一种基于降低瓦斯爆炸风险的煤矿井下检测隔爆系统的制作方法

本发明属于井下隔爆，具体而言，涉及到一种基于降低瓦斯爆炸风险的煤矿井下检测隔爆系统。

背景技术：

1、煤矿是一种危险的工作环境，在煤矿井下，存在诸多可能引发爆炸的火花或热源，如电气设备、机械设备的摩擦、冲击、过热等。这些火花或热源如果不得到及时隔离，可能引起瓦斯或煤尘爆炸，由此凸显了煤矿井下自动隔爆的重要性和必要性。

2、目前，煤矿井下自动隔爆主要通过自动隔爆装置进行，如隔爆水袋等，其基于传感器检测瓦斯浓度和温度变化，然后通过控制装置触发隔爆操作，进而进行阻断、扑灭火焰，从而起到减缓、减灭爆炸冲击的作用，很显然，当前煤矿井下自动隔爆还存在以下几个方面的不足：1、隔爆触发设置存在一定的局限性，当前检测要素较为单一化，存在一定的误报和漏报的可能性，进而无法完全消除瓦斯爆炸的风险，使得矿井事故风险的降低效果不明显。

3、2、隔爆时效层面把控不足，当前检测维度单一，且属于静态层面的指标评定，且未结合煤矿井下具体环境状态以及当前环境的变化情况进行触发响应评定，进而无法提高隔爆启动的及时性，使得隔爆效能得不到保障，进而导致爆炸阻隔的可靠性不强。

4、3、隔爆设置较为单一，当前启动隔爆装置时大多为固定隔爆参数，进而无法适应不同隔爆场景，进而无法维持能耗和隔爆效果之间的平衡性，同时还无法提高隔爆操作的针对性、灵活性和合理性。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基于降低瓦斯爆炸风险的煤矿井下检测隔爆系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明第一种基于降低瓦斯爆炸风险的煤矿井下检测隔爆系统，该系统包括：矿井数据导入模块，用于导入目标煤矿井的结构图、各隔爆装置的布设位置、历史环境日志以及隔爆装置的设定数据，其中设定数据由设定的隔爆参数、各隔爆触发指标和各隔爆触发指标的触发属性组成，设定隔爆参数为隔爆介质喷出速度和隔爆介质喷洒时长。

3、环境数据采集模块，用于通过目标煤矿井内各环境监测区域内安置的若干个环境监测终端进行环境数据实时采集，并记录采集时间点，得到各环境监测区域内的各环境数据，各环境数据由各环境检测项的各采集数据组成，各环境检测项与各隔爆触发指标一一对应。

4、隔爆触发评定模块，用于根据各环境监测区域内的各环境数据，进行隔爆装置隔爆触发评定，得到隔爆触发评定结果。

5、隔爆参数匹配模块，用于当隔爆触发评定结果为触发时，确认启动隔爆装置，记为目标装置，根据目标装置设定的隔爆参数进行隔爆参数匹配评定，得到隔爆参数匹配评定结果。

6、参数确认更正模块，用于当隔爆参数匹配评定结果为非匹配时，确认目标装置的适配隔爆参数，并进行隔爆参数更正。

7、进一步地，所述进行隔爆装置隔爆触发评定，包括：根据各环境监测区域内的各环境数据和所述记录采集时间点，从中筛选出各环境监测区域在当前所处时间点对应的各环境数据，并与设定的各隔爆触发指标进行匹配对比，若某环境监测区域在当前所处时间点对应某环境数据与某隔爆触发指标匹配成功，将该隔爆触发指标记为目标隔爆指标，将该环境监测区域标记为隔爆区域。

8、统计目标隔爆指标数目，若目标隔爆指标数目为0，则通过深度触发评定规则进行触发评定，输出隔爆触发评定结果，隔爆触发评定结果为触发和非触发其中的一个。

9、若目标隔爆指标数目不为0，提取各目标隔爆触发指标的触发属性，若各目标隔爆触发指标的触发属性均为间接触发，则通过深度触发评定规则进行触发评定。

10、若各目标隔爆指标的触发属性中存在直接触发，将触发作为隔爆装置的隔爆触发评定结果。

11、进一步地，所述深度触发评定规则的具体评定过程包括：从各环境监测区域内各环境数据中筛选出各环境检测项的各采集数据，并根据采集时间点，对各环境检测项的各采集数据进行排序，得到各环境监测区域内各环境检测项的时间序列，将所述时间序列作为环境变动解析模型的输入参数。

