CN103016064A - 一种瓦斯事故原因的分析方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种瓦斯事故原因的分析方法及其系统，该系统主要包括信息采集模块、分析处理模块、报警原因数据库、信息输出模块；其中：信息采集模块，设置在煤矿内部用于采集所在区域的瓦斯浓度数据，并将其转换为传感器数据发送到分析处理模块；分析处理模块，用于分析所述传感器数据，得出该传感器数据对应的瓦斯浓度值及相应的分析结果，并根据报警原因数据库判断是否达到报警标准，若达到报警阈值则发出报警信息；报警原因数据库，用于存放报警标准数据；信息输出模块，用于显示所述分析处理模块输出的分析结果。利用本发明，能够通过快速分析实时采集报警时的传感器数据，准确定位报警位置，并给出报警原因及其相应处置措施，从而提高煤矿安全。

Description

一种瓦斯事故原因的分析方法及其系统

技术领域

 本发明涉及煤矿安全保障技术和计算机系统，尤其涉及一种瓦斯事故原因的分析方法及其系统。

背景技术

 近年来，由于各种煤矿重大事故的频繁发生给社会造成了不良影响和巨大的经济损失，预防煤矿重大事故、研究危险源及其风险评价技术已成为重点研究对象，引起国际社会的广泛重视。

我国煤矿企业的危险源辨识和评价研究与其它行业相比，虽然起步时间相同，但研究规模、深入程度都要落后于其它行业。1982年煤炭部制定了《矿井通风质量标准及检查评定办法》。1986年制定的《生产矿井质量标准化标准》(于1994年进行修订)，内容包括采煤、通风、运输、瓦斯等，目前已作为行业评价标准实施。其实施重点主要集中在煤矿企业质量管理方面没有形成独立的系统安全评价理论和应用体系。

用于煤矿瓦斯爆炸事故安全评价的定性评价方法主要有安全检查表、事故树法、瓦斯灾害指标评分评价和作业区域瓦斯爆炸危险评价。

其中事故树法是安全系统工程的重要分析方法之一，它采用逻辑的方法，能对各种系统的危险性进行辨识和评价，不仅能分析出事故的直接原因，而且能深入地揭示出事故的潜在原因。用它描述事故的因果关系直观、明了，思路清晰，逻辑性强，既可定性分析，又可定量分析。体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。

煤矿瓦斯爆炸事故树分析是从采煤工作面和掘进工作面两个事故多发地点出发，分别从火源和瓦斯浓度两方面入手，再逐级对各原因分析下一级原因，并逐次下推，一直追查到那些不需要再探究的因素为止。其目的是明确与顶上事件存在重要关系的基本事件或者基本事件的组合，并将导致瓦斯爆炸的基本事件按影响大小进行排序。

当前瓦斯事故的原因分析技术主要采用人工分析的方式，即依据传感器采集器中的数据，分析事故原因，找出潜在的瓦斯浓度上升的原因，再相应的采取有效措施。但该传统方法，费时，费力，费人工，且在突发情况下会延误报警时间，如瓦突等，当瓦斯浓度迅速上升时无法及时采取有效措施，容易造成人员伤亡和酿成严重事故。

发明内容

 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种瓦斯事故原因的分析方法及其系统，通过借鉴瓦斯事故树的创建原理构造瓦斯报警原因分析树，利用树形图的形式，逐级细化瓦斯事故原因，迅速定位瓦斯事故原因，并提供对应处置措施。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种瓦斯事故原因的分析系统，该系统主要包括：信息采集模块、分析处理模块、报警原因数据库、信息输出模块；其中：

信息采集模块，设置在煤矿内部用于采集所在区域的瓦斯浓度数据，并将其转换为传感器数据发送到分析处理模块；

分析处理模块，用于分析所述传感器数据，得出该传感器数据对应的瓦斯浓度值及相应的分析结果，并根据报警原因数据库判断是否达到报警标准，若达到报警阈值则发出报警信息；

报警原因数据库，用于存放报警标准数据；

信息输出模块，用于显示所述分析处理模块输出的分析结果。

其中：所述分析系统进一步包括：

功能维护模块，用于维护事故原因分析树，该事故原因分析树按照实际报警原因的逻辑关系，以树形图的形式创建，供分析报警事故原因及其相应的处置措施，通过所述功能维护模块，能够对所述事故原因分析树进行增加、删除、修改操作。

