發(fā)布時間：2020-07-19 17:18

【摘要】：“百聞不如一見”,人腦獲取的外部世界信息80%以上通過視覺系統(tǒng)進行傳輸,同時,視覺信息處理具備高速、大容量、可并行的顯著優(yōu)勢。當(dāng)前,人們身處海量、碎片化、多維異構(gòu)的大數(shù)據(jù)信息時代,充分發(fā)揮人的視覺思維能夠克服人的信息認(rèn)知瓶頸,因此,利用視覺輔助信息認(rèn)知與邏輯分析,已成為現(xiàn)今學(xué)術(shù)科研與實踐應(yīng)用的潮流。隨著信息技術(shù)在煤炭企業(yè)中不斷得以廣泛應(yīng)用,其有效提升了礦井安全生產(chǎn)的實時監(jiān)控、應(yīng)急管理水平。然而,信息系統(tǒng)的普及也產(chǎn)生了不容忽視的問題。煤礦安全安全信息系統(tǒng)的異構(gòu)異質(zhì)性,使得安全數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多維結(jié)構(gòu)、聯(lián)動性、隱喻性的特征,增加了人員信息理解與使用的難度;同時,由于系統(tǒng)對礦井環(huán)境進行實時監(jiān)測,產(chǎn)生了TB級的海量數(shù)據(jù),爆炸式的信息增長超出了管理人員的認(rèn)知能力范圍,導(dǎo)致信息處理滯后、業(yè)務(wù)流程繁瑣、信息資源利用率低下的現(xiàn)象,安全信息的認(rèn)知與利用不足阻礙了煤礦安全管理發(fā)展。因此,將人的視覺認(rèn)知與煤礦安全管理結(jié)合,形成了煤礦安全可視化管理模式與安全可視化方式,能夠?qū)Π踩芾砀呔S數(shù)據(jù)屬性進行篩選與挖掘,并結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)與視覺思維規(guī)律,轉(zhuǎn)化為形象、易于理解、吸引關(guān)注度的圖形圖示,甚至科學(xué)的圖形構(gòu)圖啟發(fā)人的思維與想象,從而有效提升信息資源的開發(fā)利用效率,實現(xiàn)“基本數(shù)據(jù)視覺化、客觀規(guī)律顯性化、隱喻內(nèi)涵洞察化”的目標(biāo)。然而,當(dāng)前十分匱乏安全可視化方式的理論研究,理論研究中尚未形成系統(tǒng)體系,實踐應(yīng)用中缺乏科學(xué)理論指導(dǎo)。由此,本文面向煤礦安全管理,圍繞科學(xué)應(yīng)用、管理效應(yīng)、優(yōu)選設(shè)計三個方面開展煤礦安全可視化方式的具體研究。本論文受到國家自然科學(xué)基金面上項目“基于數(shù)據(jù)挖掘的煤礦安全可視化管理模型及圖元體系研究”(基金編號:61471362)資助,該項目分為“知識可視化”、“展示可視化”與“可視化圖元體系”三部分,本文主要圍繞其中的后兩項內(nèi)容進行研究。按照“分析現(xiàn)狀、尋找因素、評估效果、優(yōu)化設(shè)計”的思路,論文可分為7章。具體研究內(nèi)容包括:第1章:緒論。本章首先分析了煤礦安全可視化方式的研究背景,闡明了安全信息資源認(rèn)知與利用不足是當(dāng)前煤礦安全管理的關(guān)鍵問題,論述了視覺認(rèn)知對于安全信息處理具有重要優(yōu)勢。其次,對國內(nèi)外可視化管理與可視化方式的理論研究與煤礦安全可視化方式的實踐應(yīng)用進行歸納分析,提出當(dāng)前煤礦安全可視化方式的理論研究仍十分匱乏,由于缺乏理論指導(dǎo),安全可視化方式的實踐應(yīng)用效果也層次不齊。由此,提出了利用安全可視化方式解決當(dāng)前安全管理困境的思路。