题名: | 矿工年龄与感觉寻求对风险感知的影响及识别模型研究 |
作者: | |
学号: | 22220226069 |
保密级别: | 保密(1年后开放) |
语种: | chi |
学科代码: | 085700 |
学科: | 工学 - 资源与环境 |
学生类型: | 硕士 |
学位: | 工程硕士 |
学位年度: | 2025 |
学校: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 应急安全管理与人因工程 |
导师姓名: | |
导师单位: | |
提交日期: | 2025-06-15 |
答辩日期: | 2025-06-05 |
外文题名: | The Impact of Miner Age and Sensation Seeking on Risk Perception and Identification Models |
关键词: | 风险感知 ; 矿工年龄 ; 感觉寻求 ; 识别模型 ; 功能性近红外光谱技术 |
外文关键词: | Risk Perception ; Age of Miners ; Sensation Seeking ; Recognition Model ; functional Near-Infrared Spectroscopy |
摘要: |
当前,煤矿安全生产形势严峻复杂,重特大事故呈反弹趋势。在人因失误长期主导煤矿事故诱因的背景下,强化矿工风险感知能力已成为提升安全管理效能的关键路径。然而,矿工群体日益突显的老龄化问题所带来的生理机能衰退与认知能力减弱,以及部分矿工表现出的高感觉寻求倾向所诱发的冒险行为,正共同制约着风险感知能力的有效提升。因此,本文从神经安全管理学角度出发,通过探究矿工年龄与感觉寻求对风险感知的影响,识别矿工的风险感知能力,以期提出异质性的矿工风险感知能力提升策略,从而推动煤矿安全管理向科学化、精准化和个性化发展。 首先,基于国内外的研究现状,系统梳理了风险感知和感觉寻求的理论基础,明确了矿工年龄段的划分及其个体特征差异,并从多维度提出了矿工年龄与感觉寻求对风险感知影响的研究假设。同时,编制了矿工感觉寻求量表,设计了矿工风险感知实验,运用功能性近红外光谱技术(functional Near-Infrared Spectroscopy, fNIRS)采集了77名矿工风险感知的实验数据,采用MATLAB的NIRS-KIT工具箱对fNIRS数据进行了预处理。其次,运用统计分析和脑成像等方法,检验了矿工感觉寻求量表的信效度,剖析了不同年龄矿工的感觉寻求倾向,分析了矿工年龄与感觉寻求对风险感知的影响,并进一步探究了两者对风险感知的交互效应。最后,通过优选提取风险感知特征建立了不同特征组合的数据集,采用K-Means聚类算法实现了矿工风险感知能力的分级,构建了基于BP神经网络、PSO-BP神经网络和GA-BP神经网络的矿工风险感知能力识别模型。在此基础上,从矿工年龄与感觉寻求的视角出发,提出了针对不同特征群体的差异化风险感知能力提升策略。 研究结果表明:(1)年轻矿工的感觉寻求倾向显著高于年长矿工。年轻矿工在工作中表现出较强的对新鲜和刺激的需求,年长矿工通常更注重工作中的稳定性和安全性。(2)矿工年龄与感觉寻求对风险感知存在显著影响。在年龄维度,年长矿工的风险等级正确率较高,风险数量和风险等级反应时间较长,大脑激活程度较低且激活区域相对有限,在任务中依赖高效的认知策略。年轻矿工呈现出相反特点,通过投入更多的认知资源弥补经验不足的劣势。在感觉寻求维度,高感觉寻求矿工风险等级正确率较低,风险数量反应时间较短,大脑激活程度较高,倾向于主动探索和快速反应。低感觉寻求矿工表现出相反的特点,倾向于采用保守策略。(3)PSO-BP神经网络模型在风险感知能力识别中表现出较高的识别精度。PSO-BP神经网络模型的识别准确率高达95.831%,精准率、召回率与F1值均高于90%,能够较好的识别矿工的风险感知能力。 研究结果进一步扩展了神经安全管理学的理论体系,推动了功能性近红外光谱技术在煤矿安全领域的深入应用,为煤矿企业制定精准化安全管理策略以及搭建矿工风险感知能力预警平台提供了理论支撑和实践参考。 |
外文摘要: |
The current safety situation in coal mine production is severe and complex, with a rebound trend in major and catastrophic accidents. Against the long-standing backdrop where human error remains the dominant cause of coal mine accidents, enhancing miners’ risk perception ability has become a key pathway to improving the effectiveness of safety management. However, the physiological decline and cognitive weakening caused by the increasingly aging mining workforce, along with the risk-taking behaviors induced by high sensation seeking tendencies among certain miners, are jointly constraining the effective enhancement of risk perception capability. Therefore, from the perspective of neurosafety management, this study investigates the influence of miners’ age and sensation seeking on risk perception, to identify miners’ risk perception abilities and propose heterogeneous strategies for enhancing such abilities, thereby promoting the scientific, precise, and personalized development of coal mine safety management. Firstly, based on the current state of domestic and international research, the theoretical foundations of risk perception and sensation seeking were systematically reviewed, the classification of miners’ age groups and their characteristics were clarified, and multidimensional research hypotheses regarding the influence of age and sensation seeking on risk perception were proposed. At the same time, a sensation seeking scale tailored for miners was developed, and a risk perception experiment was designed. functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS) was employed to collect experimental data on risk perception from 77 miners, and the fNIRS data were preprocessed using the NIRS-KIT toolbox in MATLAB. Secondly, statistical analysis and brain imaging methods were applied to test the reliability and validity of the miners’ sensation seeking scale, to analyze the sensation seeking tendencies of miners of different ages, to examine the effects of miners’ age and sensation seeking on risk perception, and to explore further the interaction effects between the two variables on risk perception. Finally, by optimally extracting features related to risk perception, datasets with different feature combinations were constructed. The K-Means clustering algorithm was used to categorize miners’ risk perception abilities. Recognition models for miners’ risk perception abilities were developed based on the BP neural network, the PSO-BP neural network, and the GA-BP neural network. On this basis, from the perspective of miners’ age and sensation seeking, differentiated strategies for improving risk perception capabilities were proposed for groups with different characteristics. The research results indicate: (1) Younger miners exhibit significantly higher sensation seeking tendencies than older miners. Younger miners demonstrate a stronger demand for novelty and stimulation in their work, whereas older miners generally place more emphasis on stability and safety. (2) Both miners’ age and sensation seeking have significant effects on risk perception. In terms of age, older miners show higher accuracy in judging risk levels, longer response times to the number and level of risks, lower brain activation, and relatively limited activation regions, relying on efficient cognitive strategies during tasks. Younger miners exhibit the opposite characteristics, compensating for their lack of experience by investing more cognitive resources. In terms of sensation seeking, high sensation seeking miners show lower accuracy in judging risk levels, shorter response times to the number of risks, higher levels of brain activation, and tend to engage in proactive exploration and rapid responses. Low sensation seeking miners display opposite traits, tending to adopt conservative strategies. (3) The PSO-BP neural network model performs with high recognition accuracy in identifying risk perception ability. The recognition accuracy of the PSO-BP model reaches 95.831%, with precision, recall, and F1-score all exceeding 90%, demonstrating the model’s excellent robustness and generalization capability. The research results further expand the theoretical system of neurosafety management, promote the in-depth application of functional Near-Infrared Spectroscopy in the field of coal mine safety, and provide theoretical support and practical reference for coal enterprises to develop precise safety management strategies and build early-warning platforms for miners’ risk perception abilities. |
参考文献: |
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中图分类号: | TD79 |
开放日期: | 2026-06-17 |