專利名稱：基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
煤與瓦斯突出是煤礦下生產(chǎn)過程中發(fā)生的一種極其復(fù)雜的動力現(xiàn)象，它能在較短的時間內(nèi)由煤體向巷道或采場突然噴出大量的煤炭及涌出大量瓦斯，并造成一定的，有時是十分巨大的動力效應(yīng)，它是既瓦斯爆炸之后最嚴重的瓦斯災(zāi)害，是地應(yīng)力和瓦斯壓力共同作用的結(jié)果。煤與瓦斯突出是目前煤礦威脅重大的事故之一，一直以來，國內(nèi)外煤界投入了大量人力、物力和財力用于防治煤與瓦斯突出研究。通過以往突出案例數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，煤與瓦斯突出孕育過程中，瓦斯涌出通常會表現(xiàn)出異常的變化趨勢，若能建立符合實際的突出前瓦斯涌出異常的變化趨勢數(shù)學(xué)模型和辨識系統(tǒng)，則可將其用于突出預(yù)警預(yù)報，將事故消除在孕育過程中。目前，我國高瓦斯礦井基本上都裝備了瓦斯安全監(jiān)測系統(tǒng)，但功能大多僅限于瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測和進行濃度超限斷電控制。實際上，如果對監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的瓦斯數(shù)據(jù)進行深入挖掘和開發(fā)，利用監(jiān)測資料進行瓦斯涌出的趨勢分析，實現(xiàn)突出的實時預(yù)警和預(yù)報是可行的。除此以外，事故預(yù)警信息發(fā)布后，突出災(zāi)害是否會發(fā)生和擴大化將直接取決于組織管理、應(yīng)急響應(yīng)和決策水平，對突出發(fā)生的事前、事中、事后各個環(huán)節(jié)進行有效組織管理，可及時阻止不良發(fā)展趨勢，使生產(chǎn)狀態(tài)盡快步入良性軌道。因此，建立煤與瓦斯突出早期辨識與實時預(yù)警決策支持系統(tǒng)，對于煤與瓦斯突出防控水平的提高，保障煤礦安全生產(chǎn)，具有顯著的社會和經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):一種基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括:監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于實時讀取煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)瓦斯?jié)舛葘崟r監(jiān)控數(shù)據(jù)信息；交換機，用于實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳送；預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于從監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器讀取瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)按預(yù)定程序進行數(shù)據(jù)處理，包括指標(biāo)計算、指標(biāo)等級判斷和工作面預(yù)警等級判斷、繪圖參數(shù)計算，分別保存在數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)庫中，供客戶終端調(diào)用；路由器，連接局域網(wǎng)；局域網(wǎng)；超級終端，進行預(yù)警指標(biāo)信息數(shù)據(jù)錄入；客戶終端，從局域網(wǎng)接收服務(wù)器端有關(guān)預(yù)警的實時和動態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)系統(tǒng)軟件處理后，實現(xiàn)與瓦斯突出有關(guān)預(yù)警信息，包括文字、圖形和表格的瀏覽；其中，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、交換機、預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器位于監(jiān)控中心局域網(wǎng)，局域網(wǎng)、超級終端和客戶終端位于礦區(qū)整體局域網(wǎng)。本系統(tǒng)采用分布式計算模式，預(yù)警系統(tǒng)服務(wù)器端從監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器端讀取瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)，進行指標(biāo)計算、指標(biāo)等 級判別和工作面等級判別，客戶端則從預(yù)警系統(tǒng)服務(wù)器端讀取處理后的指標(biāo)、等級判別數(shù)據(jù)，進行繪圖、預(yù)警信息表生成和顯示。所述預(yù)警指標(biāo)體系包括:實時指標(biāo)，包括等效瓦斯?jié)舛?、等效瓦斯?jié)舛炔▌勇?、等效瓦斯?jié)舛茸冎殿l率增值、均值線、濃度增幅，反映瓦斯涌出異常的本質(zhì)和現(xiàn)象；現(xiàn)場觀感指標(biāo)，包括打鉆異常、應(yīng)力異常、地質(zhì)構(gòu)造、煤層變化、工藝、應(yīng)力集中、其它動力現(xiàn)象:實測和基礎(chǔ)指標(biāo)，包括鉆屑量、鉆孔瓦斯涌出初速度、煤層基礎(chǔ)信息，反映煤層和瓦斯地質(zhì)異常。所述預(yù)警指標(biāo)和工作面突出預(yù)警等級按嚴重情況分不同等級，預(yù)警系統(tǒng)信息按不同預(yù)警等級發(fā)布。