基本信息
- 項目名稱：
- 礦井瓦斯突出實時監(jiān)測裝置及預警系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 該作品利用多傳感器技術，通過煤層中瓦斯氣壓、溫度和聲發(fā)射信息的采集，獲取瓦斯突出預兆信息；利用多傳感器信息融合技術，識別瓦斯突出的預兆信息，能夠實時監(jiān)測煤層中瓦斯突出發(fā)生前的演化過程，較可靠的實現(xiàn)瓦斯突出的預警。 該產(chǎn)品已經(jīng)在大同礦務局同家梁煤礦進行了工業(yè)實驗，瓦斯穩(wěn)定氣壓效率比傳統(tǒng)方法提高了6倍，瓦斯突出預測的可行性得到了驗證，可以填補目前礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的技術空白，對保障煤礦安全具有重要的作用，具有較好的推廣應用前景。
- 詳細介紹：
- 該作品主要包括瓦斯突出實時監(jiān)測裝置和預警系統(tǒng)兩大部分，用于礦井瓦斯突出危險性的預測。其中，瓦斯突出實時監(jiān)測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，實時獲取瓦斯突出危險性的關鍵信息（煤層瓦斯氣壓、聲發(fā)射信號和煤層溫度），進行簡單的信號處理并輸出；預警系統(tǒng)的主要功能是在上位機接收到監(jiān)測裝置的信息后，利用模糊綜合評判方法對瓦斯突出的危險性進行科學的評價和識別，克服單一指標預測瓦斯突出不準確的問題，實現(xiàn)礦井瓦斯突出的可靠預警。 瓦斯突出實時監(jiān)測裝置采用數(shù)字信號處理器（DSP）作為主控制器，完成聲發(fā)射信號波形的數(shù)據(jù)采集、處理；煤層瓦斯氣壓和煤層溫度信號的采集與數(shù)據(jù)處理；單項指標異常的危險性報警；并通過通信接口將處理數(shù)據(jù)傳送到上位機。上位機主要完成煤層瓦斯氣壓信號波形的顯示，聲發(fā)射信號波形、總事件數(shù)的顯示，煤層溫度顯示，瓦斯突出危險性的綜合評價及預警。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1、作品設計、發(fā)明的目的 為了填補礦井瓦斯突出實時監(jiān)測預警裝備的空白，防止瓦斯突出重大災害事故的發(fā)生。 2、作品發(fā)明的基本思路 采用傳感器技術實時獲取瓦斯突出的預兆信息，利用多傳感器信息融合技術，對礦井瓦斯突出進行實時監(jiān)測和預警。 3、作品發(fā)明的創(chuàng)新點 （1）利用煤層中瓦斯氣壓、聲發(fā)射和溫度等多種傳感技術，實時獲取瓦斯突出預兆信息；（2）利用多傳感器信息融合技術，識別瓦斯突出的特征信息，實現(xiàn)礦井瓦斯突出的可靠預警；（3）監(jiān)測裝置的輸出信號可接入礦井安全監(jiān)測網(wǎng)絡，填補目前礦井監(jiān)測系統(tǒng)在實時監(jiān)測瓦斯突出方面的空白。 4、技術關鍵 （1）可靠獲取瓦斯突出信息的傳感器技術； （2）瓦斯突出特征信息的識別技術。 5、主要技術指標 (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)防護等級：IP54 (6)防爆形式：本質安全型 (7)信號通訊距離：≥1000m (10)波特率：1200 (11)預警系統(tǒng)監(jiān)測點：≤100點 (12)預警方式：監(jiān)測裝置--單項參數(shù)超限報警 遠程監(jiān)測--突出危險性分析預警
科學性、先進性
- （1）目前礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)主要是監(jiān)測瓦斯?jié)舛鹊褥o態(tài)參數(shù)，缺乏瓦斯突出的實時監(jiān)測手段，不能對瓦斯突出災害進行可靠的預警 （2）瓦斯突出的預測長期以來均以鉆屑量、煤的解吸指標、鉆孔瓦斯涌出等人工分析指標作為判斷依據(jù)，無法進行實時監(jiān)測； （3）該作品根據(jù)長期對瓦斯突出的研究成果，利用多傳感器技術，獲取瓦斯突出的預兆信息，對瓦斯突出進行預測預報，這是礦井災害監(jiān)測領域的重大突破； （4）該產(chǎn)品的最大技術特點是多傳感器及信息融合技術的結合，將瓦斯突出的理論分析成果進行了實施，在解決目前瓦斯突出實時監(jiān)測預警方面進行了創(chuàng)新性的嘗試。
