本發(fā)明屬于煤礦安全，涉及一種基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法。

背景技術：

1、煤礦瓦斯超限是制約煤礦安全高效生產(chǎn)的重要原因，為了實現(xiàn)瓦斯超限風險的源頭管控，煤炭行業(yè)貫徹實施“瓦斯超限就是事故”的管理理念。在這一理念的引導下，煤礦行業(yè)的瓦斯超限管控力度顯著提升，有力地推動了煤礦安全生產(chǎn)形勢的好轉。近年來隨著煤礦智能化的深度發(fā)展，采掘速度和顯著增加，伴隨而來的是瓦斯涌出量的急劇增大，一些低瓦斯礦井也偶有超限發(fā)生，面對煤礦智能化高效開采的新形勢，進行瓦斯超限風險的超前感知和預警成為亟需解決的重要課題。

2、當前，煤礦主要依賴安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)對瓦斯?jié)舛冗M行實時監(jiān)測，并基于預設閥值實現(xiàn)超限報警。但這種方式存在明顯弊端，一旦瓦斯超限發(fā)生，往往只能采取被動式的停產(chǎn)、撤人等防控手段。這不僅極大地限制了煤礦生產(chǎn)力的有效釋放，也難以契合當前煤礦智能化建設的發(fā)展需求。因此，建立一種基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，對于降低工作面瓦斯超限風險、提升煤礦瓦斯災害防控智能化水平、促進煤礦高質量發(fā)展具有重要意義。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，包括以下步驟：

4、s1：基于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，實時獲取瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測數(shù)據(jù)，并進行瓦斯?jié)舛犬惓?shù)據(jù)的智能濾噪；

5、s2：基于瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測數(shù)據(jù)，計算布林線的中軌值ca、上軌值cu，并獲得中軌線la和下軌線lu；

6、s3：利用布林線的上軌線和瓦斯?jié)舛葘崟r監(jiān)測值ci計算t2時間段內(nèi)上軌線斜率變化指標bk、突破上軌線持續(xù)時間指標bt、連續(xù)突破上軌線次數(shù)指標bn；

7、s4：通過現(xiàn)場考察獲得瓦斯超限預警指標臨界值bk0、bt0、bn0；

8、s5：基于上述所有指標確定瓦斯超限預警規(guī)則，并進行瓦斯超限風險的動態(tài)分析和預警。

9、進一步，步驟s1中，所述瓦斯?jié)舛犬惓?shù)據(jù)的智能濾除，包括傳感器調(diào)校、斷電試驗的濃度數(shù)據(jù)濾除；根據(jù)瓦斯?jié)舛壬壦俣?、峰值濃度及持續(xù)時間特征建立數(shù)據(jù)識別模型，進而實現(xiàn)瓦斯?jié)舛犬惓?shù)據(jù)的智能濾除。

10、進一步，步驟s2中，所述布林線中軌值為當前時刻ti前時間窗口為t1的移動平均值，t1取10-30min，計算公式為：

11、

12、所述布林線下軌值計算公式為：

13、cu＝ca+k·d

14、其中d為t1時間間隔內(nèi)瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)的標準差，計算公式為：

15、

16、式中k為標準差倍數(shù)，根據(jù)瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)的波動情況確定，數(shù)據(jù)波動越大，其取值越大，反之，取值越小。

17、進一步，步驟s2中，所述布林線的時間窗口t1和標準差倍數(shù)k參數(shù)根據(jù)不同礦井瓦斯?jié)舛炔▌犹卣鬟M行調(diào)整。

18、進一步，步驟s3中，所述t2時間段內(nèi)上軌線斜率變化bk的計算公式為：

19、

20、式中：表示當前ti時刻的上軌值；表示ti時刻前t2時間的上軌值；t2為預警時間窗口；

21、所述突破上軌線持續(xù)時間指標bt為瓦斯?jié)舛葧r間值第一次突破上軌線時間與最后一次突破上軌線時間間隔，且瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)為連續(xù)突破上軌線；

22、所述連續(xù)突破上軌線次數(shù)指標bn為瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)連續(xù)突破上軌線次數(shù)。

