CN105545362B - 一种瓦斯异常诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种瓦斯异常诊断方法及系统，该方法包括以下步骤：A.判断监测点i瓦斯是否异常；B.当监测点i瓦斯异常时，判断该测点i是否存在上游监测点i+1，如果不存在上游监测点i+1，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i上游；如果存在上游监测点i+1，则判断监测点i+1瓦斯是否异常：若监测点i+1瓦斯不存在异常，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i与监测点i+1之间，瓦斯异常区域位于瓦斯异常涌出源与监测点i之间；若监测点i+1瓦斯异常，则用i+1代替i，返回步骤B进入下一判断循环。该方法能够对瓦斯异常涌出源和异常区域进行定位，对之后的瓦斯预防以及针对性的瓦斯风险排除打下良好的基础。

Description

一种瓦斯异常诊断方法及系统

技术领域

本发明涉及一种瓦斯异常诊断方法及系统。

背景技术

瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯窒息、瓦斯燃烧等事故(简称“瓦斯事故”)是威胁煤矿安全生产的最主要的灾害，一旦发生事故往往造成大量人员伤亡和巨额财产损失。为治理瓦斯事故，我国瓦斯矿井采取了以开采保护层和预抽煤层瓦斯为主的瓦斯治理措施，但受技术发展、推广应用和管理水平等因素的限制，目前国内煤矿瓦斯事故时有发生。为有效防范瓦斯事故，国务院安委会提出了“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”煤矿瓦斯综合治理十六字工作体系，可见对井下瓦斯实施有效监控具有重要意义。

目前多数的矿用安全监控系统，能够对煤矿井下的瓦斯浓度进行实时监控，并在瓦斯浓度超过行业标准规定时进行报警，但是无法诊断出瓦斯传感器因故障不能正常监测瓦斯浓度、瓦斯浓度虽未超过行业标准规定却存在异常上升趋势等异常情况，往往贻误了发现事故征兆的最佳时机。而且，现有技术中也没有一种有效的对瓦斯异常区域进行定位的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种瓦斯异常诊断方法及系统，能够对瓦斯进行异常诊断。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种瓦斯异常诊断方法，包括以下步骤：

A.判断监测点i瓦斯是否异常；

B.当监测点i瓦斯异常时，判断该测点i是否存在上游监测点i+1，如果不存在上游监测点i+1，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i上游；如果存在上游监测点i+1，则判断监测点i+1瓦斯是否异常：若监测点i+1瓦斯不存在异常，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i与监测点i+1之间，瓦斯异常区域位于所述瓦斯异常涌出源与监测点i之间；若监测点i+1瓦斯异常，则用i+1代替i，返回步骤B进入下一判断循环。

实现判断监测点瓦斯异常的手段是：实时检测监测点的瓦斯浓度当前值；将浓度当前值与浓度标准值进行比较，若差异大于第一设定阈值，则判断瓦斯异常。

实现判断监测点瓦斯异常的手段是：当所述浓度标准值小于第二设定阈值，若浓度当前值与浓度标准值之间的误差值大于第三设定阈值时，判定对应监测点瓦斯异常；当所述浓度标准值大于所述第二设定阈值，若浓度当前值与浓度标准值之间的误差值大于第四设定阈值时，判定对应监测点瓦斯异常。

当所述浓度标准值大于第五设定阈值，所述浓度当前值为0且持续设定时间时，对应监测点的瓦斯传感器异常。

根据瓦斯浓度的历史数据，记录数据的变化趋势；若前一时段检测的浓度值符合所述变化趋势，则将该前一时段检测的浓度值作为浓度标准值。

若不符合所述变化趋势，则选取符合所述变化趋势，距离当前时刻最近的时段的浓度值作为标准值。

所述浓度标准值是前一时段内的所有浓度值经过滤波平均算法得到的。

所述浓度当前值是通过对当前时刻前一段时间内的所有浓度值经过滤波平均算法得到的。

一种瓦斯异常诊断系统，包括瓦斯异常定位模块，所述瓦斯异常定位模块的定位过程如下：

A.判断监测点i瓦斯是否异常；

B.当监测点i瓦斯异常时，判断该测点i是否存在上游监测点i+1，如果不存在上游监测点i+1，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i上游；如果存在上游监测点i+1，则判断监测点i+1瓦斯是否异常：若监测点i+1瓦斯不存在异常，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i与监测点i+1之间，瓦斯异常区域位于所述瓦斯异常涌出源与监测点i之间；若监测点i+1瓦斯异常，则用i+1代替i，返回步骤B进入下一判断循环。

本发明提供的瓦斯异常诊断方法中，该方法能够对瓦斯异常涌出点位置和异常区域进行关联分析，当其中一个监测点瓦斯异常时，关联分析其上游相邻的监测点是否异常，如果存在异常则继续分析紧挨着的上游监测点是否存在异常，直至回溯分析到某一个上游监测点不存在异常，那么，判断瓦斯异常涌出源位于该不存在异常的监测点与相邻存在异常监测点之间，瓦斯异常区域就位于瓦斯异常涌出源与上述其中一个监测点之间。该方法能够对瓦斯异常涌出源和异常区域进行定位，对之后的瓦斯风险预防以及针对性的瓦斯风险排除打下良好的基础。

