贝叶斯模型 基于贝叶斯网络模型的非煤矿山安全研究

　　摘要：贝叶斯模型作为概率系统分析的经典模型，将贝叶斯网络模型运用于非煤矿山安全因素分析有很大的优势。本文提出了十个影响非煤矿山安全的因素指标，并对这十个指标进行了贝叶斯网络模型构建，此模型便对非煤矿山安全研究分析具有一定的借鉴意义。
　　关键词：非煤矿山安全；贝叶斯网络模型；Netica软件
　　一、绪论
　　目前我国非煤矿山安全生产整体水平较以前有了很大的提高，不论是从安全生产标准还是采矿作业设施方面等都有不同程度的发展，但是全国非煤矿山事故总量仍然过大，较大事故多发，安全生产形势依然严峻。尤其是2008年连续发生了山西“8.1”尖山铁矿排土场垮塌和“9.8”新塔公司尾矿库溃坝两起特别重大事故，给国家和人民造成了巨大的经济损失。非煤矿山安全事故的发生有多方面的原因，比如非煤矿山领域的“乱、散、小、差”的作业环境，安全保障能力低，企业及监管机构执法不严。正是在此背景下，根据非煤矿事故表现形式多样，安全评价中有许多未确知的因素，文章采用贝叶斯网络模型对影响非煤矿安全的因素进行分析，根据模型分析结果找出影响非煤矿安全的关键指标，提前做好安全保障措施。
　　二、贝叶斯网络模型
　　贝叶斯网络模型是利用收集的样本数据或者是根据专家系统的经验打分评估来获得先验信息，对数据样本进行预处理后，便可以进行定量与定性分析，如此便减少了多度拟合数据的情况，而且也避免了一些因主观臆断而盲目采取对应措施带来的非科学性。
　　使用贝叶斯网络算法对变量进行分析时，大致的过程如图2-1所示。
　　文章的主要是完成非煤矿山安全的贝叶斯模型构建，主要工作在需求分析、确定方案及用软件建立可视化模型三部分。确定方案需要完成指标质量元的选取，从而才能确定贝叶斯网络模型架构。
　　三、非煤矿山安全的贝叶斯网络模型构建
　　（一）非煤矿山安全指标及质量元的选取
　　影响非煤矿安全的因素比较多，比如非煤矿领域的自然条件，是否通风，防水防火防爆设施是否完备等，通过查阅相关资料综合分析，本文对非煤矿山安全指标因素选择了10个评估指标，分别是自然条件、通风水平、防水设施、防火设施、强电安全、采掘设施、运输安全、爆破安全、作业人员水平、非煤矿山安全等级等，具体见表3-1所示。
　　比如自然条件主要是指矿山周围的地势情况，充分考虑岩层的影响，矿山周围是否有可能发生泥石流，矿山周围是否建有水库、大坝等建筑。在一般的研究中，通风水平、防水设施、防火设施、强电安全都做了详细分析，这几项是影响非煤矿山安全的基本因素，但采掘设施常常被忽略，因为大部分研究只关心矿山内的设施水平是否达到标准，而对采掘设施的质量及老化程度的关注度不够，采掘设施的不达标同样会造成安全事故，运输安全与爆破安全也是影响非煤矿山安全的重要因素，此外作业人员培训因素也逐渐被纳入影响非煤矿山安全系统中来，其实作业人员的安全培训对矿山安全的维护及事故发生后经济损失的减少都有重要意义。为了方便贝叶斯网络模型构建，上面的表格中，提出了非煤矿山安全等级的指标，作为衡量非煤矿山安全的总体指标。
　　为了保证非煤矿山安全影响因素模型较为实用，需利用合理的因素作为模型的度量元，同时也要选取周到，不能漏掉安全影响因素。既要去除冗余也要保留必需因素，在此，本文将自然条件、通风水平、防水设施、防火设施、强电安全、采掘设施、运输安全、爆破安全、作业人员培训、非煤矿山安全等级等10个因素作为质量元，即贝叶斯网络模型的节点。
　　（二）网络拓扑的确定
　　在非煤矿山安全影响因素分析模型中，其中将非煤矿山安全等级作为衡量非煤矿山安全的总体指标，其中非煤矿山安全等级用优、良、中、差四个等级来界定。根据因果关系判断方式，非煤矿山的自然条件、防火及防水设施水平、通风水平的高低等直接影响非煤矿山的安全，同时自然条件也会影响通风水平、防水设施与采掘设施的建设水平、运输安全及爆破安全，而作业人员的水平又会对强电安全、运输安全及爆破安全有直接的影响，而强电设施又会对防火设施的建设提出更进一步的要求，根据这一系列的因果影响，可以采用BNPC软件或者Netica软件来进行非煤矿山的安全因素建立贝叶斯网络拓扑图的建立，文章采用Netica软件来建立拓扑图，如图3-2所示，其中箭头来表示因果联系。
　　四、结语
　　文章对非煤矿山安全影响因素建立贝叶斯网络模型，它能将众多因素之间的关联分析处理起来变得简单清晰，只要有了样本模型，便可以根据模型，利用贝叶斯网络算法得到各因素之间的影响概率程度，利用网络模型推理便可知各项指标对非煤矿山安全的影响，从而根据影响权重而采取相应措施来保障非煤矿山开采的安全性。
　　参考文献：
　　[1]尹君.基于GIS的非煤矿山安全评价、预测及应急决策系统[D].武汉理工大学,2010（3）.
　　[2]孙岩.贝叶斯网络结构学习算法研究与应用[D].大连理工大学,2010.
　　[3]雷林，雷泽勇.非煤矿山安全评价的未确知测度模型研究[J].采矿技术,2009（3）.
　　（作者单位：中南财经政法大学信息与安全工程学院）