12、通过环境变动解析模型解析得到各环境监测区域内各环境检测项的数值增长率、增长持续度和增长值，分别记为pij、xij和zij，i表示环境检测项编号，i＝1,2,......n，j表示环境监测区域编号，j＝1,2,......m。

13、统计各环境监测区域的环境风险趋向度ψj，p′i、x′i和z′i分别为第i个环境检测项对应数值增长率、增长持续度和增长值的设定警戒值，n为环境检测项数目，为向下取整符号。

14、若将非触发作为隔爆装置的隔爆触发评定结果，为任意命题符号。

15、若某环境监测区域的环境风险趋向度大于0，将该环境监测区域标记为隔爆区域，将隔爆区域的环境风险趋向度记为ψa，并将目标隔爆指标数目记为b。

16、当b＝0且ψa>ψ″时，将触发作为隔爆装置的隔爆触发评定结果，当b＝0且0<ψa≤ψ″时，将非触发作为隔爆装置的隔爆触发评定结果，ψ″为设定的第二煤矿井环境风险趋向度。

17、当b>0且ψa>ψ′时，将触发作为隔爆装置的隔爆触发评定结果，当b>0且0<ψa≤ψ′时，将非触发作为隔爆装置的隔爆触发评定结果，ψ′为设定的第一煤矿井环境风险趋向度，ψ′<ψ″。

18、进一步地，所述环境变动解析模型的具体解析过程为：基于各环境监测区域内各环境检测项的时间序列，构建各环境监测区域内各环境检测项的环境变化曲线，并从中筛选出最高点和起始点之间的垂直距离，作为各环境监测区域内各环境检测项的增长值。

19、从各环境监测区域内各环境检测项的环境变化曲线中进行斜率提取，作为各环境监测区域内各环境检测项的数值增长率。

20、从各环境监测区域内各环境检测项的环境变化曲线中筛选出各波动点位置，并根据各波动点位置，将所述环境变化曲线划分为各曲线段，并从各曲线段中筛选出上升曲线段数目(d上)ij和下降曲线段数目(d下)ij，同时提取各上升曲线段的长度(l上)ij。

21、统计各环境监测区域内各环境检测项的增长持续度xij，l′ij为第j个环境监测区域内第i个环境检测项的环境变化曲线长度。

22、进一步地，所述确认启动隔爆装置，包括：提取隔爆区域的位置，将各隔爆装置的布设位置与隔爆区域的位置进行匹配对比，若某隔爆装置的布设位置位于隔爆区域位置内，将该隔爆装置作为启动隔爆装置。

23、进一步地，所述进行隔爆参数匹配评定，包括：根据目标装置的布设位置，提取目标装置所在环境监测区域的目标隔爆指标数目b′和环境风险趋向度ψb，并提取隔爆区域中触发属性为直接触发的目标隔爆指标数目b直，统计隔爆区域的隔爆需求趋向度ζ隔。

24、将ζ隔与设定的各隔爆需求趋向度对应的隔爆介质喷出速度区间和隔爆介质喷洒时长区间进行匹配对比，得到隔爆区域匹配的隔爆介质喷出速度区间和隔爆介质喷洒时长区间，并分别记为区间ⅰ和区间ⅱ。

25、若隔爆装置设定的隔爆介质喷出速度位于区间ⅰ内且设定的隔爆介质喷洒时长位于区间ⅱ，将匹配作为隔爆参数匹配评定结果。

26、若隔爆装置设定的隔爆介质喷出速度超出区间ⅰ或者设定的隔爆介质喷洒时长超出区间ⅱ，将非匹配作为隔爆参数匹配评定结果。

27、进一步地，所述隔爆区域的隔爆需求趋向度的具体统计公式为：

28、

29、进一步地，所述确认目标装置的适配隔爆参数，包括：根据目标煤矿井的结构图，设定隔爆参数设置补偿因子η补。

30、根据目标装置的历史环境日志，设置外部导因隔爆介质喷洒补偿时长t1和外部导因爆介质喷出补偿速度v1。

31、统计目标装置的适配隔爆介质喷洒时长t适，t适＝ζ隔*t洒+η补*t0+t1，t洒为设定的单位隔爆需求趋向度对应参照隔爆介质喷洒时长，t0为单位隔爆参数设置补偿因子对应补偿时长。

