一种基于多参数的瓦斯浓度预警方法技术

本发明专利技术介绍了一种基于多参数的瓦斯预警方法，检测当前煤矿瓦斯浓度风险等级，包括：从煤矿安全生产监测监控系统中获取煤矿掘进工作面瓦斯浓度及关联巷道的多参数的时间序列，对样本进行统计分析，计算出工作面瓦斯浓度的均值和方差；把多参数作为比较数列，工作面瓦斯浓度作为参考序列，通过分析两者之间元素最大差值与绝对差均值的大小关系，来判定瓦斯浓度是否异常。若当前工作面瓦斯浓度与其关联巷道的多参数关联程度较弱，则进行预警提示。本发明专利技术通过从整体上分析矿井工作面及其关联巷道多种监测变量的相依性，确定适应实际情况的瓦斯预警方法，从而为短周期瓦斯关联预警提供理论支持。理论支持。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多参数的瓦斯浓度预警方法


[0001]本专利技术属于煤矿安全监测与监控
，具体涉及一种基于多参数的瓦斯浓度预警方法。

技术介绍

[0002]瓦斯灾害严重威胁着煤矿的安全生产，给煤矿造成的损失及影响是重大的。矿井瓦斯监测是预防瓦斯灾害的重要手段，目前对于瓦斯浓度异常的预测主要是通过单一监测点甲烷浓度超限发出超限声光报警或断电控制，未能考虑影响瓦斯浓度变化的多参时候，而且对于甲烷浓度达到报警界限值之前就可提前预警的方法仍然不多，因此利用安全监测监控系统监测到的数据进行充分地挖掘及分析，可以为安全预警奠定基础，使瓦斯预警从事后向事前转移，这对于提高煤矿安全生产具有重大意义，但是瓦斯监测数据量大，如何准确地在海量数据中提取有效信息从而进行统计分析及关联分析，以实现瓦斯灾害的提前预警显得非常重要，同时准确、快速的使用数据，提取有效信息也是智能化矿山、数字化矿山建设的要求。
[0003]为此，研究一种基于多参数的瓦斯浓度预警方法是采掘工作面安全监测监控的题中应有之义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是：针对现有技术主要从单一监测点检测瓦斯水平进行预警，缺乏工作面瓦斯浓度与关联巷道多参数相依关系的分析和对数据的统计挖掘不足，本专利技术提供一种一种基于多参数的瓦斯浓度预警方法，能实现工作面作业期间的瓦斯灾害预警功能，它包括以下步骤：
[0005](1)从煤矿安全生产监测监控系统中获取煤矿掘进工作面瓦斯浓度及关联巷道的多参数数据，其中多参数数据包括工作面运输巷瓦斯浓度X1(K)、回风巷瓦斯浓度X2(K)、上隅角瓦斯浓度X3(K)、运输石门瓦斯浓度X4(K)、温度X5(K)；
[0006](2)对瓦斯监测数据进行统计分析和关联分析，计算出工作面瓦斯浓度的均值μ和方差σ
x
及不同置信水平下的85％置信区间[μ
‑
1.44σ
x
,μ+1.44σ
x
]、85％
‑
95％置信区间[μ+1.44σ
x
,μ+1.96σ
x
]，并确定瓦斯浓度持续偏大时间h
m
，把多参数作为比较数列X
T
，工作面瓦斯浓度作为参考序列Y
I
，通过分析两者之间元素最大差值与绝对差均值的大小关系，来判定瓦斯浓度是否异常。
[0007](3)以《煤矿安全规程》中规定的瓦斯浓度报警界限值作为报警和预警的分界，将警情进行划分。
[0008](4)在工作面瓦斯浓度实测值x
*
小于报警界限值x
r
的情况下，判断x
*
是否在85％置信区间内，若在，则属于正常情况，不作预警提示，否则，再根据瓦斯浓度置信区间、持续偏大时间以及参考考序列与比较序列之间元素最大差值与绝对差均值的大小关系，来确定预警等级。
[0009](5)瓦斯浓度异常判定，综合步骤(1)到步骤(4)的结果，发出瓦斯浓度异常报警信号或预警信号。
[0010]进一步的，所述步骤(2)中，比较数列
[0011]其中x1(1),x1(2),x1(3)
···
x1(n)为变量X1(K)中的具体数值；参考序列；Y
I
＝[y
i
(1)，y
i
(2)，y
i
(3)
···
y
i
(n)]ꢀꢀ
(2)其中y
i
(1)，y
i
(2)，y
i
(3)
···
y
i
(n)为Y
I
中的具体数值。
[0012]进一步，所述步骤(2)中，对参考序列Y
I
和比较序列X
T
进行数据区间的无量纲化处理得到Y
J
与X
J
：
[0013]X
j
＝[x
j
(1),x
j
(2),x
j
(3)
···
x
j
(n)]ꢀꢀ
(3)
[0014][0015]同理得到；Y
J
＝[y
j
(1)，y
