瓦斯灾害区域安全态势预警技术

为进一步提高我国煤矿瓦斯灾害区域防控能力、提升监管监察执法效能,研究了瓦斯灾害区域安全态势预警技术。根据我国煤矿监管监察行政管理模式,将预警区域划分为全国区域、省(市)级区域、煤监分局管辖区域、地市级行政区域4个区域层级,并根据分级管控的需要将预警划分为蓝色、黄色、橙色、红色4个等级,其对应的风险程度依次升高;从区域煤矿固有自然属性、矿井布局及采掘条件、事故的时空规律、宏观技术和经济政策、矿井重大隐患5个方面建立了瓦斯灾害区域安全态势预警指标体系,并构建了基于层次分析法的预警模型,实现了多指标的融合分析与决策;设计、开发了瓦斯灾害区域安全态势预警软件系统,实现了数据的动态采集与存储、综合分析和实时预警。     

地市级灾害天气监测预警系统设计与实现

针对目前气象业务对突发灾害性天气监测与预警的需要,探索研发了以CIMISS平台为数据源的灾害天气监测预警平台,该系统实现了实时监测灾害性天气的发生和发展情况,有助于提高防灾减灾服务的能力。本文从系统设计、功能设计、运行情况等方面进行了简要介绍。     

基于MC-AHP-FCE系统对瓦斯灾害的预警评估

为了提高瓦斯灾害危险预警评估系统的可靠性,减小结果的误差,提出利用蒙特卡罗法(MC)对传统的层次分析(AHP)进行优化。大量随机数模拟定权代替专家定权,避免了人为因素的干扰,再利用所得的各级间已知的且确定的权重进行综合定量评价,消除了传统模糊综合评价(FCE)的模糊性。应用该方法对山西伯方矿瓦斯灾害危险性进行评估,得出各区域的评估分值并划分其危险性等级,知该矿由东南向西北的危险性逐渐加重,对生产有指导意义。MC-AHP-FCE法较传统模糊综合评价,相关性更好,误差更小,更能反映实际煤矿瓦斯灾害危险性,同时也降低了成本,值得推广。     

基于双机热备的瓦斯灾害预警系统设计

针对煤矿瓦斯灾害预警系统软硬件运行环境的单点失效问题,设计了一种基于双机热备的瓦斯灾害预警系统,介绍了该系统的双机热备方案、软硬件结构设计及实现方法。该系统选用互备运行模式的双机备份高可用性集群及基于RoseHA和共享磁盘阵列的双机热备方案,提高了系统的可靠性。应用结果表明,与单服务器的预警系统相比,基于双机热备的瓦斯灾害预警系统的平均无故障间隔时间大幅增加,平均故障修复时间大大缩短,系统可用性有了较大提高。     

基于瓦斯浓度变化的煤与瓦斯突出预警技术

为实现掘进工作面煤与瓦斯突出的实时、准确和超前预测,提出了一种基于瓦斯浓度变化的煤与瓦斯突出预警方法,通过掘进工作面煤体瓦斯压力反演技术,确定了煤与瓦斯突出临界条件,构建了煤与瓦斯突出预警模型,在此基础上研制了基于瓦斯浓度变化的非接触式煤与瓦斯突出预警系统。应用结果表明,该系统能够实时监测掘进工作面瓦斯浓度变化和风量信息,并提前一个工作班次对煤与瓦斯突出区域进行非接触实时灾害预警。     

区域煤矿瓦斯灾害风险预警数据采集技术研究

以各级煤矿安全监管监察部门、矿业集团公司对辖区内所有煤矿瓦斯灾害风险宏观预警为出发点,指出区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据具有多源、异构、海量、多维等特征,数据采集存在信息不全面及模式单一、维度固化等问题;将区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据分为区域内矿井自然环境风险数据、区域内矿井生产系统风险数据、区域内矿井瓦斯防治风险数据、宏观安全环境风险数据4类;介绍了具有结构化特征的煤矿安全监控及瓦斯灾害预警数据、具有半结构化特征的监管监察执法检查数据、具有非结构化特征的煤矿音视频监控数据的采集技术,重点研究了基于.NET Core跨平台Web API的煤矿安全监控及瓦斯灾害预警数据采集技术,以及基于主题网络爬虫的宏观安全环境风险数据采集技术;设计了适用于互联网环境的区域煤矿瓦斯灾害风险预警数据采集系统,现场试验表明,该系统能够全面、可靠、及时地采集区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据。     

