煤矿工业是我国重要的基础性能源产业，在能源消费结构中占据着经济主导地位。煤矿产业经常会发生煤与瓦斯突出、煤与瓦斯爆炸、火灾、突水以及冒顶等重特大灾害事故，其中瓦斯爆炸是我国煤矿安全生产中最严重的一类事故。

　　统计显示，2017年全国煤矿发生的死亡事故有219起，死亡人数高达375人，其中重大事故6起、死亡69人。事故的屡次发生及危害程度不仅严重影响着我国煤矿行业的生产安全，还制约着煤矿行业的可持续性发展。针对带来人身安全伤害和经济利益损失的多发性煤矿事故，着手解决煤矿安全问题成为煤矿管理者首要考虑的关键点。据现场实测统计，某矿业集团采用井下人员定位系统、综采自动化系统、井下变电网络自动化系统与顶板压力监测系统，通过监测和分析矿井的实时状态数据，对采掘过程中的瓦斯涌出量及火灾和爆炸进行主动防御，并及时处理各种漏电、电火花等安全事故隐患共计1000多次，最终有力地促进了煤矿的安全生产。因此，采取大数据、矿用物联网以及人工智能煤矿报警的方法与技术不仅可以保障监测数据的实时性，还可以帮助煤矿工作者及时掌握瓦斯情况与人员位置，在一定程度上提高了煤矿生产的安全系数。本文分别从期刊和专利文献两个数据类型出发，以ISI Web of Science-SCI数据库和ISI Derwent Innovations Index（DII）数据库为数据源，分别分析了煤矿灾害智能报警技术领域的期刊年度申请和研发趋势、主要申请和研发国家、主要申请和研发机构以及重点研究领域。

　　文献分析

　　为检索出与“煤矿灾害智能报警技术”相关的研究与综述论文，根据用户提供的检索词，构建检索策略1，在ISI Web of Science-SCI数据库中，共检索到576篇，经过反复清洗，得出高度相关的论文共计155篇（检索时间2018年9月）。其中，期刊论文（Article）150篇、综述性论文（Review）5篇。并对检索出的数据采用TDA和Excel等工具进行分析，结果如下。

　　1、研究产出分析

　　（1）年代分布

　　从检出结果看，1992年加拿大学者DESOUZA,EM首次报道了“一种用于岩土工程设计的数据采集系统”，文章提出了一种独特的菜单驱动自动32-通道模拟数据采集和分析系统，这种系统内置岩石故障警告机制，可用于向在该区域工作的矿井人员提供岩石破坏的早期预警，以便可以安全地立即采取补救措施。从图1中可以看出，纵观整个研究历程，前期发文量少，研究进展缓慢。进入2012年，发文量增长趋势明显，但是2013、2014和2015的文献研究又进入了缓慢的状态。2017年发文量达到顶峰，为28篇。

　　（2）国家（地区）分布

　　全球共有27个国家开展了煤矿灾害智能报警技术的研究，其前十位的国家排名见下图(图2)。发文量前十位的国家分别是中国、美国、澳大利亚、英国、加拿大、德国、印度、波兰、法国和南非，上述十个国家在煤矿灾害智能报警技术主题中的发文量占总量的87.98%。

　　从国家角度看，中国在该主题的研究中占有绝对优势，其发文量占全部论文的47.54%；位居第二位的是美国，其发文量占全部论文的13.11%。在亚洲各国中，中国的发文量最多，处于排行榜的第一位；印度次之，处于全球第七的排名。

　　（3）机构分布

　　表1列出了全球发表的关于煤矿灾害智能报警技术的前二十位发文机构。其中，中国12家，美国4家，印度、波兰和澳大利亚各1家，可见机构研究力量相对集中，主要集中于中国，前二十位发文机构以高校和科研院所为主。发文量排名前5位的机构依次是中国矿业大学、山东科技大学、印度理工学院、重庆大学和美国疾病预防中心。

　　中国发文量占据全球第一的位置，在前二十位机构中，中国矿业大学发文量39篇，排在第1位。

　　(4)期刊分布

　　该主题发表论文涉及期刊70多种，发文量最多的前五种期刊分别是：DISASTER ADVANCES(8篇)、SAFETY SCIENCE(7篇)、SHOCK AND VIBRATION(7篇)、JOURNAL OF GEOPHYSICS AND ENGINEERING(6篇)和ARABIANJOURNAL OF GEOSCIENCES(5篇)。

