煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法以及监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法以及监测系统，方法包括以下步骤：第1步骤、甲烷监测测点选择：测点个数确定和测点位置确定；第2步骤、甲烷监测设备安装：设备类型选择和设备安装位置确定；第3步骤、甲烷风排量计算：首先计算出最小单位时刻甲烷排放量，而后累加得到一段时间内甲烷排放量；系统包括感知层、数据传输层和平台应用层；感知层用于感测风速、甲烷浓度、绝压和温度；数据传输层将感测的环境信息传输至平台应用层。本发明专利技术的煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法以及监测系统，具有实现煤矿温室气体实时精准监测的优点。精准监测的优点。精准监测的优点。

【技术实现步骤摘要】
煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法以及监测系统


[0001]本专利技术涉及温室气体实时监测的
，尤其是一种煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法以及监测系统。

技术介绍

[0002]当前，全球正发生着以变暖为主要特征的气候变化，并已成为世界各国共同面临的危机和挑战。低碳经济是减少温室气体排放，应对全球变暖的最佳经济模式，监测碳排放是推进低碳经济实施的技术手段之一。2021年9月，生态环境部发布了《碳监测评估试点工作方案》，选择火电、钢铁、石油天然气开采、煤炭开采领域和废弃物处理五类重点行业开展温室气体试点监测，力争在2022年底建立碳监测评估技术方法体系，发挥示范效应，为应对气候变化工作提供监测支撑。
[0003]对于煤炭开采领域来说，在开采过程中会产生一定量的甲烷(CH4)气体，甲烷随着风流经回风井排至大气中，由此增加了温室气体的排放量。目前煤炭企业并没有建立一套行之有效的温室气体实时监测计量方法和系统，因此准确计量并长期动态追踪煤炭企业温室气体的排放量已经迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术提出一种煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法以及监测系统，具有实现煤矿温室气体精准监测的优点。
[0006]根据本专利技术实施例的煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法，包括以下步骤：
[0007]第1步骤、甲烷监测测点选择：测点个数确定和测点位置确定；
[0008]第2步骤、甲烷监测设备安装：设备类型选择和设备安装位置确定；
[0009]第3步骤、甲烷风排量计算：首先计算出最小单位时刻甲烷排放量，而后累加就可以得到一段时间内甲烷排放量。
[0010]根据本专利技术实施例的煤炭开采领域温室气体实时监测系统，包括感知层、数据传输层和平台应用层；所述感知层用于感测风速、甲烷浓度、绝压和温度；数据传输层将感测的环境信息传输至平台应用层。
[0011]本专利技术的有益效果是，首先建立了一套煤矿温室气体监测方法及系统，填补了煤矿温室气体监测的空白，推动了碳排放监测体系建设，为应对气候变化提供依据；其次监测计算方法采用先计算每分钟甲烷风排量，而后通过累加的方式计算一天、一个月、一年的甲烷风排量，最大可能避免了因计算产生的误差，实现了煤矿温室气体的精准监测；最后通过客户端可以查询、导出煤矿实时甲烷风排量以及一段时间内甲烷累计风排量，满足了温室气体监测需求。
[0012]进一步具体地限定，上述技术方案中，所述测点个数依据回风立井的数量，当有n个回风立井，且n是大于等于1的正整数，则就有n个测点，测点位置与回风大巷的测风站位
置重合。
[0013]进一步具体地限定，上述技术方案中，所述设备类型包括测风设备、测甲烷浓度设备、测压设备和测温设备。
[0014]进一步具体地限定，上述技术方案中，所述测风设备为风速传感器，所述风速传感器为超声波风速传感器或压差式风速传感器中的任意一种。
[0015]进一步具体地限定，上述技术方案中，所述测甲烷浓度设备为甲烷传感器，所述甲烷传感器为催化燃烧式甲烷传感器或激光甲烷传感器中的任意一种。
[0016]进一步具体地限定，上述技术方案中，所述测压设备为仅感测绝压的绝压传感器，或者，测压设备为能够同时感测绝压和温度的绝压多参数传感器；所述测温设备为仅感测温度的温度传感器，或者，测温设备为能够同时感测绝压和温度的绝压多参数传感器。
[0017]进一步具体地限定，上述技术方案中，所述感知层包括风速传感器、甲烷传感器以及绝压多参数传感器。