所述分析系统进一步包括：

查询模块，用于查询报警事故原因，通过所述查询模块能够查询每个传感器的实时数据是否超过报警阈值，以及通过分析传感器的实时数据和报警级别查询出应采取的对应处置措施。

其中：分析处理模块，进一步包括瓦斯分析子模块、火源分析子模块、空气分析子模块和异常分析子模块；其中：

瓦斯分析子模块，用于分析报警发生时由瓦斯导致报警的原因；

火源分析子模块，用于分析报警发生时由于火源导致报警的原因；

空气分析子模块，用于分析报警发生时由于空气问题导致报警的原因；

异常分析子模块，用于分析报警发生时由于异常情况导致报警的原因。

所述信息采集模块具体为KJ95采集器。

一种瓦斯事故原因的分析方法，该方法包括：

A、利用设置在煤矿内各区域的信息采集模块采集所在区域位置的瓦斯浓度数据，并将其转换为对应的传感器数据发送到所述分析处理模块；

B、利用所述分析处理模块分析第i个信息采集模块所发送的传感器数据，然后执行步骤C；

C、判断第i个信息采集模块所采集的传感器数据对应的瓦斯浓度是否达到预设的报警阈值，若达到报警阈值，则执行步骤D；否则，执行步骤E；

D、按传感器数据的数值大小进行分级，并分析事故原因，然后给出相应的处置措施，再执行步骤E；

E、判断i是否大于等于信息采集模块的总数N，如果不大于，则赋值i=i+1，然后返回步骤B，分析第i+1个信息采集模块所采集的传感器数据；如果大于，则输出所有信息采集模块对应的传感器数据的处理结果。.

其中：所述信息采集模块对应的传感器数据的处理结果就是事故原因。

一种瓦斯报警原因分析树的创建方法，该方法包括：

a、确定父事件原因即所要分析的事故原因的步骤；

b、调查或分析造成父事件原因的各种因素的步骤；

c、确定完毕各级父事件原因后，关联各个传感器，将所述传感器数据与一定的瓦斯事故原因绑定在一起，以便正确反映瓦斯报警的原因。

其中：步骤c之后进一步包括：

d、逻辑审查的步骤，以使创建的瓦斯事故原因分析树正确反映逻辑模型事件。

本发明所提供的瓦斯事故原因的分析方法及其系统，具有以下优点：

本发明的系统在实际运行的状况下，当出现瓦斯报警时，系统能够利用KJ95数据采集器实时上传的传感器数据报警，定位报警地点，分析出当前潜在的原因，并给出相应的处置措施，规范工作人员进行报警处置。还具有如下特点：1）事故原因定位准确：根据传感器采集器中的实时信息可以准确定位事故原因；2）容易实现：树形图控件作为一个基本控件，技术实现成熟，因而具有。3）创建简单，易使用：该事故原因分析树，创建操作简单明了，只需了解计算机基本操作的人员就可以操作，因而降低了技术门槛和使用难度。4）维护方便：当需要维护事故原因分析树时，只需要一般的操作人员就可以对事故原因分析树进行，增加，删除，修改等操作，无需计算机或者煤矿专业人士进行维护。5）自动分析瓦斯报警原因，给出相应的实施步骤，辅助操作人员进行处理，从而达到闭环规范地处置报警信息。6）提高效率，提高煤矿安全和管理水平。

