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煤矿主要工种本体构建及安全规则推理

吴攀鑫 刘鹏 舒雅 余钱坤 丁恩杰

吴攀鑫,刘鹏,舒雅,等. 煤矿主要工种本体构建及安全规则推理[J]. 工矿自动化,2022,48(1):62-68.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021080053
引用本文: 吴攀鑫,刘鹏,舒雅,等. 煤矿主要工种本体构建及安全规则推理[J]. 工矿自动化,2022,48(1):62-68.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021080053
WU Panxin, LIU Peng, SHU Ya, et al. Ontology construction and safety rule reasoning of main types of work in coal mine[J]. Industry and Mine Automation,2022,48(1):62-68.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021080053
Citation: WU Panxin, LIU Peng, SHU Ya, et al. Ontology construction and safety rule reasoning of main types of work in coal mine[J]. Industry and Mine Automation,2022,48(1):62-68.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021080053

煤矿主要工种本体构建及安全规则推理

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021080053
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(71972176);智慧矿山开放基金项目(2019LH10)。
详细信息
    作者简介:

    吴攀鑫(1998—),男,安徽安庆人,硕士研究生,主要研究方向为本体语义和知识图谱,E-mail: 1970496889@qq.com

  • 中图分类号: TD67

Ontology construction and safety rule reasoning of main types of work in coal mine

  • 摘要: 目前煤矿领域本体侧重于对事故的预测,尚无针对煤矿作业人员操作安全性的本体研究。为及时发现作业人员的危险操作来为作业人员提供安全预警,提出了一种煤矿主要工种本体构建及安全规则推理方法。根据煤矿实际生产状况,将煤矿生产中的作业人员、操作设备、操作方法、地点、环境、事故和状态等信息形式化表示,利用本体语言构建了覆盖采煤系统、掘进系统、机电运输、地质测量、通风瓦斯、综合防尘和选煤厂等生产系统的煤矿主要工种本体。根据煤矿领域专业文献中的安全生产规定,基于Jena自定义规则语法制定了安全规则,并基于安全规则实现对煤矿主要工种本体中作业人员操作安全性的推理。实验结果表明,基于煤矿主要工种本体及安全规则来判断作业人员安全状态有效可行,为煤矿安全生产提供了一种辅助保障手段。

     

  • 图  1  Jena推理机结构

    Figure  1.  Structure of Jena reasoner

    图  2  本体构建流程

    Figure  2.  Flow of ontology construction

    图  3  煤矿主要工种本体框架

    Figure  3.  Ontology framework of main types of work in coal mine

    图  4  实例可视化

    Figure  4.  Instance visualization

    图  5  推理流程

    Figure  5.  Reasoning flow

    图  6  采煤系统作业人员安全状态推理

    Figure  6.  Safety state reasoning of coal mining personnel

    图  7  掘进系统作业人员安全状态推理

    Figure  7.  Safety state reasoning of roadway heading personnel

    图  8  机电运输作业人员安全状态推理

    Figure  8.  Safety state reasoning of electromechanical and transportation personnel

    图  9  通风瓦斯作业人员安全状态推理

    Figure  9.  Safety state reasoning of ventilation and gas personnel

    表  1  煤矿主要工种

    Table  1.   Main types of work in coal mine

    工种类别工种名称
    采煤系统工种 清煤工、攉煤工、采煤爆破工、采煤打眼工、回柱绞车司机、乳化泵司机、端头支护工、设备安装回撤工、充填工、液压支架检
    修工、液压支架工、风镐工、回柱放顶工、回采巷道维修工、采煤机司机、采煤机检修工、移溜工、单体支护工
    掘进系统工种 掘进机司机、掘进机检修工、掘进打眼工、掘进爆破工、凿岩机操作工、掘砌工、锚杆支护工、锚喷支护工、锚索支护工、架棚
    支护工、砌碹支护工、运料工、推车工、耙矸机司机、装载工、混凝土喷射机操作工、轨道工
    机电运输工种 空气压缩机司机、提升机司机、通信维修工、机车司机、主排水泵司机、小绞车司机、架线机车司机、井下架空乘人装置司机、
    破碎机司机、转载机司机、刮板输送机司机、带式输送机司机、把钩工、电钳工、防爆检查员、井下电工
    地质测量工种 矿井地质工、水文地质工、测量工、探放水工
    通风瓦斯工种 测风员、井下钻探工、火区观测工、瓦斯抽放监测工、瓦斯抽放泵司机、瓦斯检查员、气体监测采样工、瓦斯管路安装维护工、
    防突工、局部通风机司机、便携式瓦斯报警仪检修工、自救器维修发放工、通风设施工、通风木工、主要通风机司机
    综合防尘工种 冲洗刷浆工、煤层注水工、管路安装工、防尘工、防尘设施安装检查工
    选煤厂工种 介质泵司机、分流箱操作工、叉车司机、小型翻斗车司机、带式压滤机司机、平台操作工、振动筛司机、旋流器操作工、机械维修工、水泵司机、浓缩机司机、电气维修工、磁选机司机、离心脱水机司机、箱式压滤机司机、给煤机司机、螺旋分选机司机、起重工
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    表  2  部分子类中英文对照

