一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统及方法

技术领域

本申请涉及煤矿火灾烟雾领域，尤其涉及一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统及方法。

背景技术

随着煤矿开采量的不断增加，煤矿井下封闭区范围不断增大，矿井封闭区因煤柱压碎和密闭失修等因素影响，存在漏风诱发煤自燃的可能性，增加了封闭区发生火灾的风险，给煤矿安全生产带来一定风险。现有的火灾烟雾检测装置多为单一原理的设备，而火灾烟雾的组成比较复杂，含有多种标志性气体，例如CO、CO

发明内容

本申请提供一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统及方法，以至少解决不能够精确监测矿井密闭区火灾烟雾的技术问题。

本申请第一方面实施例提出一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统，所述监测系统包括：

设置在煤矿外部区域的多个传感器、火灾监测主机、显示屏和电源，及设置在煤矿封闭区域的多个传感器；

所述设置在煤矿外部区域的多个传感器，用于监测煤矿外部区域的气体数据及温度数据；

所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器，用于监测煤矿封闭区域的气体数据及温度数据；

所述火灾监测主机，用于接收所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据，并基于所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据和煤矿封闭区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级；

所述显示屏，用于显示所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区火灾烟雾等级；

所述电源，用于向所述在煤矿外部区域的多个传感器、所述火灾监测主机、所述显示屏及所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器提供电能。

优选的，所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器包括：第一CO传感器、第一CO

所述第一CO传感器，用于采集煤矿封闭区域的CO气体含量；

所述第一CO

所述第一C

所述第一C

所述第一O

所述第一温度传感器，用于采集矿封闭区域的温度数据；

所述设置在煤矿外部区域的多个传感器包括：第二CO传感器、第二CO

所述第二CO传感器，用于采集煤矿外部区域的CO气体含量；

所述第二CO

所述第二C

所述第二C

所述第二O

所述第二温度传感器，用于采集煤矿外部区域的温度数据。

进一步的，所述火灾监测主机，还用于获取各传感器间的融合判断指标比较结果数据；

所述火灾监测主机，还用于基于所述各传感器间的融合判断指标比较结果数据，并利用层次分析法确定各传感器对应的权重；

所述火灾监测主机，还用于基于各传感器对应的权重、煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

进一步的，所述火灾监测主机，还用于根据所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定各传感器的特征记录器值；

所述火灾监测主机，还用于根据所述各传感器的特征记录器值、各传感器对应的权重确定煤矿封闭区火灾烟雾状态值；

所述火灾监测主机，还用于基于所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

进一步的，所述火灾监测主机，还用于当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于等于A1且小于等于A2时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为蓝色等级；

当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于A2且小于等于A3时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为黄色等级，并进行预警；

当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于A3且小于等于A4时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为橙色等级，并进行预警；

当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于A4且小于等于A5时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为红色等级，并进行预警；

