CN112613767B - 一种煤矿违规开采的识别方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开是关于一种煤矿违规开采的识别方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：确定设定时间段内每个作业人员有轨迹数据的时间段和无轨迹数据的时间段，其中，连续无轨迹数据的时间段的时长超过设定时长的作业人员为轨迹异常人员；将所述轨迹异常人员进行分组，使得同组人员无轨迹数据的时间段满足交替性；根据分组数量判断煤矿是否存在违规开采的情况。本公开提供的方案，能够识别煤矿是否存在违规开采的隐瞒工作面，从而辅助监管机构进行远程精准执法，大大提高了执法效率。
Description
技术领域
本公开涉及煤矿安全生产数据特征识别领域，尤其涉及一种煤矿违规开采的识别方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
《煤矿重大生产安全事故隐患判定标准》(原国家安全生产监督管理总局令第85号)中指出煤矿图纸作假、隐瞒采掘工作面属于重大生产安全事故隐患。具体为，煤矿提供的采掘工程平面图图纸作假，隐瞒采掘工作面，在批准的采场之外违规布置采掘工作面，不在图纸上标绘，每当检查前，立即撤出采掘队组，设置假密闭，欺骗检查人员。或者检查时矿井提供及汇报采掘工程平面图内容虚假，无正在开采的工作面，属于隐瞒工作面。或者煤矿上报的工作面不具备回采条件，矿井另有回采工作地点，矿方未如实汇报。
目前，针对隐瞒工作面的违规开采行为依赖于煤矿现场的执法检查，但由于现场检查的覆盖范围有限且工作量大，仍然不易发现隐瞒工作面的违规开采行为，且执法效率较低。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种煤矿违规开采的识别方法、装置、设备及存储介质，能够基于煤矿井下作业人员轨迹异常分析识别煤矿是否存在违规开采的隐瞒工作面。。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种煤矿违规开采的识别方法，包括：
确定设定时间段内每个作业人员有轨迹数据的时间段和无轨迹数据的时间段，其中，连续无轨迹数据的时间段的时长超过设定时长的作业人员为轨迹异常人员；
将所述轨迹异常人员进行分组，使得同组人员无轨迹数据的时间段满足交替性；
根据分组数量判断煤矿是否存在违规开采的情况。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种煤矿违规开采的识别装置，包括：
人员确定模块，用于确定设定时间段内每个作业人员有轨迹数据的时间段和无轨迹数据的时间段，其中，连续无轨迹数据的时间段的时长超过设定时长的作业人员为轨迹异常人员；
人员分组模块，用于将所述轨迹异常人员进行分组，使得同组人员无轨迹数据的时间段满足交替性；
违规判断模块，用于根据分组数量判断煤矿是否存在违规开采的情况。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种终端设备，包括：
处理器；以及
存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
能够根据煤矿每日上传的井下作业人员的定位数据来获取轨迹数据，进而对井下人员的轨迹进行分析，确定异常轨迹，从而能够识别煤矿是否存在违规开采的隐瞒工作面，从而辅助监管机构进行远程精准执法，大大提高了执法效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种煤矿违规开采的识别方法的流程示意图；
图2是第i个人和第j个人某一段无轨迹时间示例图；
图3是某煤矿采煤队第1组轨迹异常分布示意图；
图4是某煤矿采煤队第2组轨迹异常分布示意图；
图5是根据本公开一示例性实施例示出的一种煤矿违规开采的识别装置的结构框图；
图6是根据本公开一示例性实施例示出的一种计算设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
按照煤矿安全生产的要求，煤矿通常会通过在井下建设定位分站的方式来获取井下作业人员的定位数据，从而获取到井下采煤工作面、掘进工作面作业人员工种、班次信息、人员轨迹数据。申请人经过调研发现，煤矿企业为防止隐瞒工作面被监管单位发现，通常在该工作面并不建设分站，所以将其他工作面的采煤队或掘进队作业人员抽调至隐瞒工作面进行生产作业，会出现无井下人员轨迹情况。当人员离开隐瞒工作面去其正常作业地点工作时，井下人员轨迹正常。
基于此，本公开提供了一种煤矿违规开采的识别方法、装置、设备及存储介质，通过分析采煤队、掘进队中每个井下人员轨迹异常出现的时间，并对同一个队中轨迹异常的人员按照异常时间的交替性进行分组处理，以反映人员轨迹异常数据分布的特征及规律，进而判断采煤队、掘进队轨迹异常的人员无轨迹时间是否具备交替性，得出煤矿是否可能存在隐瞒工作面。