附图说明

图1为本发明瓦斯事故/报警原因的分析系统的功能结构图；

图2为本发明实施例的瓦斯报警原因分析树的分析流程示意图；

图3为本发明实施例的瓦斯报警原因分析树的创建过程图；

图4为本发明实施例的瓦斯报警原因分析树报警原因数据库的维护过程图；

图5为本发明实施例的瓦斯报警原因分析树的处置意见的维护过程图；

图6为本发明实施例的瓦斯报警处置系统的部分事故原因分析树图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明的分析系统及方法作进一步详细的说明。

本发明的基本思想：利用瓦斯报警原因的分析方法，即瓦斯报警原因分析树法，借鉴瓦斯事故树的创建原理，利用树形图的形式，逐级细化瓦斯事故原因，其目的是通过快速分析报警时传感器数据，准确定位报警位置，给出报警原因相应的处置措施。

图1为本发明瓦斯事故/报警原因的分析系统的功能结构图，如图1所示，所述的瓦斯事故原因分析系统，包括信息采集模块11、分析处理模块12、报警原因数据库13、信息输出模块14、查询模块15和功能维护模块16；其中：

信息采集模块11，用于通过传感器为分析处理模块12提供实时监测数据。其信息来源是传感器的实时采集的数据，有模拟量数据和数字量数据之分，统一格式后集中提供给分析处理模块12。该信息采集模块11的信息源可以是几个传感器，也可以是成千上万个传感器。采集到所有信息源的实时数据后，按照一定的格式要求格式化数据，然后把信息提交给分析处理模块12进行下一步处理。

所述信息采集模块11中的传感器的实时数据，先根据报警原因数据库中的报警标准分析该数据是否需要报警，如果不需要报警则直接判断下一个传感器的实时数据，如果需要则根据报警原因数据库中的报警级别，对该传感器报警级别进行定位，接着根据事故原因分析树分析事故原因，查询对应的处置措施，按照一定的格式组织结果，如果该传感器数据不是最后一个则继续分析报警事故原因，否则按照一定的格式整理报警原因和对应的处置措施，输出处理结果，整个过程详见图2。

分析处理模块12，作为本发明系统的核心模块，用于分析从信息采集模块11的传感器传来的数据，并将分析结果通过信息输出模块14输出，分析结果包括报警位置和对报警应采取的处置措施等信息。该分析处理模块12，具体包括：瓦斯分析子模块121、火源分析子模块122、空气分析子模块123、异常分析子模块124。其中，

瓦斯分析子模块121，实时监测瓦斯浓度，用于分析报警发生时由瓦斯导致报警的原因；

火源分析子模块122，实时监测空气中的温度，用于分析报警发生时由于火源导致报警的原因；

空气分析子模块123，实时监测烟雾、CO等信息，用于分析报警发生时由于空气问题导致报警的原因；

异常分析子模块124，监测煤矿的异常情况，用于分析报警发生时由于异常情况导致报警的原因。

报警原因数据库13，用于存放报警标准数据。这里，所述报警标准数据是报警的阈值，用来判断传感器的实时数据是否应该报警；如果需要报警，则给出报警的级别。报警标准的数据是根据实际情况整理收集的信息，是多年经验积累的成果，输入信息可以是信息采集模块11中所有传感器的实时数据，其输出为报警位置和对报警应采取的处置措施等信息。该数据库信息一旦确定下来不能轻易改动，否则会造成极其严重的事故。该报警原因数据库不可删除，但可以增加和修改。如果增加，须确认好该事故原因对应的传感器的报警阈值，准确无误后方可增加。如果修改，须在保证修改后的数据和实际情况相符时，才允许修改。

信息输出模块14，用于显示分析处理模块12输出的分析结果。具体为：分析处理模块12将报警原因的分析结果集合提交给信息输出模块，经该信息输出模块14对分析结果进行集合，然后按照一定的格式提供给用户。

查询模块15，用于查询报警事故原因。通过该查询模块15可以查询每个传感器的实时数据是否超过报警阈值，还可以通过分析传感器的实时数据分析出应采取的措施。该查询模块15输入信息是传感器的实时数据，而输出是应采取的措施。