工作面預(yù)警等級分為關(guān)注、提醒、報警和響應(yīng)級別，預(yù)警系統(tǒng)信息通過聲音報警、屏幕顯示和短信發(fā)送相結(jié)合，發(fā)送對象則按預(yù)警等級分類。所述預(yù)警系統(tǒng)信息流程包括以下步驟:(I)人工錄入現(xiàn)場動態(tài)信息和預(yù)測指標(biāo)信息；(2)獲取瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)，結(jié)合事先錄入的動態(tài)信息和預(yù)測指標(biāo)信息，通過預(yù)警指標(biāo)體系判斷瓦斯突出指標(biāo)是否存在異常；(3)如果瓦斯突出指標(biāo)存在異常，采用預(yù)警信息分級發(fā)布策略，即根據(jù)相應(yīng)的預(yù)警響應(yīng)等級向預(yù)定人群發(fā)出預(yù)警信息；(4)預(yù)警信息分級處置，即根據(jù)預(yù)警等級啟動相應(yīng)等級的應(yīng)急預(yù)案，利用局域網(wǎng)和電話通知分管領(lǐng)導(dǎo)、分管科室、調(diào)度室和隊調(diào)度室等，參照決策支持指南，制定事故處理措施。本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點:
1、本發(fā)明采用C/S模式，分服務(wù)器端、超級終端和客戶終端，采用分布式計算模式，各模塊具有不同分工，且在局域網(wǎng)范圍內(nèi)，授權(quán)人員可隨時登陸客戶端查看系統(tǒng)運行信息，為決策提供參考。大大提高了系統(tǒng)運行效率、信息覆蓋范圍，為事故的及時處理和決策奠定了基礎(chǔ)。2、本發(fā)明采用實時指標(biāo)、現(xiàn)場觀感指標(biāo)、實測和基礎(chǔ)指標(biāo)相結(jié)合的預(yù)警指標(biāo)體系，能更全面反映煤與瓦斯突出機理、早期孕育階段及演化過程中的動態(tài)趨勢，進而實現(xiàn)煤與瓦斯突出早期準(zhǔn)確辨識與預(yù)警。3、本發(fā)明的預(yù)警系統(tǒng)采用計算機自動辨識與人工核審、權(quán)威機構(gòu)和權(quán)威人員發(fā)布相結(jié)合，預(yù)警方法通過聲音、屏幕顯示和短信發(fā)送相結(jié)合，預(yù)警信息分級發(fā)布、分級處置，為突出事故的有效預(yù)防、及時控制和防止擴大化提供了保障。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明預(yù)警指標(biāo)示意圖。圖3為本發(fā)明預(yù)警信息分級發(fā)送示意圖。圖4為本發(fā)明預(yù)警分級處置示意圖。圖5為本發(fā)明預(yù)警系統(tǒng)信息流示意圖。圖中:1、監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器，2、交換機，3、預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器，4、路由器，5、局域網(wǎng)，6、超級終端，7、客戶終端，8、監(jiān)控中心局域網(wǎng)，9、礦井局域網(wǎng)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。如圖1所示，一種基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)，包括:監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器1，用于實時讀取煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)瓦斯?jié)舛葘崟r監(jiān)控數(shù)據(jù)信息；交換機2，用于實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳送；預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器3，用于從監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器讀取瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)按預(yù)定程序進行數(shù)據(jù)處理，包括指標(biāo)計算、指標(biāo)等級判斷和工作面預(yù)警等級判斷、繪圖參數(shù)計算，分別保存在數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)庫中，供客戶終端7調(diào)用；路由器4，連接局域網(wǎng)5 ;局域網(wǎng)5 ;超級終端6，進行預(yù)警指標(biāo)信息數(shù)據(jù)錄入；客戶終端7，從局域網(wǎng)5接收服務(wù)器端有關(guān)預(yù)警的實時和動態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)系統(tǒng)軟件處理后，實現(xiàn)與瓦斯突出有關(guān)預(yù)警信息，包括文字、圖形和表格的瀏覽；其中，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器1、交換機2、預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器3位于監(jiān)控中心局域網(wǎng)8，局域網(wǎng)5、超級終端6和客戶終端7位于礦區(qū)整體局域網(wǎng)。如圖2所示，所述的判斷瓦斯突出指標(biāo)是否異常的預(yù)警指標(biāo)體系，包括實時指標(biāo)、現(xiàn)場觀感指標(biāo)、實測和基礎(chǔ)指標(biāo)。