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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 礦井瓦斯突出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置及預(yù)警系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 該作品利用多傳感器技術(shù)，通過(guò)煤層中瓦斯氣壓、溫度和聲發(fā)射信息的采集，獲取瓦斯突出預(yù)兆信息；利用多傳感器信息融合技術(shù)，識(shí)別瓦斯突出的預(yù)兆信息，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)煤層中瓦斯突出發(fā)生前的演化過(guò)程，較可靠的實(shí)現(xiàn)瓦斯突出的預(yù)警。 該產(chǎn)品已經(jīng)在大同礦務(wù)局同家梁煤礦進(jìn)行了工業(yè)實(shí)驗(yàn)，瓦斯穩(wěn)定氣壓效率比傳統(tǒng)方法提高了6倍，瓦斯突出預(yù)測(cè)的可行性得到了驗(yàn)證，可以填補(bǔ)目前礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)空白，對(duì)保障煤礦安全具有重要的作用，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 該作品主要包括瓦斯突出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置和預(yù)警系統(tǒng)兩大部分，用于礦井瓦斯突出危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)。其中，瓦斯突出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置的主要功能是信息采集、處理和數(shù)據(jù)輸出，采用多傳感器技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取瓦斯突出危險(xiǎn)性的關(guān)鍵信息（煤層瓦斯氣壓、聲發(fā)射信號(hào)和煤層溫度），進(jìn)行簡(jiǎn)單的信號(hào)處理并輸出；預(yù)警系統(tǒng)的主要功能是在上位機(jī)接收到監(jiān)測(cè)裝置的信息后，利用模糊綜合評(píng)判方法對(duì)瓦斯突出的危險(xiǎn)性進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)和識(shí)別，克服單一指標(biāo)預(yù)測(cè)瓦斯突出不準(zhǔn)確的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)礦井瓦斯突出的可靠預(yù)警。 瓦斯突出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為主控制器，完成聲發(fā)射信號(hào)波形的數(shù)據(jù)采集、處理；煤層瓦斯氣壓和煤層溫度信號(hào)的采集與數(shù)據(jù)處理；單項(xiàng)指標(biāo)異常的危險(xiǎn)性報(bào)警；并通過(guò)通信接口將處理數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)。上位機(jī)主要完成煤層瓦斯氣壓信號(hào)波形的顯示，聲發(fā)射信號(hào)波形、總事件數(shù)的顯示，煤層溫度顯示，瓦斯突出危險(xiǎn)性的綜合評(píng)價(jià)及預(yù)警。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1、作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的 為了填補(bǔ)礦井瓦斯突出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警裝備的空白，防止瓦斯突出重大災(zāi)害事故的發(fā)生。 2、作品發(fā)明的基本思路 采用傳感器技術(shù)實(shí)時(shí)獲取瓦斯突出的預(yù)兆信息，利用多傳感器信息融合技術(shù)，對(duì)礦井瓦斯突出進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。 3、作品發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn) （1）利用煤層中瓦斯氣壓、聲發(fā)射和溫度等多種傳感技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取瓦斯突出預(yù)兆信息；（2）利用多傳感器信息融合技術(shù)，識(shí)別瓦斯突出的特征信息，實(shí)現(xiàn)礦井瓦斯突出的可靠預(yù)警；（3）監(jiān)測(cè)裝置的輸出信號(hào)可接入礦井安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，填補(bǔ)目前礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瓦斯突出方面的空白。 4、技術(shù)關(guān)鍵 （1）可靠獲取瓦斯突出信息的傳感器技術(shù)； （2）瓦斯突出特征信息的識(shí)別技術(shù)。 5、主要技術(shù)指標(biāo) (1)氣壓：0～10MPa 誤差：±5%F.S (2)聲發(fā)射頻率：22～220kHz 靈敏度：≥65dB (3)煤層溫度：0～60℃ 誤差：±5%F.S (4)工作電壓：12V 工作電流：≤200mA (5)防護(hù)等級(jí)：IP54 (6)防爆形式：本質(zhì)安全型 (7)信號(hào)通訊距離：≥1000m (10)波特率：1200 (11)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)：≤100點(diǎn) (12)預(yù)警方式：監(jiān)測(cè)裝置--單項(xiàng)參數(shù)超限報(bào)警 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)--突出危險(xiǎn)性分析預(yù)警
科學(xué)性、先進(jìn)性
- （1）目前礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛鹊褥o態(tài)參數(shù)，缺乏瓦斯突出的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段，不能對(duì)瓦斯突出災(zāi)害進(jìn)行可靠的預(yù)警 （2）瓦斯突出的預(yù)測(cè)長(zhǎng)期以來(lái)均以鉆屑量、煤的解吸指標(biāo)、鉆孔瓦斯涌出等人工分析指標(biāo)作為判斷依據(jù)，無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)； （3）該作品根據(jù)長(zhǎng)期對(duì)瓦斯突出的研究成果，利用多傳感器技術(shù)，獲取瓦斯突出的預(yù)兆信息，對(duì)瓦斯突出進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，這是礦井災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的重大突破； （4）該產(chǎn)品的最大技術(shù)特點(diǎn)是多傳感器及信息融合技術(shù)的結(jié)合，將瓦斯突出的理論分析成果進(jìn)行了實(shí)施，在解決目前瓦斯突出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警方面進(jìn)行了創(chuàng)新性的嘗試。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 該作品沒(méi)有參加評(píng)審、鑒定、評(píng)比和展示等活動(dòng)。
