专利名称：一种煤矿安全监控系统的监测方法
技术领域：
本发明涉及一种煤矿安全监控系统的监测方法。
技术背景煤矿安全监控系统是煤矿中广泛使用的一种监控设备，主要用于监测煤矿井下的各种环 境和设备状态，发现瓦斯超限时进行断电控制，发现其他异常时进行报警。目前的煤矿安全 监控系统对(CH4、 C0、风速等)模拟量信号异常的判别方法主要是量值超过或低于一定值 (称为超限报警)。这些方法都是基于单个测量点单纯以测量值的大小为判别依据的，对于 煤矿监控系统使用中的另外一些异常(使用异常)不能发现。例如中国专利申请 200510017856. O公开了一种矿井瓦斯防治用多系统信息综合显示的一种方法，其中提出的辨 识判断单元的其特征是指标体系包括不同环境条件的瓦斯浓度控制指标、临界值指标、 C0浓度指标，氧气浓度指标、温度指标、风速指标等，该方法属于超限报警方法。中国专利 申请200710113902.6公开的判别异常的模型也属于常规的超限报警模式。因此，如何发现测量信息的异常(如传感器不放置在规定的位置，用异物阻挡探头检测 口等使用异常)情况，是本领域要解决的技术问题。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种煤矿安全监控系统的监测方法，用于发现不按规 定使用的情况，比如传感器不放置在规定位置、用异物阻挡探头检测口等使用异常。为解决上述技术问题，本发明提供了一种煤矿安全监控系统的监测方法，包括将模拟 量测量值和测量地点建立联系，并建立模拟量测量值和测量地点所对应的"监测数据正常表 现模型"(即允许限值范围)，通过模拟量测量值和测量地点的对应关系是否符合"监测数 据正常表现模型"，来发现异常情况并报警。建立传感器非超限原理的"监测数据正常表现 模型"，包括多个传感器之间测量值的关联关系和随时间变化的关系，而不是单纯浓度指标 的大小。进一步，所述安装地点包括煤矿中采煤工作面的上隅角、工作面和回风巷，还包括进风 、回风巷道，所述模拟量测量值是指对甲烷或一氧化碳浓度测量的模拟量测量值，所述"监测数据正常表现模型"包括对所述上隅角、工作面和回风巷三处所测得的甲烷或一氧化碳 浓度值应存在从大到小的依次排列关系。进风巷道测得的甲烷或一氧化碳浓度值大于回风巷 道测得的甲烷或一氧化碳浓度值；对于采用串联通风的两个工作面，上游工作面测得的甲烷 或一氧化碳浓度值大于下游工作面对应位置测得的甲烷或一氧化碳浓度值；若不满足上述关 系中的一个并达到预设时间，就发出报警。进一步，所述安装地点包括煤矿中的各处巷道，所述"监测数据正常表现模型"包括 煤矿的一个下游巷道的所测得的甲烷或一氧化碳的浓度值与空气流量的乘积之和等于各上游 巷道的所测得的甲烷或一氧化碳的浓度值与空气流量的乘积之和的固定比例。若不满足该条 件并达到预设时间，就发出报警；该固定比例为所述下游巷道中的空气流量与所有下游巷道 中的空气流量之和的比值。进一步，所述安装地点包括煤矿中的采煤工作面和掘进工作面，所述"监测数据正常表 现模型"包括在2-3个周期内，测量点的甲烷或一氧化碳的浓度的测量值的变化幅度至少 有一次达到预设范围，则视为正常；否则视为异常并报警。进一步，所述预设范围的最大值和最小值由所采煤层的瓦斯含量及所用采煤工艺决定； 该单个周期的时间长度由采煤工艺决定，其大于两次放炮或采煤机开或放顶煤等大量落煤工 步的间隔。进一步，所述周期可以是固定的，也可以是和采煤机、掘进机的开停周期一致但在时间 上不固定的。本发明具有积极的效果本发明的煤矿安全监控系统的监测方法是根据"非超限原理" 通过建立传感器测量值的"监测数据正常表现模型"，其包括多个传感器之间测量值的关联 关系和随时间变化的关系，不是单纯根据浓度指标的大小做出判断。具体地，本发明将煤矿 安全监控系统的模拟量测量点和煤矿环境条件建立联系，根据煤矿生产系统的特点建立"监 测数据正常表现模型"，通过检査模拟量测量数据的表现是否符合"监测数据正常表现模型 "，来发现异常情况。通过这一技术，可以发现煤矿监控系统使用中不按规定使用的情况， 比如没有将探头放置在规定位置，探头被人为屏蔽或损坏等，同时还能发现生产系统出现的 异常。为煤矿监控系统提供了一种新的检测异常的方法，扩大了系统的功能，也进一步提高 了系统的可靠性。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图l为实施例中的实现一种煤矿安全监控系统的监测方法的示意图。 图2为实施例中的另一种实现一种煤矿安全监控系统的监测方法的示意图，图中的箭头为风流方向。