其中，所述红色等级、橙色等级、黄色等级、蓝色等级的烟雾严重程度依次降低。

进一步的，所述火灾监测主机，还用于当预设时长内第一O

所述火灾监测主机，还用于基于预设时长内第一CO传感器采集到的CO气体含量，判断所述煤矿封闭区域的火势发展急剧情况；

所述火灾监测主机，还用于基于预设时长内第一CO

所述火灾监测主机，还用于当所述第一CO传感器采集到的CO气体含量小于E1、所述第一C

本申请第二方面实施例提出一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测方法，所述方法包括：

获取煤矿外部区域及封闭区域内各传感器监测到的气体数据、温度数据和各传感器间的融合判断指标比较结果数据；

基于所述各传感器间的融合判断指标比较结果数据，并利用层次分析法确定各传感器对应的权重；

基于各传感器对应的权重、煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

优选的，所述基于各传感器对应的权重、煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级，包括：

根据所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定各传感器的特征记录器值；

根据所述各传感器的特征记录器值、各传感器对应的权重确定煤矿封闭区火灾烟雾状态值；

基于所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

进一步的，所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值的计算式如下：

式中，

进一步的，所述各传感器的特征记录器值的计算式如下：

式中，

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

本申请提出了一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统及方法，其中所述系统包括：设置在煤矿外部区域的多个传感器、火灾监测主机、显示屏和电源，及设置在煤矿封闭区域的多个传感器；所述设置在煤矿外部区域的多个传感器，用于监测煤矿外部区域的气体数据及温度数据；所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器，用于监测煤矿封闭区域的气体数据及温度数据；所述火灾监测主机，用于接收所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据，并基于所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据和煤矿封闭区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级；所述显示屏，用于显示所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区火灾烟雾等级；所述电源，用于向所述在煤矿外部区域的多个传感器、所述火灾监测主机、所述显示屏及所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器提供电能。本申请提出的技术方案，可以有效监测封闭区火灾情况，及时发出预警信息为火灾判断提供参考。

本申请附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请一个实施例提供的一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统的第一种结构图；

图2为根据本申请一个实施例提供的一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统的第二种结构图；

图3为根据本申请一个实施例提供的一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测方法的流程图；

附图标记

传感器1、火灾监测主机2、显示屏3、电源4、传感器5、第一CO传感器5-1、第一CO

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请提出的一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统及方法，其中所述系统包括：设置在煤矿外部区域的多个传感器、火灾监测主机、显示屏和电源，及设置在煤矿封闭区域的多个传感器；所述设置在煤矿外部区域的多个传感器，用于监测煤矿外部区域的气体数据及温度数据；所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器，用于监测煤矿封闭区域的气体数据及温度数据；所述火灾监测主机，用于接收所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据，并基于所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据和煤矿封闭区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级；所述显示屏，用于显示所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区火灾烟雾等级；所述电源，用于向所述在煤矿外部区域的多个传感器、所述火灾监测主机、所述显示屏及所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器提供电能。本申请提出的技术方案，可以有效监测封闭区火灾情况，及时发出预警信息为火灾判断提供参考。

下面参考附图描述本申请实施例的一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统及方法。

实施例一

图1为根据本申请一个实施例提供的一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统的结构图，如图1所示，所述监测系统包括：设置在煤矿外部区域的多个传感器1、火灾监测主机2、显示屏3和电源4，及设置在煤矿封闭区域的多个传感器5；

所述设置在煤矿外部区域的多个传感器1，用于监测煤矿外部区域的气体数据及温度数据；

所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器5，用于监测煤矿封闭区域的气体数据及温度数据；

所述火灾监测主机2，用于接收所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据，并基于所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据和煤矿封闭区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级；

所述显示屏3，用于显示所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区火灾烟雾等级；

所述电源4，用于向所述在煤矿外部区域的多个传感器1、所述火灾监测主机2、所述显示屏3及所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器5提供电能。

需要说明的是，图1仅作为本实施例煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统的一种示意，并不对本发明的煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统的结构进行限制。

在本公开实施例中，如图2所示，所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器5包括：第一CO传感器5-1、第一CO

所述第一CO传感器5-1，用于采集煤矿封闭区域的CO气体含量；

所述第一CO

所述第一C

所述第一C

所述第一O

所述第一温度传感器5-6，用于采集矿封闭区域的温度数据；

所述设置在煤矿外部区域的多个传感器1包括：第二CO传感器1-1、第二CO

所述第二CO传感器1-1，用于采集煤矿外部区域的CO气体含量；

所述第二CO

所述第二C

所述第二C

所述第二O

所述第二温度传感器1-6，用于采集煤矿外部区域的温度数据。

需要说明的是，火灾监测主机2、显示屏3、电源4、第一CO传感器5-1、第一CO2传感器5-2、第一C2H2传感器5-3、第一C2H4传感器5-4、第一O2传感器5-5、第一温度传感器5-6放置在封闭区外部的安全地点。

显示屏3同时可以显示第一CO传感器5-1、第一CO

所述火灾监测主机2还用于存储各传感器采集到的数值。

进一步的，所述火灾监测主机2，还用于获取各传感器间的融合判断指标比较结果数据；

所述火灾监测主机2，还用于基于所述各传感器间的融合判断指标比较结果数据，并利用层次分析法确定各传感器对应的权重；

所述火灾监测主机2，还用于基于各传感器对应的权重、煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

进一步的，所述火灾监测主机2，还用于根据所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定各传感器的特征记录器值；