功能维护模块16，用于维护事故原因分析树。这里，事故原因分析树是按照实际报警原因逻辑关系，以树形图的形式创建，供分析报警事故原因及其相应的处置措施。通过该功能维护模块16，能对该事故原因分析树进行增加、删除、修改等操作。其中：

增加操作，主要是增加事故原因分析树中没有的事故原因，增加新的原因可以使事故原因分析结果更加准确，增加前需要分析确认好增加的事故原因在原来的分析树中的上下级关系，确定无误后，把事故原因节点信息按照一个的格式准备好，最好在事故原因分析树中添加该节点。

删除操作，主要是删除一些过时的或者长期不用的报警原因，删除原因前要确保该事故原因在当前环境中不存在了或者超过某个时间段（比如一年）没有使用过。接着要分析删除该事故原因是否会影响到其他事故原因，确定删除该事故原因节点不会影响其他事故原因节点之后按照分析树的删除操作步骤删除该节点。

修改操作，主要是对现有的事故原因节点信息进行修改，使之更加符合实际情况，或者修改该事故原因对应的处置意见，使之更加具有可操作性，及时应对各种突发情况。

本发明的瓦斯报警原因分析树中，共有三种类型的节点，分别是根节点、中间节点和底层节点。其中，根节点是事故原因分析树的第一个节点，中间节点包含瓦斯报警原因，底层节点包含传感器数据。这样，可将传感器和一定的报警原因绑定在一起。

利用该方法分析瓦斯报警原因的过程主要包括：首先创建报警原因分析树，然后通过分析信息采集模块上传的实时的传感器数据，快速定位事故位置，最后给出可能的原因和相应的处置措施。实现系统向用户展示事故位置和原因，给出事故处置措施，并引导用户逐步处理事故。

图2为本发明实施例的瓦斯报警原因分析树的分析流程示意图，如图2所示，该过程主要包括：

步骤201：利用设置在煤矿内各区域的信息采集模块（自带传感器），如KJ95采集所在区域位置的瓦斯浓度数据，并将其转换为对应的传感器数据，发送到分析处理模块。

步骤202：分析处理模块分析第i个信息采集模块所发送的传感器数据，然后执行步骤203。

步骤203：判断第i个信息采集模块所采集的传感器数据对应的瓦斯浓度是否达到预设的报警值，若达到报警值，则执行步骤204；否则，执行步骤205。

步骤204：按传感器数据的数值大小进行分级，并分析事故原因，然后给出相应的处置措施，再执行步骤205。

步骤205：判断i是否大于等于N，如果不大于，则赋值i=i+1，然后返回步骤202，分析第i+1个信息采集模块所采集的传感器数据；如果大于，则执行步骤206。

这里，N为自然数，代表信息采集模块的总数。

步骤206：输出所有信息采集模块对应的传感器数据的处理结果。

这里，输出的结果可以是单个的分析结果，也可以是分析结果的集合，并按照一定的格式提供给用户。

以上所述，为本发明瓦斯报警原因分析树的分析流程。下面对步骤204～步骤205所述的分析处理过程进行进一步的说明。步骤204是分析事故原因的关键环节，包括三步，首先按数值大小分级，其次分析其中的原因，根据不同的原因找出相应的处置措施。步骤205是判断所有传感器信息都处理的环节，如果没有判断完毕，则继续处理，否则输出处理结果。

欲对瓦斯报警原因进行定性和定量分析，须先创建瓦斯事故原因分析树，将瓦斯报警的原因按照逻辑关系，以树形图的形式创建出来，供用户使用。

图3为本发明实施例的瓦斯报警原因分析树的创建过程图，如图3所示，该过程包括如下步骤：

步骤301：确定父事件原因，父事件原因即所要分析的事故原因。选择父事件原因，一定要在详细分析系统情况、有关事故的发生情况和发生可能、以及事故的严重程度和事故发生概率等资料的情况下进行，而且事先要仔细寻找造成事故的直接原因和间接原因。然后，根据事故的严重程度和发生概率确定要分析的父事件原因。 

