动态多数据融合的井下火灾监控系统

本发明涉及动态多数据融合的井下火灾监控系统，该系统涉及传感器、井下监控和井下定位技术。

背景技术：

1、煤矿井下事故多发，火灾是煤矿井下的主要灾害之一，严重影响煤炭安全生产。煤矿井下火灾监测主要以co浓度监测为主，然而井下除采空区存留煤层自燃发生的内因火灾产生co气体，以及主运带式运输机等发生的外因火灾产生co气体外，井下胶轮车辆也会产生大量的co气体，受此影响，当有胶轮车经过安装有co传感器的监测区域时，现有基于co浓度监测的井下火灾报警系统极易发生误报，特别是在胶轮车交通频繁的区域，频繁误报引发的火灾联动严重影响煤炭正常生产。除胶轮车外，井下爆破爆破作业也会产生大量的co气体，也易造成火灾误报。因此，煤矿常需要安排专人进行火灾报警的人工判别，手动取消报警，不仅增加了人力成本，而且很容易将真实的火灾与误报相混淆，耽误火灾处理，造成人员伤亡。因此，需要能够准确进行井下火灾报警的方法与系统，解决现有井下火灾监测系统误报的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了动态多数据融合的井下火灾监控系统，系统包括地理信息服务器、数据处理服务器、环境传感器；所述环境传感器包括co传感器、co2传感器、o2传感器、烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器、风向传感器、风速传感器：所述系统通过通信网络连接井下车辆定位系统，获取胶轮车信息，所述胶轮车信息包括胶轮车排气管高度、胶轮车co排量、胶轮车实时位置、胶轮车速度；所述系统通过通信网络连接爆破管理系统，获取井下爆破状态信息；地理信息服务器用于向数据处理服务器提供地理信息数据，所述数据处理服务器根据胶轮车信息、井下爆破状态信息和三维地理信息对环境传感器数据进行处理，依据处理后的环境传感器数据进行火灾报警，具体过程包括：

2、(1)从车辆定位系统获取井下胶轮车的实时位置信息，从爆破管理系统获取井下爆破状态信息；

3、(2)依据地理信息服务器确定各co传感器所在巷道是否有胶轮车和爆破作业；

4、(3)如co传感器所在位置的设定距离ln范围内没有胶轮车，且co传感器所在巷道在设定时间段tb内没有爆破作业，且数据处理服务器监测co传感器检测到的co浓度pco，当满足pco≥pn时，发出火灾二级报警，并进入二级报警状态；ln、pn为设定阀值，通过现场测定得到；

5、(4)如co传感器所在位置的设定距离ln范围内有胶轮车，数据处理服务器根据胶轮信息和co传感器安装位置的信息计算得到胶轮车尾气修正值pj，当满足pco≥pn+pj时，发出火灾二级报警，并进入二级报警状态；

6、(5)如co传感器所在巷道在设定时间段tb内进行了爆破作业，数据处理服务器根据爆破状态信息和co传感器安装位置信息计算得到爆破气体修正值pb，当满足pco≥pn+pb时，发出火灾二报警，并进入二级报警状态；

7、(6)当系统处于二级报警状态，且在设定时间段tc内监测到co2浓度超过设定阈值、或o2浓度低于设定阀值、或烟雾传感器异常、或温度传感器的数据超过设定阀值、或火焰传感器数据异常，则发出火灾一级报警。

8、1.所述的井下火灾监控系统进一步包括：所述pj＝h(h)m(d)u(lco,s,v)；式中h(hep)、m(d)、u(lcl,s,v)为系数函数；hep＝hco-hj，hco为co传感器安装的高度，hj为胶轮车排气管高度，hco、hj为同一坐标系的值；d为co传感器与胶轮车排气管的沿巷道的轴向距离；lcl为胶轮车在co传感器所在巷道单位时间内的co排放量，单位为m3/s；s为co传感器所在巷道的截面面积；式中v＝|vc+vp|，vc为胶轮车的速度，vp为巷道的风速；巷道的风速与风向分别由风速传感器、风向传感器测量得到。

9、2.所述的井下火灾监控系统进一步包括：所述h(h)、m(d)由测量并拟合得到；所述式中lco为胶轮车在标准大气压下单位时间内的co排放量，单位为m3/s；hcl、cm分别为co传感器所在巷道的平均海拔高度、温度；巷道的温度由温度传感器测量得到。