所述火灾监测主机2，还用于根据所述各传感器的特征记录器值、各传感器对应的权重确定煤矿封闭区火灾烟雾状态值；

所述火灾监测主机2，还用于基于所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

具体的，所述火灾监测主机2，还用于当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于等于A1且小于等于A2时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为蓝色等级；

当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于A2且小于等于A3时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为黄色等级，并进行预警；

当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于A3且小于等于A4时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为橙色等级，并进行预警；

当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于A4且小于等于A5时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为红色等级，并进行预警；

其中，所述红色等级、橙色等级、黄色等级、蓝色等级的烟雾严重程度依次降低；

所述A1、A2、A3、A4、A5均为基于经验预先设置好的数值。

示例的，获取的第一CO传感器5-1、第一CO

表1

利用公式

通过求得所述判断矩阵B最大特征值为λ

即第一CO传感器5-1的权重为10.699%，第一CO

同理可以获取第二CO传感器1-1、第二CO

利用层次分析法求解得到第二CO传感器1-1的权重为13.196%，第二CO

当传感器采集到的数值满足某一特征时，将相应的特征记录器置1，即记录器满足下式：

式中，

然后利用公式

在本公开实施例中，所述火灾监测主机2，还用于当预设时长内第一O

所述火灾监测主机2，还用于基于预设时长内第一CO传感器采集到的CO气体含量，判断所述煤矿封闭区域的火势发展急剧情况；

所述火灾监测主机2，还用于基于预设时长内第一CO

所述火灾监测主机2，还用于当所述第一CO传感器采集到的CO气体含量小于E1、所述第一C

示例的，由于C

需要说明的是，所述火灾监测主机2，还用于将上述判断结果发送到所述显示屏3；

所述显示屏3，还用于将所述判断结果进行展示及预警。

综上所述，本实施例提出的一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统，通过设置两组传感器分别监测封闭区内部与外部环境参数数值，实现了煤矿封闭区火灾烟雾等级的精确判断，为火灾防治工作提供了参考，减少因火灾带来的损失。

实施例二

图3为根据本申请一个实施例提供的一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测方法的流程图，如图3所示，所述方法包括：

步骤1：获取煤矿外部区域及封闭区域内各传感器监测到的气体数据、温度数据和各传感器间的融合判断指标比较结果数据；

步骤2：基于所述各传感器间的融合判断指标比较结果数据，并利用层次分析法确定各传感器对应的权重；

步骤3：基于各传感器对应的权重、煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

在本公开实施例中，所述基于各传感器对应的权重、煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级，包括：

根据所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定各传感器的特征记录器值；

根据所述各传感器的特征记录器值、各传感器对应的权重确定煤矿封闭区火灾烟雾状态值；

基于所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

进一步的，所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值的计算式如下：

式中，

其中，所述各传感器的特征记录器值的计算式如下：

式中，

示例的，获取的第一CO传感器5-1、第一CO

表2

利用公式

通过求得判断矩阵B最大特征值为λ

即第一CO传感器5-1的权重为10.699%，第一CO

同理可以获取第二CO传感器1-1、第二CO

利用层次分析法求解得到第二CO传感器1-1的权重为13.196%，第二CO

当传感器采集到的数值满足某一特征时，将相应的特征记录器置1，即记录器满足下式：

式中，

然后利用公式

需要说明的是，当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于等于A1且小于等于A2时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为蓝色等级；

当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于A2且小于等于A3时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为黄色等级，并进行预警；

当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于A3且小于等于A4时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为橙色等级，并进行预警；

当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于A4且小于等于A5时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为红色等级，并进行预警；

其中，所述红色等级、橙色等级、黄色等级、蓝色等级的烟雾严重程度依次降低。

综上所述，本实施例提出的一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测方法，通过设置两组传感器分别监测封闭区内部与外部环境参数数值，实现了煤矿封闭区火灾烟雾等级的精确判断，为火灾防治工作提供了参考，减少因火灾带来的损失。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。