由此明確了本文的研究目標(biāo)與意義,系統(tǒng)分析了論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排,并提出論文研究的技術(shù)路線。第2章:文獻綜述。本章圍繞煤礦安全可視化方式的主要問題,結(jié)合可視化理論、煤炭企業(yè)安全管理、信息可視化與認(rèn)知心理學(xué)四門學(xué)科,進行安全可視化方式的相關(guān)文獻調(diào)研。其中,可視化相關(guān)理論是研究的理論指導(dǎo),煤礦安全管理理論是研究的實踐來源,因而對其進行相關(guān)文獻調(diào)研。其次,討論了信息可視化模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及可視分析的相關(guān)理論,為安全可視化方式作用機制與因素分析提供基礎(chǔ)。此外,結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)的宏觀(認(rèn)知發(fā)展模型)、中觀(認(rèn)知信息加工模型)、微觀(視覺認(rèn)知規(guī)律)原理,為安全可視化方式的設(shè)計優(yōu)選提供借鑒。第3章:理論框架研究。本章探索構(gòu)建了煤礦安全可視化方式的理論體系,首先,結(jié)合煤礦安全管理特征與對象屬性分析,討論了煤礦安全可視化方式的內(nèi)涵、外延及內(nèi)容體系;其次,從信息傳播與信息控制角度,論述了安全可視化方式在煤礦安全管理中的作用機理,并據(jù)此分析了安全可視化方式的應(yīng)用過程,提出可視化方式的應(yīng)用優(yōu)化需求,闡明了可視化方式的實踐優(yōu)化是提升煤礦安全管理的有效手段;由此,構(gòu)建了煤礦安全可視化方式的理論框架,并圍繞可視化方式的影響因素x、描述因素y、管理效應(yīng)p而提出研究的三個核心問題。第4章:關(guān)聯(lián)因素研究。本章探討了確定煤礦安全可視化方式的關(guān)聯(lián)因素,并分析提出因素關(guān)聯(lián)模型�；诨魻柸S結(jié)構(gòu)而提出安全可視化方式的四維分析模型,以此模型為指導(dǎo)分析了安全可視化方式的關(guān)聯(lián)因素基本維度(x、y、p)。通過煤礦安全管理特征與對象屬性的分析,總結(jié)了包含目標(biāo)、內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、模式組合的特征描述指標(biāo)(x);利用問卷調(diào)查與因子分析技術(shù),得出包含管理、信息、認(rèn)知差異與技術(shù)設(shè)計的影響因素指標(biāo)體系(y),根據(jù)x與y的關(guān)聯(lián)關(guān)系構(gòu)建了sce因素關(guān)聯(lián)模型,為安全可視化方式的優(yōu)化選擇研究提供理論基礎(chǔ);最后,提出可視化方式的isq優(yōu)化需求評估方法,針對煤礦安全管理活動的各類常用可視化方式類型進行應(yīng)用效果的評估,從中尋找實踐可行的可視化方式類型,也為進一步的優(yōu)化選擇確定了研究目標(biāo)。第5章:管理效應(yīng)研究。本章系統(tǒng)梳理了安全可視化方式的優(yōu)化應(yīng)用對煤礦安全管理的管理效應(yīng)。首先,結(jié)合認(rèn)知發(fā)展層次理論,闡述了“2-4”管理效應(yīng)層次模型及作用機制�；谠撃Ｐ吞岢隽斯芾硇�(yīng)的評價指標(biāo)(p),主要包括個人認(rèn)知效率(pr)與個人在組織中重要度(p0)兩項指標(biāo)。其次,針對個人認(rèn)知層面,結(jié)合信息加工原理分析了個人與人機交互的認(rèn)知模型,由此提出安全可視化方式的個人認(rèn)知效率公式,并推導(dǎo)了安全可視化方式對時效性、容量性的影響假設(shè)。