[0018]进一步具体地限定，上述技术方案中，所述数据传输层包括矿用阻燃通讯电缆、矿用阻燃通信光缆、监控通用分站、井下环网交换机和地面环网交换机；所述阻燃通讯电缆用于实现传感器与监控通用分站之间的数据传输；所述矿用阻燃通信光缆用于实现监控通用分站与井下环网交换机之间的数据传输和实现井下环网交换机与地面环网交换机之间的数据传输。
[0019]进一步具体地限定，上述技术方案中，所述平台应用层包括调度室显示屏、打印机、服务器以及客户端；所述调度室显示屏用于扩显矿井甲烷排放状态和一段时间内甲烷排放累计值；所述打印机用于打印监测报表；所述服务器内嵌数据采集、处理和分析模型和甲烷排放量计算模型；所述客户端用于人机交互，可进行配置传感器参数及查询监测结果等。
[0020]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0021]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本专利技术的结构示意图；
[0024]图2是矿井温室气体监测布置图；
[0025]附图中的标号为：1、感知层；11、风速传感器；12、甲烷传感器；13、绝压多参数传感器；2、数据传输层；21、矿用阻燃通讯电缆；22、矿用阻燃通信光缆；23、监控通用分站；24、井下环网交换机；25、地面交换机；3、平台应用层；31、调度室显示屏；32、打印机；33、服务器；34、客户端。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本专利技术的监测原理是：按照《煤矿安全规程》(2016)要求，已经在井下掘进工作面回风流、采煤工作面回风巷道、采区回风巷、矿井总回风巷等地点安装甲烷传感器，对各地点甲烷浓度进行实时监测，但是以上监测仅是为了确保井下甲烷不超限，无法计算出全矿井甲烷风排量。由于大气中甲烷浓度为零，井下甲烷主要来源于采掘工作面，风流冲刷采掘工作面后裹挟着甲烷沿着回风巷道运动，最终在回风大巷汇合经回风井排出，因此进风巷道无需安装甲烷传感器，只须在回风大巷监测整个矿井甲烷风排量，利用回风量、甲烷浓度、风流状态等参数获得矿井标准状态下甲烷排放总量。
[0028]见图1，本专利技术的煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法，主要包括甲烷监测和甲烷风排量计算，甲烷监测包括测点选择和设备安装，具体包括以下步骤：
[0029]第1步骤、甲烷监测测点选择：测点个数确定和测点位置确定；测点个数依据回风立井的数量，当有n个回风立井，且n是大于等于1的正整数，则就有n个测点，测点位置与回风大巷测风站位置重合，即测点位置一般选择在回风大巷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步骤、甲烷监测测点选择：测点个数确定和测点位置确定；第2步骤、甲烷监测设备安装：设备类型选择和设备安装位置确定；第3步骤、甲烷风排量计算：首先计算出最小单位时刻甲烷排放量，而后累加得到一段时间内甲烷排放量。2.根据权利要求1所述的煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法，其特征在于：所述测点个数依据回风立井的数量，当有n个回风立井，且n是大于等于1的正整数，则就有n个测点，测点位置与回风大巷的测风站位置重合。3.根据权利要求1所述的煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法，其特征在于：所述设备类型包括测风设备、测甲烷浓度设备、测压设备和测温设备。4.根据权利要求3所述的煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法，其特征在于：所述测风设备为风速传感器(11)，所述风速传感器(11)为超声波风速传感器或压差式风速传感器中的任意一种。5.根据权利要求3所述的煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法，其特征在于：所述测甲烷浓度设备为甲烷传感器(12)，所述甲烷传感器(12)为催化燃烧式甲烷传感器或激光甲烷传感器中的任意一种。6.根据权利要求3所述的煤炭开采领域温室气体实时监测计量方法，其特征在于：所述测压设备为仅感测绝压的绝压传感器，或者，测压设备为能够同时感测绝压和温度的绝压多参数传感器(13)；所述测温设备为仅感测温度的温度传感器，或者，测温设备为能够同时感测绝压和温度的绝压多参数传感器(13)。7.一种实现如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜滕滕，何敏，武福生，钱会发，昌伟锋，丁瑞琦，唐韬，奚冬芹，
申请(专利权)人：中煤科工集团常州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：