数据中台在煤矿重大灾害预警中的应用

采用数据中台技术解决煤矿重大灾害预警系统中监测数据的采集、整理、存储、分析需求,构建了数据共享能力中心,通过数据中台把煤矿中异构数据格式化为规范的结构化数据,作为数据资产进行管理,同时提供统一的数据服务,为重大灾害预警系统提供了有效支撑.     

煤矿灾害风险预警的方法及模型

通过构建由三违、设备故障、环境参数异常、隐患及事故所构成的煤矿灾害风险记录体系,建立了利于实现多源信息融合及煤矿生产条件动态变化的煤矿灾害风险组合式指标体系。采用控制图与柱状图相结合的方法,可确定煤矿灾害异常风险的时空坐标。提出了由回归模型和GM(1,1)模型构成的灾害风险多模型预测方法,并建立了基于小误差概率—后验差比、相关系数—置信概率的两种预测模型优选策略。根据5类风险记录体系和3种风险预警分析方法,建立了煤矿灾害风险预警的信息流模型,可为煤矿灾害的防治提供一定的指导。     

基于WebGIS的煤矿灾害预警系统的设计

 文章讨论了煤矿灾害预警预报系统的研究现状和存在的问题,并将WebGis的空间信息技术用于煤矿灾害的预警预报系统中,分析建立了煤矿灾害预测评价和预警预报系统的流程,基于多层体系结构,构建了煤矿灾害预警预报系统的体系结构,详细阐述了基于WebGis的煤矿灾害预警预报系统关键技术的设计,开辟了煤矿灾害预警预报方法的新途径。     

山东煤矿重大灾害防治技术实践

山东煤矿受水、火、瓦斯、煤尘、冲击地压、高温等威胁严重,必须下大力气防治自然灾害,有效控制重大安全风险,确保煤矿安全生产。本文叙述了山东煤矿近几年在水、火、瓦斯、煤尘、冲击地压、高温防治方面,研究应用的新技术、新材料、新设备、新工艺,采取的方法、手段和措施,取得的防治效果。     

煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究进展

围绕拟解决的重大科学问题"煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术",以煤与瓦斯突出、冲击地压等典型煤矿动力灾害为研究对象,鉴于煤矿典型动力灾害诱发机理不清、风险判识不明、监控预警技术不足等现状,开展了冲击地压孕育机理与风险判识及监测预警、煤与瓦斯突出灾变机理及监测预警、煤矿典型动力灾害信号采集传输和智能化分析、煤矿典型动力灾害监控预警系统平台等研究,开发了大尺度、真三维、全封闭自动开挖煤与瓦斯突出物理模拟实验装置,研制了包括光纤光栅微震传感、三轴应力传感、分布式多点激光甲烷检测等在内的动力灾害前兆信息新型感知与多网融合传输传感装置,建立了井下传感器数据的多元海量动态信息的聚合理论与方法,提出了基于漂移特征的潜在煤矿典型动力灾害预测方法与多粒度知识挖掘方法,构建了基于大数据分析和数据挖掘的煤矿动力灾害风险判识和监控预警模型。通过现场实践,表明能实现全面采集人机环参数,且采集传感器具有故障自诊断、响应时间短、标校周期长等优点。监控预警系统稳定运行无故障率达到了99%,抗干扰等级不低于3级,系统监控预警准确率大于90%,实现了煤矿典型动力灾害隐患在线监测、智能判识、实时预警。     

对煤矿灾害防治技术的研究

总结了当前煤矿在瓦斯防治、监控预警方面的主要技术难题,指出解决的技术对策和研究方向,为今后煤矿灾害防治起到了参考作用.     

