CN104018883B - 一种在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统 - Google Patents

Abstract

一种在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统，包括两个监测子系统，一个是在线监测分析系统，一个是离线监测分析系统；其中，在线监测分析系统包括若干个瓦斯压力传感器(1)、若干个瓦斯压力监测分站(2)、矿用电源(3)和安装有控制程序的数据服务器(4)；离线监测分析系统包括若干个瓦斯压力传感器(1)、若干个瓦斯压力监测分站(2)、本安手持仪(5)和安装有控制程序的数据服务器(4)；安装有控制程序的数据服务器(4)具有两种数据分析模式：一种是测定煤层原始瓦斯压力模式；一种是考察煤层瓦斯有效抽放半径的模式。本发明能够更全面、客观、高效的监测煤层瓦斯压力，为煤矿企业治理瓦斯提供科学的依据。

Description

一种在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统

技术领域

本发明涉及一种监测分析系统，尤其是一种在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统。

背景技术

近年来，我国煤炭年开采量一直稳居世界首位，但由于我国煤矿矿井地质条件普遍复杂，在煤炭开采量急剧增加的同时，煤矿灾害也日益突出，严重危害着矿井生产安全。瓦斯灾害是其中最为严重的灾害之一，瓦斯治理在国内多数重点矿区均作为煤矿安全生产的头等大事来抓。经过科研工作者和生产技术人员长期的理论研究和生产实践，我国已初步建立了“以煤层瓦斯含量测定为基础，以瓦斯危险程度预测为依据，以瓦斯防治措施为手段”的瓦斯综合治理模式。

煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量的主要因素，二者之间存在直接的关联，同时，煤层瓦斯压力也是煤矿进行煤与瓦斯突出危险性鉴定、煤层突出危险性预测、消突评估、煤层突出危险性区域划分、消突评价等瓦斯综合治理过程中最为倚重的基础性数据。因此，对煤层瓦斯压力进行全面、客观、高效的监测分析已成为煤矿企业进行瓦斯治理的首要任务。

目前，监测煤层瓦斯压力主要有两种方法：一种是使用传统的指针式压力人工表读取有关瓦斯压力数据；一种是使用基于单片机的监测装置进行自动监测。与传统的指针式压力表相比，自动监测系统可以实现瓦斯压力数据的连续观测和记录，并且可以自动绘制煤层瓦斯压力变化曲线，因此，自动监测装置克服了人工读取数据工作量大、数据连续性差、数据量少、误差大等缺点。

但是，目前已有的自动监测系统存在诸多问题：(1)采集点平均，不能很好的反映煤层瓦斯压力的变化规律；(2)布线复杂；(3)功耗高；(3)不能进行数据实时分析；(4)设备功能单一，无法满足煤矿企业对瓦斯监测更为全面、客观的数据要求；(5)智能化程度低。

综上所述，现有煤层瓦斯压力监测系统无法满足煤矿企业，尤其是高瓦斯和煤与瓦斯突出问题严重的煤矿企业，进行瓦斯治理、保证生产安全的根本性要求。

发明内容

一种在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统，包括两个监测子系统，一个是在线监测分析系统；一个是离线监测分析系统。其中，所述在线监测分析系统包括若干个瓦斯压力传感器、若干个瓦斯压力监测分站、矿用电源和安装有控制程序的数据服务器；所述离线监测分析系统包括若干个瓦斯压力传感器、若干个瓦斯压力监测分站、本安手持仪和安装有控制程序的数据服务器。两个子系统可以单独使用，如果同时使用，两个子系统共用同一个安装有控制程序的数据服务器。

对于铺设了井下环网的矿井，且要求长期对瓦斯压力进行监测，可以采用在线监测分析系统，可以为矿井节省大量的人力、物力和财力。对于井下没有铺设环网的矿井，或只要求较短时间内对煤层瓦斯压力进行监测，可以采用离线监测分析系统。

上述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统包括两种数据分析模式：一种是测定煤层原始瓦斯压力模式；一种是考察煤层瓦斯有效抽放半径的模式。第一种模式用于监测记录分析煤层瓦斯压力的上升变化规律，第二种模式用于监测记录分析煤层瓦斯压力下降的变化规律。