實時指標(biāo)是采用監(jiān)測系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)，經(jīng)過進一步挖掘總結(jié)出的指標(biāo)。具體包括等效瓦斯?jié)舛?等效濃度)、等效瓦斯?jié)舛炔▌勇?簡稱波動率)、等效瓦斯?jié)舛茸冎殿l率(簡稱頻率)增值、均值線、濃度增幅等，主要反映瓦斯涌出異常的本質(zhì)和現(xiàn)象，特點是可靈敏反映突出孕育階段的異常涌出、地應(yīng)力活動和煤巖體變化；現(xiàn)場觀感指標(biāo)是反映煤與瓦斯·突出早期階段的宏觀和微觀的各種征兆，可通過現(xiàn)場人員獲得，并人工錄入。具體包括打鉆異常、應(yīng)力異常、地質(zhì)構(gòu)造、煤層變化、工藝、應(yīng)力集中、其它動力現(xiàn)象等，主要反映瓦斯壓力和地應(yīng)力異常；實測與基礎(chǔ)指標(biāo)包括實測指標(biāo)與基礎(chǔ)指標(biāo)，實測指標(biāo)是按《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的要求，工作面生產(chǎn)過程采用和測定的突出預(yù)測參數(shù)，如鉆屑量、鉆孔瓦斯涌出初速度等，而基礎(chǔ)指標(biāo)是工作面的生產(chǎn)環(huán)境，如開采深度、煤層厚度、與斷層的相對位置等，與前述實時指標(biāo)和現(xiàn)場觀感指標(biāo)對應(yīng)，此為靜態(tài)評價指標(biāo)，可作為預(yù)警決策參考。如圖3所示，所述的工作面預(yù)警等級分為關(guān)注、提醒、報警和響應(yīng)級別，預(yù)警信息通過聲音報警、屏幕顯示和短信發(fā)送相結(jié)合，發(fā)送對象則按預(yù)警等級分類，具體發(fā)送對象如下:I)關(guān)注等級。發(fā)送對象為防突科、相關(guān)人員；2)提醒等級。發(fā)送對象為生產(chǎn)單位負責(zé)人、職能部門負責(zé)人；3)報警等級。發(fā)送對象為副總、醫(yī)務(wù)部門、調(diào)度室；4)響應(yīng)等級。礦長、總工、常務(wù)副礦長、分管副礦長、安全副礦長、值班(副)礦長、救護隊。如圖4所示，突出警報發(fā)布后，可為事故處理提供相應(yīng)決策支持，本系統(tǒng)針對不同預(yù)警等級提供不同處理策略，具體如下:I)關(guān)注等級。宣布進入預(yù)警期，啟動關(guān)注級別預(yù)警處置措施。進行重點監(jiān)控，專人進行工作面現(xiàn)場動態(tài)觀測；防突機構(gòu)就開會研究分析實時、預(yù)測和突出危險性基本信息資料；2小時向主管單位負責(zé)人匯報一次。2)提醒等級。啟動提醒級別預(yù)警處置措施，進行重點監(jiān)控，專人進行工作面現(xiàn)場動態(tài)觀測，異常時及時匯報現(xiàn)場動態(tài)；防突機構(gòu)開會研究分析實時、預(yù)測和突出危險性基本信息資料；定時I小時匯報一次，特殊情況隨時匯報；向預(yù)定人員發(fā)送信息；負有特定職責(zé)的人員進入待命狀態(tài)，并動員后備人員做好參加應(yīng)急救援和處置工作的準(zhǔn)備。3)報警等級。啟動報警級別預(yù)警處置措施，宣布進入響應(yīng)期，向預(yù)定人員發(fā)送信息；由副總級負責(zé)人召集技術(shù)人員對現(xiàn)場進行檢查，對數(shù)據(jù)進行分析；向總工和礦長匯報，制定處理措施；調(diào)集應(yīng)急救援所需物資、設(shè)備、工具，準(zhǔn)備應(yīng)急設(shè)施和避難場所，并確保其處于良好狀態(tài)、隨時可以投入正常使用。4)響應(yīng)等級。啟動響應(yīng)級別預(yù)警處置措施，并啟動應(yīng)急預(yù)案；工作面停產(chǎn)、撤人；受突出影響地區(qū)要停產(chǎn)和撤人；做好處理突出事故的準(zhǔn)備。如圖5所示，為系統(tǒng)預(yù)警信息流。瓦斯和風(fēng)速數(shù)據(jù)利用瓦斯和風(fēng)速傳感器采集，通過監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器傳送給預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器，進而通過預(yù)警信息處理系統(tǒng)進行計算處理，結(jié)合人工錄入 的現(xiàn)場動態(tài)信息和預(yù)測指標(biāo)信息，判斷瓦斯突出指標(biāo)是否存在異常，如果是則進入預(yù)警響應(yīng)階段。預(yù)警監(jiān)測中心根據(jù)等級向預(yù)定對象發(fā)出相應(yīng)的響應(yīng)預(yù)警，同時啟動響應(yīng)預(yù)案，通過局域網(wǎng)、電話和短信的方式，向分管領(lǐng)導(dǎo)、分管科室、調(diào)度室、隊調(diào)度室等發(fā)送預(yù)警信息，以及時制定突出事故處置措施。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。如果本發(fā)明的這些改動和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型。
權(quán)利要求
