CN102722775A - 煤矿安全危机管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及煤矿安全危机管理系统及方法，该系统包括：安全危机监测模块，对煤矿实际运行状态进行监测，并把当前运行状态生成相应的数据信息发送给危机信息数据库；安全危机管理模块，将当前运行状态的危机信息存储在危机信息数据库，并实时更新煤矿的运行状态的危机信息；安全危机评价模块，对煤矿当前的安全运行状况进行分析评价；安全危机预警模块，根据评价后的结果，判断煤矿是否存在事故发生的可能性，若存在危险，可能发生事故，则发出警报；安全危机响应模块，根据危机警报信息执行相应的危机消除处理，从而消除危险源，防止事故的发生。本发明能够有效遏制生产事故的发生和最大程度地控制突发事故的损失程度。

Description

煤矿安全危机管理系统及方法

技术领域

本发明涉及煤矿安全危机管理系统，尤其用于煤矿企业安全危机信息评价、安全危机预测预警、以及安全危机响应处置。

背景技术

随着企业信息化建设与相关生产专业信息化建设的快速应用与发展，煤矿企业要求相关的专业软件系统运行环境逐步走向网络化，对数据的收集、存储、处理与传播由集中式走向分布式，从封闭式走向开放式。但是，因其特殊专业的需求和业务数据的复杂性导致相关应用系统的研究与应用相对滞后，同时由于信息的采集与处理基本围绕以不同专业部门的信息化为中心，难以实现信息共享与交流，造成资源浪费、功能重叠和重复建设等现象。信息技术的发展是推动煤矿信息化管理的主要驱动力，煤矿安全危机管理系统是实现信息共享与网络监管的基础，是煤矿安全管理体系建设的重要内容，是落实“安全第一，预防为主”安全生产方针的具体表现。

煤矿安全危机管理系统是应用计算机技术与网络技术处理煤矿危机管理的一个信息平台，是煤矿安全管理中的一个重要组成部分，在煤矿的安全生产中发挥着极其重要的作用。一方面可以满足地面生产、指挥和管理的需要，另一方面又能够满足煤矿井下的安全生产的需要。煤矿安全危机管理系统也是为煤矿安全生产管理提供信息服务和决策服务的人机系统，是实现数字矿山的一项重要组成部分，该系统对提高安全管理工作效率、减少工商事故、提高劳动生产效率、降低生产成本，提高煤矿的安全生产管理水平和预防、控制事故的发生都有重要的意义。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种煤矿安全危机管理系统，能够有效遏制生产事故的发生和最大程度地控制突发事故的损失程度。

本发明的技术解决方案是：提供一种煤矿安全危机管理系统，其特征在于：该系统包括：

安全危机监测模块，对煤矿实际运行状态进行监测，并把当前运行状态生成相应的数据信息发送给危机信息数据库；

安全危机管理模块，将所有上述煤矿的当前运行状态的数据信息存储在危机信息数据库，并实时更新煤矿的运行状态的数据信息；

安全危机评价模块，对煤矿当前的安全运行状况进行分析评价，对煤矿安全危机等级进行划分；

安全危机预警模块，根据上述安全危机评价模块所进行评价后的结果，判断煤矿是否存在事故发生的可能性，若存在危险，可能发生事故，则发出警报，并根据不同的结果生成不同的警报等级信息。

其中，安全危机评价模块，根据监测到的企业安全危机信息(包括瓦斯、煤与瓦斯突出、水灾、火灾和顶板等危机信息)，计算出各评价指标的隶属度和各个指标的权重，通过模糊评价方法对危机信息进行评价，给出煤矿灾害所处的危险级别，对煤矿安全危机等级进行划分，其中安全等级可以分为无危机、中度危机、较高危机、高度危机。

其中，安全危机预警模块，包括对煤矿主要危害(瓦斯、煤与瓦斯突出、水、火、顶板等)危机的预测预警，首先，对安全危机评价模块接收到的安全危机等级信息获得主要危害的类别信息和等级信息发出对应的不同的警报等级信息。

其中，安全危机响应模块，此模块包括危机处理中企业主要负责的信息、矿山救援基地、事故汇报及抢救程序、事故电话通知流程、应急救援体系响应程序、突发事件应对程序、应急预案演练计划、综合预案、专项预案和现场处置方案等内容，并快速方便地进行显示和查询；当获得安全危机预警模块发出的警报等级信息后，根据警报等级信息启动对应的应急措施。