進而,通過時效性導(dǎo)向的瓦斯警報認(rèn)知實驗,證明了可視化方式對信息獲取、信息識別、信息分析的影響,得出、優(yōu)化應(yīng)用提升了30.17%的認(rèn)知效率;開展容量性導(dǎo)向的安全隱患管理認(rèn)知實驗,驗證了可視化方式對認(rèn)知廣度、認(rèn)知強度、認(rèn)知長度的作用,驗證了可視化方式的優(yōu)化應(yīng)用提升27.18%的認(rèn)知效率。最后,針對組織層面,論述了可視化方式的科學(xué)應(yīng)用能夠促進安全管理業(yè)務(wù)流程的精簡化、智能化、可監(jiān)控,組織制度的扁平化、協(xié)同化、規(guī)范化,并促進安全可視化管理的發(fā)展與成本管控能力,推動安全文化體系的完善。第6章:設(shè)計選擇研究。以可視化方式應(yīng)用的管理效應(yīng)最大化為目標(biāo),本章討論了煤礦安全可視化方式的優(yōu)化設(shè)計方法,包括圖庫體系與FODV設(shè)計模型。結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)、信息可視化與煤礦安全管理的制度規(guī)范,提出科學(xué)的可視化圖元、設(shè)計內(nèi)容與組合規(guī)則,形成安全可視化方式的圖庫體系,為安全管理提供豐富的圖形集合;結(jié)合SCE模型而提煉了FODV設(shè)計模型,并進行井下人員管理的認(rèn)知實驗,得出可視化方式的優(yōu)化設(shè)計能夠最高縮短70%的認(rèn)知時間,有效提升安全人員的信息認(rèn)知效率、提升安全可視化方式的管理效應(yīng)。進而,利用對應(yīng)分析方法,得出可視化方式的管理層級選擇模式,將其與人機交互理論相融合,提出了安全可視化方式的MCD選擇交互模型。圍繞模型設(shè)計了安全可視化方式選擇交互的系統(tǒng)框架與功能體系,為安全可視化方式的信息系統(tǒng)實現(xiàn)提供指導(dǎo)。第7章:結(jié)論與展望�；谏鲜鲅芯砍晒�,總結(jié)了本文的研究結(jié)論與創(chuàng)新點,并對未來進一步的研究做出展望。本文的主要創(chuàng)新點包括:構(gòu)建了煤礦安全可視化方式的理論框架,提出了四維分析模型;提出了安全可視化方式的SCE關(guān)聯(lián)模型與ISQ優(yōu)化需求評估方法;建立了安全可視化方式的管理效應(yīng)“2-4”層次模型,提出個人認(rèn)知效率的計算公式;提出了安全可視化方式的設(shè)計選擇方法,建立了可視化圖庫體系與可視化選擇交互系統(tǒng)。綜上,煤礦安全可視化方式是基于信息技術(shù)對安全數(shù)據(jù)、信息、知識的一種形象、高效的展示形式,其優(yōu)化應(yīng)用能夠有效促進個人認(rèn)知效率與組織管控水平。因而,針對當(dāng)前安全可視化方式理論研究匱乏的現(xiàn)狀,本文結(jié)合煤礦安全管理需求與視覺認(rèn)知規(guī)律,利用統(tǒng)計分析、認(rèn)知實驗、數(shù)學(xué)建模的方法,探討了可視化方式的優(yōu)化需求判斷、管理效應(yīng)分析、優(yōu)化設(shè)計選擇方法,提出了SCE模型、“2-4”層次模型與FODV設(shè)計模型,完善了安全可視化方式的圖庫體系,并通過信息系統(tǒng)加以實現(xiàn),對煤礦安全可視化管理具有重要的理論價值與實踐意義。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：F426.21;TD79
【圖文】：