煤矿灾害智能预警架构及关键技术研究

我国已初步实现对煤矿瓦斯、火灾、水害、顶板、粉尘五大灾害的监测报警或预警,但智能化水平较低,不具备自我分析和决策能力。在智慧矿山概念框架下,阐述了煤矿灾害智能预警的内涵,提出了灾害智能预警的感知数据精准化、预警模型智能化、预警防灾协同化、应急决策高效化4个方面的特征。设计了煤矿灾害智能预警总体架构：由感知控制层、传输层、存储分析层和应用层4个层级组成,可实现对各类灾害的智能预警和智能管控;采用统一标准、统一采集、统一存储、统一分析、统一展现的数据处理原则,实现灾害智能预警多源异构数据共享与深度挖掘利用,从而解决数据孤岛、数据烟囱等问题。基于煤矿灾害智能预警总体架构,设计了灾害智能预警业务流程,为灾害智能预警设计提供参考。总结了煤矿灾害智能预警关键技术,包括瓦斯、火灾、水害、顶板、粉尘精准监测预警技术和灾害融合智能预警技术,分析了各关键技术难点及发展方向。以青龙寺煤矿灾害智能预警平台为实例,展示了灾害智能预警技术在监测监控、灾害预警、应急救援、分级管控等方面的应用效果。提出应深入研究灾害精准感知技术及装备、多场耦合致灾机理、预警模型自学习自适应技术,以实现高级阶段的灾害智能化预警。     

计算机技术在微震监测及矿井动力灾害预警预报中的应用

淮南矿山微震监测系统MMS具有良好的系统性能和技术参数,对矿井工作面上微震活动实施连续监测,为煤与瓦斯突出预警预报提供了新方式。针对谢一矿5125工作面地质情况,布设了24通道传感器,采用矿山微震监测系统对上覆岩层的微震活动实施连续监测,对震源定位和能量进行分析,得到了工作面微震活动规律分析,对应力集中区和应力降低区进行预警和预报,确定瓦斯源区,为煤与瓦斯突出的预警预报提供了新的手段。     

铁路沿线泥石流灾害监测预警系统设计

本文设计了用于泥石流影响因子数据采集和灾害预警的泥石流灾害监测预警系统.在系统中引入宽度学习算法对泥石流灾害发生概率进行预测.测试结果表明,本系统采集的泥石流灾害影响因子数据准确可靠,能够对泥石流的发生概率做出快速准确的预测,将本系统用于铁路沿线泥石流灾害预警是可行的.本研究为铁路沿线泥石流灾害防治工作提供了一种新的思...     

煤与瓦斯突出预警技术研究现状及发展趋势

从煤与瓦斯突出灾害预警理论、预警信息采集途径、预警指标与模型、预警软件系统4个方面对煤与瓦斯突出预警技术的研究成果进行了综合梳理和详细分析,指出了现有煤与瓦斯突出预警技术存在的问题:部分预警信息获取的时效性和可靠性有待进一步提高,预警模型未实现信息有效深度挖掘等;提出了煤与瓦斯突出预警技术的发展趋势:高自动化水平、高精度的突出预警信息监测采集技术及装备研发,基于大数据的突出预警指标与模型研究,基于云技术的突出预警软件系统开发。     

基于单轴压缩红外辐射的煤岩损伤演化特征

为定量分析煤岩受载过程中红外辐射温度特征参数与煤岩损伤演化规律,采集并分析了煤岩单轴压缩条件下的红外辐射温度数据,根据损伤力学理论构建了煤岩损伤模型,得到了最高红外辐射温度积累量和煤岩损伤之间的关系。结果表明:(1)煤岩受载最高红外辐射温度-时间曲线与载荷-时间曲线有很好的对应关系,最高红外辐射温度能够反映煤岩受载破坏情况;(2)基于最高红外辐射温度积累量的煤岩损伤演化模型能够很好地反映煤岩在单轴压缩条件下裂隙缺陷产生、发展和破坏的演化过程;(3)基于最高红外辐射温度积累量的计算应力和实测应力的整体相关性系数达到0.8以上,呈高度相关,且计算应力-应变曲线峰值超前于实测应力-应变曲线峰值。     

煤与瓦斯突出预警方法探讨

给出了煤与瓦斯突出预警的定义,明确指出了突出预警与预测的区别;从空间、时间和指标体系的角度对突出预警进行了分类,并根据突出灾害特点提出了突出预警应该具有的特征;以系统论和事故理论为指导,分析了突出预警系统构成和实现途径,并阐述了从警源监测、警兆识别、警情分析、警度发布和预警响应5个方面进行突出预警的步骤,同时给出了采用预警总准确率、漏报率和虚报率3个指标进行预警效果评价的方法。现场应用结果表明,所提突出预警方法的平均状态预警总准确率为89.1%,平均趋势预警总准确率为92.5%,漏报率为0。     

基于矿压监测动态特征的瓦斯突出预警系统设计

根据采煤工作面突出灾害发生规律与动态安全信息采集技术,设计了采煤工作面基于矿压监测动态特征的瓦斯突出预警系统。该系统能够自动获取海量矿压监测实时数据,实现了采煤工作面煤与瓦斯突出危险性的智能分析与实时预警,同时还具备日常矿压数据资料高效管理功能。系统在现场试验中取得了较好的应用效果。     