其中，该系统还进一步包括危机预兆评估模块，此模块获取危机预兆的典型现象信息并将上述典型现象信息显示在系统中，并根据人工神经网络预测方法对上述典型现象信息进行分析，并结合上述安全危机评价模块来初步判定煤矿危机的安全等级，并可以在危机发生前提前预知或预测，从而实现危害的提前报警，提高作业的安全系数；其中，上述典型现象信息包括：瓦斯浓度忽大忽小，巷道出现煤油味、松节油味或焦油味，煤或空气忽然变冷或变热，煤壁出现大量的水珠，手扶煤壁感到震动和冲击，炮眼变形、装不进药信息。

本发明提供的一种煤矿安全危机管理方法，包括以下步骤：

安全危机监测步骤，对煤矿实际运行状态进行监测，并把当前运行状态生成相应的数据信息发送给危机信息数据库；

安全危机管理步骤，将所有上述煤矿的当前运行状态的数据信息存储在危机信息数据库，并实时更新煤矿的运行状态的数据信息；

安全危机评价步骤，对煤矿当前的安全运行状况进行分析评价，对煤矿安全危机等级进行划分；

安全危机预警步骤，根据上述安全危机评价步骤所进行评价后的结果，判断煤矿是否存在事故发生的可能性，若存在危险，可能发生事故，则发出警报，并根据不同的结果生成不同的警报等级信息。

其中，安全危机评价步骤，根据监测到的企业安全危机信息(包括瓦斯、煤与瓦斯突出、水灾、火灾和顶板等危机信息)，计算出各评价指标的隶属度和各个指标的权重，通过模糊评价方法对危机信息进行评价，给出煤矿灾害所处的危险级别，对煤矿安全危机等级进行划分，其中安全等级可以分为无危机、中度危机、较高危机、高度危机。

其中，安全危机预警步骤，包括对煤矿主要危害危机的预测预警，首先，对安全危机评价模块接收到的安全危机等级信息获得主要危害的类别信息和等级信息发出对应的不同的警报等级信息，其中主要危害的类别包括瓦斯危害、煤与瓦斯突出危害、水危害、火危害、顶板危害中之一或其组合，危害的等级信息包括轻度危害、中度危害、重度危害。

其中，安全危机响应步骤，当获得安全危机预警模块发出的警报等级信息后，根据警报等级信息启动对应的应急措施。包括获取危机处理中企业主要负责的信息和矿山救援基地信息，执行事故汇报及抢救程序，自动启动报警电话程序、应急救援体系响应程序和突发事件应对程序；并根据主要危害的类别信息启动综合预案或专项预案或现场处置方案等内容，当主要危害类别为上述瓦斯危害、煤与瓦斯突出危害、水危害、火危害、顶板危害中之一时，启动与其危害相对应的专项预案，当主要危害类别为多种危害并行出现时，启动综合预案；

其中，该方法还进一步包括危机预兆评估步骤，此步骤获取危机(瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、水灾、火灾、冒顶片帮等)预兆的典型现象信息，并根据人工神经网络预测方法对上述典型现象信息进行分析，并结合上述安全危机评价步骤来初步判定煤矿危机的安全等级，并可以在危机发生前提前预知或预测，从而实现危害的提前报警，提高作业的安全系数；其中，上述典型现象信息包括：瓦斯浓度忽大忽小，巷道出现煤油味、松节油味或焦油味，煤或空气忽然变冷或变热，煤壁出现大量的水珠，手扶煤壁感到震动和冲击，炮眼变形、装不进药信息。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明利用危机信息现场监测模块对煤矿生产进行实时监测，建立有效遏制生产事故发生和控制突发事故损失程度的信息平台，有效地控制和利用事故前兆信息资源实现对危机信息的实时数据监控；一旦出现故障前兆信息，系统自动启动设定应急预警方案，及时控制突发事件，避免事故的发生或最大程度地减少事故损失。本发明的信息管理平台还能实现信息和资源的共享，自动监测企业的实时状态。

附图说明

图1为本发明实施例的煤矿安全危机管理系统组成框图；

图2为本发明实施例的煤矿安全危机管理系统结构框图；

图3为本发明实施例的煤矿安全危机管理方法流程图；

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的实施例进行说明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例的系统开发平台为Visual Basic.NET 2008(简称VB.NET 2008)，软件架构为客户端(client)、服务器(server)架构(即C/S架构)。

如图1、2所示，该煤矿安全危机管理系统包括：

安全危机监测模块，对煤矿实际运行状态进行监测，并把当前运行状态生成相应的数据信息发送给危机信息数据库；

安全危机管理模块，将所有上述煤矿的当前运行状态的危机信息存储在危机信息数据库，并实时更新煤矿的运行状态的危机信息；

安全危机评价模块，对煤矿当前的安全运行状况进行分析评价，对煤矿安全危机等级进行划分；

安全危机预警模块，根据上述安全危机评价模块所进行评价后的结果，判断煤矿是否存在事故发生的可能性，若存在危险，可能发生事故，则发出警报，并根据不同的结果生成不同的警报等级信息。