具体应用哪一种模式通过所述安装有控制程序的数据服务器进行选择。

在上述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统中，所述考察煤层瓦斯有效抽放半径的模式包括两个监测功能：第一个为测定煤层瓦斯压力功能；第二个为考察煤层瓦斯有效抽放半径功能。

在用于考察煤层瓦斯有效抽放半径时，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统预先设定一个监控条件，当监控条件满足时，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统即自动结束监测。在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统提供了四种监测自动结束控制模式，分别为抽放率模式、消突模式、综合模式和扩展模式，用于设定不同的监控条件。

所述抽放率模式具体含义是：如果瓦斯在抽放后，煤层残存瓦斯压力小于原始煤层瓦斯压力的49％时，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统自动结束监测。

所述消突模式具体含义是：当煤层瓦斯压力低于0.74MPa时，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统自动结束监测。

所述综合模式是对上述两种模式的综合，具体含义是：当煤层瓦斯压力低于0.74MPa且煤层残存瓦斯压力低于原始煤层瓦斯压力的49％时，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统自动结束监测。

所述扩展模式具体含义是：煤矿企业根据矿井具体的安全生产要求，自行设置煤层瓦斯压力阀值，当煤层瓦斯压力低于预设的煤层瓦斯压力阀值时，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统自动结束监测。

上述四种监测自动结束控制模式通过所述安装有控制程序的数据服务器进行选择。

上述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统包括数据采集频率控制模块，所述数据采集频率控制模块可以根据煤层瓦斯压力变化规律自动调整数据采集频率。当煤层瓦斯压力上升较慢或者煤层瓦斯压力稳定时，上述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统自动降低数据采集频率；当煤层瓦斯压力上升较快或者突然上升时，上述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统自动提高数据采集频率，完整的监测煤层瓦斯压力突变过程。上述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统可以在保证采集数据准确并能反映煤层瓦斯压力变化规律的前提下，有效降低功耗。具体实现方式为：

利用所述数据采集频率控制模块，预先设定两个反映煤层瓦斯压力变化率ΔP的阀值，即一个最大阀值ΔPmax和一个最小阀值ΔPmin。当ΔP≥ΔPmax时，增加数据采集频率；当ΔP≤ΔPmin时，降低数据采集频率；当ΔP介于ΔPmax和ΔPmin之间时，数据采集频率保持不变。

上述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统设置有两种测压报警模式：主动测压报警模式和被动测压报警模式。

在正常情况下，煤层瓦斯压力变化过程是一个上升过程到最终稳定的过程。当选择主动测压报警模式时，在设定的监测时间内，煤层瓦斯压力如果出现下降现象，则说明测压孔出现漏气，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统发出报警信号，此情况下的测压孔按废孔处理。

如果煤层瓦斯压力只要求较短的监测时间，则选择主动测压报警模式较为合适。

当采用被动测压模式时，应先向测压孔注氮气，一部分氮气被煤层吸附以后，煤层瓦斯压力会自然下降，这个阶段不报警，而当煤层瓦斯压力第一次开始上升以后的时间段内如果煤层瓦斯压力再一次出现下降的情况时，则说明测压孔漏气，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统发出报警信号，此情况下的测压孔按废孔处理。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

①发明提供的在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统，采用数据采集频率控制模块，设定煤层瓦斯压力变化率ΔP的阀值，完整记录瓦斯压力的突变过程，提供能反映瓦斯变化规律的压力曲线图，因此，本发明克服了已有监测系统采集点平均，不能很好的适应瓦斯压力变化规律的问题。

②本发明提供的在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统，同①，采用数据采集频率控制模块，当瓦斯压力变化率小于设定的阀值时，可以减低采样频率，当瓦斯压力变化很小或者在监测期间瓦斯压力稳定时，可以设定系统处于休眠状态，因此，本发明功耗低。

③本发明提供的在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统，在考察煤层瓦斯压力过程中设置了两种模式(主动测压和被动测压)，并且设置瓦斯压力下降报警；在考察瓦斯抽放半径过程中，设置四种模式，可以满足煤矿井下不同的抽采要求，因此，本发明实现对数据实时分析，克服了现有监测系统功能单一，智能化程度低，不能在煤矿井下推广应用的问题。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统结构及布置示意图；

图2是本发明在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统中安装有控制程序的数据服务器的控制程序功能示意图；

