專利名稱：一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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(shè)備，主要用于監(jiān)測煤礦井下的 各種環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)瓦斯超限時(shí)進(jìn)行斷電控制，發(fā)現(xiàn)其他異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警。目前的煤
礦安全監(jiān)控系統(tǒng)對(CH4、C0、風(fēng)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(bào)警)。這些方法都是基于單個(gè)測量點(diǎn)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. 0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(biāo)體系包括不同環(huán)境條件的瓦斯?jié)舛瓤刂浦笜?biāo)、臨界值指標(biāo)、 C0濃度指標(biāo)，氧氣濃度指標(biāo)、溫度指標(biāo)、風(fēng)速指標(biāo)等，該方法屬于超限報(bào)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(bào)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(lǐng)域要解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，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(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括 多個(gè)模擬量測量裝置，用于設(shè)置在煤礦中采煤工作面的上隅角、工作面和回風(fēng)巷
以及煤礦中的進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道中或采煤工作面或掘進(jìn)工作面，以檢測甲烷或一氧化碳
氣體的濃度；即模擬量測量裝置為輸出值為模擬信號的甲烷傳感器或一氧化碳傳感器。 與各模擬量測量裝置相連的智能監(jiān)控單元，該智能監(jiān)控單元是根據(jù)"監(jiān)測數(shù)據(jù)正
常表現(xiàn)模型"判斷所測模擬量測量值是否符合"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)報(bào)
警的裝置。 該系統(tǒng)工作時(shí)，先將模擬量測量值和測量地點(diǎn)建立聯(lián)系，并建立模擬量測量值和 測量地點(diǎn)所對應(yīng)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(diǎn)的對應(yīng)關(guān)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(bào)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(gè)傳感器之間測量值的關(guān)聯(lián)關(guān)系和隨時(shí) 間變化的關(guān)系，而不是單純濃度指標(biāo)的大小。 進(jìn)一步，所述安裝地點(diǎn)包括煤礦中采煤工作面的上隅角、工作面和回風(fēng)巷，還包括 進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)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(fēng)巷三處所測得的甲烷或一氧 化碳濃度值應(yīng)存在從大到小的依次排列關(guān)系。進(jìn)風(fēng)巷道測得的甲烷或一氧化碳濃度值大于 回風(fēng)巷道測得的甲烷或一氧化碳濃度值；對于采用串聯(lián)通風(fēng)的兩個(gè)工作面，上游工作面測
3得的甲烷或一氧化碳濃度值大于下游工作面對應(yīng)位置測得的甲烷或一氧化碳濃度值；若不 滿足上述關(guān)系中的一個(gè)并達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間，就發(fā)出報(bào)警。 進(jìn)一步，所述安裝地點(diǎn)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(gè)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(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間，就發(fā)出報(bào)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(jìn)一步，所述安裝地點(diǎn)包括煤礦中的采煤工作面和掘進(jìn)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(gè)周期內(nèi)，測量點(diǎn)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(dá)到預(yù)設(shè)范圍，則視為正常；否則視為異常并報(bào)警。 進(jìn)一步，所述預(yù)設(shè)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(gè)周期的時(shí)間長度由采煤工藝決定，其大于兩次放炮或采煤機(jī)開或放頂煤等大 量落煤工步的間隔。 進(jìn)一步，所述周期可以是固定的，也可以是和采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)的開停周期一致但在 時(shí)間上不固定的。 本實(shí)用新型具有積極的效果本實(shí)用新型的煤礦安全監(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(gè)傳感器之間 測量值的關(guān)聯(lián)關(guān)系和隨時(shí)間變化的關(guān)系，不是單純根據(jù)濃度指標(biāo)的大小做出判斷。具體地， 本實(shí)用新型將煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的模擬量測量點(diǎn)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(diǎn)建立"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"，通過檢查模擬量測量數(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(shù)，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(shí)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(kuò)大了系統(tǒng)
的功能，也進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附 圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中 圖1為實(shí)施例中的實(shí)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(shí)施例中的另一種實(shí)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(fēng)流方向。 圖3為實(shí)施例中的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例l) 見圖3，本實(shí)用新型的一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)包括 多個(gè)模擬量測量裝置，用于設(shè)置在煤礦中采煤工作面的上隅角、工作面和回風(fēng)巷 以及煤礦中的進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道中或采煤工作面或掘進(jìn)工作面，以檢測甲烷或一氧化碳 氣體的濃度；[0022] 與各模擬量測量裝置相連的智能監(jiān)控單元，該智能監(jiān)控單元是根據(jù)"監(jiān)測數(shù)據(jù)正 常表現(xiàn)模型"判斷所測模擬量測量值是否符合"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)報(bào) 警的裝置。 智能監(jiān)控單元包括中央控制單元、與所述的各模擬量測量裝置相連的用于連接
各模擬量測量裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、與中央控制單元的報(bào)警輸出端相連的報(bào)警裝置、與中
央控制單元相連的用于與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連的遠(yuǎn)程通訊單元以及遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)。 上述煤礦安全監(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(diǎn)建立聯(lián)系，