32、统计目标装置的适配隔爆介质喷出速度v适，v适＝ζ隔*v介+η补*v0+v1，v介为设定的单位隔爆需求趋向度对应参照隔爆介质喷出速度，v0为设定的位隔爆参数设置补偿因子对应补偿速度。

33、将v适和t适作为目标装置的适配隔爆参数。

34、进一步地，所述设定隔爆参数设置补偿因子，包括：从目标煤矿井的结构图中截选出目标装置所在环境监测区域的结构图，作为目标结构图。

35、从目标结构图中定位出弯折处数目和各弯折处的弯折曲度，分别记为m弯和θd，d表示弯折处编号，d＝1,2,......u。

36、提取目标装置所在环境监测区域对应触发属性为间接触发的目标隔爆指标数目b间。

37、将触发属性为间接触发的各隔爆触发指标作为各间接触发指标，从目标装置所在环境监测区域内的各环境数据中筛选出各间接触发指标对应各环境检测项的各采集数据，作为各间接触发指标对应的各参照数据，据此统计隔爆效果干扰度γ。

38、设定隔爆参数设置补偿因子η补，

39、

40、θ′为设定的隔爆干扰曲度，b′间为触发属性为间接触发的隔爆触发指标数目，γ′为设定参照的隔爆效果干扰度。

41、进一步地，所述统计隔爆效果干扰度，包括：从各间接触发指标对应的各参照数据中分别进行最大值提取，作为各间接触发指标的参照值。

42、将各间接触发指标的参照值与各间接触发指标设定的隔爆干扰值进行对比，若某间接触发指标的参照值大于其设定的隔爆干扰值，将该间接触发指标作为干扰指标。

43、统计干扰指标数目j，并将各干扰指标的参照值与其设定的隔爆干扰值的差记为δzr，r表示干扰指标编号，r＝1,2,......g。

44、统计隔爆效果干扰度γ，δz′为设定的参照超出隔爆干扰值。

45、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：(1)本发明通过根据多个环境检测项采集的环境数据进行隔爆装置隔爆触发评定，进而触发隔爆，并进行隔爆参数匹配评定以及进行适配隔爆参数确认和更正，充分结合煤矿井下具体环境状态以及当前环境的变化情况，有效解决了当前隔爆触发设置存在的局限性问题，实现了隔爆触发的双向判定，规避了当前的单一化检测要素存在的误差性，进而极大降低了隔爆触发误报和漏报的可能，从而提高了瓦斯爆炸风险消除的完全性和充分性，显著提升矿井事故风险的降低效果，可靠性强。

46、(2)本发明在进行隔爆装置触发评定时通过先从静态层面数据进行初次评定，当评定结果为非触发时通过设定深度触发评定规则进行二次评定，解决了当前对隔爆时效层面把控不足的问题，实现了煤矿井下环境的多维度检测以及隔爆装置的多要素触发评定，规避了单一静态指标评定存在的欠缺，提高了隔爆装置对应隔爆启动的及时性，进而确保了隔爆装置的隔爆效能，确保了爆炸阻隔的可靠性，从而维护了煤矿井下作业人员作业的安全性和稳定性。

47、(3)本发明通过结合煤矿井的结构，并对煤矿井各环境检测项进行位置层面和时间变化层面进行细致分析，同时融入目标装置的历史环境日志确认目标装置的适配隔爆参数，实现了隔爆装置隔爆参数的个性化设置，打破了当前隔爆装置设置的单一性，并且还增加了隔爆装置的隔爆使用场景，有效维持了能耗和隔爆效果之间的平衡性，也显著提升了隔爆操作的针对性、灵活性和合理性。