煤矿安全编码智能分析与评价

预警控制信息管理系统研究与开发

张文胜  张宝海  张光同  王旭波  王伟

（枣矿集团田陈煤矿）

生物钟等17要素等评价信息，建立了人员安全系数评价技术标准数据库》。重点确定了矿井各类安全隐患和人员行为四级自动升级分类预警控制系统。是煤矿安全基础技术管理、矿山安全技术、编码技术、人工智能与计算机技术相结合产物，多学科交叉研究与开发。

关键词：安全编码 智能 预警 分析

从国内煤矿安全生产情况调查分析，就安全管理的角度上分析可概括为：①理论研究与现实尚有一定的距离。②现场有实践经验的管理者缺乏知识更新和专业理论研究。③煤矿安全技术标准滞后。④从业人员整体素质偏低。⑤资金投入不足，技术得不到更新。⑥产业集中度不够，不能有效的研究开发危险源等技术标准数据库和相关技术。从国内外安全生产情况调查分析，美国、印度等发达国家仅利用现代高科技手段进行重大危险源的预警。目前我国尚未建立危险源和人员安全系数、安全责任绩效考核数据库，也未建立从安全生产管理过程中存在的基础的、基层的、系统的危险、有害因素辨识与评价、隐患级别分类、分级数据库和预警系统。

目前，进行相关学科研究并探索煤矿人本管理模式，建立系统的危险有害因素辨识、风险评价与控制等技术标准数据库，实施智能分析与评价预警控制管理，对各种危险因素做出全面评价和分级预警，从根源上预防事故；为工程设计和安全管理提供各项对策措施等技术保障。符合煤矿行业发展方向和要求，特别是切合现代煤矿安全管理的实际，能够直接转化为一线生产力。

通过研究及其运用现代模糊数学、计算机科学、人工智能、神经网络以及其它交叉学科、国内外安全系统工程理论和方法为基础；围绕煤矿安全生产，开展事故致因因素等理论研究，利用煤矿历年安全事故案例分析、生产管理中存在的危险、有害因素在转换为隐患和“三违”的条件等信息，对照安全法规、条例、规程、质量标准等要求和煤矿安全评价程序、分析处理技术和统计分析方法，建立起“煤矿安全编码智能分析与评价预警控制信息管理系统”（简称“安全编码预警管理系统”）。

一、人本管理理论的研究

1、煤矿安全事故致因因素分析

利用系统安全工程理论与事故致因因素原理，针对煤矿安全生产管理和环境因素复杂多变的特点，进行和逻辑推理分析：煤矿“安全隐患”来自物的不安全状态即危险源，与管理上的缺陷或人失误共同偶合才能形成。但是，由于种种的原因，煤炭行业历来以脏、险、累、苦著称，从业人员整体素质相对偏低。据统计，全国现有的28000处煤矿中，小煤矿25000多处，占煤矿总数的90％。目前国有煤矿中，大专以上程度的技术人员仅占职工总数的3%左右，地方煤矿比例相对更低，而发达国家为60％以上。专业技术人才严重缺乏，从业人员素质偏低。技术人员匮乏和层次低使技术措施不到位，制约安全知识技术和安全管理水平的提高；从业人员素质偏低造成业务技术素质低下，安全措施不能有效的、完整的实施。客观上一旦形成隐患，主观上人又有不安全行为，就会立即发生事故。如果管理得当、控制及时，不安全状态变为安全状态，则不会形成隐患。

从管理失误为主的事故模型中可以看出，虽然造成事故的直接原因是人的不安全行为和物的不安全状态。但是，造成“人失误”和“物故障”的直接原因却常常是管理上的缺陷。后者虽然是间接原因，但它却是背景因素，而又常是发生事故的本质原因。人的不安全行为可促成物的不安全状态；而物的不安全状态又会在客观上造成人之所以有不安全行为的环境因素。人为因素是发生矿难的根源。

人是生产过程中的主体，可以这样说解决矿难问题，首先要解决人的因素，人的问题解决了，煤矿安全也就有了保障。通常人不经意间的违章操作就导致事故发生。这主要取决于人的心理因素和物理因素。