    Table  2.   Partial subclass in both Chinese and English

    中文英文
    采煤爆破工CoalMiningBlaster
    端头支护工EndSupportWorker
    提升机司机HoistDriver
    主排水泵司机MainDrainageDriver
    通风设施工VentilationFacilityWorker
    带式输送机BeltConveyor
    采煤机Shearer
    液压支架HydraulicSupport
    转载机Transloader
    瓦斯抽放泵GasDrainagePump
    主要通风机MainVentilator
    盲巷BlindRoadway
    煤与瓦斯突出GasBurst
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    表  3  部分属性中英文对照

    Table  3.   Partial property in both Chinese and English

    中文英文
    使用use
    采取某操作takeOperation
    在某处作业workIn
    检修overhaul
    穿戴wear
    在下方isUnder
    设备状态hasState
    运输convey
    携带carry
    甲烷浓度hasCH4ConcentrationValue
    运行速度hasRunningSpeed
    作业深度hasDepthValue
    温度hasTemperatureValue
    电压hasVoltageValue
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    表  4  部分安全规则

    Table  4.   Partial safety rules

    安全生产规定自定义安全规则
    规则1:采煤打眼工作业时,应采用湿式打眼,严禁采用干式打眼 Rule1: (?x rdf:type O:CoalMiningDriller)(?x O:workIn ?y)(?y rdf:type O:WorkingPlace)(?x O:takeOperation ?z)
    (?z rdf:type O:WetTypeDrilling) −>(?x O:hasSafetyState O:Safe)
    规则2:掘进机司机发现有冒顶预兆或危及人员安全时,应立即停车,切断电源 Rule2: (?x rdf:type O:RoadheaderDriver)(?x O:workIn ?y)(?y rdf:type O:WorkingPlace)(?y O:hasEnvironment ?z)
    (?z rdf:type O:Roofcaving) −>(?x O:hasSafetyState O:Dangerous)
    规则3:机车运行过程中司机必须经常注意前方,严禁闯红灯 Rule3: (?x rdf:type O:LocomotiveDriver)(?x O:workIn ?y)(?y rdf:type O:WorkingPlace)(?x O:takeOperation ?z)
    (?z rdf:type O:RunningRedLight) −>(?x O:hasSafetyState O:Dangerous)
    规则4:防突工作业地点要安设瓦斯传感器,
    确保瓦斯超限自动断电
    Rule4: (?x rdf:type O:OutburstPreventionWorker)(?x O:workIn ?y)(?y rdf:type O:WorkingPlace)(?y O:hasFacility
    ?z)(?z rdf:type O:GasSensor) −>(?x O:hasSafetyState O:Safe)
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  • [1] 李运强, 黄海辉. 世界主要产煤国家煤矿安全生产现状及发展趋势[J]. 中国安全科学学报,2010,20(6):158-165. doi: 10.3969/j.issn.1003-3033.2010.06.027

    LI Yunqiang, HUANG Haihui. Current status and trend of coal mine safety in world's main coal mining countries[J]. China Safety Science Journal,2010,20(6):158-165. doi: 10.3969/j.issn.1003-3033.2010.06.027
    [2] 王凯, 蒋曙光, 马小平, 等. 瓦斯爆炸致灾通风系统实验及应急救援方法[J]. 中国矿业大学学报,2015,44(4):617-622.

    WANG Kai, JIANG Shuguang, MA Xiaoping, et al. Experimental of the ventilation systems hazard by gas explosion and the methods of emergency rescue[J]. Journal of China University of Mining & Technology,2015,44(4):617-622.
    [3] 宋洋. CTCS−3级列控系统测试案例本体构建与应用研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2013.