其中，安全危机评价模块根据监测到的企业安全危机信息(包括瓦斯、煤与瓦斯突出、水灾、火灾和顶板等危机信息)，计算出各评价指标的隶属度和权重，通过模糊评价模型对危机信息进行评价，给出煤矿灾害所处的危险级别。

本系统建立模糊评价模型如下：

(一)确定各个指标的权重

1.建立模糊一致判断矩阵

首先，建立模糊一致判断矩阵。模糊一致判断矩阵R表示针对上一层某元素，本层次与之有关元素之间相对重要性的比较；假定上一层次的元素C同下一层次中的元素a1，a2，......，an有联系，则模糊一致判断矩阵可表示为

C	a1	a2	......	an
					a1	R11	R12	......	R1n
a2	R21	R22	......	R2n
					......	......	......	......	......
an	Rn1	Rn2	......	Rnn

元素Rij表示元素ai相对于元素C进行比较时，元素ai和元素aj具有模糊关系，“......比......重要得多”的隶属度。采用的0.1-0.9标度给予数量标定。

2.求出各个指标的权重值

设元素a1，a2，......an的权重值为ω1，ω2，......ωn，求解方程

$2{\mathrm{\α}}^2(n-1){\mathrm{\ω}}_1-2{\mathrm{\α}}^2{\mathrm{\ω}}_2-\·\·\·...-2{\mathrm{\α}}^2{\mathrm{\ω}}_n+\mathrm{\λ}=\mathrm{\α}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^n(R_{1j}-R_{j1})$

$-{\mathrm{\α}}^2{\mathrm{\ω}}_1+2{\mathrm{\α}}^2(n-1){\mathrm{\ω}}_2-\·\·\·...-2{\mathrm{\α}}^2{\mathrm{\ω}}_n+\mathrm{\λ}=\mathrm{\α}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^n(R_{2j}-R_{j2})$

..................

$-{\mathrm{\α}}^2{\mathrm{\ω}}_1-2{\mathrm{\α}}^2{\mathrm{\ω}}_2-\·\·\·...+2{\mathrm{\α}}^2(n-1){\mathrm{\ω}}_n+\mathrm{\λ}=\mathrm{\α}{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^n(R_{\mathrm{nj}}-R_{n2})$

可以得到权重向量W＝[ω1，ω2，......ωn]，它是一个包含未知数α的表达式，α受评价指标多少影响，取值范围(0，+∞)，由专家论证确定取值。

(二)确定各个指标的隶属度

对于定量指标采用四逻辑分区确定其隶属度。对于越大越危险的指标其隶属度的确定采用如下表所示公式计算：

对于越小越危险的指标其隶属度的确定采用如下表所示公式计算：

对于定性指标的隶属度采用经验分级，确定各个指标的隶属度。

(三)建立模糊评价模型

在此采用模糊层次分析法，建立矿井火灾评价模型。根据制定的评判集V，对各项指标进行评定，确定各因素Xi对应于各评判级别Vj的隶属度Rij，在此以内因火灾的评价为例，对应的模糊变换矩阵R为：

煤层自燃倾向性直接根据煤层鉴定结果计算其隶属度。

1)确定因素权重模糊子集

根据各因素的权重系数，各类别的权重模糊子集为：

W_漏＝[w₈ w₉...w₁₇]

W_蓄＝[w₁₈ w₁₉...w₂₂]

2)第一层综合评价运算

根据煤层自燃倾向性鉴定结果，直接将其隶属度作为第一层评价结果，即：

B_倾＝[b_倾I  b_倾II  b_倾III  b_倾IV]＝[R₁₁ R₁₂ R₁₃ R₁₄]

将第一层评价结果集综合成第二层评价矩阵：

3)第二层次的综合评价

D＝W_综·B_综[d_I d_II d_III d_IV]

(四)进行评价

模糊评判集合中的值是对应于安全等级的隶属度，利用其值来确定危险评判等级(煤矿安全危机等级)，我们采用最大隶属度准则，取评判结果中最大的值所对应的下标号所在等级来确定所在的危险级别(即煤矿安全危机等级)。

