煤礦安全生產教育云平臺設計研究

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摘要：面對教育大數據、云計算和“互聯網+”的快速發展，針對煤礦一線職工和安全管理人員的特點，借鑒“學習強國”平臺設計、資源建設和學習積分激勵機制的理念和經驗，開發和設計面向一線礦工的煤礦安全生產教育云平臺，建設“樂學、易學、實用”的煤礦安全生產教育資源，通過對學習者行為數據的挖掘和分析，采用基于ItemCF推薦算法，將適合的煤礦安全教育資源推薦給一線礦工和安全管理人員學習，可以解決煤礦安全生產教育培訓的一系列問題，變傳統培訓學習為休閑娛樂學習，提高安全意識和技術操作規范，消除“無知型”違章行為，轉變安全心態，塑造本質安全型礦工，降低煤炭安全生產事故的發生。

關鍵詞：一線礦工；煤礦安全生產教育；安全生產教育資源；推薦服務；云平臺

1一線礦工的特點及安全生產教育現狀

根據國家能源局官網公告，截至2018年6月，我國共有生產煤礦4954處，產能44.67億噸/年?？梢娢覈旱V數量之多，所需的從業人員也很多。一些企業重生產、輕安全，在人員、投入、裝備、管理、培訓等方面與規程規范、安全標準有較大差距。針對煤礦企業的實際情況，發現一線礦工及安全教育情況如下。（1）一線礦工的工作危險性高、壓力大、勞動強度大，有時候為了搶工期，根本抽不出時間進行煤礦安全生產教育的培訓和學習。（2）一線礦工文化程度普遍較低，專業技術知之甚少，系統培訓與學習難度較大。根據“國家煤礦安全監察局網站”數據統計，我國煤礦從業人員約249萬人，其中大專以上學歷占15.3%，高中學歷占33.5%，初中及以下學歷占51.2%，可見一線職工的安全教育非常重要，但是要避免專業技術過高理論教育，采用通俗易懂的實踐教育。（3）一線礦工流動性較大，新老礦工差別較大，對于安全管理、安全生產教育和技能培訓等形式的集中學習，顯然變得不適合了。（4）一線礦工學習積極性不高，存在僥幸和麻痹心理，認為安全教育學習不重要，生產任務重要，對制度的落實和執行大打折扣，有時候為了方便，違規蠻干，明知故犯，埋下了安全隱患的種子。（5）個別礦工，安全意識淡薄，為著急完成任務指標，走“捷徑”，違規操作，埋下安全隱患。針對一線礦工的特點，不難發現，他們都不愿意花時間學習，集中培訓和學習也是敷衍了事。所以，要做好煤礦安全生產教育工作，必須改變過去傳統的安全培訓與教育方式，采用信息化手段，利用建設的游戲型、娛樂型和激勵型等煤礦安全生產教育資源，開展隨時、隨地的安全警示教育。

2面向一線礦工的煤礦安全生產教育資源的智慧推薦服務設計與實現

隨著“互聯網+”的發展，傳統教育、培訓和學習方式也加上“互聯網+”的雙翼，向“智能+”教育時展和邁進。那么，如何讓煤礦安全生產教育也跟上時代變革的步伐，以“樂學、易學”為目標，研究與設計基于“互聯網+”的煤礦安全生產教育云平臺顯得尤為重要。

2.1煤礦安全生產教育云平臺設計與開發

煤礦安全生產教育云平臺以簡單、易學、實用為主要原則，借鑒“學習強國”平臺設計和建設的理念和經驗，進行開發和設計。面向一線礦工的煤礦安全生產教育資源推薦云平臺的架構，自下而上分別由數據層、離線層、推薦層和用戶UI層四層構成，每一層功能相對獨立,下層為上層提供服務。各層具體功能如下。

2.1.1數據層該層由數據庫和HDFS（Hadoop文件系統）兩大部分組成，主要負責數據信息的生成與存儲，為上層提供數據存儲和支持服務。數據生產一般采用數據處理工具（如Datastage）對原始數據進行ETL操作，規范其數據格式、空值處理、數據替換以及正確性驗證等，將清洗后的數據信息存儲到云存儲平臺上，為上層的離線層數據挖掘算法、用戶模型和資源模型提供服務支持。數據存儲采用HDFS和關系型數據庫相結合的存儲結構，通過對數據庫中元數據的檢索查詢，獲取煤礦安全生產教育資源在HDFS對應的實體的存儲位置，從而實現對該資源的訪問。HDFS主要存儲的是資源實體，主要包括煤礦安全生產教育課件、文檔、音視頻、圖片、動畫及漫畫等非結構化數據。

2.1.2離線層該層主要應用數據挖掘算法、模型來計算和處理數據層的數據信息，為上層推薦層提供數據支撐和服務。主要包括煤礦安全生產教育資源的相似性計算分析、一線礦工用戶相似度計算分析、煤礦安全生產教育資源關聯度挖掘分析、煤礦安全生產教育資源內容關聯度計算分析、一線礦工用戶模型和煤礦安全生產教育資源模型的建立等。從各個維度和角度進行計算分析，主要包括以下四方面：一是對其資源和資源、用戶和資源、用戶和用戶之間的相似度計算分析，可以采用相似度量方法和K鄰近算法來實現；二是對煤礦安全生產教育資源的分類及一線礦工用戶的分類，采用杰卡德相似算法來實現；三是對煤礦安全生產教育資源之間的關聯度及一線礦工用戶之間的關聯度，采用關聯規則算法來分析挖掘實現，形成關聯度數據信息；四是對于煤礦安全生產教育資源模型的建立、初始化以及后續的優化調整。