　　2.国家（地区）被引频次分析对全球发表的关于煤矿灾害智能报警技术研究论文的被引频次进行分析，以国家进行累积加和，并计算其篇均被引频次(表3)。总被引次数和篇均被引次的高低说明研究的影响力大小，其中，总被引次数表示国家在该研究领域的影响力，篇均被引次数表示发表论文的被关注的程度。

　　从被引总频次来看，前10位依次是中国、美国、澳大利亚、加拿大、英国、德国、印度、波兰、法国和南非。中国论文总数排第1位，总被引频次达521，遥遥领先于其它国家，其篇均被引频次为5.99，排在世界第7位。平均被引频次最高的国家是德国，达18.83。

　　以发文量前10位国家的国家名称、发文量和及其篇均被引频次三个指标作气泡图，气泡大小表示篇均被引频次高低。由图可以直观看出，德国发文量位于第6位，篇均被引频次最高，达18.83。中国发文量居世界第1位，但是篇均被引频次只有5.99。从图3中还可以看出，相对德国、加拿大及澳大利亚发达国家，亚洲各国论文的篇均被引频次较低，印度发文量有6，篇均被引频次11；而中国的发文量是印度的14倍，篇均被引频次只有印度的1/2。

　　3.该领域研究技术主题分析（VOSviewer制图）

　　根据检索出的文献，通过TDA分析工具对关键词进行分析，排除无效概念，得到煤矿灾害智能报警技术研究所涉及的高频关键词。根据专家意见，将主题关键词分为三类，煤矿、灾害以及智能报警（图4）。煤矿的灾害主要有瓦斯爆炸、岩爆、水灾以及火灾。智能报警的技术多种多样，例如应用声发射分形特征（AES），通过分析煤破坏前声发射的分形维数变化与静息期的关系来预测煤岩动力灾害；针对煤炭自燃的主要防治措施，建立分级报警和处置表；建立断层涌水的热-非线性水力-力学耦合模型，研究断层涌水的水-岩-温度相互作用，可用于预测煤矿开采活动引起的断层突水；根据低频磁信号与微地震信号的相关性,利用低频磁信号具有干扰因素少、传播范围长等优点来提高煤岩动力灾害监测预警技术的精确度；利用电磁辐射强度值及其变化系数、波形和频率分布特征，可以实时监测煤与瓦斯突出危险性的演化过程，从而预测煤与瓦斯突出灾害的发生等方法。

　　4.小结

　　本部分对煤矿灾害智能报警技术的国际基础性研究进行了文献分析，通过分析从整体上把握该领域国际发展态势，为科学决策提供支撑。

　　（1）   煤矿灾害智能报警技术国际发展态势

　　全球对煤矿灾害智能报警技术的研究已有三十多年历史，呈规模化发展始于二十世纪九十年代初，此后一直呈上升的发展态势。全球关于煤矿灾害智能报警技术的研究涉及27个国家（地区），中国是这方面研究最多的国家，近五年来，中国在这方面的研究投入最快，年发文量进入世界第一的行列。从机构角度来看，排名前五的机构除了第二名来自美国外，其余全属中国，总的来说，中国的整体实力在煤矿灾害智能报警技术方面较强。

　　（2）   煤矿灾害智能报警技术主要研究内容

　　从煤矿灾害智能报警技术的研究所涉及的高频关键词可以看出主要研究内容涉及煤矿、灾害以及智能报警。煤矿的灾害主要有瓦斯爆炸、岩爆、水灾以及火灾。在前二十位发文机构中，科研院所和高校对煤矿灾害智能报警技术的研究较多，美国的疾病预防中心和中国的教育部也对此内容进行了发文研究。从篇均被引频次方面来看，中国发文量虽然居世界第1位，发文量达87篇，占总发文量的47.54%，但篇均被引频次只有5.99。德国发文量位于第6位，篇均被引频次最高，达18.83。所以中国与世界上的其他机构之间还存在很大的差距，排名相对落后。

