煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)知識發(fā)現(xiàn)方法

第1章 緒論

1．1 煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)

1．1．1 煤礦監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)狀

1．1．2 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的復(fù)雜性

1．2 知識發(fā)現(xiàn)

1．2．1 KDD的產(chǎn)生

1．2．2 KDD的相關(guān)概念

1．2．3 KDD的基本任務(wù)

1．2．4 KDD的對象

1．2．5 KDD的方法

1．2．6 KDD的處理過程

1．2．7 KDD的預(yù)處理

1．2．8 KDD的應(yīng)用

1．3 研究內(nèi)容

第2章 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

2．1 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)分析

2．1．1 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

2．1．2 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)組成

2．1．3 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

2．1．4 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)主要特點

2．2 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)獲取

2．2．1 端口獲取方法

2．2．2 網(wǎng)絡(luò)接入方法

2．3 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

2．3．1 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)屬性

2．3．2 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議

2．3．3 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程

第3章 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)預(yù)處理

3．1 數(shù)據(jù)預(yù)處理的基本概念

3．2 一般的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法

3．2．1 數(shù)據(jù)清理

3．2．2 數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)變換

3．2．3 數(shù)據(jù)歸約

3．2．4 離散化和概念分層生成

3．3 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控中不完備數(shù)據(jù)處理方法

3．3．1 缺失數(shù)據(jù)處理方法

3．3．2 基于EM的不完備數(shù)據(jù)處理算法描述

3．3．3 試驗結(jié)果分析

3．4 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控中離群點數(shù)據(jù)處理方法

3．4．1 離群點的基本概念

3．4．2 基于誤差調(diào)整密度的數(shù)據(jù)處理算法

3．4．3 試驗結(jié)果分析

第4章 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)知識發(fā)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)

4．1 知識發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的基本框架

4．1．1 典型知識發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的基本框架

4．1．2 知識發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

4．1．3 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)知識發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的特點

4．1．4 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)流的分層結(jié)構(gòu)

4．2 煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)知識發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)

4．2．1 系統(tǒng)目標

4．2．2 系統(tǒng)模型

4．2．3 體系結(jié)構(gòu)

第5章 基于云理論的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘

5．1 關(guān)聯(lián)規(guī)則概述

5．1．1 關(guān)聯(lián)規(guī)則的基本概念

5．1．2 關(guān)聯(lián)規(guī)則的分類

5．1．3 關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘過程

5．2 典型關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法分析

5．2．1 Apriori算法分析

5．2．2 DIC算法分析

5．2．3 FP-growth算法分析

5．2．4 三種重要算法性能的實驗比較

5．3 云理論概述

5．3．1 概述

5．3．2 云的基本概念

5．3．3 云的數(shù)字特征

5．3．4 云模型

5．3．5 云發(fā)生器

5．3．6 云變換

……

第6章 基天語義描述的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)聚類分析

第7章 基于粗糙集與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測方法

參考文獻2100433B

知識發(fā)現(xiàn)作為從大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用知識的技術(shù)，可以應(yīng)用于煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的處理，并從中找出對煤礦災(zāi)害防治有用的知識?！睹旱V安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)知識發(fā)現(xiàn)方法》以煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)為研究對象，利用先進的知識發(fā)現(xiàn)方法，從大量的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)對煤礦安全有意義的知識。主要內(nèi)容包括：知識發(fā)現(xiàn)的基本概念、基本任務(wù)、一般處理過程和知識發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用領(lǐng)域；煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀、組成和數(shù)據(jù)的獲取與轉(zhuǎn)換方法；數(shù)據(jù)預(yù)處理的一般方法和具體應(yīng)用在安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的處理方法；煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)知識發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)；以及基于云理論的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘、基于語義描述的煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)聚類分析和基于粗糙集與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測方法。

《煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)知識發(fā)現(xiàn)方法》結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)容豐富，可作為計算機專業(yè)及安全監(jiān)測監(jiān)控和安全技術(shù)工程等相近專業(yè)研究生教材，也可以供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考使用。

孟建、嚴山主編的這本《煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控工》包括安全生產(chǎn)通用知識包括煤礦安全生產(chǎn)法律法規(guī)、煤礦職業(yè)衛(wèi)生管理、煤礦生產(chǎn)技術(shù)與主要災(zāi)害事故防治、自救互救與創(chuàng)傷急救。專業(yè)基礎(chǔ)知識包括煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、礦用傳感器及礦用斷電控制器。安全操作技能包括煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的安裝、使用與維護。《煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控工》還附有煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控工考試題庫，方便讀者檢驗所學(xué)知識。

《煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控工》是全國煤礦安全技能及知識培訓(xùn)(初訓(xùn))統(tǒng)編教材，也可供煤礦企業(yè)有關(guān)基層管理人員、工程技術(shù)人員及相關(guān)工種人員學(xué)習(xí)參考。

建立一個完全可靠的數(shù)據(jù)收集過程需要數(shù)據(jù)采集者和使用者不斷地合作。有兩種現(xiàn)場數(shù)據(jù)的收集方法：在線自動記錄和人工報告。在線自動記錄是由操作系統(tǒng)對錯誤進行自動地在線記錄，而人工報告是由用戶、問題分析員和軟件開發(fā)人員三類數(shù)據(jù)收集者記錄產(chǎn)生，由用戶記錄系統(tǒng)運行時所出現(xiàn)的問題，并把這些問題交由分析員進行診斷，最后由開發(fā)人員在確定分析結(jié)果后進行修復(fù)。在這兩種數(shù)據(jù)收集方法中，數(shù)據(jù)應(yīng)用人員根據(jù)需要提供定義和格式來收集軟件錯誤和失效數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)就能夠按照給定的定義和格式自動地由操作系統(tǒng)或人工收集得到。兩種收集方法對于準確的可靠性分析工作來說都是必需的，并且在理想情況下，兩種數(shù)據(jù)是可以進行交叉引用的?？煽繑?shù)據(jù)收集過程是一個漫長的過程，數(shù)據(jù)收集的定義和格式會隨著數(shù)據(jù)收集過程、軟件及硬件環(huán)境的變化而進行調(diào)整。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)在線自動記錄

