[发明专利]基于数据融合的矿井爆炸报警系统

说明书

本发明公开了一种基于数据融合的矿井爆炸报警系统，所述矿井爆炸报警系统主要设备包括数据采集设备、传输网络、数据处理单元、报警显示单元，所述数据采集设备放置在采煤工作面、掘进工作面、临近工作面的巷道口和巷道，用于采集温度数据、氧气浓度数据、二氧化碳浓度数据、一氧化碳浓度数据、空气压力数据等，数据处理单元通过，对接收的数据进行处理，判定是否存在数据异常、依据数据异常是否符合设定报警条件进行矿井爆炸报警判定，并依据矿井爆炸报警区域内的数据采集设备发送的数据变化特征判定爆源。所述系统的设计兼具快速性和准确性，可有效防止漏报和误报，为灾后应急救援提供可靠依据，减少灾害造成的人员伤亡。

技术领域

本发明涉及基于数据融合的矿井爆炸报警系统，该系统涉及数据处理技术、传感器技术和通信技术等领域。

背景技术

煤炭是我国主要能源，约占一次能源70％。煤炭行业是高危行业，瓦斯、水灾、火灾、顶板、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产，我国煤矿重特大事故中瓦斯事故死亡人数占总死亡人数的66.5％。瓦斯爆炸和煤尘爆炸等事故，由于创伤和烧伤造成人员死亡人数不足20％，一氧化碳中毒窒息死亡人数达80％多。因此，能够第一时间对井下爆炸灾害进行报警，是及时进行应急救援，挽救井下遇险人员生命的重要保障。目前，矿井安全监测监控系统主要监测瓦斯浓度、风速、风向等，尚无爆炸灾害自动报警功能。温度、烟雾等传感器用于火灾监测，无法进行爆炸监测。爆炸发生后环境中存在有害气体，人员滞留时间越长，死亡概率越高。因此，尽早发现事故，尽早撤出遇险人员，是减少事故人员伤亡的有效措施。目前，煤矿瓦斯和煤尘爆炸事故发现和报警主要靠人工完成，存在发现晚、上报时间长、响应慢等问题。特别是当事故现场人员全部遇难，将不能及时发现事故。因此，急需矿井爆炸自动报警方法与系统，快速、准确自动发现爆炸事故并报警，为及时进行灾害处置和应急救援提供技术保障。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于数据融合的矿井爆炸报警系统，利用与多种传感器全面监测矿井爆炸的实时与次生特有特征，实现对矿井爆炸的报警。所述系统的设计兼具快速性和准确性，可有效防止漏报和误报，为灾后应急救援提供可靠依据，减少灾害造成的人员伤亡。

所述矿井爆炸报警系统的设备包括：数据采集设备、传输网络、数据处理单元、报警显示单元；所述数据采集设备包括温度监测设备、氧气浓度监测设备、二氧化碳浓度监测设备、一氧化碳浓度监测设备、空气压力监测设备、紫外监测设备、红外监测设备、风速监测设备、风向监测设备、烟雾监测设备、甲烷浓度监测设备、氢气浓度监测设备、水蒸气监测设备、粉尘浓度监测设备、声音监测设备、图像监测设备、微震监测设备。

所述数据采集设备放置在采煤工作面、掘进工作面、临近工作面的巷道口和巷道，用于采集温度数据、氧气浓度数据、二氧化碳浓度数据、一氧化碳浓度数据、空气压力数据、紫外线监测数据、红外线监测数据、风速数据、风向数据、烟雾监测数据、甲烷浓度数据、氢气浓度数据、水蒸气数据、粉尘浓度数据、爆炸音监测数据、爆炸图像监测数据、微震监测数据。

所述传输网络负责系统的数据传输；所述传输网络包括分站、交换机、通信线缆；所述数据采集设备通过通信线缆或无线通信方式连接所述分站进行通信；所述分站、数据处理单元、报警显示单元通过通信线缆连接所述交换机。

所述报警显示单元负责显示数据采集设备采集的数据，并受数据处理单元控制发出爆炸声光报警信号；

所述数据处理单元负责接收所有数据采集设备发送的数据，对接收的数据进行处理，判定是否存在数据异常、依据数据异常是否符合设定报警条件进行矿井爆炸报警判定，向所述报警显示单元发送显示数据，并依据矿井爆炸报警区域内的数据采集设备发送的数据变化特征判定爆源；

所述数据异常包括温度异常、氧气异常、二氧化碳异常、一氧化碳异常、压力异常、紫外异常、红外异常、风速异常、风向异常、烟雾异常、甲烷异常、氢气异常、水蒸气异常、粉尘异常、声音异常、图像异常、震动异常；