图3是本发明在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统运行流程图。

图中标记为：1-瓦斯压力传感器，2-瓦斯压力监测分站，3-矿用电源，4-安装有控制程序的数据服务器，5-本安手持仪，6-井下环网，7-地面区域，8-井下区域。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1、图2和图3所示，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统，包括两个监测子系统，一个是在线监测分析系统，一个是离线监测分析系统。

其中，所述在线监测分析系统包括若干个瓦斯压力传感器1、若干个瓦斯压力监测分站2、矿用电源3和安装有控制程序的数据服务器4；所述离线监测分析系统包括若干个瓦斯压力传感器1、若干个瓦斯压力监测分站2、本安手持仪5和安装有控制程序的数据服务器4。

所述瓦斯压力传感器1、所述瓦斯压力监测分站2、所述矿用电源3及所述本安手持仪5均布置于井下区域8内，所述安装有控制程序的数据服务器4安装于地面区域7内。

对于所述在线监测分析系统，所述瓦斯压力传感器1的信号输入端接入瓦斯压力的管路上，所述瓦斯压力传感器1的信号输出端与所述瓦斯压力监测分站2的输入端相连，所述瓦斯压力监测分站2通过井下环网6，连接所述安装有控制程序的数据服务器4，所述安装有控制程序的数据服务器4的控制程序对接收到的瓦斯压力数值进行分析，根据一段时间内瓦斯压力变化情况，计算出煤层瓦斯的原始压力或抽采半径。

对于所述离线监测分析系统，所述瓦斯压力传感器1的信号输入端接入瓦斯压力的管路上，所述瓦斯压力传感器1的信号输出端与所述瓦斯压力监测分站2的输入端相连，将数据存储于所述瓦斯压力监测分站2内部的数据存储器，需要读取数据时，将所述瓦斯压力监测分站2的数据通过所述本安手持仪5带到地面，与所述安装有控制程序的数据服务器4连接，然后用所述安装有控制程序的数据服务器4上的控制程序对接收到的瓦斯压力数值进行分析。

所述安装有控制程序的数据服务器4具有两种数据分析模式：一种是测定煤层原始瓦斯压力模式；一种是考察煤层瓦斯有效抽放半径的模式。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统，其特征在于：包括两个监测子系统，一个是在线监测分析系统，一个是离线监测分析系统；

其中，所述在线监测分析系统包括若干个瓦斯压力传感器(1)、若干个瓦斯压力监测分站(2)、矿用电源(3)和安装有控制程序的数据服务器(4)；所述离线监测分析系统包括若干个瓦斯压力传感器(1)、若干个瓦斯压力监测分站(2)、本安手持仪(5)和安装有控制程序的数据服务器(4)；

所述本安手持仪(5)用于将存储于所述瓦斯压力监测分站(2)内部的数据存储器上的数据传递给所述安装有控制程序的数据服务器(4)；

所述安装有控制程序的数据服务器(4)具有两种数据分析模式：一种是测定煤层原始瓦斯压力模式；一种是考察煤层瓦斯有效抽放半径的模式；

在考察煤层瓦斯有效抽放半径模式下，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统预先设定一个监控条件，当监控条件满足时，所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统即自动结束监测；

所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统提供了四种监测自动结束控制模式，分别为抽放率模式、消突模式、综合模式和扩展模式。

2.根据权利要求1所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统，其特征在于：所述安装有控制程序的数据服务器(4)包括数据采集频率控制模块，所述数据采集频率控制模块可以根据煤层瓦斯压力变化规律自动调整数据采集频率。

3.根据权利要求2所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统，其特征在于：利用所述数据采集频率控制模块预先设定两个反映煤层瓦斯压力变化率ΔP的阀值，即一个最大阀值ΔPmax和一个最小阀值ΔPmin，当ΔP≥ΔPmax时，增加数据采集频率；当ΔP≤ΔPmin时，降低数据采集频率；当ΔP介于ΔPmax和ΔPmin之间时，数据采集频率保持不变。

4.根据权利要求1-3任一所述在线/离线煤层瓦斯压力监测分析系统，其特征在于：设置有两种测压报警模式：主动测压报警模式和被动测压报警模式，用于确定测压孔是否应按废孔处理。