基于动态数据驱动的煤矿瓦斯异常涌出风险预警系统设计*

为解决煤矿瓦斯异常涌出风险预警过程中过度依赖系统模型,不能动态实时修正预测模型,预测、预报精准度和可靠度不高的难题,基于动态数据驱动技术,搭建瓦斯异常涌出风险预警系统架构,探讨动态数据驱动的瓦斯涌出监测曲线拟合、动态预警模型选择和修正、预警系统研发等关键性技术,开发基于动态数据驱动的瓦斯异常涌出风险预警系统软件。结果表明:动态数据驱动技术在煤矿瓦斯异常涌出风险预警方面具有强大的信息处理和问题求解能力,可实现仿真系统与实际系统间的动态响应和控制功能,并实时反馈修正,使预测结果更加精确、可靠,设计研发的预警系统可在矿井受瓦斯异常涌出威胁时发出可靠的预警信号。     

基于Spark Streaming流回归的煤矿瓦斯浓度实时预测

为了实时分析瓦斯监测流数据并对瓦斯浓度进行准确预测以实现瓦斯灾害实时预警,以实时流数据处理框架Spark Streaming构建基于流回归的瓦斯浓度实时预测系统。系统采用分布式流处理技术,可使基于回归算法的瓦斯浓度预测模型更新周期达到秒级,提高了瓦斯浓度预测精度,满足流式大数据处理的实时性要求。实验表明:应用Spark Streaming流回归预测系统在采样周期为5 s的瓦斯监测数据流上进行实时预测时,预测平均均方根误差随模型更新周期的缩短而减小,模型更新周期可达15 s,且更新周期为45 s时预测总均方根误差最小,既能保证预测精度,又能提高瓦斯灾害预警时效。     

余吾矿瓦斯灾害综合预警技术研究

为了实现矿井瓦斯灾害过程控制,起到超前提醒作用,把瓦斯灾害遏制在萌芽状态,余吾煤矿结合矿井实际条件建立了瓦斯灾害综合预警平台。根据影响瓦斯灾害的各种因素建立预警模型,通过人工智能分析计算,实时发布预警结果,并建立预警响应机制,根据不同预警结果,采取安全措施,指导矿井生产实践。该预警系统有效遏制瓦斯灾害的发生,给瓦斯灾害应急响应预留了充足时间。     

基于数据挖掘法的矿井瓦斯联动监测

为解决传统矿井监测技术存在的监测效果差、数据利用率低、预警能力不足等问题,提出采用多点及多因素融合的联动监测方法。采用计算机数据挖掘、多级数据融合处理技术建立基于实际预警、规则评判、历史数据检测等方法的矿井故障分析及瓦斯浓度预警数据处理模型。该技术在临汾市尧都区5个煤矿的安全生产监控中试验应用,结果表明联动分析法有助于分析矿井故障原因、提高瓦斯浓度预警能力,且数据挖掘及多级数据融合技术的应用有助于规范样本,提高分析预警规则的稳定性、适应性。     

煤与瓦斯突出微震-瓦斯互动响应预警研究

为解决煤与瓦斯突出实时预警技术在现场应用误报率较高的问题,分析贵州省某矿掘进工作面煤与瓦斯突出主控因素和前兆特性,研究微震-瓦斯互动响应的实时预警机制,构建基于数据挖掘的煤与瓦斯突出智能预测模型,界定煤与瓦斯突出危险等级划分原则,建立煤与瓦斯突出危险性实时预警系统;并利用该矿掘进工作面实测数据预测煤与瓦斯突出危险性等级。研究结果表明:智能预测模型预测精度较高,预测结果与钻屑瓦斯解吸指标K1值及瓦斯压力值P的一致性较好,所建预警系统的预警等级与工作面实际煤与瓦斯突出危险情况基本相符。     

基于多测点关联分析的工作面瓦斯浓度实时预警

为有效分析矿井瓦斯监测数据以拓展监控系统功能,实现工作面瓦斯浓度的有效预警,研究基于多测点实时监测数据关联分析的工作面瓦斯(甲烷)浓度预警方法。通过分析瓦斯实测数据的统计特征,以及利用贝叶斯网络方法分析工作面与其关联监测点瓦斯实测数据构成时间序列的关联特征,确定基于实时监测数据的瓦斯预警指标及其预警阈值,进而分析瓦斯浓度异常情况,实现基于监测数据分析的实时、动态量化预警。实例分析表明,将该方法应用于工作面瓦斯浓度预警,结果显示了瓦斯浓度持续偏大时段反映出的异常情况,符合实际瓦斯浓度变化趋势。     