并建立模擬量測量值和測量地點(diǎn)所對應(yīng)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(diǎn)的對應(yīng)關(guān)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(bào)警。 所述安裝地點(diǎn)包括煤礦中的上隅角、工作面和回風(fēng)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(fēng)巷三處所測得的甲烷或一氧化碳濃度值應(yīng)存在從大到小的依次排列關(guān)系。 見圖l，采煤工作面按規(guī)定應(yīng)設(shè)置三個(gè)傳感器(分別設(shè)置在煤礦規(guī)程中規(guī)定的上 隅角、工作面、回風(fēng)巷三個(gè)位置)，在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中采用如下方法實(shí)現(xiàn)異常報(bào)警功能在 監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)上配置瓦斯傳感器或一氧化碳傳感器時(shí)給布置在采煤工作面的上述三個(gè) 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T0、放置在工作面的 傳感器的測量值為Tl、放置在回風(fēng)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(yīng)存在如下關(guān)系TO > T2 > Tl。監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)對這三個(gè)傳感器的測量值進(jìn)行判別， 若三個(gè)傳感器的測量值滿足TO > T2 > Tl，則視為正常。若不滿足該條件并達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間 (比如l-3分鐘)，就發(fā)出報(bào)警。(實(shí)施例2) 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例還有如下變形 根據(jù)煤礦巷道中的風(fēng)流構(gòu)成上下游關(guān)系，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型"還包括
1) 進(jìn)風(fēng)巷道測得的甲烷或一氧化碳濃度值應(yīng)大于回風(fēng)巷道測得的甲烷或一氧化碳濃度值。
2) 采用串聯(lián)通風(fēng)的兩個(gè)工作面，上游工作面測得的甲烷或一氧化碳濃度值應(yīng)大于下游工作 面對應(yīng)位置測得的甲烷或一氧化碳濃度值。(實(shí)施例3) 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例還有如下變形 見圖2，根據(jù)煤礦巷道中的風(fēng)流構(gòu)成上下游關(guān)系，所述"監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(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(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間(比如 0. 5-1. 5分鐘)，就發(fā)出報(bào)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(shí)施模 型中可以認(rèn)為各巷道的流量為固定值。 例如，對于有兩個(gè)下游巷道，并具有3個(gè)上游巷道的煤礦，若上游巷道1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(gè)下游巷道中的空氣流量分別為6和4立方/每秒，則兩個(gè)下游巷道中的甲烷的濃度值應(yīng)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(gè)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(gè)下游巷道中的甲烷的濃度值應(yīng)該為 0. 543%和0. 585% )。對于一氧化碳的監(jiān)測方法，與甲烷相同。(實(shí)施例4) 在實(shí)施例1和2的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例還有如下變形 采煤(掘進(jìn))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(jìn))工 藝每個(gè)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(jī)開和停時(shí)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(gè)周期內(nèi)，測量點(diǎn)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(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則視為正常；否則視為異常并報(bào) 警。該單個(gè)周期的時(shí)間長度由采煤工藝決定，其大于兩次放炮或采煤機(jī)開或放頂煤大量落 煤工步的間隔。 所述預(yù)設(shè)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(shè)定。 監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)對該工作面的傳感器的測量值不斷地進(jìn)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，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而 并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明 的基礎(chǔ)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(shí)施方式予以 窮舉。而這些屬于本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括多個(gè)模擬量測量裝置，用于設(shè)置在煤礦中采煤工作面的上隅角、工作面和回風(fēng)巷以及煤礦中的進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道中或采煤工作面或掘進(jìn)工作面，以檢測甲烷或一氧化碳?xì)怏w的濃度；與各模擬量測量裝置相連的智能監(jiān)控單元，該智能監(jiān)控單元是根據(jù)“監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”判斷所測模擬量測量值是否符合“監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)報(bào)警的裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于智能監(jiān)控單元包括中央控制單元、與所述的各模擬量測量裝置相連的用于連接各模擬量測量裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、與中央控制單元的報(bào)警輸出端相連的報(bào)警裝置、與中央控制單元相連的用于與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連的遠(yuǎn)程通訊單元以及遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，其包括多個(gè)模擬量測量裝置，用于設(shè)置在煤礦中采煤工作面的上隅角、工作面和回風(fēng)巷以及煤礦中的進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道中或采煤工作面或掘進(jìn)工作面，以檢測甲烷或一氧化碳?xì)怏w的濃度；與各模擬量測量裝置相連的智能監(jiān)控單元，該智能監(jiān)控單元是根據(jù)“監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”判斷所測模擬量測量值是否符合“監(jiān)測數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)報(bào)警的裝置。本實(shí)用新型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(gè)傳感器之間測量值的關(guān)聯(lián)關(guān)系和隨時(shí)間變化的關(guān)系，不是單純濃度指標(biāo)的大小。
文檔編號E21F17/18GK201496105SQ200920309329
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者王鵬, 鄒哲強(qiáng) 申請人:天地(常州)自動化股份有限公司;煤炭科學(xué)研究總院常州自動化研究院;煤炭科學(xué)研究總院礦山安全技術(shù)研究分院