具体实施方式
(实施例l)本发明的一种煤矿安全监控系统的监测方法，包括将模拟量测量值和测量地点建立联 系，并建立模拟量测量值和测量地点所对应的"监测数据正常表现模型"，通过模拟量测量 值和测量地点的对应关系是否符合"监测数据正常表现模型"，来发现异常情况并报警。所述安装地点包括煤矿中的上隅角、工作面和回风巷，所述模拟量测量值是指对甲烷或 一氧化碳浓度测量的模拟量测量值，所述"监测数据正常表现模型"包括对所述上隅角、 工作面和回风巷三处所测得的甲烷或一氧化碳浓度值应存在从大到小的依次排列关系。见图l，采煤工作面按规定应设置三个传感器(分别设置在煤矿规程中规定的上隅角、 工作面、回风巷三个位置)，在煤矿监控系统中采用如下方法实现异常报警功能在监控系 统的主机上配置瓦斯传感器或一氧化碳传感器时给布置在采煤工作面的上述三个瓦斯传感器 分别加上位置属性，若放置在上隅角的传感器的测量值为TO、放置在工作面的传感器的测量 值为T1、放置在回风巷的传感器的测量值为T2，则根据"监测数据正常表现模型"，应存在 如下关系T0〉T2〉T1。监控系统主机对这三个传感器的测量值进行判别，若三个传感器的测 量值满足T0〉T2〉T1，则视为正常。若不满足该条件并达到预设时间(比如l-3分钟)，就发 出报警。(实施例2)在实施例l的基础上，本实施例还有如下变形根据煤矿巷道中的风流构成上下游关系，所述"监测数据正常表现模型"还包括1) 进风巷道测得的甲烷或一氧化碳浓度值应大于回风巷道测得的甲烷或一氧化碳浓度值。2)采用串联通风的两个工作面，上游工作面测得的甲烷或一氧化碳浓度值应大于下游工作面对 应位置测得的甲烷或一氧化碳浓度值。(实施例3)在实施例l的基础上，本实施例还有如下变形见图2，根据煤矿巷道中的风流构成上下游关系，所述"监测数据 常表现模型"还包括煤矿的某下游巷道(例如下游巷道A3)中所测得的甲烷或一氧化碳的浓度值与空气流量的乘积之和等于各上游巷道(例如上游巷道A1和A2)中所测得的甲烷或一氧化碳的浓度值与 空气流量的乘积之和的固定比例。若不满足该条件并达到预设时间(比如0.5-1.5分钟)， 就发出报警。该固定比例为所述下游巷道中的空气流量与所有下游巷道中的空气流量之和的 比值。由于煤矿中正常情况下各巷道的空气流量变化不大，所以实施模型中可以认为各巷道 的流量为固定值。例如，对于有两个下游巷道，并具有3个上游巷道的煤矿，若上游巷道l的甲烷的浓度值 为0.4%，空气流量为3立方/每秒；上游巷道2的甲烷的浓度值为0.5%，空气流量为3立方/ 每秒；上游巷道3的甲烷的浓度值为0.6%，空气流量为4立方/每秒；若两个下游巷道中的空 气流量分别为6和4立方/每秒，则两个下游巷道中的甲烷的浓度值应该都为0.51%。(以上 为不考虑下游巷道自身甲烷正常透出的情况，若二个下游巷道中自身甲烷正常透出量分别为 0. 2和0. 3立方/每秒，则二个下游巷道中的甲烷的浓度值应该为O. 543%和0. 585%)。对于一氧 化碳的监测方法，与甲烷相同。 (实施例4)在实施例1和2的基础上，本实施例还有如下变形采煤(掘进)工作面涌出的瓦斯随煤层 剥落速度而变化，大多数采煤(掘进)工艺每个循环中煤层剥落速度不是均匀的，所以工作面 瓦斯含量也是呈波动变化的。炮采工艺中，每次放炮后瓦斯含量会明显升高，而放炮前瓦斯 含量会较低；放顶煤工艺则在放顶煤环节瓦斯含量会明显升高；即使是煤层剥落速度相对均 匀的综采工艺，采煤机开和停时煤层剥落速度及瓦斯涌出量也有明显差异。