本發(fā)明屬于煤層瓦斯治理，具體涉及礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及采用上述系統(tǒng)的礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷方法。

背景技術(shù)：

1、礦井瓦斯抽采是高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井瓦斯災(zāi)害防治的主要手段，通常是通過負壓將煤層或采空區(qū)瓦斯抽出，并通過各級瓦斯抽采管路排出礦井。在瓦斯抽采過程中，瓦斯抽采管路漏氣或堵塞直接影響瓦斯抽采負壓大小，從而影響瓦斯抽采效果，因此，及時判斷瓦斯抽采管路故障位置對于提高瓦斯抽采效果有著重要意義?，F(xiàn)有方法是通過人工尋找故障位置，但礦井瓦斯抽采管路長度非常長，當(dāng)抽采管路出現(xiàn)故障時，人工尋找故障點非常困難，費時費力，導(dǎo)致故障處理不及時影響礦井瓦斯抽采效果。

2、因此，亟需研發(fā)礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)及方法，在瓦斯抽采過程中實時監(jiān)測抽采管道的各個區(qū)域抽采情況，快速定位管道故障區(qū)域，并判斷管道故障類型，保證礦井瓦斯抽采系統(tǒng)的正常運行。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的是提供礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，解決了瓦斯抽采管路過長，人工尋找故障位置困難的問題。

2、本發(fā)明的第二目的是提供礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷方法。

3、本發(fā)明所采用的第一技術(shù)方案是，礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，包括瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)，瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)與抽采管路數(shù)據(jù)分析及故障診斷系統(tǒng)連接，瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)和抽采管路數(shù)據(jù)分析及故障診斷系統(tǒng)均與抽采管道可視化系統(tǒng)連接。

4、本發(fā)明第一技術(shù)方案的特征還在于，瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)包括若干個抽采管道監(jiān)測單元，抽采管道監(jiān)測單元具體為多參數(shù)傳感器，抽采管路數(shù)據(jù)分析及故障診斷系統(tǒng)包括抽采管道故障區(qū)域診斷模塊和抽采管道故障類型診斷模塊，抽采管道可視化系統(tǒng)包含抽采管道三維建模模塊、抽采管道故障可視化模塊、抽采管道故障預(yù)警模塊。

5、本發(fā)明所采用的第二技術(shù)方案是，礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷方法，利用上述礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，具體步驟如下：

6、步驟1、在礦井瓦斯抽采管路上間隔布置若干個監(jiān)測點，并對各個監(jiān)測點進行編號，在抽采管路的每個檢測點上均設(shè)置抽采管道監(jiān)測單元，進行實時監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果形成歷史數(shù)據(jù)集；

7、步驟2、通過抽采管道故障區(qū)域診斷模塊對步驟1的歷史數(shù)據(jù)集進行分析，分析各個監(jiān)測點的異常情況，找出異常監(jiān)測點，確定與異常監(jiān)測點對應(yīng)的故障抽采管道，并通過抽采管道故障類型診斷模塊判斷故障抽采管道的故障類型；

8、步驟3、將步驟2中的故障抽采管道的位置和故障類型通過抽采管道可視化系統(tǒng)展示，并發(fā)出預(yù)警。

9、本發(fā)明第二技術(shù)方案的特征還在于，步驟1中數(shù)據(jù)集包括抽采濃度、抽采流量、抽采溫度，以及抽采負壓數(shù)據(jù)；

10、步驟1中對各個監(jiān)測點進行編號的具體過程如下：

11、在礦井瓦斯抽采管路上間隔布置若干個監(jiān)測點，對各個監(jiān)測點按距離泵站遠近順序進行編號，具體為：

12、i＝(1、2、3、……、i-1、i)

13、其中，i表示所有監(jiān)測點的集合，i表示第i個監(jiān)測點。

14、步驟2的具體過程如下：

15、步驟2.1、對步驟1中各個抽采管道監(jiān)測單元采集各個監(jiān)測點的歷史數(shù)據(jù)集進行預(yù)處理；

16、步驟2.2、選取第i個監(jiān)測點的歷史數(shù)據(jù)并多次隨機選擇部分歷史數(shù)據(jù)作為樣本子集，構(gòu)建一系列孤立樹，然后對每一個監(jiān)測點進行單獨訓(xùn)練，重復(fù)此步驟，共形成i個系列的孤立樹；

17、步驟2.3、繼續(xù)通過抽采管道監(jiān)測單元對各個監(jiān)測點進行實時數(shù)據(jù)采集，并進行數(shù)據(jù)測試，具體為：

18、對每一個監(jiān)測點的實時數(shù)據(jù)進行單獨測試，第i個監(jiān)測點實時數(shù)據(jù)遍歷第i個系列每一棵孤立樹，判斷對應(yīng)的第i個監(jiān)測點是否出現(xiàn)抽采異常狀況，若第i個監(jiān)測點異常，則首先確定與第i個異常監(jiān)測點對應(yīng)的故障抽采管道，然后判斷故障抽采管道的故障類型，若第i個監(jiān)測點正常，則繼續(xù)監(jiān)測，重復(fù)執(zhí)行上述步驟2.1-步驟2.3。

