一种基于煤矿温湿度检测的预警系统

文献发布时间：2023-06-19 18:34:06

技术领域

本发明涉及温湿度检测技术领域，尤其涉及一种基于煤矿温湿度检测的预警系统。

背景技术

在煤矿作业中，基于复杂型矿井的水文地质类型，地质条件中等型，其矿区内大中型构造较多为发育，若矿区内可采煤层富含奥灰水，则会对煤矿采集的安全造成重大威胁，虽然现有矿区奥灰水的治理方案可以针对不同情况不同类型的奥灰水层进行整治，但是随着时间的推移其奥灰水治理工程的质量受地壳运动的缓慢影响逐步下降，而地壳的运动又会带来一系列温湿度环境的异常而引起涉及矿下安全事故，故而现在需要一种可以建立在温湿度测量基础之上的预警系统，用来提前警示可能的危险。

中国专利公开号：CN112945209A，公开了一种奥灰水突水预警方法、系统和装置，其中，包括A：对各含水层采集多个水样数据和含水层标签，B：将数据输入随机森林算法，以十折交叉验证法进行训练，输出混淆矩阵，以及参数对分类结果的贡献率，C：计算各含水层被错分为奥灰水的百分比，作为相似度，确定突水风险阈值，D：相似度达到突水风险阈值，则该含水层存在突水风险，E：以贡献率最高的前n个参数作为敏感指标，以步骤A中水样的敏感指标作为训练集，输入随机森林算法得到识别模型，F：采集待识别水样的数据输入识别模型，如果相似度超过突水风险阈值，则存在突水风险；其优点在于：通过水样的性质进行风险预警，而且通过多个水样整体进行判断，准确度较高；由此可见，所述奥灰水突水预警方法、系统和装置，依然存在仅通过确定浅层含水层的水样类型来进行奥灰水突水的预警。

发明内容

为此，本发明提供一种基于煤矿温湿度检测的预警系统，用以克服现有技术中仅通过确定影响水位和水压的因素来判别该矿井下是否可能出现的突发情况并进行预警的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于煤矿温湿度检测的预警系统，包括，检测模块、分析模块、预警模块，其中，

检测模块包括预设数量的绝对湿度检测传感器和预设数量的温度检测传感器，绝对湿度传感器和温度检测传感器分别以预设密度设置于预设区域，用以检测预设区域内的绝对湿度分布和温度分布，预设数量＝(预设密度×预设区域)×2；

优选的，预设密度至少为每20米/个。

分析模块用以对预设区域内的绝对湿度分布数据和湿度分布数据进行学习和分析，并建立相应的模型，当分析模块判定预设区域内任意多个绝对湿度分布数据在第一时间周期内出现异常改变或第二时间周期内出现异常改变时，分析模块向预警模块发出报警指令，当分析模块判定预设区域内任意多个温度分布数据在第一时间周期内出现异常升高或在第二时间周期内的出现异常升高时，分析模块向预警模块发出报警指令；

预警模块用以根据分析模块发出的报警指令分别进行相对应的报警；

分析模块内预设矿区数字模型，并将矿区建立成数字模型并划分为若干区域，每个区域分别设有预设密度的绝对湿度检测传感器和预设数量的温度检测传感器，分析模块设置绝对湿度检测传感器检测到的绝对湿度实时数值AH，AH包括第一预设区域绝对湿度检测传感器检测到的绝对湿度实时数值A1AH、第二预设区域绝对湿度检测传感器检测到的绝对湿度实时数值A2AH、第三预设区域绝对湿度检测传感器检测到的绝对湿度实时数值A3AH、……、第n预设区域绝对湿度检测传感器检测到的绝对湿度实时数值AnAH，分析模块设任一预设区域绝对湿度检测传感器检测到的绝对湿度实时数值为AiAH，i＝1、2、3、……、n，其中，AiAH分别包括AiAH1、AiAH2、AiAH3、……、AiAHu，u为正整数，分析模块获取i区域内第j绝对湿度传感器检测的数值为AiAHj，j＝1、2、3、……、u，

分析模块预设绝对湿度参数AHP，AHP包括第一绝对湿度参数AHP1、第二绝对湿度参数AHP2和第三绝对湿度参数AHP3，分析模块设定任一绝对湿度参数为AHPs，s＝1、2、3，分析模块对任一区域内任一绝对湿度传感器位置当前绝对湿度数值的实时大小进行判定，其中，

