一种煤仓自燃智能预警方法与流程

本发明涉及煤仓安全防治，特别涉及一种煤仓自燃智能预警方法。

背景技术：

1、煤的阴热是个发展极其复杂、缓慢的动态变化过程，这个过程包含传热传质、多孔介质流体渗流及扩散等。煤阴燃现象是煤体氧化放热与热量散失失衡的表现，煤受热会产生不可见的固态微粒子和化学气体。引发煤自燃的因素有很多种，如煤自身的颗粒度、水分、挥发性、煤炭的存储堆放方式、环境的通风性等，然而归其根本会发现煤堆的过热是导致煤自燃的最终因素。因此对煤还没有发生燃烧前的状态的监测，能够有效的消除自燃隐患、保证电厂的生产安全。

2、目前，我国对于煤堆自燃的监管尚处于探索阶段，电厂中用于储存煤炭的煤仓大多通过测温法来对煤仓内的储煤进行自燃监测，但是由于煤堆自燃的发火点通常都在表层附近，其温度同时受低温氧化热和环境温度变化的影响，简单地根据温度判定自燃倾向可能会导致误判。同时由于煤体导热性差，往往是在发现煤体暴露面处的温度异常时，内部火势已形成，传统的测温法很难探测到煤体内部的自燃隐患而做出对应的预警，这严重影响了电厂的安全生产作业。

3、因此，本发明提供一种煤仓自燃智能预警方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种煤仓自燃智能预警方法，用信息融合的技术来对多传感器数据进行融合处理，以提高预警系统的可靠性，并结合示踪标志气体的监测方法来确定煤体可能发生自燃的区域，及时对具有自燃趋势的区域进行降温处理，消除煤仓内的自燃隐患，进而提升电厂内煤仓的安全管理水平。

2、本发明提供一种煤仓自燃智能预警方法，包括：

3、步骤1：获取煤仓内的环境温度数据，建立煤仓内的第一热力分布图；

4、步骤2：获取煤层中各监测点的温度数据，建立煤层内的第二热力分布图；

5、步骤3：基于所述第一热力分布图和所述第二热力分布图，与热力图数据库中的对照图进行对比，评定当前煤仓内的实时温度预警等级；

6、步骤4：获取煤仓内的气体组分信息，并将所述气体组分信息与气体数据库中的对照数据进行对比分析，评定当前煤仓内的实时气体预警等级；

7、步骤5：基于对所述实时温度预警等级和所述实时气体预警等级的综合分析处理，预测煤仓内的温度变化数据以及气体组成成分变化数据，并基于预测结果评定煤仓内的安全预警等级。

8、优选的，步骤1中，获取煤仓内的环境温度数据，建立煤仓内的第一热力分布图，包括：

9、基于红外温度传感器获取煤仓内煤层表面的温度数据；

10、基于摄像头获取煤仓内的实时影像信息；

11、基于温度数据、实时影像信息，且结合煤仓的立体建模数据，建立煤仓内的第一热力分布图。

12、优选的，步骤2中，获取煤层中各监测点的温度数据，建立煤层内的第二热力分布图，包括：

13、基于多个缆式温度传感器监测煤层表面下不同测点、不同深度的温度数据；

14、获取每个缆式温度传感器的位置信息；

15、基于监测结果及位置信息，建立煤层内的第二热力分布图。

16、优选的，步骤3中，基于所述第一热力分布图和所述第二热力分布图，与热力图数据库中的对照图进行对比，评定当前煤仓内的实时温度预警等级，包括：

17、从热力图数据库中获取与所述第一热力分布图相似度大于第一预设度的第一对照图，以及获取与所述第二热力分布图的相似度大于第二预设度的第二对照图；

18、分别将所述第一热力分布图与第一对照图、所述第二热力分布图与第二对照图进行分析对比，将对比结果与对应的温度预警等级进行匹配，评定当前煤仓内的实时温度预警等级。

19、优选的，评定当前煤仓内的实时温度预警等级，包括：

20、将所述第一热力分布图与所述第一对照图进行对比分析，产生煤仓内环境温度变化对比结果，同时，将第二热力分布图与第二对照图进行对比分析，产生煤层内温度变化对比结果；