基于多传感器数据融合技术的瓦斯监测系统

瓦斯灾害是煤矿中最严重的灾害之一。最近几年瓦斯事故发生频繁，瓦斯爆炸夺走了许多矿井工人的生命，给国家造成了重大经济损失。对矿井瓦斯预测预报和对瓦斯进行控制，就能大大地减少瓦斯爆炸事故和矿工的伤亡。为此采用多传感器数据融合方法，对瓦斯、温度、风速等信号数据采样，提取它们特征量，对数据进行数据融合，实现对矿井瓦斯进行实时监测、预测控制，为矿井安全生产提供了有力的保障。并经过实验已取得较好的效果。     

哈密市山洪灾害预警信息平台设计与实现

哈密市山洪灾害具有峰量大且集中、涨峰持续时间较短、破坏力大等特点，山洪的监测监视和实时预警是灾害防御的重要手段。哈密市山洪灾害预警信息平台的设计与实现，遵循哈密市防汛减灾“以时间换空间、以空间换时间”的思想理念，在哈密市水利一张图、一张网、一个库的基础上，汇聚气象、雨量、水位、 视频、应急预案和防汛工程图及相关责任人通讯录等防汛减灾联合调度的关键信息，以前端感知、信息监测和分析研判为主线，实现汛期雨水情的实时监测、监视、预警等，做到提前监测发现和应急准备，为防汛值班、 预报预警、应急处置、安全度汛提供技术支撑和保障。同时，实现哈密市中小型水库视频监视的汇聚，形成统一的视频监视平台，为哈密市委市政府组织应急局、气象局、水利局等多部门协同作业，发挥联合决策、调度优势提供支撑。     

煤与瓦斯突出远程智能监测预警系统研究

针对目前煤与瓦斯突出预警在自动化程度、准确性等方面的需求,开发了煤与瓦斯突出远程智能监测预警系统,介绍了系统构成及信号监测、干扰识别、信号传输、预警准则等关键技术。该系统以声发射、电磁辐射和瓦斯浓度为预警指标,可实现对突出演化过程声-电-瓦斯信号的远程监测和综合预警,并能够根据机电设备开停信息自动识别与滤除干扰信号,提高了煤与瓦斯突出预警的准确性。应用结果表明,该系统具有较高的预警准确性,可提前8~24h捕捉到煤与瓦斯突出危险信息。     

基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统设计

为缩小预警监测指标与测试指标之间的数值差,实现对气象灾害现象的准确监测,设计基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统。在中心站体系内建立自动监测站局域网络,按照实际响应需求,连接影像显示模块与预警、响应模块,完成监测预警系统主站部分的设计。求解遥感影像数据集,根据卫星信息堆叠系数求解结果,定义核函数任务映射表达式,实现基于卫星遥感技术的气象灾害监测信息处理。建立数据库模型,通过分析中间件性能需求的方式,确定监测数据的XML同步处理结果,完成数据库同步中间件的搭建,结合相关设备元件,实现基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统设计。实验结果表明,卫星遥感及数据库同步处理技术可以有效控制预警监测指标与测试指标之间的数值差,其最大取值结果不超过0.26,符合精准监测气象灾害现象的应用需求。     

煤矿智能监测与预警技术研究现状与发展趋势

从物联网、大数据、云计算及人工智能方面综述了我国煤矿智能监测与预警技术的研究现状。针对煤矿智能监测技术的实际应用情况,指出了煤矿智能监测与预警存在井下煤矿监测设备前兆信息采集可靠性差、云端平台集成应用融合深度不够、数据库安全性较弱、人工智能技术在煤矿监测中的应用尚不成熟等问题。展望了煤矿智能监测与预警技术的发展趋势:煤矿智能监测系统应用石墨烯/氧化石墨烯光纤传感器可实现多源信息感知,提升前兆信息采集的可靠性;研究多技术深度交叉融合技术,以探究监测数据的深层价值;构建基于区块链技术的煤矿监测数据库,保证数据库不可篡改,且具有较好的读写性能;研发具备自适应和深度学习的煤矿智能安全监测预警系统,实现矿井自动监测、智能预警。     

煤矿瓦斯监测系统异常数据识别技术研究与应用

详细分析了瓦斯监测系统在日常运行中产生异常数据的原因,阐述了异常数据辨识原则,建立了异常数据识别模型,并根据该模型设计了异常数据分析识别软件。实际应用结果表明,该分析软件能够有效减少瓦斯监测系统误报警、误断电情况的发生,提高了监测数据的真实性和可靠性。     

基于物联网技术的智慧管廊实时自动监测与预警研究

物联网技术的发展使得各类操作管理系统能够实现自动化和智能化管理。针对传统校园管廊系统中监测模块与异常预警模块存在的缺陷,研究首先利用物联网技术搭建了校园智慧管廊系统,接着采用递归优化下的主成分分析算法(Recursive-Principal Component Analysis, R-PCA)和Activiti流程引擎分别优化其监测模块与预警模块。实验结果表明,R-PCA算法改进后的监测系统能够达到95%以上的检测准确率,Activiti流程引擎下的异常预警系统则是能够达到92%左右的预警准确率,两个系统的误报率均在3%左右。综上,此次研究所搭建的校园管廊监测系统与预警系统均有较好的性能,可以应用于实际管廊监测问题中。