獲獎情況及鑒定結果
- 該作品沒有參加評審、鑒定、評比和展示等活動。
作品所處階段
- 完成作品的試制，樣機研制和煤礦現(xiàn)場實驗。
技術轉讓方式
- 技術轉讓方式：提供技術圖紙，指導完成工業(yè)產(chǎn)品的試制和檢驗。
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品；現(xiàn)場演示；圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- （1）技術特點 通過煤層中瓦斯氣壓、煤層溫度和聲發(fā)射信息的采集，獲取瓦斯突出特征信息，能夠實時監(jiān)測煤層中瓦斯突出發(fā)生前的演化過程，可以較可靠的實現(xiàn)瓦斯突出的預警。 （2）優(yōu)勢 通過多傳感器和信息融合技術，實現(xiàn)瓦斯突出的實時監(jiān)測，提高了瓦斯突出判別的準確率。 （3）適用范圍 該作品主要包括以硬件設計為主的瓦斯突出實時監(jiān)測裝置和以軟件為主的上位機預警系統(tǒng)，應用中可以單獨使用，也可以接入現(xiàn)有的礦井監(jiān)測系統(tǒng)，適合煤礦重大瓦斯突出災害的實時監(jiān)測。 （4）推廣前景 研制產(chǎn)品已經(jīng)在大同礦務局同家梁煤礦進行了工業(yè)實驗，瓦斯穩(wěn)定氣壓效率比傳統(tǒng)方法提高了6倍，瓦斯突出預測的可行性得到了驗證，可以填補目前礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的技術空白，對保障煤礦安全具有重要的作用，具有較好的推廣應用前景。
同類課題研究水平概述
- 瓦斯突出是煤礦生產(chǎn)中產(chǎn)生機理最為復雜、破壞程度最為嚴重的重大災害，許多重大瓦斯爆炸事故都是瓦斯突出引起的。據(jù)統(tǒng)計，2001～2008年，在全國煤礦一次死亡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)濟損失不低于80萬元，傷亡事故總損失約占煤礦產(chǎn)值的2.5～7％，我國每年由于死亡事故所造成的直接經(jīng)濟損失高達350多億元人民幣。 煤與瓦斯突出，簡稱瓦斯突出，是煤礦井下生產(chǎn)過程中發(fā)生的一種異常復雜的動力現(xiàn)象，也是煤礦的主要災害，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。各采煤國家投入了大量的人力物力，開展突出機理、預測及防治技術的研究，提出的關于突出機理的假說己有十幾種，但由于相關研究缺乏有效的學科交叉，在預防瓦斯突出方面的研究一直側重于人工指標分析，實時監(jiān)測和預警的問題一直沒有得到較好的解決。 國內外關于瓦斯突出危險性預測的研究主要有單項指標法、綜合指標方法、七因素綜合預測法、地質指標法、地質統(tǒng)計法、瓦斯地質單元法、地質動力區(qū)劃方法、無線電波透視探測技術、瓦斯涌出動態(tài)特征法、氣體分析法、電磁輻射等，取得了一定的實驗和應用效果。 目前國內外關于瓦斯突出的預測研究還存在以下問題： 第一，大多采用人工指標分析方法，缺乏有效的實時監(jiān)測和預警技術； 第二，采用單一參數(shù)分析方法，預測的準確性差。 第三，個別可用于實時監(jiān)測的技術，如電磁輻射等方法，由于礦井電磁干擾信號難于消除，災害特征信息識別的可靠性較差。 基于以上原因，目前礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)只能監(jiān)測瓦斯?jié)舛?、環(huán)境溫度、風速等傳統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)，不能對瓦斯突出進行實時的監(jiān)測和預警。 ★作品技術已經(jīng)經(jīng)過教育部查新工作站檢索（查新號：200932G0400127），沒有類似研究文獻和相關專利。
