專利名稱：一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法。
技術背景煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦中廣泛使用的一種監(jiān)控設備，主要用于監(jiān)測煤礦井下的各種環(huán) 境和設備狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)瓦斯超限時進行斷電控制，發(fā)現(xiàn)其他異常時進行報警。目前的煤礦安全 監(jiān)控系統(tǒng)對(CH4、 C0、風速等)模擬量信號異常的判別方法主要是量值超過或低于一定值 (稱為超限報警)。這些方法都是基于單個測量點單純以測量值的大小為判別依據(jù)的，對于 煤礦監(jiān)控系統(tǒng)使用中的另外一些異常(使用異常)不能發(fā)現(xiàn)。例如中國專利申請 200510017856. O公開了一種礦井瓦斯防治用多系統(tǒng)信息綜合顯示的一種方法，其中提出的辨 識判斷單元的其特征是指標體系包括不同環(huán)境條件的瓦斯?jié)舛瓤刂浦笜?、臨界值指標、 C0濃度指標，氧氣濃度指標、溫度指標、風速指標等，該方法屬于超限報警方法。中國專利 申請200710113902.6公開的判別異常的模型也屬于常規(guī)的超限報警模式。因此，如何發(fā)現(xiàn)測量信息的異常(如傳感器不放置在規(guī)定的位置，用異物阻擋探頭檢測 口等使用異常)情況，是本領域要解決的技術問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法，用于發(fā)現(xiàn)不按規(guī) 定使用的情況，比如傳感器不放置在規(guī)定位置、用異物阻擋探頭檢測口等使用異常。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法，包括將模擬 量測量值和測量地點建立聯(lián)系，并建立模擬量測量值和測量地點所對應的"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表 現(xiàn)模型"(即允許限值范圍)，通過模擬量測量值和測量地點的對應關系是否符合"監(jiān)測數(shù) 據(jù)正常表現(xiàn)模型"，來發(fā)現(xiàn)異常情況并報警。建立傳感器非超限原理的"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn) 模型"，包括多個傳感器之間測量值的關聯(lián)關系和隨時間變化的關系，而不是單純濃度指標 的大小。進一步，所述安裝地點包括煤礦中采煤工作面的上隅角、工作面和回風巷，還包括進風 、回風巷道，所述模擬量測量值是指對甲烷或一氧化碳濃度測量的模擬量測量值，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"包括對所述上隅角、工作面和回風巷三處所測得的甲烷或一氧化碳 濃度值應存在從大到小的依次排列關系。進風巷道測得的甲烷或一氧化碳濃度值大于回風巷 道測得的甲烷或一氧化碳濃度值；對于采用串聯(lián)通風的兩個工作面，上游工作面測得的甲烷 或一氧化碳濃度值大于下游工作面對應位置測得的甲烷或一氧化碳濃度值；若不滿足上述關 系中的一個并達到預設時間，就發(fā)出報警。進一步，所述安裝地點包括煤礦中的各處巷道，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"包括 煤礦的一個下游巷道的所測得的甲烷或一氧化碳的濃度值與空氣流量的乘積之和等于各上游 巷道的所測得的甲烷或一氧化碳的濃度值與空氣流量的乘積之和的固定比例。若不滿足該條 件并達到預設時間，就發(fā)出報警；該固定比例為所述下游巷道中的空氣流量與所有下游巷道 中的空氣流量之和的比值。進一步，所述安裝地點包括煤礦中的采煤工作面和掘進工作面，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表 現(xiàn)模型"包括在2-3個周期內(nèi)，測量點的甲烷或一氧化碳的濃度的測量值的變化幅度至少 有一次達到預設范圍，則視為正常；否則視為異常并報警。進一步，所述預設范圍的最大值和最小值由所采煤層的瓦斯含量及所用采煤工藝決定； 該單個周期的時間長度由采煤工藝決定，其大于兩次放炮或采煤機開或放頂煤等大量落煤工 步的間隔。進一步，所述周期可以是固定的，也可以是和采煤機、掘進機的開停周期一致但在時間 上不固定的。本發(fā)明具有積極的效果本發(fā)明的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法是根據(jù)"非超限原理" 通過建立傳感器測量值的"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"，其包括多個傳感器之間測量值的關聯(lián) 關系和隨時間變化的關系，不是單純根據(jù)濃度指標的大小做出判斷。具體地，本發(fā)明將煤礦 安全監(jiān)控系統(tǒng)的模擬量測量點和煤礦環(huán)境條件建立聯(lián)系，根據(jù)煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的特點建立"監(jiān) 測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"，通過檢査模擬量測量數(shù)據(jù)的表現(xiàn)是否符合"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型 "，來發(fā)現(xiàn)異常情況。