23、進一步，步驟s4中，所述瓦斯超限預警指標臨界值bk0、bt0、bn0與礦井瓦斯涌出特征相關，結合礦井歷史瓦斯超限案例、瓦斯涌出影響因素考察確定。

24、進一步，步驟s5中，所述瓦斯超限超限預警規(guī)則為：當預警指標bk≥bk0或bt≥bt0或bn≥bn0時，瓦斯超限黃色預警；當預警指標bk≥bk0且bt≥bt0、bt≥bt0且bn≥bn0、bk≥bk0且n≥bn0時，瓦斯超限橙色預警；當bk≥bk0且bt≥bt0且bn≥bn0時，瓦斯超限紅色預警。

25、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的一種基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，實現(xiàn)了瓦斯超限風險的在線分析、實時預警，相較于瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)的超限閥值報警，時間維度上可超前感知和防控瓦斯風險，為瓦斯災害的根源性治理和智能化防控提供技術支撐。

26、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。

技術特征：

1.一種基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，其特征在于：步驟s1中，所述瓦斯?jié)舛犬惓?shù)據(jù)的智能濾除，包括傳感器調(diào)校、斷電試驗的濃度數(shù)據(jù)濾除；根據(jù)瓦斯?jié)舛壬壦俣取⒎逯禎舛燃俺掷m(xù)時間特征建立數(shù)據(jù)識別模型，進而實現(xiàn)瓦斯?jié)舛犬惓?shù)據(jù)的智能濾除。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，其特征在于：步驟s2中，所述布林線中軌值為當前時刻ti前時間窗口為t1的移動平均值，t1取10-30min，計算公式為：

4.根據(jù)權利要求1所述的基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，其特征在于：步驟s2中，所述布林線的時間窗口t1和標準差倍數(shù)k參數(shù)根據(jù)不同礦井瓦斯?jié)舛炔▌犹卣鬟M行調(diào)整。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，其特征在于：步驟s3中，所述t2時間段內(nèi)上軌線斜率變化bk的計算公式為：

6.根據(jù)權利要求1所述的基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，其特征在于：步驟s4中，所述瓦斯超限預警指標臨界值bk0、bt0、bn0與礦井瓦斯涌出特征相關，結合礦井歷史瓦斯超限案例、瓦斯涌出影響因素考察確定。

7.根據(jù)權利要求1所述的基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，其特征在于：步驟s5中，所述瓦斯超限超限預警規(guī)則為：當預警指標bk≥bk0或bt≥bt0或bn≥bn0時，瓦斯超限黃色預警；當預警指標bk≥bk0且bt≥bt0、bt≥bt0且bn≥bn0、bk≥bk0且n≥bn0時，瓦斯超限橙色預警；當bk≥bk0且bt≥bt0且bn≥bn0時，瓦斯超限紅色預警。

技術總結
本發(fā)明涉及一種基于瓦斯監(jiān)控數(shù)據(jù)布林線變化特征的瓦斯超限預警方法，屬于煤礦安全技術領域，包括以下步驟：S1：基于煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，實時獲取瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測數(shù)據(jù)，并進行瓦斯?jié)舛犬惓?shù)據(jù)的智能濾噪；S2：基于瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測數(shù)據(jù)，計算布林線的中軌值C<subgt;a</subgt;、上軌值C<subgt;u</subgt;，并獲得中軌線L<subgt;a</subgt;和下軌線L<subgt;u</subgt;；S3：利用布林線的上軌線和瓦斯?jié)舛葘崟r監(jiān)測值C<subgt;i</subgt;計算T<subgt;2</subgt;時間段內(nèi)上軌線斜率變化指標B<subgt;k</subgt;、突破上軌線持續(xù)時間指標B<subgt;t</subgt;、連續(xù)突破上軌線次數(shù)指標B<subgt;n</subgt;；S4：通過現(xiàn)場考察獲得瓦斯超限預警指標臨界值B<subgt;k0</subgt;、B<subgt;t0</subgt;、B<subgt;n0</subgt;；S5：基于上述所有指標確定瓦斯超限預警規(guī)則，并進行瓦斯超限風險的動態(tài)分析和預警。

技術研發(fā)人員：程曉陽,趙旭生,蒲陽,張毅軒,曹偈,李明建,馬國龍,岳俊,談國文,覃木廣,宋志強,崔俊飛,張士嶺,車禹恒,刁勇,陳森,李杰,鐘遠航
受保護的技術使用者：中煤科工集團重慶研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15