便对矿山安全风险防控理论和技术的研究产生浓厚的科研兴趣,并将其视为自己热爱的事业。一直以来,安全管理基础薄弱、安全事故频发都是我国煤炭行业面临的重大安全生产问题,给社会和谐和企业发展造成了很大的负面影响。煤矿职工在辛勤地为我国能源安全保障做出重要贡献的同时,还要面临着巨大的人身安全风险,这让从事煤矿安全管理研究的李爽感到惭愧和心痛,她下定决心要将煤矿安全风险防控作为自己未来的重点研究方向,实现矿山安全风险防控既智能高效又操作便捷。

想要做好煤矿安全风险的防控工作,就必须要对煤矿生产过程中的各个危险因素进行全面、实时、系统地监测分析和管理,用科学的方法统筹解决煤矿生产中暴露的安全问题,是兼具技术与管理双重属性的工程。李爽认为搞科研必须要俯下身、沉下心,没有现场的科研是走不远的,自2011年开始, 为了解决煤矿安全生产“想不到、管不住”的难题,她坚持活跃在煤矿生产一线,曾先后到过上百座煤矿企业进行现场调研,与一线生产管理者和工作人员探讨煤矿安全管理的对象与重点,探索如何通过煤矿安全风险辨识和评估达到“人机环管”的最佳匹配。

安全风险防控的排头兵 矿山安全生产的守护者——记中国矿业大学李爽教授

智能双重预防创新团队在现场调研

经过现场大量的实践学习、积累沉淀,以及理论研究,李爽逐渐掌握到了煤矿安全风险防控研究的本质问题和关键所在。2015年,带领研究团队与兖矿集团有限公司、淄博矿业集团有限责任公司开展合作,开启了安全风险预控体系与企业特色管理体系的深度融合研究,在风险辨识和安全生产标准化方面取得了实质性的进展。 2015年12月,习近平总书记在政治局常委会上作出“对易发生重特大事故的行业领域,要采取风险分级管控、隐患排查治理双重预防性工作机制,推动安全生产关口前移”的重要指示。李爽在安全风险预控研究的基础上,开始了煤矿安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制(简称煤矿双重预防机制)理论与方法体系的研究。煤矿双重预防机制是通过风险辨识评估提前掌握生产过程中存在的风险,夯实各层级管控责任,并通过隐患排查治理确保风险处于受控状态的一种安全管理机制。煤矿双重预防机制既体现了以风险防控为核心和前提的现代安全管理思想,又与煤矿各业务数据、流程完美融合,是具有优势特色的安全管理创新,是煤矿安全风险防控研究的新方向。2017年,李爽带领团队创新风险辨识思路,首次实现了以《煤矿安全规程》《煤矿安全生产标准化管理体系》和煤矿安全事故致因链为依据的风险辨识,形成了具有规范性、权威性和通用性的煤矿安全风险数据库,与电子矿图有机融合,设计研发了政府-集团-矿企三级双重预防信息系统,实现了矿井现场安全的动态分析预警。目前,李爽带领的智能双重预防创新团队是国内煤矿双重预防机制建设的先行者和权威团队。

安全风险防控的排头兵 矿山安全生产的守护者——记中国矿业大学李爽教授

煤矿安全双重预防机制逻辑架构

02 顺应新时代,砥志攻关智能双重预防体系

近年来,随着大数据、人工智能等新一代信息技术的深度应用和煤矿智能化建设的不断推进,煤矿安全风险的智能化防控成为智能化时代煤矿安全保障领域的紧迫任务,时代又一次赋予了李爽及其研究团队新的责任和使命。由于不同矿区的煤层赋存特点各异,对安全风险防控的需求也千差万别,涉及面广、标准不统一、信息孤岛和学科交叉研究滞后等问题使得煤矿安全风险智能防控的研究举步维艰。面临煤矿智能化发展的新形势与机遇,自2018年开始,李爽带领中国矿业大学安全科学与应急管理研究院,发挥学科、理论和技术研发优势,组建了一支百余人的跨学科研究团队——智能双重预防创新团队,团队以矿山智能化安全为研究目标,坚定咬定青山不放松的信念,锚紧煤矿智能化建设背景下的智能双重预防体系进行科研攻关。

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智能双重预防创新团队

在李爽的带领下,智能双重预防创新团队从基础理论研发到关键技术攻关,从单一学科到工管结合、多学科交叉,从科学探索到企业现场应用,经过3年的努力,煤矿智能双重预防管控平台的理论体系建设和关键技术攻关不断取得丰硕成果。在理论层面,构建了智能双重预防体系的“三位一体”,即以各类安全相关数据集成为基础,对数据采取统一管理;以人工智能算法为核心,对风险进行动态评估,从而实现对煤矿安全态势、未来安全发展趋势进行预判;以平台数据与现场单兵装备互联互通,实现智能化数据的应用。在技术层面,采用多网、多系统信息融合,突破了基于矿井基本信息、安全监控、人员定位、设备监测、环境感知、安全管理等多系统数据的知识抽取与融合技术,构建了安全大数据中心;建立了全面的风险模块化数据库,开发了基于风险隐患类比和知识演化的动态风险评估技术,利用K-Means、AP聚类等算法实现了对矿井隐患、重大风险和人员违章自动归类,基于预警逻辑数据库实现下属矿井和矿井区域内安全管控薄弱环节的智能识别;融合人员定位数据,开发了井下智能巡检系统,通过手执式智能巡检仪实现了风险管控清单的智能派发和隐患现场的辅助录入,形成了智能矿区科学主动、技术密集型的安全风险自主防控和智能安全管理新模式。2020年,研究成果“煤矿双重预防体系研究及应用”获得了中国煤炭工业科学技术奖一等奖,并作为唯一安全领域的成果入选了2020年全国煤矿智能化十大进展;2021年,研发的煤矿智能双重预防管控平台被评为2019—2020年煤炭行业两化深度融合优秀项目。