进一步地，该系统还包括危机预兆评估模块，此模块获取危机预兆的典型现象信息并将上述典型现象信息显示在系统中，并根据人工神经网络预测方法对上述典型现象信息进行分析，并结合上述安全危机评价模块来初步判定煤矿危机的安全等级，并可以在危机发生前提前预知或预测，从而实现危害的提前报警，提高作业的安全系数；其中，上述典型现象信息包括：瓦斯浓度忽大忽小，巷道出现煤油味、松节油味或焦油味，煤或空气忽然变冷或变热，煤壁出现大量的水珠，手扶煤壁感到震动和冲击，炮眼变形、装不进药信息。

进一步地，该系统还包括人机交互界面，用于显示上述安全危机等级信息和报警等级信息，并使用不同颜色来表示出不同的等级信息，从而醒目地提醒管理人员。

如图3所示，根据本发明进行煤矿安全危机管理模块，该安全危机管理模块方法包括：

安全危机监测步骤，对煤矿实际运行状态进行监测并采集相应的状态信息，并把当前运行状态生成相应的数据信息发送给危机信息数据库；

安全危机管理步骤，将所有上述煤矿的当前运行状态的数据信息存储在危机信息数据库，并实时更新煤矿的运行状态的数据信息；

安全危机评价步骤，对煤矿当前的安全运行状况进行分析评价，对煤矿安全危机等级进行划分；

安全危机预警步骤，根据上述安全危机评价步骤所进行评价后的结果，判断煤矿是否存在事故发生的可能性，若存在危险，可能发生事故，则发出警报，并根据不同的结果生成不同的警报等级信息。

其中，安全危机评价步骤，根据监测到的企业安全危机信息(包括瓦斯、煤与瓦斯突出、水灾、火灾和顶板等危机信息)，计算出各评价指标的隶属度和各个指标的权重，通过模糊评价模型对危机信息进行评价，给出煤矿灾害所处的危险级别，对煤矿安全危机等级进行划分，其中安全等级可以分为无危机、中度危机、较高危机、高度危机。；模糊评价模型根据预先制定的评判集对各项指标进行评定，确定各因素对应于各评判级别的隶属度；其中模糊评判集合中的值是对应于各评价指标的隶属度，利用其值来确定危机等级，采用最大隶属度准则，取评判结果中最大的值所对应的下标号所在等级来确定所在的危机等级。

其中，安全危机预警步骤，包括对煤矿主要危害危机的预测预警，首先，对安全危机评价模块接收到的安全危机等级信息获得主要危害的类别信息和等级信息发出对应的不同的警报等级信息，其中主要危害的类别包括瓦斯危害、煤与瓦斯突出危害、水危害、火危害、顶板危害中之一或其组合，危害的等级信息包括轻度危害、中度危害、重度危害。

其中，安全危机响应步骤，当获得安全危机预警模块发出的警报等级信息后，根据警报等级信息启动对应的应急措施。包括获取危机处理中企业主要负责的信息和矿山救援基地信息，执行事故汇报及抢救程序，自动启动报警电话程序、应急救援体系响应程序和突发事件应对程序；并根据主要危害的类别信息启动综合预案或专项预案或现场处置方案等内容，当主要危害类别为上述瓦斯危害、煤与瓦斯突出危害、水危害、火危害、顶板危害中之一时，启动与其危害相对应的专项预案，当主要危害类别为多种危害并行出现时，启动综合预案；

其中，该方法还进一步包括危机预兆评估步骤，此步骤获取危机(瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、水灾、火灾、冒顶片帮等)预兆的典型现象信息，并根据人工神经网络预测方法对上述典型现象信息进行分析，并结合上述安全危机评价步骤来初步判定煤矿危机的安全等级，并可以在危机发生前提前预知或预测，从而实现危害的提前报警，提高作业的安全系数；其中，上述典型现象信息包括：瓦斯浓度忽大忽小，巷道出现煤油味、松节油味或焦油味，煤或空气忽然变冷或变热，煤壁出现大量的水珠，手扶煤壁感到震动和冲击，炮眼变形、装不进药信息。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是根据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种煤矿安全危机管理系统，其特征在于：该系统包括

安全危机监测模块，对煤矿实际运行状态进行监测，并把当前运行状态生成相应的数据信息发送给危机信息数据库；

安全危机管理模块，将所有上述煤矿的当前运行状态的危机信息存储在危机信息数据库，并实时更新煤矿的运行状态的危机信息；

安全危机评价模块，对煤矿当前的安全运行状况进行分析评价，对煤矿安全危机等级进行划分；

安全危机预警模块，根据上述安全危机评价模块所进行评价后的结果，判断煤矿是否存在事故发生的可能性，若存在危险，可能发生事故，则发出警报，并根据不同的结果生成不同的警报等级信息；