当AiAHj≥AHP1时，分析模块判定该区域内该绝对湿度传感器位置当前绝对湿度数值达到预警标准，分析模块向预警模块发出三级报警指令进行报警；

当AiAHj≥AHP2时，分析模块判定该区域内该绝对湿度传感器位置当前绝对湿度数值达到紧急预警标准，分析模块向预警模块发出二级报警指令进行报警；

当AiAHj≥AHP3时，分析模块判定该区域内该绝对湿度传感器位置当前绝对湿度数值达到紧急撤离标准，分析模块向预警模块发出一级报警指令进行报警。

分析模块确定任一区域内的任一绝对湿度传感器所检测的绝对湿度数值由AHPs变化至AHP(s+1)时的变化时长，并根据变化时长判定预警级别，分析模块设定s+1≤3，其中，

分析模块设定AiAHj从AHPs攀升至AHP(s+1)的攀升时长为RIH0，分析模块设定第一攀升时长参数RIH1、第二攀升时长参数RIH2和第三攀升时长参数RIH3，

当RIH2＞RIH0≥RIH1时，分析模块判定当前AiAHj位置的湿度攀升速度为安全速度，报警指令级别无需调整；

当RIH3＞RIH0≥RIH2时，分析模块判定当前AiAHj位置的湿度攀升速度为危险速度，分析模块控制预警模块将报警指令级别从二级报警指令调整为一级报警指令；

当RIH0≤RIH3时，分析模块判定当前AiAHj位置的湿度攀升速度为特级危险速度，分析模块控制预警模块将一级报警指令的报警声音加快。

分析模块确定任一区域内的任一绝对湿度传感器所检测的绝对湿度数值由AHP(s+1)变化至AHPs时的变化时长，并根据变化时长判定预警级别，其中，

分析模块设定任一区域内任一绝对湿度传感器位置当前绝对湿度数值AiAHj从AHP(s+1)降低至AHPs的降低时长为REH0，分析模块设定第一降低时长参数REH1、第二降低时长参数REH2和第三降低时长参数REH3，

当REH3＞REH0≥REH1时，分析模块判定当前AiAHj位置的湿度降低速度为安全速度，报警指令级别无需调整；

当REH0≥REH3时，分析模块判定当前AiAHj位置的湿度降低速度为异常速度，分析模块需发出二级报警指令。

具体而言，因为更热的空气可以容纳更多的水蒸气，而单位体积下每升高1℃单位体积约多出7％相对湿度，所以温度异常升高或降低会导致煤矿作业环境易发异常情况，煤矿温度过高时，需要铺设洒水管进行降温，当洒水管件出现异常导致非正常喷水时，温度异常降低的同时，绝对湿度的数值并不会异常，因为温度越低其单位体积的空气水蒸气饱和度会下降，所以分析模块对温度异常的情况进行判定。

分析模块设置温度检测传感器检测到的温度实时数值AT，AT包括第一预设区域温度检测传感器检测到的温度实时数值A1AT、第二预设区域温度检测传感器检测到的温度实时数值A2AT、第三预设区域温度检测传感器检测到的温度实时数值A3AT、……、第n预设区域温度检测传感器检测到的温度实时数值AnAT，分析模块设任一预设区域为AiAT，i＝1、2、3、……、n，其中，AiAT分别包括AiAT1、AiAT2、AiAT3、……、AiATr，r为正整数，分析模块设定任一预设区域内任一温度检测传感器检测到的温度实时数值为AiATe，e＝1、2、3、……、r，分析模块预设温度参数ATP，ATP包括第一温度参数ATP1、第二温度参数ATP2和第三温度参数ATP3，分析模块对任一区域内任一温度传感器位置当前温度数值AiATe的实时大小进行判定，分析模块设定任一温度参数为ATPx，x＝1、2、3，其中，

当AiATe≥ATP1时，分析模块判定该区域内该温度传感器位置当前温度数值达到预警标准，分析模块向预警模块发出三级报警指令进行报警；

当AiATe≥ATP2时，分析模块判定该区域内该温度传感器位置当前温度数值达到紧急预警标准，分析模块向预警模块发出二级报警指令进行报警；

当AiATe≥ATP3时，分析模块判定该区域内该温度传感器位置当前温度数值达到紧急撤离标准，分析模块向预警模块发出一级报警指令进行报警。

分析模块确定任一区域内的任一温度传感器所检测的绝对湿度数值由ATPx变化至ATP(x+1)时的变化时长，并根据变化时长判定预警级别，分析模块设定x+1≤3，其中，