煤与瓦斯突出层次-可拓预警技术及应用

为实现煤与瓦斯突出的智能化预警,基于层次分析法(AHP)与可拓理论,利用Visual Basic(VB)和ArcEngine组件,设计以数据采集模块、查询模块和预警模块组成的突出预警系统结构,并开发客户端软件系统,结合矿井基础参数及生产工作面煤与瓦斯突出预测指标,构建煤与瓦斯突出预警技术体系。将预警技术体系应用于山西潞安集团余吾煤业S2206回采工作面。结果表明,预警结果与工作面实际相符。     

地下矿山水患灾害防控系统研究与应用

研究利用电力载波通讯技术、自动控制、传感技术,实现矿井水文动态的实时采集监测和灾害的预测预警,实时诊断矿井涌水情况,并上报应急调度中心。在有突发水灾情况下实现预警预报,结合灾害预警机制设立不同程度的报警信息。调度指挥中心结合响应的报警信息,及时发出撤离指令,引导避险人员及时撤离,为遇险人员赢得宝贵的逃生时间,解决当前国内普遍存在的矿山突水灾害问题。     

基于Hadoop平台的瓦斯突出预测预警方法研究

为防治煤与瓦斯(甲烷)突出事故,提出基于Hadoop平台的煤与瓦斯突出预测预警方法。首先,选用霍尔特指数平滑法对实时监测的瓦斯体积分数数据进行预处理,以提高监测数据的准确性和完整性;其次,基于BP神经网络模型,提取监测的瓦斯体积分数的特征参数,并结合人工检测的防突检测参数,构建瓦斯突出预测预警模型;最后,在平煤八矿戊9-10-21050工作面,进行现场应用,验证该方法的可行性。研究表明:用该方法能较好地处理及分析海量瓦斯体积分数所得数据,突出预测预警结果可靠性较高,能够满足现场实际应用的需要。     

矿井提升关键机构安全监测与预警系统研究

基于矿井提升机构安全运行的重要性,以新城某矿为研究背景,建立混合井提升关键机构的安全动态监测及预警系统。采用数值模拟方法建立提升机基础有限元模型,并进行模态分析,得出提升机基础的各阶振型频率。对分级加载过程进行时程分析,把最大振动位移达到危险值时的振动加速度作为提升机基础的安全动态监测指标。建立井架有限元模型,分别研究空载静止状态和正常使用极限状态下井架的受力与变形,从而得到井架破坏的临界预警值,以此建立预警系统。结果表明,以临界预警值作为安全性量化指标建立的预警系统能用来对提升机运行过程中产生的故障进行预警,并确定故障所在位置。     

机械安全风险预警系统构建与应用

为应对机器使用阶段因人、机器、环境状态改变导致风险水平发生变化,构建了一种机械安全风险预警系统。机械安全风险预警系统主要由用于实时监测风险因素状态的预警监测系统、确定风险级别的预警分级系统、减小风险的预警措施系统组成。以某工业机器人为例,构建了机械安全风险预警系统,并开展了预警实验。实验结果表明：机械安全风险预警系统能够实现机械安全风险因素自动监测、预警等级自动划分、预警措施自动执行。该系统能够通过在线数据监测与评估,对可能发生的不安全状态按等级发出警告,并及时采取相应防范措施,达到减小风险的目的。     

GIS与数模支持下的油气田环境风险预警系统研究

简要介绍了油气田在建设与生产过程中对环境的影响,构建并开发了基于GIS与数模的油气田环境风险预警系统。系统包含大气污染模拟模型、地表水污染模拟模型和地下水污染模拟模型,实现了环境监测数据的管理、实时监测预警和污染模拟、快速应急响应三大功能。介绍了油气田环境风险预警系统的设计及基本功能,探索了将地理信息系统与数学模型相结合运用于油气田环境风险预警的方法。实践表明,以GIS技术为平台,结合数学模型为辅助进行环境风险预警是可行的。     

基于FTA的矿井监控预警诊断知识表示及推理机制

当前的矿井监测监控系统给出的预警结果只能反映传感器所在位置的参数变化,并不能依此判断传感器所在位置就是故障源。研究矿井监控预警诊断专家系统,通过建立矿井通风系统故障树设计面向故障树的基于框架与规则的混合知识表示方法,利用框架中诊断规则的推理确定故障传播关系,找到故障源。设计了矿井监控预警诊断推理机制,利用监控系统对灾变时期的火灾和瓦斯大量涌出以及正常生产时期矿井中的活塞效应、巷道风阻变化、通风构筑物故障、爆破、通风动力故障以及自然风压变化进行故障诊断推理分析,给出监控预警诊断故障源分析界面,为管理人员对矿井正常生产和灾变时期的故障处理提供依据。     