因此，在目前和今后相当长的时间内，煤矿安全生产管理仍以控制人不安全行为为主要控制目标，即“人本管理”模式。

2、人本管理理论的导出

应用“管理失误为主的事故模型”、瑟利模型即“人的因素”、操作过程S－O－R的人因素的综合模型，事故因果连锁论、现代事故因果连锁和人失误的原因等人因素的系统安全理论原理；根据目前国家立法、监管力度和现代安全企业文化管理模式；结合煤矿企业安全生产形势、人员素质、技术装备和国内相对比较先进的检测、监控手段，分析导致事故发生的人本管理因素研究可以推导出图1 “人本管理的因素模型”。

第一安全管理的根本—提高人员素质即人本管理

根据人的行为反射层次原理，我们对每一岗位制定岗位工作流程，防止因反射层次的行为，引起操作者不注意而错误地接受刺激，或操作对象、程序变更、仪表、设备、人机学设计不合理而发生失误。岗位责任制、操作规范和技术操作规程等，可以杜绝规则层次的行为，因操作者思路错误或选错了替代方案而失误；利用信息技术控制操作者，养成用脑思考问题的习惯，防止在出现异常情况的场合下容易发生失误。利用风量、煤尘、瓦斯、水害、火灾、动压、机电、运输等定值检测、监控报警系统和亮度、信号、语音等警告，以及生产过程的隐患自动升级预警系统，提醒操作者知识层次的行为，杜绝操作者受已有的知识、概念、环境因素所左右，可能做出错误的假设、设想或推论，或对事故原因与对策的关系考虑不足而发生操作和管理失误。

在进行安全教育时，要针对各层次行为存在的不足，采取恰当的弥补措施。把安全技术知识、操作技能和安全态度教育作为培训的主要任务，提高员工知识技能技巧、业务素质。通过对受教育者培训进行反复的实际操作训练和心理素质训练，用良好的企业文化陶冶和铸造员工灵魂。让员工具有较强的认知、感知能力和良好的心理素质。掌握煤矿环境因素构成危险的警告方式，并能感觉、认识到各种警告方式，利用安全预警系统避免危险。掌握煤矿环境因素要决定采取何种措施和方法来避免危险，达到无伤害或降低到最低程度的目的。提高员工心理、生理性危险和有害因素的防御能力。在进行反复的实际操作训练过程中，加强员工操作训练提高操作技能。培育全体员工共同遵守的价值观和行为规范，让员工树立以日事日毕、日清日高为目标；理解并掌握“认真对待每一天、每一处、每件事”企业精细化管理的要求和目的；知道人人、事事、处处、时时有标准的标准化管理格局。通过行为性危险和有害因素与基本素质能力、经验与认知培养训练。让员工铭刻在心中：谁在什么地方干什么所存在的环境危险、有害因素，这些有害因素在工作过程中的可控性，为什么这么干能避免危险，达到无伤害或降低到最低程度的目的，又如何按流程、标准干好。

其次安全管理的依据--法规、规章、制度：即人治转变为法治

按照安全编码预警评价控制流程。根据国家法律、法规、条例，煤矿行业规程、标准和企业管理现状，制订适合本企业自身的管理规范、规章、制度建立了三个数据库，运用计算机网络技术平台，自动实现日常用语、安全隐患和技术标准查找和互动转换显示与滚动，便于管理人员和员工掌握煤矿三大规程、质量标准化的标准术语；进一步提高全员安全知识、风险能力、应急准备系统、目标指标和专项对策措施。便于对安全隐患提出整改处理建议及改进意见。

通过安全预警管理系统建立知识共享机制等措施，把煤矿企业所存在的各种危险、有害因素明确的告知全体员工，了解有谁来进行评价、监督管理；采取了那些技术装备、检测、监控手段和技术措施等来控制这些危险、有害因素发生。当出现这些危险、有害因素发生时，员工应该又如何能避免危险等。促进知识的运用、传播与知识的创新，杜绝了人的行为失误和主观意识判断，达到无伤害或损坏的目的。从而从根本上提升人员的内在素质，打造本质安全人；把各种现场管理信息实现人与人、人与机的零距离对话，实现了人制到法制的转变。