步骤302：调查或分析造成父事件原因的各种因素，父事件因素确定之后，为了编制好事故树，必须将造成父事件的所有直接原因事件找出来，尽可能不要漏掉。直接原因事件可以是机械故障、人的因素或环境原因等。 要找出直接原因可以采取对造成父事件的原因进行调查，召开有关人员座谈会，也可根据以往的一些经验进行分析，确定造成父事件原因的原因。把这些原因作为父事件原因的子事件原因，父事件原因和子事件原因关系如图6所示，比如“温度异常”节点是子事件原因，“其他”节点是父事件原因。然后再把子事件原因作为父事件原因，重复上面（2）过程，确定其子事件原因。 

步骤303：关联传感器。各级父事件原因确定完毕后，就需要关联传感器了，把传感器的数据和一定的瓦斯事故原因绑定在一起，这样，某些传感器的数据的异常可以反映出瓦斯报警的原因。

步骤304：逻辑审查，此瓦斯事故原因分析树是逻辑模型事件的表达。既然是逻辑模型，那么各个事件之间的逻辑关系就应该相当严密、合理。否则在逻辑推理过程中将会出现许多意想不到的问题。因此，对事故树的创建要十分慎重。在创建中，一般要进行反复推敲、修改，除局部更改外，有的甚至要推倒重来，有时还要反复进行多次，直到符合实际情况，比较严密为止。生成的事故原因分析树如图6所示。

图4为本发明实施例的瓦斯报警原因分析树报警原因数据库的维护过程图，如图4所示，根据实际情况，需对每个传感器上传的数据制定判定标准，目的是用该数据来判定信息采集模块上传的传感器数据是否异常，是否属于报警范围，如果是，则进一步分析报警原因和对应处置措施。

数据库的维护过程，包括界面维护。报警原因分析树中传感器的报警标准的维护过程是选择待维护底层节点，在维护信息中选择该传感器信息是模拟量还是开关量，然后对模拟量或开关量信息进行设定，点击确定，维护完毕。

在维护报警标准时，因为只有底层节点与传感器关联，所以只能对事故原因分析树的底层子节点操作，在维护界面中的正常值范围处的最大值和最小值输入产生原因区间的两个端点值，并选择在区间内是安全的还是在区间外是安全的。

例如：输入最大值为10，输入最小值为1；当选择区间内的时候，则当检测点的值在此区间的时候，即大于1小于10，则认为没有危险产生；反之，当不在此，即小于等于1，大于等于10的时候，则认为有危险发生。

图5为本发明实施例的瓦斯报警原因分析树的处置意见的维护过程图，对处置意见的维护做法是，将处置意见和报警原因捆绑在一起，不同的原因有相应不同的处置意见。具体的操作过程如图5所示。

处置意见的维护过程是选中报警原因分析树的节点，在处置意见输入框中，根据实际情况输入相应的处置措施。该方法对报警原因分析树的中间节点和底层节点都有效。该方法的目的就是快速提供对报警的传感器所要采取的处置意见，参考这些意见可提高煤矿报警应急处置速度。

瓦斯报警处置系统是瓦斯报警原因分析树的具体应用环境。它由瓦斯报警显示、报警处置构成。在报警列表中显示的都是瓦斯报警的信息，这个列表用不同的颜色表示不同的报警级别，红色表示最高级别报警，橙色表示中级报警，黄色表示低级报警。对报警信息进行处置时，就进入瓦斯报警处置过程了。处置界面中显示了该报警处置需要的处置过程，先把报警处置过程按实际过程分步，每一步可以显示报警处置人和处置结果，可以显示瓦斯报警原因分析树的结果提示，该提示就是用瓦斯报警实时数据进行的报警原因分析的结果。

在煤矿等场合应用本发明瓦斯事故原因的分析系统，当出现瓦斯报警时，可利用KJ95采集器实时上传的传感器数据，定位报警地点，分析出当前潜在的报警原因，并给出相应的处置措施。利用该分析方法可从几十个甚至是上百个传感器数据中快速分析出瓦斯事故原因，对于煤矿快速定位事故原因，并且，用户可通过已实现的报警处置系统采取针对性措施，有很强的实际意义。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (9)