煤矿瓦斯灾害预警GIS系统的研究

本文首先分析了煤炭瓦斯灾害预警GIS系统实现中相关的WebGIS技术、开发工具以及数据库平台,其次研究了煤矿瓦斯灾害预警GIS系统的需求以及体系结构,并进一步探讨了煤矿瓦斯灾害预警GIS系统主要功能的实现。     

煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术“十三五”研究进展

冲击地压、煤与瓦斯突出等煤矿典型动力灾害的风险判识和监控预警是煤矿安全生产的重点和难点。在“十三五”期间,针对该问题重点开展了煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警关键技术研究及装备研发工作,建立了开采扰动和多场耦合叠加效应下煤矿动力灾害孕育演化机理和发生发展的新理论,提出了煤矿典型动力灾害多参量前兆信息智能判识理论及预警模型;开发了具有故障自诊断、高灵敏、标校周期长的前兆信息采集传感技术与装备;通过对异构数据融合、自组网、抗干扰等技术研究,提出了矿井关键区域人机环参数全面采集、多元信息共网传输新方法,为煤矿典型动力灾害监控预警系统安全无故障运行提供了技术保障;构建了自动化、信息化、智能化预警平台,平台具备故障自诊断、高灵敏、响应时间短、标校周期长、抗干扰等功能,预警准确率提升到90 % 以上。通过煤矿典型动力灾害监测预警基础研究-关键技术开发-应用示范的有机融合,实现了煤矿重大灾害灾变隐患在线监测、智能判识和实时准确预警。     

煤矿瓦斯灾害预警理论探析

瓦斯灾害预警系统可以有效地减少瓦斯灾害事故的发生,彻底扭转我国瓦斯事故多发的局面。针对当前瓦斯灾害预警系统未能真正发挥其作用的现状,对煤矿瓦斯灾害预警理论进行了分析和研究。提出了瓦斯灾害预警系统的管理对象和目标体系,探讨了瓦斯灾害预警的基本机制和预警系统的目标,构建了由预警监测系统、预警管理系统和预警信息系统组成的瓦斯灾害预警系统。     

基于BIM技术的煤矿井下施工安全预警系统研究

介绍了一种基于BIM技术分析的实时监测、事件报告和预警平台,结合基于RSS距离的加权质心定位算法,用于改善煤矿井下施工安全管理和预防事故。该平台利用物联网、云计算、实时操作数据库、应用网关和应用程序接口,无缝集成了监控、分析和本地化方法,用于空气质量参数(包括温度、湿度、CH₄、CO₂和CO)的传感器表现出出色的性能,每个参数的回归常数始终大于0.97。该框架支持实时监控、识别异常事件(>90%),并验证矿工在地下矿山恶劣环境中的定位(误差小于1.8 m)。该研究成果能够有效促进煤矿井下安全,为矿井安全预警研究提供依据。     

煤矿在线智能应急预警系统的研究与应用

根据瓦斯地质异常、采矿应力和瓦斯排放特征,考虑我国煤、瓦斯突出防治技术和矿山规律,结合矿山生产过程、地质资料和多种历史气体动态现象,对多源信息进行综合分析,建立了综合预警指标系统和煤矿模型,确定并建立了煤和瓦斯突出预测的指标模型和系统。此外,利用该模型建立在线综合系统和数据库,进行了瓦斯突出的预测,实现了煤矿工作面爆发危险的实时监测和智能识别。预测系统的应用结果表明,系统软硬件可以保证瓦斯突出的连续稳定预警,预警结果及时且准确,与矿山的实际风险一致。     

基于区块链技术的煤炭运输安全预警研究

为了提升预警效果,避免安全事件发生,设计了基于区块链技术的煤炭运输安全预警方法。通过对煤炭运输安全预警系统总体进行设计,实现煤炭运输安全预警,同时还对煤炭运输安全系统的硬件和软件进行设计。系统硬件部分主要设计了总线架构以及信息传输接口,用于提高数据的准确性以及信息传输的安全性;系统软件部分设计了网络层区块、煤炭运输安全预警评价体系以及煤炭预警系统参数,用于对数据进行判断,减少信息丢失,并提高炭运输安全预警性。实验证明:该方法提高了煤炭运输安全预警效果,可以保证煤炭运输的安全性。     

2000—2016年我国煤矿重特大事故统计分析

为遏制重特大安全事故,于公开发表或出版的文献资料中对2000—2016年我国煤矿重特大事故进行了收集整理,从时间、地域、经济类型、事故类别等角度进行分类统计,并结合煤矿重特大事故预防的困难性给予研究解释。2000年以来,我国煤矿重特大事故起数和死亡人数呈波动下降趋势;3、4、5、11、12月是我国重特大事故的高发时期,是加强煤矿安全监管的重要时期;山西、黑龙江、河南、贵州、湖南5省重特大事故数量和死亡人数最多,是煤矿安全监管的重点区域;非国有煤矿重特大事故发生概率极高,是煤矿安全监管的重要对象;热动力灾害事故是煤矿重特大事故的主体,是科学研究、安全监管和投入的关键所在。煤矿危险源广布、无法彻底消除,现有技术无法长期有效治理;煤炭产量大,开采与安全保障技术、管理水平发展不平衡,是重特大事故预防困难的根本原因和直接原因。     

瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统研究与应用

为了解决高瓦斯易自燃煤层工作面采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治智能化程度低、缺乏灾害风险的精准分级管控等问题,构建了以瓦斯抽采与自然发火监测数据为基础、以风险分级智能化管控为核心的瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统。采用API接口调用方式建立数据采集平台,构建了基于多源信息融合、K-Means聚类分析、预警规则知识库等方法的分析预警模型,设计开发了瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统软件,实现了复合灾害的精准监控、风险动态评判和智能预警。在试点工作面的应用结果表明,该系统可直观展示复合灾害监测预警信息,使采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治工作透明化,有效提升了灾害防治的智能化水平。     

ZigBee技术在煤矿安全监控系统中的应用研究

煤矿安全问题越来越受到社会各界的关注,基于ZigBee无线网络技术构建了煤矿安全监控系统。系统主要由上位机系统、终端节点设备、协调器设备3大部分构成。其中,后两者之间基于ZigBee无线网络技术实现数据信息传输,能保障传输过程数据的安全性。以CC2530模块电路、电源电路模块和传感器接口电路为例,对安全监控系统的主要硬件设施进行了研究。对系统中3大构成部分的软件程序及主要工作流程进行了分析。将安全监控系统应用到煤矿生产实践中,经现场调试后发现性能良好,可以准确及时地对煤矿环境参数进行检测,如果出现环境指标超标的现象,能及时向外发出声光警报,为煤矿企业创造了良好的安全效益。     

基于视频技术的煤矿在线应急预警系统研究

研究基于视频技术的煤矿在线应急预警系统,提升煤矿在线应急反应能力和预警能力。该系统由矿井内控制层、地面网络层和在线应急预警层组成,矿井内控制层利用传感器、USB摄像头等设备,通过V4L2视频图像采集技术采集视频图像;地面网络层通过视频监控设备控制视频监控、地面控制等设备,并利用视频处理服务器采集矿井现场视频数据和完成报警,同时这些矿井现场视频数据传输至在线应急预警层;在线应急预警层使用模糊积分法构建在线应急预警模型,实现煤矿在线应急预警,并向客户端发出预警通知信息。实验表明,当视频图像数据量为8 000 h,系统传输耗时仅为0.8 s,在线应急反应能力好;预警的矿井应急程度与实际矿井应急程度一致,在线应急预警性能卓越。     

基于多层关联规则算法的煤矿突出预警模型

为提升煤矿突出预警精度,提出基于多层关联规则算法的煤矿突出预警模型。分析造成煤矿突出问题产生的主要因素,并以此为基础,由地质构造、煤层赋存参数与瓦斯参数3方面出发,选取压扭性断层、煤厚变化量以及煤层瓦斯含量等煤矿突出预警指标,构建煤矿突出预警指标体系。采用层次分析法构建煤矿突出预警模型,利用多层关联规则算法挖掘模型内同层指标关联规则与跨层指标的关联规则,确定预警模型内各指标的权重,根据组合权重确定煤矿突出预警结果,并将预警结果分为安全、威胁、危险与突出4个等级。实验结果显示,所研究模型的预警精度基本保持在99%以上。     

无人值守控制系统在煤矿通风机中的应用分析

通风机的正常运行是确保矿井安全生产和保障作业人员的关键,目前通过人工操作通风机运行存在安全风险。针对煤矿井下通风的途径和通风机布置的特点,利用先进的嵌入式计算机和传感器技术,开发了通风机监测和故障预警系统。该系统成功地实现了对通风机运行期间的性能参数、供电参数和环境参数的实时监测。监控系统实现包括在Web和桌面应用程序的帮助下进行查询和分析操作,开发了交互式面向对象的图形用户界面,以可视化从模型中收集的实体信息,并基于图形表示、数据表和地图对象的演示提供通风机的分析操作,实现了通风机无人值守技术的应用。