作品所處階段
- 完成作品的試制，樣機(jī)研制和煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式：提供技術(shù)圖紙，指導(dǎo)完成工業(yè)產(chǎn)品的試制和檢驗(yàn)。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；現(xiàn)場(chǎng)演示；圖片
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- （1）技術(shù)特點(diǎn) 通過(guò)煤層中瓦斯氣壓、煤層溫度和聲發(fā)射信息的采集，獲取瓦斯突出特征信息，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)煤層中瓦斯突出發(fā)生前的演化過(guò)程，可以較可靠的實(shí)現(xiàn)瓦斯突出的預(yù)警。 （2）優(yōu)勢(shì) 通過(guò)多傳感器和信息融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)瓦斯突出的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高了瓦斯突出判別的準(zhǔn)確率。 （3）適用范圍 該作品主要包括以硬件設(shè)計(jì)為主的瓦斯突出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置和以軟件為主的上位機(jī)預(yù)警系統(tǒng)，應(yīng)用中可以單獨(dú)使用，也可以接入現(xiàn)有的礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，適合煤礦重大瓦斯突出災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 （4）推廣前景 研制產(chǎn)品已經(jīng)在大同礦務(wù)局同家梁煤礦進(jìn)行了工業(yè)實(shí)驗(yàn)，瓦斯穩(wěn)定氣壓效率比傳統(tǒng)方法提高了6倍，瓦斯突出預(yù)測(cè)的可行性得到了驗(yàn)證，可以填補(bǔ)目前礦井瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)空白，對(duì)保障煤礦安全具有重要的作用，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
同類課題研究水平概述
- 瓦斯突出是煤礦生產(chǎn)中產(chǎn)生機(jī)理最為復(fù)雜、破壞程度最為嚴(yán)重的重大災(zāi)害，許多重大瓦斯爆炸事故都是瓦斯突出引起的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001～2008年，在全國(guó)煤礦一次死亡3人以上重特大事故中，瓦斯事故平均每年發(fā)生206起，占62.3％，居煤礦事故中第一位。在全國(guó)煤礦一次死亡10人以上的事故中，瓦斯事故平均每年發(fā)生56起，占71.4％。據(jù)初步估算，事故每死亡一人造成的直接經(jīng)濟(jì)損失不低于80萬(wàn)元，傷亡事故總損失約占煤礦產(chǎn)值的2.5～7％，我國(guó)每年由于死亡事故所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)350多億元人民幣。 煤與瓦斯突出，簡(jiǎn)稱瓦斯突出，是煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的一種異常復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象，也是煤礦的主要災(zāi)害，表現(xiàn)為大量的煤體和瓦斯突然拋向巷道空間，造成巷道建筑被毀、煤流埋人、巷道空間充滿瓦斯使人窒息，甚至引起重大瓦斯爆炸。各采煤國(guó)家投入了大量的人力物力，開(kāi)展突出機(jī)理、預(yù)測(cè)及防治技術(shù)的研究，提出的關(guān)于突出機(jī)理的假說(shuō)己有十幾種，但由于相關(guān)研究缺乏有效的學(xué)科交叉，在預(yù)防瓦斯突出方面的研究一直側(cè)重于人工指標(biāo)分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警的問(wèn)題一直沒(méi)有得到較好的解決。 國(guó)內(nèi)外關(guān)于瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的研究主要有單項(xiàng)指標(biāo)法、綜合指標(biāo)方法、七因素綜合預(yù)測(cè)法、地質(zhì)指標(biāo)法、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法、瓦斯地質(zhì)單元法、地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃方法、無(wú)線電波透視探測(cè)技術(shù)、瓦斯涌出動(dòng)態(tài)特征法、氣體分析法、電磁輻射等，取得了一定的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用效果。 目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于瓦斯突出的預(yù)測(cè)研究還存在以下問(wèn)題： 第一，大多采用人工指標(biāo)分析方法，缺乏有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警技術(shù)； 第二，采用單一參數(shù)分析方法，預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性差。 第三，個(gè)別可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的技術(shù)，如電磁輻射等方法，由于礦井電磁干擾信號(hào)難于消除，災(zāi)害特征信息識(shí)別的可靠性較差。 基于以上原因，目前礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛取h(huán)境溫度、風(fēng)速等傳統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)，不能對(duì)瓦斯突出進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。 ★作品技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)教育部查新工作站檢索（查新號(hào)：200932G0400127），沒(méi)有類似研究文獻(xiàn)和相關(guān)專利。