21、获取与煤仓环境温度变化对比结果匹配的仓内预警等级信息，以及获取与煤层内温度变化对比结果匹配的层内预警等级信息；

22、对所述仓内预警等级信息和所述层内预警等级信息进行综合分析，产生实时温度预警等级结果；

23、接收所述实时温度预警等级结果，并从指令数据库中匹配与所述实时温度预警等级结果相应的操作指令；

24、基于所述操作指令，控制煤仓内的应急处理装置对煤仓内进行降温操作。

25、优选的，步骤4中，获取煤仓内的气体组分信息，并将所述气体组分信息与气体数据库中的对照数据进行对比分析，评定当前煤仓内的实时气体预警等级，包括：

26、基于气敏传感器获取煤仓内的气体组分信息；

27、基于纳米粒子检测技术获取气体组分信息在不同时刻下的固态微粒子的粒径集合；

28、按照预设粒径大小，对所述粒径集合进行划分，并获取每个粒径子集中不同时刻的粒子浓度信息；

29、将不同时刻的粒子浓度信息与气体数据库中的相应粒径的粒子浓度进行对比分析，获取相似度大于第三预设度的对照粒子浓度的标准组分信息；

30、将同时刻的气体组分信息与标准组分信息进行对比分析；

31、将对比分析结果与气体数据库中对应的气体预警等级进行匹配，产生当前煤仓的实时气体预警等级。

32、优选的，将对比分析结果与气体数据库中对应的气体预警等级进行匹配，产生当前煤仓的实时气体预警等级，包括：

33、向煤层中的预设观测位置投放自燃示踪标识物质，通过红外光谱探测仪器对自燃示踪标识物质的状态进行监测；

34、当监测到自燃示踪标识物质产生的指示气体时，获取指示气体的浓度信息以及位置信息；

35、基于获取的浓度信息，在气体数据库中匹配相应的示踪气体预警等级，同时，基于所述位置信息获取与所述示踪气体预警等级匹配的复检范围及复检精度；

36、根据所述复检精度调节所述复检范围内各温度传感器的灵敏度，重新获取复检区域内煤仓的环境温度数据以及煤层的层内温度数据，将生成的第一复检分布图、第二复检分布图与热力数据库中的对照图进行对比分析，产生复检温度预警信息；

37、对所述复检温度预警信息进行处理分析，生成复检温度预警等级；

38、对所述示踪气体预警等级以及所述复检温度预警等级进行综合分析处理，评定当前煤仓内的实时气体预警等级。

39、优选的，基于预测结果评定煤仓内的安全预警等级，包括：

40、对所述实时温度预警等级和所述实时气体预警等级进行数据融合分析，将采集到的煤仓内温度数据、煤层下温度数据以及煤仓内的气体浓度信息的多源信息进行综合分析；

41、将综合分析结果与热力数据库、气体数据库中匹配的参考信息进行对比分析，预测煤仓内的温度变化数据以及气体浓度变化数据；

42、基于预测结果，利用互联网大数据处理技术综合评定煤仓内的安全预警等级。

43、优选的，基于预测结果评定煤仓内的安全预警等级之后，还包括：

44、获取所述煤仓在指定时间段中每个指定时刻的历史温度等级，构建温度等级阵列；

45、将所述温度等级阵列以及对应的历史温度数据输入到等级验证模型中进行验证，若验证通过，则判定安全预警等级合格；

46、若验证未通过根据所述温度等级阵列绘制第一离散图，同时，获取所述第一离散图中相邻离散点的连接直线的垂直中线以及第一相交点，并按照时间顺序确定相邻离散点的连接走向；

47、当所述连接走向为由上到下时，锁定所述垂直中线上与第一相交点存在第一距离的第二相交点；

48、

49、其中，l1表示为第一距离；lx1,x2表示相邻离散点中点x1与x2的直线距离；wx2-wx1表示相邻离散点中点x1的温度wx1与点x2的温度wx2之间的温度差；δtx1,x2表示相邻离散点中点x1与点x2之间的时间差；γ1表示针对由上到下的设置系数；d0表示第一离散图中所有相邻离散点之间平均距离；

50、当所述连接走向为水平走向时，获取左相邻离散对的第一走向以及右相邻离散对的第二走向，若第一走向与第二走向都不为水平走向，则基于所述第一走向以及第二走向，锁定所述垂直中线上与第一相交点存在第二距离的第三相交点；

51、

52、其中，d01表示基于第一走向确定的左侧距离；d02表示基于第二走向确定的右侧距离；min表示最小值符号；max表示最大值符号；n表示第一离散图中离散点的总个数；

53、若第一走向与第二走向存在至少一个为水平走向，则将所述第一相交点视为第三相交点；

54、当所述连接走向为由下到上时，锁定所述垂直中线上与第一相交点存在第三距离的第四相交点；

55、

56、其中，γ2表示针对由下到上的设置系数；

57、根据对第一离散图中相邻离散点的垂直中线上的距离锁定结果，绘制得到第一曲线；

58、将所述第一离散图中的离散点进行第一绘制，得到第二曲线；

59、对所述第一曲线进行第一拟合处理，得到第一拟合线；

60、对所述第二曲线进行第二拟合处理，得到第二拟合线；

61、寻找所述第一拟合线以及第二拟合线中间的离散点的第一个数、处于上边界线的离散点的第二个数以及下边界线的离散点的第三个数、上边界线与上拟合线之间离散点的第四个数以及下边界线与下拟合线之间离散点的第五个数；

62、根据所述第一个数、第二个数、第三个数、第四个数以及第五个数，确定等级评判标准性；

63、若评判标准性优于预设标准性，则判定安全预警等级合格；

64、否则，判定安全预警等级不合格，并提醒重新评定等级。

65、本发明的有益效果：本发明通过信息融合的技术来对多传感器数据进行融合处理，同时结合测温法和气体组分分析法对煤仓内的储煤状态进行实时监测，综合研判煤仓内储煤的自燃预警等级，不仅提升了预警的准确性，提高了预警系统产生预警等级信息的可靠性。同时，利用示踪标志气体的监测方法来确定煤体可能发生自燃的区域，并根据相应的操作指令及时对具有自燃趋势的区域进行降温处理，消除煤仓内的自燃隐患，进而提升了电厂内煤仓的安全管理水平。

66、本发明的其它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，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

67、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。