19、步驟2.3中確定與第i個異常監(jiān)測點對應(yīng)的故障抽采管道的具體過程如下：

20、若第i個監(jiān)測點為異常監(jiān)測點，而與其鄰近的前一個監(jiān)測點i-1為正常監(jiān)測點，則表明監(jiān)測點i-1到監(jiān)測點i之間的抽采管道發(fā)生故障，即監(jiān)測點i-1到監(jiān)測點i之間的抽采管道為故障抽采管道。

21、步驟2.3中判斷故障抽采管道的故障類型的具體過程如下：

22、步驟2.3.1：分別對監(jiān)測點i及監(jiān)測點i-1的流量數(shù)據(jù)(qi、qi-1)、瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)(ci、ci-1))進行分析，計算監(jiān)測點i及監(jiān)測點i-1的日平均流量平均濃度

23、步驟2.3.2：對比分析監(jiān)測點i及監(jiān)測點i-1的日平均流量與若則表明監(jiān)測點i至監(jiān)測點i-1之間的抽采管道出現(xiàn)堵塞故障，若與的差值百分比小于10％，則繼續(xù)分析其平均濃度情況；

24、步驟2.3.3：對比分析監(jiān)測點i及監(jiān)測點i-1的平均濃度與若則表明監(jiān)測點i至監(jiān)測點i-1之間的抽采管道出現(xiàn)漏氣故障。

25、本發(fā)明的有益效果是：

26、本發(fā)明礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過抽采管道監(jiān)測單元對抽采管道各個位置進行實時監(jiān)控，并通過抽采管道故障區(qū)域診斷模塊時判斷抽，準(zhǔn)確定位抽采管路故障區(qū)域以及故障類型，解決了瓦斯抽采管路過長，人工尋找故障位置困難的問題。

27、本發(fā)明礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷方法，該方法可根據(jù)抽采管道各個抽采管道監(jiān)測單元采集的數(shù)據(jù)，并快速定位抽采管道故障區(qū)域范圍，以及準(zhǔn)確判斷抽采管道的故障類型，高效準(zhǔn)確，為礦井瓦斯抽采管道故障排查及防治提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，有利于提高礦井瓦斯抽采能力。

技術(shù)特征：

1.礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)與抽采管路數(shù)據(jù)分析及故障診斷系統(tǒng)連接，所述瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)和抽采管路數(shù)據(jù)分析及故障診斷系統(tǒng)均與抽采管道可視化系統(tǒng)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)包括若干個抽采管道監(jiān)測單元，所述抽采管道監(jiān)測單元具體為多參數(shù)傳感器，所述抽采管路數(shù)據(jù)分析及故障診斷系統(tǒng)包括抽采管道故障區(qū)域診斷模塊和抽采管道故障類型診斷模塊，所述抽采管道可視化系統(tǒng)包含抽采管道三維建模模塊、抽采管道故障可視化模塊、抽采管道故障預(yù)警模塊。

3.礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷方法，其特征在于，采用上述權(quán)利2所述的礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，具體步驟如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷方法，其特征在于，步驟1中所述數(shù)據(jù)集包括抽采濃度、抽采流量、抽采溫度，以及抽采負壓數(shù)據(jù)；

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷方法，其特征在于，所述步驟2的具體過程如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷方法，其特征在于，步驟2.3中所述確定與第i個異常監(jiān)測點對應(yīng)的故障抽采管道的具體過程如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷方法，其特征在于，步驟2.3中所述判斷故障抽采管道的故障類型的具體過程如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開的礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)，包括瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)，瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)與抽采管路數(shù)據(jù)分析及故障診斷系統(tǒng)連接，瓦斯抽采管道在線監(jiān)測系統(tǒng)和抽采管路數(shù)據(jù)分析及故障診斷系統(tǒng)均與抽采管道可視化系統(tǒng)連接，該系統(tǒng)能準(zhǔn)確定位抽采管路故障區(qū)域以及故障類型，解決了瓦斯抽采管路過長，人工尋找故障位置困難的問題，本發(fā)明還公開了礦井瓦斯抽采管道在線監(jiān)測與故障診斷方法，包括步驟1、布置監(jiān)測點并設(shè)置抽采管道監(jiān)測單元采集數(shù)據(jù)；步驟2、根據(jù)數(shù)據(jù)分析故障抽采管道和故障類型；步驟3、通過抽采管道可視化系統(tǒng)展示并發(fā)出預(yù)警；通過該方法快速定位抽采管道故障位置和故障類型，有利于提高礦井瓦斯抽采能力。

技術(shù)研發(fā)人員：程成,龔選平,成小雨,馬興瑩,肖露,雷慧,陳龍,付棟,曹文超
受保護的技術(shù)使用者：中煤能源研究院有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2