通過這一技術，可以發(fā)現(xiàn)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)使用中不按規(guī)定使用的情況， 比如沒有將探頭放置在規(guī)定位置，探頭被人為屏蔽或損壞等，同時還能發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)的 異常。為煤礦監(jiān)控系統(tǒng)提供了一種新的檢測異常的方法，擴大了系統(tǒng)的功能，也進一步提高 了系統(tǒng)的可靠性。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中圖l為實施例中的實現(xiàn)一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法的示意圖。 圖2為實施例中的另一種實現(xiàn)一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法的示意圖，圖中的箭頭為風流方向。
具體實施方式
(實施例l)本發(fā)明的一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法，包括將模擬量測量值和測量地點建立聯(lián) 系，并建立模擬量測量值和測量地點所對應的"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"，通過模擬量測量 值和測量地點的對應關系是否符合"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"，來發(fā)現(xiàn)異常情況并報警。所述安裝地點包括煤礦中的上隅角、工作面和回風巷，所述模擬量測量值是指對甲烷或 一氧化碳濃度測量的模擬量測量值，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"包括對所述上隅角、 工作面和回風巷三處所測得的甲烷或一氧化碳濃度值應存在從大到小的依次排列關系。見圖l，采煤工作面按規(guī)定應設置三個傳感器(分別設置在煤礦規(guī)程中規(guī)定的上隅角、 工作面、回風巷三個位置)，在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中采用如下方法實現(xiàn)異常報警功能在監(jiān)控系 統(tǒng)的主機上配置瓦斯傳感器或一氧化碳傳感器時給布置在采煤工作面的上述三個瓦斯傳感器 分別加上位置屬性，若放置在上隅角的傳感器的測量值為TO、放置在工作面的傳感器的測量 值為T1、放置在回風巷的傳感器的測量值為T2，則根據(jù)"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"，應存在 如下關系T0〉T2〉T1。監(jiān)控系統(tǒng)主機對這三個傳感器的測量值進行判別，若三個傳感器的測 量值滿足T0〉T2〉T1，則視為正常。若不滿足該條件并達到預設時間(比如l-3分鐘)，就發(fā) 出報警。(實施例2)在實施例l的基礎上，本實施例還有如下變形根據(jù)煤礦巷道中的風流構成上下游關系，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"還包括1) 進風巷道測得的甲烷或一氧化碳濃度值應大于回風巷道測得的甲烷或一氧化碳濃度值。2)采用串聯(lián)通風的兩個工作面，上游工作面測得的甲烷或一氧化碳濃度值應大于下游工作面對 應位置測得的甲烷或一氧化碳濃度值。(實施例3)在實施例l的基礎上，本實施例還有如下變形見圖2，根據(jù)煤礦巷道中的風流構成上下游關系，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù) 常表現(xiàn)模型"還包括煤礦的某下游巷道(例如下游巷道A3)中所測得的甲烷或一氧化碳的濃度值與空氣流量的乘積之和等于各上游巷道(例如上游巷道A1和A2)中所測得的甲烷或一氧化碳的濃度值與 空氣流量的乘積之和的固定比例。若不滿足該條件并達到預設時間(比如0.5-1.5分鐘)， 就發(fā)出報警。該固定比例為所述下游巷道中的空氣流量與所有下游巷道中的空氣流量之和的 比值。由于煤礦中正常情況下各巷道的空氣流量變化不大，所以實施模型中可以認為各巷道 的流量為固定值。例如，對于有兩個下游巷道，并具有3個上游巷道的煤礦，若上游巷道l的甲烷的濃度值 為0.4%，空氣流量為3立方/每秒；上游巷道2的甲烷的濃度值為0.5%，空氣流量為3立方/ 每秒；上游巷道3的甲烷的濃度值為0.6%，空氣流量為4立方/每秒；若兩個下游巷道中的空 氣流量分別為6和4立方/每秒，則兩個下游巷道中的甲烷的濃度值應該都為0.51%。(以上 為不考慮下游巷道自身甲烷正常透出的情況，若二個下游巷道中自身甲烷正常透出量分別為 0. 2和0. 3立方/每秒，則二個下游巷道中的甲烷的濃度值應該為O. 543%和0. 585%)。對于一氧 化碳的監(jiān)測方法，與甲烷相同。 (實施例4)在實施例1和2的基礎上，本實施例還有如下變形采煤(掘進)工作面涌出的瓦斯隨煤層 剝落速度而變化，大多數(shù)采煤(掘進)工藝每個循環(huán)中煤層剝落速度不是均勻的，所以工作面 瓦斯含量也是呈波動變化的。