【摘要】：“百聞不如一見(jiàn)”,人腦獲取的外部世界信息80%以上通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行傳輸,同時(shí),視覺(jué)信息處理具備高速、大容量、可并行的顯著優(yōu)勢(shì)。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(shí)代,充分發(fā)揮人的視覺(jué)思維能夠克服人的信息認(rèn)知瓶頸,因此,利用視覺(jué)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(shí)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(shí)時(shí)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(wèn)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(dòng)性、隱喻性的特征,增加了人員信息理解與使用的難度;同時(shí),由于系統(tǒng)對(duì)礦井環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),產(chǎn)生了TB級(jí)的海量數(shù)據(jù),爆炸式的信息增長(zhǎng)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(jué)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(jìn)行篩選與挖掘,并結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)與視覺(jué)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(kāi)發(fā)利用效率,實(shí)現(xiàn)“基本數(shù)據(jù)視覺(jué)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(shí)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(jì)三個(gè)方面開(kāi)展煤礦安全可視化方式的具體研究。本論文受到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)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(hào):61471362)資助,該項(xiàng)目分為“知識(shí)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(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行研究。按照“分析現(xiàn)狀、尋找因素、評(píng)估效果、優(yōu)化設(shè)計(jì)”的思路,論文可分為7章。具體研究?jī)?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(wèn)題,論述了視覺(jué)認(rèn)知對(duì)于安全信息處理具有重要優(yōu)勢(shì)。其次,對(duì)國(guó)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(shí)踐應(yīng)用進(jìn)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(shí)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?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排,并提出論文研究的技術(shù)路線(xiàn)。第2章:文獻(xiàn)綜述。本章圍繞煤礦安全可視化方式的主要問(wèn)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(mén)學(xué)科,進(jìn)行安全可視化方式的相關(guān)文獻(xiàn)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(shí)踐來(lái)源,因而對(duì)其進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)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(jī)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(jué)認(rèn)知規(guī)律)原理,為安全可視化方式的設(shè)計(jì)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(duì)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(jī)理,并據(jù)此分析了安全可視化方式的應(yīng)用過(guò)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(shí)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(gè)核心問(wèn)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(guò)煤礦安全管理特征與對(duì)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(wèn)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(jì)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(píng)估方法,針對(duì)煤礦安全管理活動(dòng)的各類(lèi)常用可視化方式類(lèi)型進(jìn)行應(yīng)用效果的評(píng)估,從中尋找實(shí)踐可行的可視化方式類(lèi)型,也為進(jìn)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(duì)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(jī)制�；谠撃Ｐ吞岢隽斯芾硇�(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)(p),主要包括個(gè)人認(rèn)知效率(pr)與個(gè)人在組織中重要度(p0)兩項(xiàng)指標(biāo)。其次,針對(duì)個(gè)人認(rèn)知層面,結(jié)合信息加工原理分析了個(gè)人與人機(jī)交互的認(rèn)知模型,由此提出安全可視化方式的個(gè)人認(rèn)知效率公式,并推導(dǎo)了安全可視化方式對(duì)時(shí)效性、容量性的影響假設(shè)。進(jìn)而,通過(guò)時(shí)效性導(dǎo)向的瓦斯警報(bào)認(rèn)知實(shí)驗(yàn),證明了可視化方式對(duì)信息獲取、信息識(shí)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(kāi)展容量性導(dǎo)向的安全隱患管理認(rèn)知實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了可視化方式對(duì)認(rèn)知廣度、認(rèn)知強(qiáng)度、認(rèn)知長(zhǎng)度的作用,驗(yàn)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(duì)組織層面,論述了可視化方式的科學(xué)應(yīng)用能夠促進(jìn)安全管理業(yè)務(wù)流程的精簡(jiǎn)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(jìn)安全可視化管理的發(fā)展與成本管控能力,推動(dòng)安全文化體系的完善。第6章:設(shè)計(jì)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(jì)方法,包括圖庫(kù)體系與FODV設(shè)計(jì)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(jì)內(nèi)容與組合規(guī)則,形成安全可視化方式的圖庫(kù)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(jì)模型,并進(jìn)行井下人員管理的認(rèn)知實(shí)驗(yàn),得出可視化方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠最高縮短70%的認(rèn)知時(shí)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(jìn)而,利用對(duì)應(yīng)分析方法,得出可視化方式的管理層級(jí)選擇模式,將其與人機(jī)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(jì)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(shí)現(xiàn)提供指導(dǎo)。第7章:結(jié)論與展望。基于上述研究成果,總結(jié)了本文的研究結(jié)論與創(chuàng)新點(diǎn),并對(duì)未來(lái)進(jìn)一步的研究做出展望。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)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(píng)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(gè)人認(rèn)知效率的計(jì)算公式;提出了安全可視化方式的設(shè)計(jì)選擇方法,建立了可視化圖庫(kù)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(duì)安全數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)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(jìn)個(gè)人認(rèn)知效率與組織管控水平。因而,針對(duì)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(jué)認(rèn)知規(guī)律,利用統(tǒng)計(jì)分析、認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、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(jì)選擇方法,提出了SCE模型、“2-4”層次模型與FODV設(shè)計(jì)模型,完善了安全可視化方式的圖庫(kù)體系,并通過(guò)信息系統(tǒng)加以實(shí)現(xiàn),對(duì)煤礦安全可視化管理具有重要的理論價(jià)值與實(shí)踐意義。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：F426.21;TD79
【圖文】：

分別以“visual management”與“visual method(s)”為檢索詞，選取檢索時(shí)間為“1998—2014”，查得文獻(xiàn)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(guó)內(nèi)被引文獻(xiàn)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(guó)外被引文獻(xiàn)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(xiàn)量在 1998至 2014 年期間均呈現(xiàn)明顯增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，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(xiàn)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(guó)外“可視化管理”與“可視化方式”的外文被引文獻(xiàn)量在 1998 至 2014 年期間同樣呈現(xiàn)明顯增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但可視化方式的增長(zhǎng)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(guó)內(nèi)被引文獻(xiàn)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(guó)外被引文獻(xiàn)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(xiàn)量在 1998至 2014 年期間均呈現(xiàn)明顯增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，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(xiàn)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(guó)外“可視化管理”與“可視化方式”的外文被引文獻(xiàn)量在 1998 至 2014 年期間同樣呈現(xiàn)明顯增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但可視化方式的增長(zhǎng)略微高于可視化管理作的被引頻率。其中

圖 1.3 論文研究?jī)?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(yùn)用了問(wèn)卷調(diào)查、認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)建模、統(tǒng)計(jì)分析等方法開(kāi)展研究具體如下圖 1.4 所示：1）調(diào)研與資料整理。利用實(shí)踐與文獻(xiàn)調(diào)研，總結(jié)研究背景與國(guó)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(shí)踐法，結(jié)合煤礦安全管理內(nèi)容對(duì)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(duì)可視化方式作用機(jī)理進(jìn)行探討，基于應(yīng)用過(guò)程分析而提出安全可視化方式的理論框架，并重點(diǎn)提出本論文主要圍繞安全可視化方式的三個(gè)核心問(wèn)題（X、Y、P）進(jìn)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(duì)安全可視化方式的關(guān)聯(lián)要素進(jìn)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(wèn)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(jìn)行優(yōu)化需求評(píng)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(píng)價(jià)因素 P；采用數(shù)學(xué)建模法，根據(jù)可視化方式認(rèn)知機(jī)理

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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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(bào);2013年01期

本文編號(hào)：2762718