1.一種基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括: 監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于實時讀取煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)瓦斯?jié)舛葘崟r監(jiān)控數(shù)據(jù)信息； 交換機，用于實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳送； 預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于從監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器讀取瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)按預(yù)定程序進行數(shù)據(jù)處理，包括指標(biāo)計算、指標(biāo)等級判斷和工作面預(yù)警等級判斷、繪圖參數(shù)計算，分別保存在數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)庫中，供客戶終端調(diào)用； 路由器，連接局 域網(wǎng)； 局域網(wǎng)； 超級終端，進行預(yù)警指標(biāo)信息數(shù)據(jù)錄入； 客戶終端，從局域網(wǎng)接收服務(wù)器端有關(guān)預(yù)警的實時和動態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)系統(tǒng)軟件處理后，實現(xiàn)與瓦斯突出有關(guān)預(yù)警信息，包括文字、圖形和表格的瀏覽； 其中，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、交換機、預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器位于監(jiān)控中心局域網(wǎng)，局域網(wǎng)、超級終端和客戶終端位于礦區(qū)整體局域網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)警指標(biāo)體系包括: 實時指標(biāo)，包括等效瓦斯?jié)舛取⒌刃咚節(jié)舛炔▌勇?、等效瓦斯?jié)舛茸冎殿l率增值、均值線、濃度增幅，反映瓦斯涌出異常的本質(zhì)和現(xiàn)象； 現(xiàn)場觀感指標(biāo)，包括打鉆異常、應(yīng)力異常、地質(zhì)構(gòu)造、煤層變化、工藝、應(yīng)力集中、其它動力現(xiàn)象； 實測和基礎(chǔ)指標(biāo)，包括鉆屑量、鉆孔瓦斯涌出初速度、煤層基礎(chǔ)信息，反映煤層和瓦斯地質(zhì)異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)警指標(biāo)和工作面突出預(yù)警等級按嚴重情況分不同等級，預(yù)警系統(tǒng)信息按不同預(yù)警等級發(fā)布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，工作面預(yù)警等級分為關(guān)注、提醒、報警和響應(yīng)級別，預(yù)警系統(tǒng)信息通過聲音報警、屏幕顯示和短信發(fā)送相結(jié)合，發(fā)送對象則按預(yù)警等級分類。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)警系統(tǒng)信息流程包括以下步驟: (1)人工錄入現(xiàn)場動態(tài)信息和預(yù)測指標(biāo)信息； (2)獲取瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)，結(jié)合事先錄入的動態(tài)信息和預(yù)測指標(biāo)信息，通過預(yù)警指標(biāo)體系判斷瓦斯突出指標(biāo)是否存在異常； (3)如果瓦斯突出指標(biāo)存在異常，采用預(yù)警信息分級發(fā)布策略，即根據(jù)相應(yīng)的預(yù)警響應(yīng)等級向預(yù)定人群發(fā)出預(yù)警信息； (4)預(yù)警信息分級處置，即根據(jù)預(yù)警等級啟動相應(yīng)等級的應(yīng)急預(yù)案，利用局域網(wǎng)和電話通知分管領(lǐng)導(dǎo)、分管科室、調(diào)度室和隊調(diào)度室等，參照決策支持指南，制定事故處理措施。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于煤與瓦斯突出孕育發(fā)展過程的辨識與跟蹤預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、交換機、預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、路由器、因特網(wǎng)或局域網(wǎng)、超級終端、客戶端，其中，監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、交換機、預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器位于監(jiān)控中心局域網(wǎng)，因特網(wǎng)或局域網(wǎng)、超級終端和客戶端位于礦區(qū)整體局域網(wǎng)。本發(fā)明采用實時指標(biāo)、現(xiàn)場觀感指標(biāo)、實測和基礎(chǔ)指標(biāo)相結(jié)合的預(yù)警指標(biāo)體系，能更全面反映煤與瓦斯突出機理、早期孕育階段及演化過程中的動態(tài)趨勢，進而實現(xiàn)煤與瓦斯突出早期準(zhǔn)確辨識與預(yù)警。
文檔編號E21F17/18GK103244186SQ201310182190
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月16日
發(fā)明者陳清華, 何剛, 關(guān)維娟, 張國樞, 秦汝祥, 鄧明, 楊應(yīng)迪 申請人:安徽理工大學(xué)