10、3所述的井下火灾监控系统进一步包括：所述式中m为爆破所用炸药的质量，fcl为单位质量的炸药爆炸后在爆破作业所在巷道内产生的co量，单位为m3/kg，不同种类的炸药fcl不同，d、s分别为所在巷道的长度和截面面积；n(t,vp,db)为系数函数，t为从爆炸起爆时刻到当前的时间长度，vp为巷道的风速，db为co传感器与爆破位置的距离；n(t,vp,db)由测量并拟合得到。

11、4.所述的井下火灾监控系统进一步包括：所述fco为标准大气压下单位质量的炸药爆炸后产生的co排放量，单位为m3/kg，hcl、cm分别为爆破作业所在巷道的平均海拔高度、温度；巷道的温度由温度传感器测量得到。

12、本发明达到的有益效果：所述动态多数据融合的井下火灾监控系统充分利用井下车辆定位系统与爆炸管理系统提供的井下实时车辆与爆破作业数据，动态调整火灾判定参数条件并结合多数据融合方法进行火灾分级报警，有效避免因胶轮车尾气和爆破作业产生气体造成的误报，解决了现有煤矿井下火灾报警系统准确率低、依靠人工判别，应用效率低下等问题，避免井下火灾造成人员伤亡财产，具有广阔的应用推广空间。

技术特征：

1.动态多数据融合的井下火灾监控系统，其特征在于：系统包括地理信息服务器、数据处理服务器、环境传感器；所述环境传感器包括co传感器、co2传感器、o2传感器、烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器、风向传感器、风速传感器；所述系统通过通信网络连接井下车辆定位系统，获取胶轮车信息，所述胶轮车信息包括胶轮车排气管高度、胶轮车co排量、胶轮车工作/熄火状态、胶轮车实时位置、胶轮车速度；所述系统通过通信网络连接爆破管理系统，获取井下爆破状态信息；地理信息服务器用于向数据处理服务器提供地理信息数据，所述数据处理服务器根据胶轮车信息、井下爆破状态信息和三维地理信息对环境传感器数据进行处理，依据处理后的环境传感器数据进行火灾报警，具体过程包括：

2.如权利要求1所述的井下火灾监控系统，其特征在于：所述pj＝h(h)m(d)u(lco,s,v)；式中h(hep)、m(d)、u(lcl,s,v)为系数函数；hep＝hco-hj，hco为co传感器安装的高度，hj为胶轮车排气管高度，hco、hj为同一坐标系的值；d为co传感器与胶轮车排气管的沿巷道的轴向距离；lcl为胶轮车在co传感器所在巷道单位时间内的co排放量，单位为m3/s；s为co传感器所在巷道的截面面积；式中v＝|vc+vp|，vc为胶轮车的速度，vp为巷道的风速；巷道的风速与风向分别由风速传感器、风向传感器测量得到。

3.如权利要求2所述的井下火灾监控系统，其特征在于：所述h(h)、m(d)由测量并拟合得到；所述式中lco为胶轮车在标准大气压下单位时间内的co排放量，单位为m3/s；hcl、cm分别为co传感器所在巷道的平均海拔高度、温度；巷道的温度由温度传感器测量得到。

4.如权利要求1所述的井下火灾监控系统，其特征在于：所述式中m为爆破所用炸药的质量，fcl为单位质量的炸药爆炸后在爆破作业所在巷道内产生的co量，单位为m3/kg，不同种类的炸药fcl不同，d、s分别为所在巷道的长度和截面面积：n(t,vp,db)为系数函数，t为从爆炸起爆时刻到当前的时间长度，vp为巷道的风速，db为co传感器与爆破位置的距离；n(t,vp,db)由测量并拟合得到。

5.如权利要求1所述的井下火灾监控系统，其特征在于：所述fco为标准大气压下单位质量的炸药爆炸后产生的co排放量，单位为m3/kg，hcl、cm分别为爆破作业所在巷道的平均海拔高度、温度；巷道的温度由温度传感器测量得到。

技术总结本发明公开了动态多数据融合的井下火灾监控系统，系统包括地理信息服务器、数据处理服务器、环境传感器。所述系统通过通信网络连接井下车辆定位系统，获取胶轮车信息，所述系统通还过通信网络连接爆破管理系统，获取井下爆破状态信息；地理信息服务器用于向数据处理服务器提供地理信息数据。所述系统充分利用井下车辆定位系统与爆炸管理系统提供的井下实时车辆与爆破作业数据，动态调整火灾判定参数条件并结合多数据融合方法进行火灾分级报警，有效避免因胶轮车尾气和爆破作业产生气体造成的误报，解决了现有煤矿井下火灾报警系统准确率低等问题，避免井下火灾造成人员伤亡财产，具有广阔的应用推广空间。技术研发人员：孙继平受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）技术研发日：技术公布日：2024/5/27