分析模块设定任一区域内任一温度传感器位置当前温度数值AiATe从ATPx攀升至ATAP(x+1)的攀升时长为RIT0，分析模块设定第一攀升时长参数RIT1、第二攀升时长参数RIT2和第三攀升时长参数RIT3，

当RIT2＞RIT0≥RIT1时，分析模块判定当前AiATe位置的温度攀升速度为安全速度，报警指令级别无需调整；

当RIT3＞RIT0≥RIT2时，分析模块判定当前AiATe位置的温度攀升速度为危险速度，分析模块控制预警模块将报警指令级别从二级报警指令调整为一级报警指令；

当RIT0≤RIT3时，分析模块判定当前AiATe位置的温度攀升速度为特级危险速度，分析模块控制预警模块将一级报警指令的报警声音加快。

分析模块确定任一区域内的任一温度传感器所检测的绝对湿度数值由AHP(x+1)变化至AHPx时的变化时长，并根据变化时长判定预警级别，其中，

分析模块设定任一区域内任一温度传感器位置当前温度数值AiATe从AHP(x+1)降低至AHPx的降低时长为RET0，分析模块设定第一降低时长参数RET1、第二降低时长参数RET2和第三降低时长参数RET3，

当RET3＞RET0≥RET1时，分析模块判定当前AiATe位置的温度降低速度为安全速度，报警指令级别无需调整；

当RET0≥RET3时，分析模块判定当前AiATe位置的温度降低速度为异常速度，分析模块需发出二级报警指令。

分析模块根据AiATe和AiAHj异常的位置判断该位置是否处于交通要道，并根据发生异常的位置判断预设区域是否需要进行区域预警，若异常位置处于通道尽头，则分析模块仅对该异常位置发出警报指令，若异常位置处于通道中段或起点，则分析模块对该异常位置可能涉及的所有通道发出警报指令，防止因为通道必经之路的异常导致单一通道或多通道发生安全事故。

预警模块设有多个报警单元，报警单元分别对分析模块传输的温度和绝对湿度数值进行相对应的报警作业，报警作业包括声音和显示颜色，其中，

预警模块设有报警周期t，t包括第一报警周期t1、第一报警周期t2、第一报警周期t3，

绝对湿度三级报警指令包括周期为T3的蓝色警报；

绝对湿度二级报警指令包括周期为T2的蓝色警报；

绝对湿度一级报警指令包括周期为T1的蓝色警报；

温度三级报警指令包括包括周期为T3的红色警报；

温度二级报警指令包括包括周期为T2的红色警报；

温度一级报警指令包括包括周期为T1的红色警报；

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，其一、通过对于绝对湿度的阶梯式检测对比，可以更好的判定当前煤矿作业中，井下绝对湿度的数值及绝对湿度的异常速率，并可以根据绝对湿度的数值及绝对湿度的异常速率推测可能发生的异常情况，并提前做出预判，降低因为异常情况而导致的安全事故，并可以提前预判风险，降低经济损失。

其二、通过对于温度的阶梯式检测对比，可以更好的判定当前煤矿作业中，井下温度的数值及温度的异常速率，并可以根据温度的数值及温度的异常速率推测可能发生的异常情况，并提前做出预判，降低因为异常情况而导致的安全事故，并可以提前预判风险，降低经济损失。

其三、分析模块通过对异常的位置判断该位置是否处于交通要道，并根据发生异常的位置判断预设区域是否需要进行区域预警，若异常位置处于通道尽头，则分析模块仅对该异常位置发出警报指令，若异常位置处于通道中段或起点，则分析模块对该异常位置可能涉及的所有通道发出警报指令，防止因为通道必经之路的异常导致单一通道或多通道发生安全事故。

其四、预警模块通过设置不同颜色及不同声音速度的报警提示，可以清晰的反应出当前发出预警所对应的具体情况，及发生地点，并根据发生地点的不同触发不同的区域的预警，可以更好的规避可能出现的异常情况，并借此避免经济损失。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例基于煤矿温湿度检测的预警系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明实施例基于煤矿温湿度检测的预警系统的结构示意图，本实施例包括，检测模块、分析模块、预警模块，其中，

在本实施例中，预设密度至少为每20米/个。