分別以“visual management”與“visual method(s)”為檢索詞，選取檢索時間為“1998—2014”，查得文獻結(jié)果如下圖 1.3 所示：圖1.1 可視化管理與可視化方式的國內(nèi)被引文獻量Fig.1.1 The internal cited literature quantity of visual management and visual methods圖1.2 可視化管理的國外被引文獻量Fig.1.2 The foreign cited literature quantity of visual management and visual methods如上圖 1.1 所示，“可視化管理”與“可視化方式”的中文被引文獻量在 1998至 2014 年期間均呈現(xiàn)明顯增長態(tài)勢，但可視化方式明顯低于可視化管理的被引頻率。其中，“可視化管理”由 6 篇（1998）增至 217 篇（2014），被引文獻數(shù)的峰值為 241 篇（2013）；“可視化方式”由 4 篇（1998）增至 45 篇（2014），當(dāng)年亦為峰值。如上圖 1.2 所示，國外“可視化管理”與“可視化方式”的外文被引文獻量在 1998 至 2014 年期間同樣呈現(xiàn)明顯增長態(tài)勢，但可視化方式的增長略微高于可視化管理作的被引頻率。其中

圖1.1 可視化管理與可視化方式的國內(nèi)被引文獻量Fig.1.1 The internal cited literature quantity of visual management and visual methods圖1.2 可視化管理的國外被引文獻量Fig.1.2 The foreign cited literature quantity of visual management and visual methods如上圖 1.1 所示，“可視化管理”與“可視化方式”的中文被引文獻量在 1998至 2014 年期間均呈現(xiàn)明顯增長態(tài)勢，但可視化方式明顯低于可視化管理的被引頻率。其中，“可視化管理”由 6 篇（1998）增至 217 篇（2014），被引文獻數(shù)的峰值為 241 篇（2013）；“可視化方式”由 4 篇（1998）增至 45 篇（2014），當(dāng)年亦為峰值。如上圖 1.2 所示，國外“可視化管理”與“可視化方式”的外文被引文獻量在 1998 至 2014 年期間同樣呈現(xiàn)明顯增長態(tài)勢，但可視化方式的增長略微高于可視化管理作的被引頻率。其中

圖 1.3 論文研究內(nèi)容框架圖Fig.1.3 The contents framework of the thesis research1.4.2 研究方法本文綜合運用了問卷調(diào)查、認(rèn)知實驗、數(shù)學(xué)建模、統(tǒng)計分析等方法開展研究具體如下圖 1.4 所示：1）調(diào)研與資料整理。利用實踐與文獻調(diào)研，總結(jié)研究背景與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2）基礎(chǔ)理論研究。采用模型構(gòu)建與理論聯(lián)系實踐法，結(jié)合煤礦安全管理內(nèi)容對象屬性分析可視化方式的內(nèi)涵，從信息傳播、信息管控方面對可視化方式作用機理進行探討，基于應(yīng)用過程分析而提出安全可視化方式的理論框架，并重點提出本論文主要圍繞安全可視化方式的三個核心問題（X、Y、P）進行研究。3）關(guān)聯(lián)因素研究。采用安全系統(tǒng)工程理論，構(gòu)建了優(yōu)化霍爾屬性分析模型，對安全可視化方式的關(guān)聯(lián)要素進行維度分析；結(jié)合模型歸納結(jié)果，構(gòu)建了影響可視化方式的描述因素 Y，利用問卷調(diào)查與 EFA 因子分析方法，確定了影響因素 X結(jié)合 X-Y 構(gòu)建可視化方式的因素關(guān)聯(lián)模型，并根據(jù) ISQ 進行優(yōu)化需求評估。4）管理效應(yīng)研究。采用模型構(gòu)建法，提出安全可視化方式的管理效應(yīng)層次模型，并由此得出管理效應(yīng)評價因素 P；采用數(shù)學(xué)建模法，根據(jù)可視化方式認(rèn)知機理

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 周寧;;“信息可視化及應(yīng)用”專題序[J];現(xiàn)代圖書情報技術(shù);2010年Z1期

2 張靜;趙玲;;基于層次分析法的新媒體環(huán)境下大學(xué)生信息認(rèn)知的影響因素分析[J];現(xiàn)代情報;2013年01期

本文編號：2762718