以下结合附图详细描述本公开实施例的技术方案。
图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种煤矿违规开采的识别方法的流程示意图。
参见图1，
该方法包括：
110、确定设定时间段内每个作业人员有轨迹数据的时间段和无轨迹数据的时间段，其中，连续无轨迹数据的时间段的时长超过设定时长的作业人员为轨迹异常人员；
具体的，井下作业人员通常去隐瞒工作面作业时不会短暂的只去一两天，而且如果作业人员是一两天无轨迹有可能为正常排班轮休。本发明假定采煤工作面、掘进工作面作业人员正常休息天数不超过x天(x可以根据煤矿实际的轮休制度调整，取正常情况下最长的轮休天数)，当存在连续x天以上无人员轨迹数据，但在这段时间后再次出现人员轨迹数据，则判断该人员轨迹存在异常，以此计算得到采煤队、掘进队中轨迹异常的作业人员。(比如当一个人员出现有轨迹、x天以上无轨迹、...、有轨迹、x天以上无轨迹、有轨迹...这样的情况即为轨迹异常)。
120、将所述轨迹异常人员进行分组，使得同组人员无轨迹数据的时间段满足交替性；
步骤120具体包括：将所述轨迹异常人员进行分组，使同组人员无轨迹数据的时间段拼接后，能够覆盖所述设定时间段，并且，后一个无轨迹数据的时间段的开始时间早于前一个无轨迹数据的时间段的结束时间的后一天。
具体的，依次分析采煤队、掘进队同一个队中轨迹异常的人员，按照轨迹异常时间的交替性进行分组处理，分为一个组的人员无轨迹时间可以覆盖整个监测时间轴。根据上述条件遍历计算每个作业人员，进而得到采煤队、掘进队轨迹存在异常的人员分组，分组计算过程如下。
假设一个队中有m个作业人员,第i个人员在连续n天内井下人员轨迹集合为其中1≤i≤m。
第i个人某一段无轨迹集合为
第j个人某一段无轨迹集合为
如上图2所示，判断第j个人与第i个人异常轨迹存在交替性，也就是这两个人可以分为同一个组需要满足的条件为a≤c≤x+a+b+1，其中a、b、c为自然数。采煤工作面、掘进工作面作业人员正常休息天数不超过x天，1≤j≤m。
基于步骤120遍历计算采煤队、掘进队中每个异常轨迹人员是否满足分组条件，使得每个存在轨迹异常的人员都能不遗漏的划分到某一组中，即满足分组的穷尽性原则，并且每个轨迹异常的人员在第二步的分组条件下只能被分到一个组中，而不能同时被分到几个组，即满足分组的互斥性原则。通过分组的穷尽性原则、互斥性原则可以全面反映采煤队和掘进队存在轨迹异常的数据分布的特征及规律。
某煤矿采煤队第1组轨迹异常分布见图3，某煤矿采煤队第2组轨迹异常分布见图4，掘进队类似采煤队故不重复展示。
130、根据分组数量判断煤矿是否存在违规开采的情况。
具体的，当一个队的异常人员只有1个分组时，这1个组的人可能为正常排班轮休。为排除这种偶然性，当存在一个队的异常人员分组组数大于等于2个时，进而判断采煤队、掘进队轨迹异常的人员无轨迹时间是具备交替性，那么这些人员可能是轮流在隐瞒工作面作业，煤矿可能存在隐瞒工作面。
可选地，在该实施例中，步骤130具体包括：
1301、当分组数量小于或等于设定数量时，判断煤矿没有违规开采的情况；
1302、当分组数量大于所述设定数量时，判断煤矿存在违规开采的情况。
可选地，还可以通过有效风量率方法进行判断煤矿是否存在隐瞒工作面，在该实施例中，该方法还包括：
140、计算所述设定时间段内各个采样时刻的有效风量率；
150、计算全部采样时刻中有效风量率低于设定值的比例；
160、当分组数量小于或等于设定数量，且所述比例小于或等于设定比例时，判断煤矿没有违规开采的情况；
170、当分组数量大于所述设定数量，且所述比例大于所述设定比例时，判断煤矿存在违规开采的情况。
具体的，《煤矿安全规程》第158条中规定，主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密,其外部漏风率在无提升设备时不得超过5％,有提升设备时不得超过15％。《AQ_1028-2006_煤矿井工开采通风技术条件》规定，矿井有效风量是送到采掘工作面、硐室和其他用风地点的风量之总称，有效风量率是矿井有效风量占矿井总风量的百分数。
煤矿存在隐瞒工作面时，有效风量中未计入隐藏工作面的通风量，所以会导致煤矿有效风量率低于85％。假定y天内有效风量率大于0的数据中，有效风量率低于85％的比例如果大于z％，则该煤矿在这y天内可能存在隐瞒工作面。有效风量率P有效的计算公式为：
其中，Q有效为矿井的有效风量，Q矿总为矿井总风量，v采、l采和h采分别为采煤工作面的风速、宽度和高度，v掘、l掘和h掘分别为掘进工作面的风速、宽度和高度，v硐、l硐和h硐分别为独立通风硐室的风速、宽度和高度，v其它、l其它和h其它分别为其它独立通风巷道的风速、宽度和高度，V为总风速，S为回风井断面积。
实际生产环境中对监管发现的9个存在隐瞒工作面的煤矿使用本发明方法的对准确率进行了验证计算，得出两种方法都是有效可行的，都可以用来识别煤矿是否存在隐瞒工作面。