    SONG Yang. Research on building of ontology for CTCS-3 test cases with application[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2013.
    [4] 朱淑媛, 罗军. 基于本体的领域自动问答系统研究[J]. 计算机应用与软件,2019,36(8):98-105. doi: 10.3969/j.issn.1000-386x.2019.08.018

    ZHU Shuyuan, LUO Jun. Domain automatic question answering system based on ontology[J]. Computer Applications and Software,2019,36(8):98-105. doi: 10.3969/j.issn.1000-386x.2019.08.018
    [5] 田董炜, 仇阿根, 张志然. 多层次地质灾害领域本体构建与应用[J]. 测绘科学,2019,44(6):330-336.

    TIAN Dongwei, QIU Agen, ZHANG Zhiran. Domain ontology construction and application of multi-level geological disasters[J]. Science of Surveying and Mapping,2019,44(6):330-336.
    [6] 李霞. 基于领域本体的白族服饰信息分类体系及检索研究[D]. 昆明: 云南师范大学, 2018.

    LI Xia. The classification system and retrieval research on Bai Chinese clothing based on ontology[D]. Kunming: Yunnan Normal University, 2018.
    [7] 药慧婷. 煤矿掘进工作面本体建模与推理研究[D]. 太原: 太原科技大学, 2016.

    YAO Huiting. Research on ontology modeling and reasoning of coal mine heading face[D]. Taiyuan: Taiyuan University of Science and Technology, 2016.
    [8] 张帝, 孟磊, 董飞, 等. 基于本体的矿井突水预警知识库的构建[J]. 煤矿安全,2018,49(11):91-95.

    ZHANG Di, MENG Lei, DONG Fei, et al. Construction of mine water inrush warning knowledge base based on ontology[J]. Safety in Coal Mines,2018,49(11):91-95.
    [9] 景江波. 基于时空约束的瓦斯事故知识库构建及预警推理[D]. 徐州: 中国矿业大学, 2020.

    JING Jiangbo. Knowledge base construction and early warning inference of gas accidents based on time-space constraints[D]. Xuzhou: China University of Mining and Technology, 2020.
    [10] 刘鹏, 赵慧含, 仰彦妍, 等. 基于OWL的瓦斯爆炸事故语义本体构建及推理[J]. 煤炭科学技术,2018,46(8):16-23.

    LIU Peng, ZHAO Huihan, YANG Yanyan, et al. Construction and reasoning of semantic ontology for gas explosion accident based on OWL[J]. Coal Science and Technology,2018,46(8):16-23.
    [11] 韩照光. 面向新闻领域的用户行为捕获系统设计与实现[D]. 北京: 北京邮电大学, 2010.

    HAN Zhaoguang. Design and implementation of news-oriented user behavior capture system[D]. Beijing: Beijing University of Posts and Telecommunications, 2010.
    [12] 陈丽. 糖尿病辅助诊疗系统的本体知识库设计与实现[D]. 南昌: 南昌大学, 2018.

    CHEN Li. The design and implementation of ontology knowledge for diabetes aided diagnosis and treatment system[D]. Nanchang: Nanchang University, 2018.
    [13] SOHN M, JEONG S, LEE H J. Case-based context ontology construction using fuzzy set theory for personalized service in a smart home environment[J]. Soft Computing,2014,18(9):1715-1728. doi: 10.1007/s00500-014-1288-7
    [14] 侯天祝. 本体推理中组合推理机制的研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2016.

    HOU Tianzhu. Research of combined reasoning mechanism in ontology reasoning[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2016.
    [15] 潘超, 古辉. 本体推理机及应用[J]. 计算机系统应用,2010,19(9):163-167. doi: 10.3969/j.issn.1003-3254.2010.09.037

    PAN Chao, GU Hui. Ontology reasoner and its application[J]. Computer Systems & Applications,2010,19(9):163-167. doi: 10.3969/j.issn.1003-3254.2010.09.037
    [16] CARROLL J J, DICKINSON I, DOLLIN C. Jena: implementing the semantic web recommendations[C]//The 13th International World Wide Web Conference, New York, 2003: 214-217.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-20
  • 修回日期:  2022-01-06
  • 刊出日期:  2022-01-20

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