多數(shù)大型計算機系統(tǒng)都在操作系統(tǒng)中提供記錄錯誤的軟件。該軟件記錄在各個子系統(tǒng)，如內(nèi)存、磁盤和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)出現(xiàn)的錯誤信息，系統(tǒng)事件信息如重新啟動和突然斷電等也包括在操作系統(tǒng)中。記錄通常包括錯誤發(fā)生的位置、時間和類型，出錯時系統(tǒng)的狀態(tài)和錯誤修復(fù)情況（如再運轉(zhuǎn)）。這些記錄被定期地存儲在一個永久性的系統(tǒng)文件中。

對于系統(tǒng)進程在運行時出現(xiàn)的問題，或由系統(tǒng)處理進程檢測出的非優(yōu)先應(yīng)用中出現(xiàn)的問題和不正常硬件出現(xiàn)的情況，操作人員可以在必要時介入并收集額外的數(shù)據(jù)，如有關(guān)處理進程狀態(tài)的信息塊和處理器內(nèi)存信息塊。這些信息塊由于量很大，因而通常不存在于事件記錄中。這些信息在一個高級環(huán)境中可以被當做一部分在線自動記錄，因為在這些高級環(huán)境中，許多通常由操作人員完成的任務(wù)都被編入操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集模塊中了。

主要優(yōu)點：能夠記錄大量瞬時錯誤和在線錯誤恢復(fù)處理進程等信息，它還提供了近乎100%的記錄和準確的時間信息，而這對于人工報告來說是非常困難的。

缺點：在線記錄也面臨著一些問題，如在線錯誤記錄提供的信息沒有潛在錯誤信息和脫機診斷，所以很有必要在自動記錄中補充進一些人工報告中的信息。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)人工報告

人工報告即現(xiàn)場問題報告。當某一個問題影響到用戶應(yīng)用程序或者系統(tǒng)的運行時，用戶便把它寫入錯誤報告文件以尋求問題的解決。問題有可能很簡單，比如說對軟件性能缺乏了解，或是表面性的小問題。也有可能比較嚴重，比如系統(tǒng)崩潰或是丟失數(shù)據(jù)之類。首先，報告應(yīng)包含下列信息：錯誤出現(xiàn)時間、嚴重程度、系統(tǒng)識別和用戶提供的問題描述。在系統(tǒng)崩潰和數(shù)據(jù)丟失的情況下，還應(yīng)提供附加的信息（如處理器內(nèi)存信息塊）。當報告的問題由系統(tǒng)分析員和開發(fā)人員診斷和修復(fù)時，所有的診斷分析過程、潛在故障信息、失效的表現(xiàn)和修復(fù)過程全都應(yīng)附在報告中。由于這些信息用固定格式很難描述，因此人工報告主要是用段落文字來描述，只有報告頭與所有其他報告一樣有固定的格式。另外還有一種報告叫操作員記錄，是由系統(tǒng)操作員來完成的。操作員記錄的內(nèi)容包含系統(tǒng)崩潰、失效診斷和軟硬件更新等信息。

軟件錯誤報告詳細地列出了潛在故障、癥狀和修復(fù)情況的信息。因此利用這種報告便可用來分析許多軟件可靠性問題。然而利用人工報告進行評價分析時，仍存在兩個缺點。首先，報告不詳細的問題比較突出，據(jù)估計近80%的處理器的失效是由于沒有進行記錄。因此說理想情況應(yīng)該是在線記錄、人工報告和操作員記錄都存在并同時進行參考。其次，因為人工報告是人為寫出的文字報告，不易由自動化的工具進行分析處理，不能像原始數(shù)據(jù)被組織成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，這樣就不利于數(shù)據(jù)分類，并對每一分類的實例進行計數(shù)。這就意味著即便某失效已發(fā)生很長時間，但仍需要了解該失效的詳細情況，而此時可能有關(guān)該失效的重要信息都已丟失，這樣就可能導(dǎo)致人們把大量的評估精力都用在這種數(shù)據(jù)的重新組織上，而不是問題的分析上。為了有效解決這個問題，可以在收集數(shù)據(jù)以前產(chǎn)生目錄。

1897年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，1911年盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)。繼而我們發(fā)現(xiàn)了光子，并認為“光子、電子、質(zhì)子、中子”是組成物質(zhì)的不可再分的粒子，所以把它們叫“基本粒子 ”。

19世紀末都認為原子是組成物質(zhì)的最小微粒。發(fā)現(xiàn)了電子、質(zhì)子和中子后，許多人認為光子和它們是組成物質(zhì)的“基本粒子”。

逐漸發(fā)現(xiàn)了數(shù)以百計的不由質(zhì)子、中子、電子組成的新粒子；又發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子等本身也有自己的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。從20世紀后半期起，就將“基本”二字去掉，統(tǒng)稱為粒子。

20世紀30年代以來，人們在對宇宙射線的研究中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些新的粒子。

1932年發(fā)現(xiàn)了正電子；

1937年發(fā)現(xiàn)了 μ 子；

1947年發(fā)現(xiàn)了K介子和 介子；

后來還發(fā)現(xiàn)了一些粒子，質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量大，叫做超子。