第三安全编码预警闭合管理模式是物本管理与人本管理结合的产物。

人本管理的本质主要强化工作过程流程化闭合管理模式，实现管理上的无遗漏、零缺陷。煤矿企业要真正实现本质安全生产，必须实现物本管理与人本管理的结合。

安全编码预警闭合流程管理模式是依据国家法律、法规、行业、企业标准以及本企业的规章制度等信息编码输入的，是应用《安全预警编码评价控制管理系统》传递方式把现场危险源辨识、风险评价和风险控制过程的信息传递给每一个工作人员，通过网络信息强制代替管理人员管制。实现隐患信息标准自动对照，进行“三违”自动介定和违章人员处理及统计，避免了人的管理失误和主观行为。同时，煤矿企业依据法律和国家政策，在策划、制订企业安全目标时，要利用人的行为因素控制模型和人本管理的因素模型，把工作过程全部纳入可控制过程中。当过程存在的危险、有害因素出现时，要把整个过程，都掌握在可控制范围内。①利用视觉、听觉、气味、触觉警告，全部纳入人的视觉范围内。②把工作过程存在的危险、有害因素信息，尽可能全部纳入人的认知和理智处理范围内。利用风量、煤尘、瓦斯、水害、火灾、动压、机电、运输等定值检测、监控报警系统，以及生产过程的危险源识别——评价与整改——自动升级预警等警告摸板，放在人经常路过的视觉范围内。③煤矿生产作业是由人员、机械设备、工作环境组成的人——机——环境系统。作为系统元素的人员、机械设备、工作环境合理匹配，使机械设备、工作环境适应人的生理、心理和动作空间特征，才能使人员操作简便准确、失误少、工作效率高。系统应用S-O-R原理，即对事件的感觉（刺激，S），对事件的认识（内部响应、认识活动，O）以及生理行为响应（输出，R）。借助现代计算机信息技术，以最少的人工介入，减少人的失误和劳动，实现集成化、自动化操作。④良好的系统安全管理模式，属于人的决策范围，能把一个不安全系统修改为一个更为安全的等价系统，客观的危险，转变为无伤害无损失。当一个系统产生行为波动时，利用先进的技术装备、检测、监控设施和技术手段，把安全生产系统的波动给出足够时间和空间及时进行处理。用现代化的机器技术代替人操作，不仅可以减轻人的劳动强度，而且可以有效地避免或减少人失误，提高工作效率。

二、人本管理的因素模型建立与应用

煤矿是以安全管理为中心，安全管理涉及到煤矿生产全过程方方面面，如设备、人力资源、物流管理、财务、工程质量等等。它是整个系统的核心和连接中心。安全编码智能分析与评价预警控制信息管理系统是应用人本管理的因素模型原理设计、开发的。该系统涉及到煤矿生产的采掘、机运、通防、调度、地质测量、地面生产、经营和后勤服务的全过程。

1、危险、有害因素辨识、风险评价与控制技术标准数据库：

针对煤矿生产过程中存在的、过去的、将来的已经发生的及可能发生的危险有害因素进行辨识，依据法律、法规、“三大规程”、安全评价程序，利用LEC、FTA法等模糊数学原理进行定性、定量分析；根据经验和计算对部分煤矿事故案例和危险源进行定性、定量统计分析；先后收集和整理了枣庄和滕南矿区1999年到2005年现场安全隐患信息7680条，筛分归类整理为安全隐患信息4700条，各种约定俗成的现场术语4000种；结合各种矿山事故案例分析与评价结果，分类分级评价出安全管理的危险源（隐患内容）、日常用语、标准术语、对策措施条款内容共计5611条；利用操作过程S－O－R的人因素的综合模型，结合修正人的因素（人的行为因素控制）模型，依据法律、法规、“三大规程”和质量标准化标准整理出1024种“三违”界定标准。设备安全管理信息对照收集、统计、整理。对全矿在籍设备的规格型号、技术参数、设备的技术操作规程等历史随机资料以及管理单位、管理（维护、维修、责任）人、使用单位等进行收集、统计、整理，根据设备管理标准和考核要求、使用情况等进行对照信息同时还根据矿井上、下生产、辅助、服务工作特征，建立了195个岗位行为因素综合控制（SOR）标准。共建立19956条危险、有害因素辨识、风险评价与控制技术标准信息数据库。