所述"监测数据正常表现模型"还包括在2-3个周期内，测量点的甲烷或一氧化碳的 浓度的测量值的变化幅度至少有一次在预设范围内，则视为正常；否则视为异常并报警。该 单个周期的时间长度由采煤工艺决定，其大于两次放炮或采煤机开或放顶煤大量落煤工步的 间隔。所述预设范围的最大值和最小值由所采煤层的瓦斯含量及所用采煤工艺(一般是每次 剥落的煤量)决定；所述最大值和最小值可在现场检测后，根据检测值设定。监控系统主机对该工作面的传感器的测量值不断地进行判别，若瓦斯传感器的测量值满 足所述"监测数据正常表现模型"，则视为正常。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明 的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其 它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明 的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1、一种煤矿安全监控系统的监测方法，其特征在于包括将模拟量测量值和测量地点建立联系，并建立模拟量测量值和测量地点所对应的“监测数据正常表现模型”，通过模拟量测量值和测量地点的对应关系是否符合“监测数据正常表现模型”，来发现异常情况并报警。
2、 根据权利要求l所述的一种煤矿安全监控系统的监测方法，其特征在于所述安装 地点包括煤矿中采煤工作面的上隅角、工作面和回风巷，以及煤矿中的进风巷道、回风巷 道，所述模拟量测量值是指对甲烷或一氧化碳浓度的测量值，所述"监测数据正常表现模型 "包括对所述上隅角、工作面和回风巷三处所测得的甲烷或一氧化碳浓度值应存在从大到 小的依次排列关系；进风巷道测得的甲烷或一氧化碳浓度值大于回风巷道测得的甲烷或一氧 化碳浓度值；对于采用串联通风的两个工作面，上游工作面测得的甲烷或一氧化碳浓度值大 于下游工作面对应位置测得的甲烷或一氧化碳浓度值；若不满足上述关系中的一个并达到预 设时间，就发出报警。
3、 根据权利要求1或2所述的一种煤矿安全监控系统的监测方法，其特征在于所述安 装地点包括煤矿中的各处巷道，所述"监测数据正常表现模型"包括煤矿的一个下游巷道 的所测得的甲烷或一氧化碳的浓度值与空气流量的乘积之和等于各上游巷道的所测得的甲烷 或一氧化碳的浓度值与空气流量的乘积之和的固定比例；若不满足该条件并达到预设时间， 就发出报警；该固定比例为所述下游巷道中的空气流量与所有下游巷道中的空气流量之和的比值。
4、根据权利要求1或2所述的一种煤矿安全监控系统的监测方法，其特征在于所述安 装地点包括采煤工作面或掘进工作面，所述"监测数据正常表现模型"包括在2-3个周期内，测量点的甲烷或一氧化碳的浓度的测量值的变化幅度至少有一次在预设范围内，则视为正常；否则视为异常并报警；该单个周期的时间长度大于两次放炮或采煤机开或放顶煤大量落煤工步的间隔。
全文摘要
本发明涉及一种煤矿安全监控系统的监测方法，其包括将模拟量测量值和测量地点建立联系，并建立模拟量测量值和测量地点所对应的“监测数据正常表现模型”(即允许限值范围)，通过模拟量测量值和测量地点的对应关系是否符合“监测数据正常表现模型”，来发现异常情况并报警。本发明的辨识判断的特征是建立传感器“非超限原理的监测数据正常表现模型”，包括多个传感器之间测量值的关联关系和随时间变化的关系，不是单纯浓度指标的大小。
文档编号E21F17/18GK101649751SQ200910306338
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者鹏 王, 邹哲强 申请人:天地(常州)自动化股份有限公司;煤炭科学研究总院常州自动化研究院;煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院