1. 一种瓦斯事故原因的分析系统，其特征在于，该系统主要包括：信息采集模块、分析处理模块、报警原因数据库、信息输出模块；其中：

   信息采集模块，设置在煤矿内部用于采集所在区域的瓦斯浓度数据，并将其转换为传感器数据发送到分析处理模块；

   分析处理模块，用于分析所述传感器数据，得出该传感器数据对应的瓦斯浓度值及相应的分析结果，并根据报警原因数据库判断是否达到报警标准，若达到报警阈值则发出报警信息；

   报警原因数据库，用于存放报警标准数据；

   信息输出模块，用于显示所述分析处理模块输出的分析结果。
2. 根据权利要求1所述的瓦斯事故原因的分析系统，其特征在于，所述分析系统进一步包括：

   功能维护模块，用于维护事故原因分析树，该事故原因分析树按照实际报警原因的逻辑关系，以树形图的形式创建，供分析报警事故原因及其相应的处置措施，通过所述功能维护模块，能够对所述事故原因分析树进行增加、删除、修改操作。
3. 根据权利要求1或2所述的瓦斯事故原因的分析系统，其特征在于，所述分析系统进一步包括：

   查询模块，用于查询报警事故原因，通过所述查询模块能够查询每个传感器的实时数据是否超过报警阈值，以及通过分析传感器的实时数据和报警级别查询出应采取的对应处置措施。
4. 根据权利要求1～3任一项所述的瓦斯事故原因的分析系统，其特征在于，分析处理模块，进一步包括瓦斯分析子模块、火源分析子模块、空气分析子模块和异常分析子模块；其中：

   瓦斯分析子模块，用于分析报警发生时由瓦斯导致报警的原因；

   火源分析子模块，用于分析报警发生时由于火源导致报警的原因；

   空气分析子模块，用于分析报警发生时由于空气问题导致报警的原因；

   异常分析子模块，用于分析报警发生时由于异常情况导致报警的原因。
5. 根据权利要求1所述的瓦斯事故原因的分析系统，其特征在于，所述信息采集模块具体为KJ95采集器。
6. 一种瓦斯事故原因的分析方法，其特征在于，该方法包括：

   A、利用设置在煤矿内各区域的信息采集模块采集所在区域位置的瓦斯浓度数据，并将其转换为对应的传感器数据发送到所述分析处理模块；

   B、利用所述分析处理模块分析第i个信息采集模块所发送的传感器数据，然后执行步骤C；

   C、判断第i个信息采集模块所采集的传感器数据对应的瓦斯浓度是否达到预设的报警阈值，若达到报警阈值，则执行步骤D；否则，执行步骤E；

   D、按传感器数据的数值大小进行分级，并分析事故原因，然后给出相应的处置措施，再执行步骤E；

   E、判断i是否大于等于信息采集模块的总数N，如果不大于，则赋值i=i+1，然后返回步骤B，分析第i+1个信息采集模块所采集的传感器数据；如果大于，则输出所有信息采集模块对应的传感器数据的处理结果。
7. .

   根据权利要求6所述的瓦斯事故原因的分析方法，其特征在于，所述信息采集模块对应的传感器数据的处理结果为单个的分析结果，或分析结果的集合。
8. 一种瓦斯报警原因分析树的创建方法，其特征在于，该方法包括：

   a、确定父事件原因即所要分析的事故原因的步骤；

   b、调查或分析造成父事件原因的各种因素的步骤；

   c、确定完毕各级父事件原因后，关联各个传感器，将所述传感器数据与一定的瓦斯事故原因绑定在一起，以便正确反映瓦斯报警的原因。
9. 根据权利要求8所述的瓦斯报警原因分析树的创建方法，其特征在于，步骤c之后进一步包括：

   d、逻辑审查的步骤，以使创建的瓦斯事故原因分析树正确反映逻辑模型事件。

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