2.1.3推薦層該層主要應用智慧推薦算法分析計算，為一線礦工用戶智能推薦煤礦安全生產教育資源實體，通過融合、過濾和重排序，將推薦結果交給用戶UI層，并展示出來，供一線礦工用戶學習。該層從流程處理角度上又可以細化為候選集觸發、候選集融合與過濾，候選集重排序三個過程，該過程周而復始，循環上升，一次次地從一般到具體，從粗略到精細，實現候選集的處理，實現其精確推薦服務。這里提到的候選集，就是候選觸發層根據一線礦工用戶的行為數據信息特征，應用基于用戶協同過濾算法，或基于項目協同過濾算法，或其他推薦算法的一種或多種算法，計算產生一個相對比較粗略的推薦候選集。然后通過融合與過濾的經篩細選，形成較為準確的推薦結果。因此融合和過濾層主要實現推薦算法的優勢綜合對比和規則過濾功能，取長補短地融合各個算法優點，過濾掉不符合實際需求以及不符合需求條件的煤礦安全生產教育資源實體。重排序層是再次對推薦選集精準化排序，實現資源精準推薦。

2.1.4用戶UI層該層主要負責一線礦工用戶與云平臺的交互，以及一線礦工用戶行為數據的采集工作。用戶UI層面向一線礦工用戶，是用戶與系統交互的窗口，通過友好、簡潔的界面將用戶請求學習的煤礦安全生產教育資源展示給用戶，包括注冊、登錄、資源檢索、煤礦安全生產教育資源顯示等。另外，還包括一線礦工用戶數據采集，本平臺采用較為流行的SSH的Web應用開發框架。

2.2面向一線礦工的煤礦安全生產教育資源庫建設

針對一線礦工的特點，借鑒“學習強國”的資源建設和學習積分激勵經驗，在設計建設煤礦安全生產教育資源的過程中，應以簡單、易學、樂學為主要原則。通過以下七個中心的資源建設，形成煤礦安全教育資源庫，構成云平臺主體。

2.2.1技能學習中心這是平臺建設的主要組成部分，主要面向煤礦安全管理人員和一線礦工，設計開發和建設煤礦安全生產教育資源實體，為其提供知識技術學習。根據工種分類建設資源，如井下普工、礦井軌道工、礦井防塵工、礦山火藥庫工，建設的煤礦安全生產資源包括形象生動的短視頻、虛擬仿真體驗、技術操作規范演示、設計作業文檔、作業規程演示、安全知識、技術技能課件等。

2.2.2警示教育中心以事故快報、事故案例、事故處理和安全分析等內容為主體，以實時快報、動畫、漫畫3、短視頻以及VR仿真體驗等方式展示給一線礦工，使其意識到事故的嚴重性和危害性，同時起到一個安全警示作用。

2.2.3安全資格考試中心為確保煤礦安全生產，特定的從業人員必須考取國家規定的安全資格考試，才可從事該工作。通過模擬考試、每日一練，資格考試等形式，為從業人員提供知識技能自測和考核，確保實際煤礦安全生產。

2.2.4安全標準及政策法規中心該中心是煤礦企業安全生產和建設的基礎保障，確保煤礦按照國家法律法規和行業標準進行安全生產建設。行業標準包括各種煤安標準、國家職業技能標準，各種作業安全技術規程，各種崗位作業操作標準和特種設備安全技術規范等；政策法規包括國家行政法規、地方法規、安全法規、安全監察、新法速遞、法規解讀等。

2.2.5應急預案中心該中心是針對突發情況，如何緊急避險、自救、求助和救援等一系列措施和應急預案，主要包括應急知識、應急預案、應急演練、救援體系等方面。應急演練采用VR模擬體驗系統，讓其身臨其境，增強其對突發事件的判斷和處理能力；對于救援設備的使用與操作以實際演練和視頻學習為主，多采用具體救援實例，以動畫和短視頻形式呈現給一線礦工和管理者。

2.2.6職工活動中心主要包含煤礦文化、職業健康、工傷保險和關懷福利等。可以通過圖文并茂的網頁、短視頻、動畫和漫畫、圖文并茂的文檔等形式展現給職工，讓他們在娛樂中學習。

2.2.7資訊及互動交流中心該中心是實時新聞、安全動態、煤檢動態、行業動態、礦務快報、黨群工作等信息咨詢閱讀和瀏覽中心，也是一線職工交流分享的活動中心。

3結語

面對今天的教育大數據、云計算和“互聯網+”的大環境，借鑒“學習強國”平臺設計、資源建設和學習積分激勵機制的理念和經驗，開發和設計面向一線礦工的煤礦安全生產教育云平臺，符合新時展的需要，可以解決煤礦安全生產教育培訓的一系列問題，變傳統培訓學習為休閑娛樂學習，變集中培訓為分散隨時隨地學習，是一線礦工和安全管理人員移動泛在化學習的小助手。

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作者：景妮 單位：承德石油高等?？茖W校