申请人通过对9个存在隐瞒工作面的煤矿的人员轨迹进行分析验证后，发现7个矿可能存在隐瞒工作面，准确率约为77.8％。9个存在隐瞒工作面的煤矿中，有3个矿由于数据不完整无法通过有效风量率来验证，剩下6个矿通过有效风量率验证，检查到5个矿可能存在隐瞒工作面，准确率约为83.3％。如果综合两种方法判断，其中一种方法判断出来存在隐瞒工作面即认为该矿存在隐瞒工作面，则可以将准确率提高到88.9％。
图5是根据本公开一示例性实施例示出的一种煤矿违规开采的识别装置的结构框图。
参见图5，
该装置包括：
人员确定模块，用于确定设定时间段内每个作业人员有轨迹数据的时间段和无轨迹数据的时间段，其中，连续无轨迹数据的时间段的时长超过设定时长的作业人员为轨迹异常人员；
人员分组模块，用于将所述轨迹异常人员进行分组，使得同组人员无轨迹数据的时间段满足交替性；
违规判断模块，用于根据分组数量判断煤矿是否存在违规开采的情况。
可选地，在该实施例中，所述违规判断模块，具体用于：
当分组数量小于或等于设定数量时，判断煤矿没有违规开采的情况；以及，
当分组数量大于所述设定数量时，判断煤矿存在违规开采的情况。
可选地，在该实施例中，该装置还包括：
第一计算模块，用于计算所述设定时间段内各个采样时刻的有效风量率；
第二计算模块，用于计算全部采样时刻中有效风量率低于设定值的比例；
所述违规判断模块，具体用于：
当分组数量小于或等于设定数量，且所述比例小于或等于设定比例时，判断煤矿没有违规开采的情况；以及，
当分组数量大于所述设定数量，且所述比例大于所述设定比例时，判断煤矿存在违规开采的情况。
图6是根据本公开一示例性实施例示出的一种计算设备的结构示意图。
参见图6，计算设备600包括存储器610和处理器620。
处理器620可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器610可以包括各种类型的存储单元，例如系统内存、只读存储器(ROM)，和永久存储装置。其中，ROM可以存储处理器620或者计算机的其他模块需要的静态数据或者指令。永久存储装置可以是可读写的存储装置。永久存储装置可以是即使计算机断电后也不会失去存储的指令和数据的非易失性存储设备。在一些实施方式中，永久性存储装置采用大容量存储装置(例如磁或光盘、闪存)作为永久存储装置。另外一些实施方式中，永久性存储装置可以是可移除的存储设备(例如软盘、光驱)。系统内存可以是可读写存储设备或者易失性可读写存储设备，例如动态随机访问内存。系统内存可以存储一些或者所有处理器在运行时需要的指令和数据。此外，存储器610可以包括任意计算机可读存储媒介的组合，包括各种类型的半导体存储芯片(DRAM，SRAM，SDRAM，闪存，可编程只读存储器)，磁盘和/或光盘也可以采用。在一些实施方式中，存储器610可以包括可读和/或写的可移除的存储设备，例如激光唱片(CD)、只读数字多功能光盘(例如DVD-ROM，双层DVD-ROM)、只读蓝光光盘、超密度光盘、闪存卡(例如SD卡、min SD卡、Micro-SD卡等等)、磁性软盘等等。计算机可读存储媒介不包含载波和通过无线或有线传输的瞬间电子信号。
存储器610上存储有可执行代码，当可执行代码被处理器620处理时，可以使处理器620执行上文述及的方法中的部分或全部。
上文中已经参考附图详细描述了本公开的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。另外，可以理解，本公开实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本公开实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
此外，根据本公开的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本公开的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。
或者，本公开还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)，当所述可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或计算设备、服务器等)的处理器执行时，使所述处理器执行根据本公开的上述方法的各个步骤的部分或全部。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统和方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标记的功能也可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (7)
1.一种煤矿违规开采的识别方法，其特征在于，包括：
确定设定时间段内每个作业人员有轨迹数据的时间段和无轨迹数据的时间段，其中，连续无轨迹数据的时间段的时长超过设定时长的作业人员为轨迹异常人员；