2、安全责任绩效考核体系自动跟踪监控技术数据库：

根据安全管理和现代企业管理要求，对安全目标、生产管理、物流、投资保障、工程质量等管理相应信息对照依据法律、法规、“三大规程”、本企业自身的管理规范、规章制度、各种考核标准等信息，收集、统计、整理4815条考核标准。编制定制、定值标准。

3、人员安全系数评价技术标准数据库：

根据田陈煤矿1999年到2005年5846人次例“三违”和煤矿事故中人员伤害个例信息分析，结合下井人员准入条件和管理规范、环境因素等信息，总结出从事井下工作人员的年龄段、工作经历、技能和能力，人体生物等17要素各项评价得分标准，计算出人员安全系数并进入个人系统档案（如表三）。一般人员安全系数应在0.7～0.75之间；技师以上安全系数应在0.75～0.85，对井下安全系数0.75以上工作人员,确定为安全自保人员，安全系数在0.65以下的确定为安全不可靠人员，需要严格监督管理重点控制。

从一年多的运行时间检验，“三违”人员与安全系数计算结果吻合率达85%以上，“三违”人员与人体生物钟检测结果吻合率达90%以上。当然本项技术还需要大量的实践来进一步检验证明和修订完善。

4、重点确定了矿井各类安全隐患和人员行为等智能分析评价四级自动升级分类预警控制系统。

把矿山涉及到的安全、设备、人员和考核等方面127种表格，设计整合为安全管理信息综合统计、风险评价级别及分级标准信息对照、风险控制信息；危险源（出现几率）识别统计等27种信息表格，把这些表格数据代表的不同信息进行唯一编码。确定了管理人员安全检查范围、条款和所承担责任等安全定制管理标准。利用计算机科学全面实施定员、定制分析、评价、智能化闭合自动管理网络系统资源技术平台。智能化闭合自动管理依据安全生产法、安全评价导则、煤矿“三大规程”、ISO9000质量管理体系管理的八项原理、OHSAS 18001职业健康安全管理体系、过程方法PDCA闭合循环原理（图3）和安全隐患信息控制过程数据库查询系统（表四）。系统程序编制遵循编码管理统一性、惟一性、稳定性的原则等进行设计。

依靠强大的隐患、三违等数据库支持和安全信息编码手段等方法，最终实现：①在日常煤矿安全生产管理过程中，各种安全检查、矿井安全监测、监控数据等相关信息只要进入系统；当录入信息被接收时，程序便开始自动数据分析，页面自动显示：隐患或“三违”违反的标准条款和内容等相关设置内容，并自动进入四级预警系统。当录入信息不能被接收时，工作人员可随时进行相关信息的添加、修改和录入，此时，后台程序读入数据库，将数据内容送入网页，数据与图形同时进行显示并进入循环。②四级预警：一级预警是隐患存在地点的单位；二级预警是存在隐患单位如不按时整改或隐患恶化直接自动升级进入二级预警职能主管部门；三级预警是对二级职能分管部门不按时安排整改，自动升级或根据隐患恶化直接进入三级分管领导；四级预警是矿主管领导或上级主管部门。预警系统均为声光提示、人机对话、手机短信预警与回复。③强大的自动分析综合统计。该系统仅输入隐患信息、时间、地点和安全质量检查结果信息，实现多级安全管理信息的综合统计与上报：安全大 (专项)检查覆盖率统计，“三违”人员、管理人员下井情况，同一问题在同一单位发生的几率，某一时间段同一地段安全检查覆盖率、隐患统计、重大隐患的自动上报等多种信息的自动分析综合统计。实现了信息的自动查找和互动转换。

三、实施效果

通过田陈煤矿近二年运行检验和21次修订和程序升级完善，现已稳定运。隐患对照标准准确率达90%以上，自动分析综合统计率达100%；“三违”界定、准确率达95%以上，“三违”人员与安全系数吻合率达85%以上，“三违”人员与人体生物检测结果吻合率达90%以上；四级声光提示或手机短信预警率达100%；其他方面基本达到了设计要求。

图1：人本管理的因素模型

图2：系统信息管理模式平台

图3：PDCA闭合循环原理模式