　　专利分析

　　在ISI Derwent Innovations Index（DII）数据库中2，共检索到2906条专利文献（检索时间2018年9月），经过反复清洗，最终得到2795条专利文献。对检索出的数据采用TDA、DI和Excel等工具进行分析，结果如下。

　　1.总体情况分析

　　（1）专利申请国家（地区）和时间分布

　　从全球的煤矿灾害智能报警技术的专利申请来看（图5），煤矿灾害智能报警的专利技术最早可追溯到上世纪六十年代。在2005年前，全球煤矿灾害智能报警技术的专利年申请量不超过20条，进入2005年后，全球关于煤矿灾害智能报警技术的专利申请量呈逐年稳步上升的态势。其中，2015年专利申请量达到顶峰，为396件。申请量最多的前5位国家分别是中国、美国、德国、澳大利亚和英国。其中，前苏联是最早开展煤矿灾害智能报警技术研究的国家，早在1967年，前苏联发明了煤炭加热和矿井火灾探测器。

　　中国自1988年就有相关专利申请，前期发展缓慢。自从2006年来中国发展迅速，当年其专利申请量占全球申请量的68%，2017年达到顶峰时期，全球关于煤矿灾害智能报警技术的专利申请量为348件，中国有343件，占全球的98%。中国的专利申请变化趋势与国际专利申请趋势大致相同。

　　(2)专利技术国家（地区）分布

　　从专利技术的国家（地区）来源来看，中国的专利技术最多，占总数的81.50%；其次是美国，占总数的5.32%。从专利技术的市场分布来看，专利主要分布于中国，其次是美国、WO、德国和前苏联。从图6和图7可以看出，中国是煤矿灾害智能报警技术的输出国，其技术来源比例低于市场应用的比例。

　　（3）   主要申请人分析

　　从检索结果看，约有2000多家机构活跃在煤矿灾害智能报警技术研发领域。专利申请数量位居前15位的机构全部在中国，有8家为高校，7家为企业，其中前五名全是高校（表4）。

　　（4）   煤矿灾害智能报警技术主题分析

　　基于专利题名和摘要关键词绘制煤矿灾害智能报警技术研发主题布局专利地图，由图8可以看出，煤矿灾害智能报警技术领域关注主题明显集中于瓦斯、煤气、甲烷、灾害、突出、报警装置、保护装置、报警器、预警系统等方向。

　　2.小结

　　本部分对煤矿灾害智能报警技术主题进行了专利文献分析。

　　全球专利文献中关于煤矿灾害智能报警技术的研究可以回溯到上世纪六十年代，进入2005年后，专利申请量才呈快速上升的发展态势。中国在煤矿灾害智能报警技术方面的研究起步于1988年，自从2006年来整体发展迅速，2017年达到顶峰时期，中国的专利申请变化趋势与国际专利申请趋势大致相同，但是时间跨度上滞后于国际申请1~2年。

　　全球关于煤矿灾害智能报警技术的研究涉及50多个国家/地区，中国是这方面研究最多的国家，其次是美国。中国专利不仅以本国申请为主，还具有相当高的国际化程度。

　　在全球开展煤矿灾害智能报警技术研究的机构中，前十五位均为中国机构，其中有八家为高校，七家为企业。

　　煤矿灾害智能报警技术研究所涉及的技术主题主要包括瓦斯、煤气、甲烷、灾害、突出、报警装置、保护装置、报警器、预警系统等。（作者单位：中科院兰州文献情报中心咨询）

　　参考文献1检索策略：主题=(coal* or mine* or collier* or coalpit*) and (disaster* or hazard* or acciden* or risk* or threat* or danger* or" gas outburst*" or "coal and gas outburst*" or "rock burst*"or rockburst* or water or blast* or explos* or explode or fire*）and（alarm* or warn*）

　　2检索策略：主题=(coal* or mine* or collier* or coalpit*) and (disaster* or hazard* or acciden* or risk* or threat* or danger* or "gas outburst*" or "coal and gas outburst*" or "rock burst*" or rockburst* or water or blast* or explos* or explode or fire*）and（alarm* or warn*）

　　（文中数据统计截至2018年底）