j
(2)，y
j
(3)
···
y
j
(n)]ꢀꢀ
(5)
[0016]其中，j是多参量的数量，j＝5；k是x
j
中样本数量，k＝1,2,3,
···
,n。进一步的，所述步骤(2)中，通过分析两者之间元素最大差值与绝对差均值的大小关系，来判定瓦斯浓度是否异常。关系，来判定瓦斯浓度是否异常。分别为Y
J
与X
J
中两者相对应元素最大、小绝对差值。Δ
ij
(k)＝|y
i
(k)
‑
x
j
(k)|
ꢀꢀ
(8)为Y
I
与X
T
中对应元素绝对差值。Y
J
与X
J
对应值的绝对差均值Δ
a
计算公式如下：
[0017]进一步的，所述步骤(4)中，x
*
若超出85％置信区间内，且在95％置信区间内，则判断持续偏大时间h
m
是否超过60min，若小于60min，则属于正常情况，若大于等于60min，则继续判断Δ
max
与5Δ
a
的关系，若Δ
max
小于5Δ
a
，说明Y
J
与X
J
关联程度正常，不做预警提示，若Δmax大于等于5Δ
a
，说明Y
J
与X
J
关联程度较弱，作为Ⅰ级预警，发出预警信号；x
*
若在85％
‑
95％置信区间内，则继续判断h
m
是否大于30min，若小于30min，则属于正常情况或Ⅰ级预警，若大于30min，则继续判断Δmax与5Δ
a
的关系，若Δ
max
小于5Δ
a
，则发出Ⅰ级预警信号，若Δ
max
大于等于5Δ
a
，则发出Ⅱ级预警信号。
[0018]进一步的，所述分析方法能够把工作面瓦斯浓度的异常预警与关联巷道的多参数建立联系，提高了瓦斯预警准确性，在瓦斯浓度超过报警界限值之前可以做到提前预警，提高了煤矿开采工作的安全性。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020]本技术方案的一种基于多参数的瓦斯浓度预警方法，具有以下方面的优点：实现了对瓦斯监测数据的统计分析，为瓦斯异常预警确立了基本指标；实现了关联巷道多参数与工作面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多参数的瓦斯浓度预警方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)从煤矿安全生产监测监控系统中获取煤矿掘进工作面瓦斯浓度及关联巷道的多参数数据，其中多参数数据包括工作面运输巷瓦斯浓度X1(K)、回风巷瓦斯浓度X2(K)、上隅角瓦斯浓度X3(K)、运输石门瓦斯浓度X4(K)、温度X5(K)；(2)对瓦斯监测数据进行统计分析和关联分析，计算出工作面瓦斯浓度的均值μ和方差σ
x
及不同置信水平下的85％置信区间[μ
‑
1.44σ
x
,μ+1.44σ
x
]、85％
‑
95％置信区间[μ+1.44σ
x
,μ+1.96σ
x
]，并确定瓦斯浓度持续偏大时间h
m
，把多参数作为比较数列X
T
，工作面瓦斯浓度作为参考序列Y
I
，通过分析两者之间元素最大差值与绝对差均值的大小关系，来判定瓦斯浓度是否异常。(3)以《煤矿安全规程》中规定的瓦斯浓度报警界限值作为报警和预警的分界，将警情进行划分。(4)在工作面瓦斯浓度实测值x
*
小于报警界限值x
r
的情况下，判断x
*
是否在85％置信区间内，若在，则属于正常情况，不作预警提示，否则，再根据瓦斯浓度置信区间、持续偏大时间以及参考考序列与比较序列之间元素最大差值与绝对差均值的大小关系，来确定预警等级。(5)瓦斯浓度异常判定，综合步骤(1)到步骤(4)的结果，发出瓦斯浓度异常报警信号或预警信号。2.根据权利要求1所述的一种基于多参数的瓦斯浓度预警方法,其特征在于步骤(2)中，比较数列其中x1(1),x1(2),x1(3)
···
x1(n)为变量X1(K)中的具体数值；参考序列Y
I
＝[y
i
(1)，y
i
(2)，y
i
(3)
···
y
i
(n)]
ꢀꢀꢀꢀ
(2)其中y
i
(1)，y
i
(2)，y
i
(3)
···
y
i
(n)为Y
I
中的具体数值。3.根据权利要求1所述的一种基于多参数的瓦斯浓度预警方法,其特征在于步骤(2)中，对参考序列Y
I
和比较序列X
T
进行数据区间的无量纲化处理得到Y
J
与X
J
：X
j
＝[x
j

【专利技术属性】
技术研发人员：王雨虹，王淑月，赵俊程，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：