炮采工藝中，每次放炮后瓦斯含量會明顯升高，而放炮前瓦斯 含量會較低；放頂煤工藝則在放頂煤環(huán)節(jié)瓦斯含量會明顯升高；即使是煤層剝落速度相對均 勻的綜采工藝，采煤機開和停時煤層剝落速度及瓦斯涌出量也有明顯差異。所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"還包括在2-3個周期內(nèi)，測量點的甲烷或一氧化碳的 濃度的測量值的變化幅度至少有一次在預設范圍內(nèi)，則視為正常；否則視為異常并報警。該 單個周期的時間長度由采煤工藝決定，其大于兩次放炮或采煤機開或放頂煤大量落煤工步的 間隔。所述預設范圍的最大值和最小值由所采煤層的瓦斯含量及所用采煤工藝(一般是每次 剝落的煤量)決定；所述最大值和最小值可在現(xiàn)場檢測后，根據(jù)檢測值設定。監(jiān)控系統(tǒng)主機對該工作面的傳感器的測量值不斷地進行判別，若瓦斯傳感器的測量值滿 足所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"，則視為正常。顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明 的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其 它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明 的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
權利要求
1、一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于包括將模擬量測量值和測量地點建立聯(lián)系，并建立模擬量測量值和測量地點所對應的“監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”，通過模擬量測量值和測量地點的對應關系是否符合“監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”，來發(fā)現(xiàn)異常情況并報警。
2、 根據(jù)權利要求l所述的一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于所述安裝 地點包括煤礦中采煤工作面的上隅角、工作面和回風巷，以及煤礦中的進風巷道、回風巷 道，所述模擬量測量值是指對甲烷或一氧化碳濃度的測量值，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型 "包括對所述上隅角、工作面和回風巷三處所測得的甲烷或一氧化碳濃度值應存在從大到 小的依次排列關系；進風巷道測得的甲烷或一氧化碳濃度值大于回風巷道測得的甲烷或一氧 化碳濃度值；對于采用串聯(lián)通風的兩個工作面，上游工作面測得的甲烷或一氧化碳濃度值大 于下游工作面對應位置測得的甲烷或一氧化碳濃度值；若不滿足上述關系中的一個并達到預 設時間，就發(fā)出報警。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于所述安 裝地點包括煤礦中的各處巷道，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"包括煤礦的一個下游巷道 的所測得的甲烷或一氧化碳的濃度值與空氣流量的乘積之和等于各上游巷道的所測得的甲烷 或一氧化碳的濃度值與空氣流量的乘積之和的固定比例；若不滿足該條件并達到預設時間， 就發(fā)出報警；該固定比例為所述下游巷道中的空氣流量與所有下游巷道中的空氣流量之和的比值。
4、根據(jù)權利要求1或2所述的一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于所述安 裝地點包括采煤工作面或掘進工作面，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"包括在2-3個周期內(nèi)，測量點的甲烷或一氧化碳的濃度的測量值的變化幅度至少有一次在預設范圍內(nèi)，則視為正常；否則視為異常并報警；該單個周期的時間長度大于兩次放炮或采煤機開或放頂煤大量落煤工步的間隔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其包括將模擬量測量值和測量地點建立聯(lián)系，并建立模擬量測量值和測量地點所對應的“監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”(即允許限值范圍)，通過模擬量測量值和測量地點的對應關系是否符合“監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”，來發(fā)現(xiàn)異常情況并報警。本發(fā)明的辨識判斷的特征是建立傳感器“非超限原理的監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”，包括多個傳感器之間測量值的關聯(lián)關系和隨時間變化的關系，不是單純濃度指標的大小。
文檔編號E21F17/18GK101649751SQ200910306338
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權日2009年8月31日
發(fā)明者鵬 王, 鄒哲強 申請人:天地(常州)自動化股份有限公司;煤炭科學研究總院常州自動化研究院;煤炭科學研究總院礦山安全技術研究分院