海外露天矿北斗高精度位移安全监测系统研究

基于北斗高精度空间信息技术,针对海外露天矿山位移安全提出一种监测预警系统,该系统具有实时在线连续监测和较强集成能力,满足海外露天矿山大范围、多点位、分散式、高精度的监测要求,可提高矿山位移安全监测预警的及时性和准确性。同时,结合缅甸蒙育瓦铜矿应用案例,分析系统的运行原理、设备组成和应用方法,验证了系统的有效性,对海外露天矿山位移安全监测具有较强的参考意义。     

煤矿瓦斯爆炸事故的应急救援物资调度模型研究

矿井瓦斯爆炸事故是煤矿安全生产中最严重的事故之一.为确保事故后应急救援的高效开展及减少应急物资调度过程中的经济损失,在以调度时间为第一的前提下,结合煤矿瓦斯爆炸事故实际,引入伤亡性和经济性两个优化目标,构建了一种在多出救点、多物资和多受灾点约束条件下的多目标应急物资调拨模型,并运用加权算法基本思想,确定了决策效用函数,同时结合瓦斯爆炸事故的时间紧迫度,在保证物资连续消耗的条件下,求解最优物资调度方案,并通过实例验证了可行性.     

重大危险源在线监测与风险预警系统建设——古雷石化园区系统建设完善实践

正在现阶段应急管理体制改革的大环境下,基于大应急管理视角,建立健全功能完备的重大危险源在线监测与风险预警系统功能体系,对践行"以平为主,平战结合"的应急管理理念,有效管控事故风险具有重要意义。对此,古雷经济开发区(又称古雷石化园区)针对数据采集、功能体系建设以及预警机制等,基于应急管理视角,展开了     

基于GIS的重大危险源安全监测预警系统研究与开发

提出了重大危险源安全监测预警系统的总体架构和设计建设原则,论述了重大危险源安全监测预警系统的两个主要功能:视频监控和综合参数监控;系统不仅可以实现传统的视频监控和记录功能,还可以对企业安全生产参数(如温度、压力等)实时采集与处理,对企业内部及周边的动态安全状况实时分析的基础上根据警情设定自动做出相应的监控预警及应急响应,如声光报警等;介绍了重大危险源安全监测预警系统在广州南沙(小虎)化工区等场所的示范应用情况。     

低透气性薄煤层煤与瓦斯共采技术研究

煤与瓦斯共采技术是煤矿绿色开采技术的重要组成部分之一.针对矿井煤层薄、煤层透气性低、煤层瓦斯含量低等特点,应用岩层移动理论和采空区瓦斯流动规律,研究了采场内卸压瓦斯的运移路径和富集区域,建立了矿井煤与瓦斯共采系统,采用了高位顶板穿层钻孔瓦斯抽采方法和老采空区瓦斯抽采方法等综合瓦斯抽采方法,降低了矿井瓦斯涌出量,消除了工作面瓦斯积聚现象,提高了矿井瓦斯抽采率和抽采浓度.在保障煤炭资源安全开采的前提下实现了瓦斯资源的安全、高效抽采.     

边坡雷达在滑坡应急救援行动中的应用

我国地质环境极其复杂,滑坡灾害时有发生,但现有监测手段往往难以满足需要,频繁的滑坡灾害给人民群众生命财产安全带来巨大损失。边坡雷达监测预警系统基于干涉差分测量技术,并采用均方连差检验和卡尔曼滤波两种方法处理监测数据,根据边坡破坏特征以及演化规律进行预警。通过对边坡雷达的基本技术原理以及数据处理方式进行了深入研究,并基于边坡雷达在浙江丽水"11.13"滑坡救援监测中的应用,证明了边坡雷达可实时有效对目标边坡进行监测预警,这一技术对失稳边坡的监测预警具有重要意义。     

基于可穿戴技术的建筑现场施工人员实时安全预警系统研究

为了实现建筑现场施工人员的安全监控与预警,基于可穿戴技术,构建了建筑现场实时安全预警系统。系统架构包括施工人员生理数据模块、实时定位模块、安全数据传输模块、数据分析处理模块和安全预警模块,分析了五大模块工作原理,并应用于某高端住宅施工项目。结果表明:应用该安全预警系统,可有效对建筑现场施工人员进行安全监控与预警。最后,探讨了系统的优势和未来发展趋势。