将所述轨迹异常人员进行分组，使得同组人员无轨迹数据的时间段满足交替性；
根据分组数量判断煤矿是否存在违规开采的情况；
将所述轨迹异常人员进行分组，使得同组人员无轨迹数据的时间段满足交替性，具体包括：将所述轨迹异常人员进行分组，使同组人员无轨迹数据的时间段拼接后，能够覆盖所述设定时间段，并且，后一个无轨迹数据的时间段的开始时间早于前一个无轨迹数据的时间段的结束时间的后一天；通过依次分析采煤队、掘进队同一个队中轨迹异常的人员，按照轨迹异常时间的交替性进行分组处理，分为一个组的人员无轨迹时间覆盖整个监测时间轴，根据上述条件遍历计算每个作业人员，进而得到采煤队、掘进队轨迹存在异常的人员分组，分组计算过程如下：
假设一个队中有个作业人员,第/>个人员在连续/>天内井下人员轨迹集合为/>，其中/>；
第个人某一段无轨迹集合为/>，
第个人某一段无轨迹集合为/>，
判断第个人与第/>个人异常轨迹存在交替性，也就是这两个人分为同一个组需要满足的条件为/>+1，其中a、b、c为自然数，采煤工作面、掘进工作面作业人员正常休息天数不超过/>天，/>；
所述根据分组结果判断煤矿是否违规开采，具体包括：当分组数量小于或等于设定数量时，判断煤矿没有违规开采的情况；当分组数量大于所述设定数量时，判断煤矿存在违规开采的情况。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
计算所述设定时间段内各个采样时刻的有效风量率；
计算全部采样时刻中有效风量率低于设定值的比例；
当分组数量小于或等于设定数量，且所述比例小于或等于设定比例时，判断煤矿没有违规开采的情况；
当分组数量大于所述设定数量，且所述比例大于所述设定比例时，判断煤矿存在违规开采的情况。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有效风量率的计算公式为：
=；
其中，为矿井的有效风量，/>为矿井总风量，/>、/>和/>分别为采煤工作面的风速、宽度和高度，/>、/>和/>分别为掘进工作面的风速、宽度和高度，/>、/>和/>分别为独立通风硐室的风速、宽度和高度，/>、/>和/>分别为其它独立通风巷道的风速、宽度和高度，/>为总风速，/>为回风井断面积。
4.一种煤矿违规开采的识别装置，其特征在于，包括：
人员确定模块，用于确定设定时间段内每个作业人员有轨迹数据的时间段和无轨迹数据的时间段，其中，连续无轨迹数据的时间段的时长超过设定时长的作业人员为轨迹异常人员；
人员分组模块，用于将所述轨迹异常人员进行分组，使得同组人员无轨迹数据的时间段满足交替性；
违规判断模块，用于根据分组数量判断煤矿是否存在违规开采的情况；
所述人员分组模块，具体用于：将所述轨迹异常人员进行分组，使同组人员无轨迹数据的时间段拼接后，能够覆盖所述设定时间段，并且，后一个无轨迹数据的时间段的开始时间早于前一个无轨迹数据的时间段的结束时间的后一天；通过依次分析采煤队、掘进队同一个队中轨迹异常的人员，按照轨迹异常时间的交替性进行分组处理，分为一个组的人员无轨迹时间覆盖整个监测时间轴，根据上述条件遍历计算每个作业人员，进而得到采煤队、掘进队轨迹存在异常的人员分组，分组计算过程如下：
假设一个队中有个作业人员,第/>个人员在连续/>天内井下人员轨迹集合为/>，其中/>；
第个人某一段无轨迹集合为/>，
第个人某一段无轨迹集合为/>，
判断第个人与第/>个人异常轨迹存在交替性，也就是这两个人分为同一个组需要满足的条件为/>+1，其中a、b、c为自然数，采煤工作面、掘进工作面作业人员正常休息天数不超过/>天，/>；
所述违规判断模块，具体用于：当分组数量小于或等于设定数量时，判断煤矿没有违规开采的情况；以及，当分组数量大于所述设定数量时，判断煤矿存在违规开采的情况。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：
第一计算模块，用于计算所述设定时间段内各个采样时刻的有效风量率；
第二计算模块，用于计算全部采样时刻中有效风量率低于设定值的比例；
所述违规判断模块，具体用于：
当分组数量小于或等于设定数量，且所述比例小于或等于设定比例时，判断煤矿没有违规开采的情况；以及，
当分组数量大于所述设定数量，且所述比例大于所述设定比例时，判断煤矿存在违规开采的情况。
6.一种终端设备，其特征在于，包括：
处理器；以及
存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如权利要求1-3中任一项所述的方法。
7.一种非暂时性机器可读存储介质，其上存储有可执行代码，其特征在于，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如权利要求1-3中任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
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