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煤矿智能双重预防管控平台

03 创新安全管理模式,精准防控安全风险

煤矿智能化安全体现在煤矿智能化前沿技术与智能化双重预防的相结合。李爽智能双重预防创新团队所研发的煤矿智能双重预防管控平台将新一代信息技术应用到安全风险防控中,基于安全风险分级管控和隐患排查治理的理论逻辑,通过权威规范的煤矿安全风险数据库的建设、感知数据的统一集成管理、海量信息的智能化挖掘,构建面向煤矿企业全员的智慧型安全防控平台,实现矿山安全数据集成、安全风险自主判别、安全要素实时监控、事故隐患智能分析,创新安全管理模式,助力安全风险的精准、全面防控,为企业安全生产、政府监管和国家监察提供高效实时的智能化应用与信息服务平台。

在创新安全管理模式方面,煤矿智能双重预防管控平台立足我国国有大型矿山企业的多级管理体系,将一线工作者、上级公司和安全监管人员融为一体,构建了三级一体化的安全管理体系,围绕安全风险主题,促进安全生产从静态分析向动态感知、事后应急向事前预防、单点防控向全局联防的转变,创新实现了安全风险辨识到安全评估预警再到安全防控的“人工+机器”智能化新模式。

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智能化双重预防的逻辑机制

在安全风险精准防控方面,煤矿智能双重预防管控平台通过全面汇集安全数据,对企业集团下属煤矿和煤矿各个工作区域开展多维度智能化分析和辨识,通过探究规律、全面扫描、自主辨识、智能评价、超前预警、采取措施等步骤,可以使上级公司能够随时掌控下属煤矿安全生产态势,煤矿管理者能够实时了解井下生产的一线安全状态,从而实现安全风险的精准、全面防控。

安全风险防控的排头兵 矿山安全生产的守护者——记中国矿业大学李爽教授

煤矿智能双重预防管控平台的技术架构

04 守护矿山安全生产,服务社会健康发展

先进的技术水平和被广泛认可的理论理念,赋予了智能双重预防创新团队科研成果巨大的支持基数和持续蓬勃发展的生命力。李爽一直致力于煤矿安全风险防控与人工智能深度融合的理论开拓创新和技术自主研发,提出的煤矿智能双重预防机制的理论和技术体系,引领了全国煤矿双重预防机制建设,目前已在1 000余家国有大中型煤矿企业中推广应用,解决了双重预防机制用于煤矿特殊条件的理论开发、实施应用和先进技术依托的难题,为煤矿安全风险智能防控探索出了一条具有高度应用性和有效性的新路径。研究成果得到了煤炭行业的认可,并在山东、河南、安徽、内蒙古、山西、陕西、新疆等省(自治区)的煤矿企业推广应用。

安全风险防控的排头兵 矿山安全生产的守护者——记中国矿业大学李爽教授

煤矿智能双重预防管控平台的应用

李爽积极服务社会发展,提出的“应高度重视尾矿库面临的安全和环境风险隐患”等政策建议被中共中央办公厅等采用,主持了国家矿山安全监察局委托研究的双重预防、安全监管、标准化等方面的课题。煤矿安全双重预防机制等研究成果被《中国应急管理报》《科技日报》《中国煤炭报》等多家权威媒体深度报道,并多次被中国教育电视台、新华社中国经济信息社连线采访。

安全风险防控的排头兵 矿山安全生产的守护者——记中国矿业大学李爽教授

作为《煤矿安全生产标准化管理体系》的主要起草人之一为现场核查专家授课

安全风险防控的排头兵 矿山安全生产的守护者——记中国矿业大学李爽教授

接受中国教育电视台连线采访

李爽对安全生产法有着深度的研究,2021年7月,作为特邀学者解读了修改后的《中华人民共和国安全生产法》的亮点,并在《中国应急管理报》发表署名文章《全面推进双重预防机制建设,健全风险防范化解机制》,被国家应急管理部应急普法公众号全文发布;“新《安全生产法》强化监督管理,加大处罚力度”等政策建议被新华社智库等权威媒体采用。

随着矿山智能化的深入推进,透明矿井正逐渐成为现实,安全风险防控将浸泡在海量数据之中,以深度学习和大数据挖掘为代表的数据“感知智能”已渐感薄弱,对于需要全方位考虑矿山所有生产要素的安全风险防控,感知智能将要碰触到研究的天花板,由感知智能跨越到认知智能的知识图谱技术将是未来矿山安全智能风险防控的发展方向。现阶段安全风险管理领域知识图谱研究仅限于实现静态风险展示,研究引入时间信息,开发面向实时动态信息的矿山安全风险领域知识图谱构建技术,是下阶段矿山安全风险防控迈入认知智能的关键,也是李爽及其智能双重预防创新团队的科研攻坚主战场。

勇当安全风险防控排头兵,做智能矿山安全生产守护者,是李爽及其研究团队的责任和使命,在煤矿智能化建设的浪潮中,将继续脚踏实地、砥志研思,为我国矿山智能化的安全发展做出新贡献!

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