安全危机响应模块，根据危机警报等级信息执行相应的危机消除处理，从而消除危险源，防止事故的发生。

2.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，该系统还包括危机信息数据库，用于存储安全危机管理模块发送的煤矿的当前运行状态的数据信息，以及存储安全危机管理模块所实时更新煤矿的运行状态的数据信息。

3.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，安全危机评价模块根据监测到的企业安全危机信息，计算出各评价指标的隶属度和权重，通过模糊评价模型对危机信息进行评价，最终得出煤矿灾害所处的危险级别；其中，所述的企业安全危机信息包括瓦斯信息、煤与瓦斯突出信息、水灾信息、火灾信息和顶板信息。

4.根据权利要求3所述的管理系统，其特征在于，模糊评价模型根据预先制定的评判集对各项指标进行评定，确定各因素对应于各评判级别的隶属度；其中模糊评判集合中的值是对应于各评价指标的隶属度，利用其值来确定危机等级，采用最大隶属度准则，取评判结果中最大的值所对应的下标号所在等级来确定所在的危机等级。

5.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，该系统还进一步包括危机预兆评估模块，此模块获取危机预兆的典型现象信息并将上述典型现象信息显示在系统中，并根据人工神经网络预测方法对上述典型现象信息进行分析，并结合上述安全危机评价模块来初步判定煤矿危机的安全等级，并可以在危机发生前提前预知或预测，从而实现危害的提前报警，提高作业的安全系数；其中，上述典型现象信息包括：瓦斯浓度忽大忽小，巷道出现煤油味、松节油味或焦油味，煤或空气忽然变冷或变热，煤壁出现大量的水珠，手扶煤壁感到震动和冲击，炮眼变形、装不进药信息。

6.一种煤矿安全危机管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

安全危机监测步骤，对煤矿实际运行状态进行监测，并把当前运行状态生成相应的数据信息发送给危机信息数据库；

安全危机管理步骤，将所有上述煤矿的当前运行状态的危机信息存储在危机信息数据库，并实时更新煤矿的运行状态的危机信息；

安全危机评价步骤，对煤矿当前的安全运行状况进行分析评价，对煤矿安全危机等级进行划分；

安全危机预警步骤，根据上述安全危机评价模块所进行评价后的结果，判断煤矿是否存在事故发生的可能性，若存在危险，可能发生事故，则发出警报，并根据不同的结果生成不同的警报等级信息；

安全危机响应步骤，根据危机警报等级信息执行相应的危机消除处理，从而消除危险源，防止事故的发生。

7.根据权利要求6所述的管理方法，其特征在于，安全危机评价步骤根据监测到的企业安全危机信息，计算出各评价指标的隶属度和权重，通过模糊评价模型对危机信息进行评价，最终得出煤矿灾害所处的危险级别；其中，所述的企业安全危机信息包括瓦斯信息、煤与瓦斯突出信息、水灾信息、火灾信息和顶板信息；模糊评价模型根据预先制定的评判集对各项指标进行评定，确定各因素对应于各评判级别的隶属度；其中模糊评判集合中的值是对应于各评价指标的隶属度，利用其值来确定危机等级，采用最大隶属度准则，取评判结果中最大的值所对应的下标号所在等级来确定所在的危机等级。

8.根据权利要求7所述的管理方法，其特征在于，安全危机响应步骤，当获得安全危机预警模块发出的警报等级信息后，根据警报等级信息启动对应的应急措施，包括获取危机处理中企业主要负责的信息和矿山救援基地信息，执行事故汇报及抢救程序，自动启动报警电话程序、应急救援体系响应程序和突发事件应对程序；并根据主要危害的类别信息启动综合预案或专项预案或现场处置方案等内容，当主要危害类别为上述瓦斯危害、煤与瓦斯突出危害、水危害、火危害、顶板危害中之一时，启动与其危害相对应的专项预案，当主要危害类别为多种危害并行出现时，启动综合预案。

9.根据权利要求6所述的管理方法，其特征在于，该系统还进一步包括危机预兆评估步骤，此步骤获取危机预兆的典型现象信息，并根据人工神经网络预测方法对上述典型现象信息进行分析，并结合上述安全危机评价模块来初步判定煤矿危机的安全等级，并可以在危机发生前提前预知或预测，从而实现危害的提前报警，提高作业的安全系数；其中，上述典型现象信息包括：瓦斯浓度忽大忽小，巷道出现煤油味、松节油味或焦油味，煤或空气忽然变冷或变热，煤壁出现大量的水珠，手扶煤壁感到震动和冲击，炮眼变形、装不进药信息。

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