附图说明

图1是瓦斯异常诊断方法的流程示意图；

图2是监测点的布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

瓦斯异常诊断方法实施例

如图1所示，本发明提供的瓦斯异常诊断方法主要包括两部分，第一部分为瓦斯异常判断方法，第二部分为瓦斯异常定位方法。

瓦斯异常判断方法用于对监测点处的瓦斯是否异常进行判断，瓦斯异常定位方法是对瓦斯异常涌出源以及异常区域进行定位。所以，该瓦斯异常诊断方法在实施时，首先对监测点的瓦斯是否异常进行判断，然后进行瓦斯异常涌出源以及异常区域的定位。这两种方法之间不存在这唯一性，即进行瓦斯异常涌出源以及异常区域的定位时用到的瓦斯异常判断方法并不局限于该发明提供的瓦斯异常判断方法，它也可以使用现有技术中的其他判断方法。但是，在本实施例中，为了便于说明，首先利用本发明中的瓦斯异常判断方法对监测点的瓦斯是否异常进行判断，然后利用本发明中的瓦斯异常定位方法进行瓦斯异常涌出源以及异常区域的定位。

判断瓦斯异常的具体手段为：当浓度标准值小于第二设定阈值，若浓度当前值与浓度标准值之间的误差值大于第三设定阈值时，判定对应监测点瓦斯异常；当浓度标准值大于第二设定阈值，若浓度当前值与浓度标准值之间的误差值大于第四设定阈值时，判定对应监测点瓦斯异常；其中第三设定阈值与第四设定阈值不相同。例如：当历史值(标准值)小于0.2％时，若实时值(当前值)与历史值的差值大于0.05％，则判定监测点瓦斯异常，否则判定监测点瓦斯正常；当历史值大于0.2％时，若实时值大于历史值的1.2倍，则判定监测点瓦斯异常，否则判定瓦斯正常。

另外，当浓度标准值大于第五设定阈值，浓度当前值为0且持续设定时间时，对应监测点的瓦斯传感器异常。当之前时刻该监测点能够检测出瓦斯浓度，但是后来在一定时间内检测出的浓度却为0，那么，判定该监测点的瓦斯传感器异常，可能出现了故障。比如：当历史值大于0.05％时，若实时值为0且持续一定时间，则判定监测点瓦斯传感器异常。

其中，浓度标准值可以是前一时段检测的某一个浓度值，也可以是前一时段内的所有浓度值经过滤波平均算法得到的。利用滤波平均算法能够剔除浓度值中的干扰噪声。也就是说，该浓度标准值为浓度的历史值，是之前时刻检测出的。

同理，浓度当前值可以直接检测当前时刻的浓度值，也可以通过对当前时刻前一段时间内的所有浓度值经过滤波平均算法得到的。

另外，为了进一步提升异常判断的准确性，该异常判断方法还有以下步骤：根据瓦斯浓度的历史数据，记录数据的变化趋势；若前一时段检测的浓度值符合该变化趋势，则将该前一时段检测的浓度值作为浓度标准值；若不符合该变化趋势，则选取符合该变化趋势，距离当前时刻最近的时段的浓度值作为标准值。

比如：本次浓度标准值之前的3个标准值分别为0.22％、0.21％、0.20％，如果本次计算获得的浓度值为0.24％，则不符合标准值逐渐变小的变化趋势，应采用距离当前时刻最近的时段的浓度值即0.20％作为标准值。如果本次计算获得的浓度值为0.19％，则符合标准值逐渐变小的变化趋势，应采用本次获得的浓度值即0.19％作为标准值。通过历史数据的变化趋势来验证浓度标准值是否可信。

上述对瓦斯异常判断做出了描述，以下对瓦斯异常定位进行说明。

如图2所示，为其中一种监测点的布置位置示意图。

通过上述方法检测出其中一个监测点出现了异常时，即监测点i的瓦斯异常时，那么，判断该监测点i是否存在上游监测点i+1，如果不存在上游监测点i+1，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i上游；如果存在上游监测点i+1，则判断监测点i+1瓦斯是否异常：若监测点i+1瓦斯不存在异常，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i与监测点i+1之间，瓦斯异常区域位于所述瓦斯异常涌出源与监测点i之间；若监测点i+1瓦斯异常，则用i+1代替i，返回该段的段首进入下一判断循环。也就是说，当监测点i瓦斯异常时，关联分析其上游监测点i+1是否异常，如果监测点i+1存在异常，则继续分析上游监测点i+2是否存在异常，直至回溯分析到某上游监测点i+n不存在异常，那么，判断瓦斯异常涌出源位于监测点i+(n-1)与监测点i+n之间，瓦斯异常区域位于瓦斯异常涌出源与监测点i之间。

以下给出一个应用实例，来说明本发明提供的方法。

监测点1上一时期内的瓦斯浓度监测值分别为：0.16％、0.18％、0.18％、0.16％、0.18％、0.19％、0.20％、0.21％、0.19％、0.30％，则按照滤波平均算法计算后得到瓦斯浓度历史值为0.19％。

监测点1当前时刻之前的3个瓦斯浓度监测值分别为0.30％、0.31％、0.32％，则监测点1瓦斯浓度实时值为0.31％。

监测点1瓦斯浓度历史值0.19％小于0.2％且历史值0.19％与实时值0.31％的差值0.12％大于0.05％，则判断监测点1瓦斯异常。

如果监测点1瓦斯浓度实时值的计算结果为0，且已持续3分钟，则诊断监测点1处的瓦斯传感器故障。

监测点1上游监测点2不存在异常，则判断瓦斯异常涌出源位于监测点1与监测点2之间，瓦斯异常涌出源至监测点1之间为瓦斯异常区。

监测点1历史值为0.34％，实时值为0.60％，实时值0.60％大于历史值0.34％的1.2倍，判断监测点1瓦斯异常；监测点2历史值为0.40％，实时值为0.68％，实时值0.68％大于历史值0.40％的1.2倍，判断监测点2瓦斯异常；监测点3历史值为0.44％，实时值为0.49％，实时值0.49％大于历史值0.44％的1.2倍，判断监测点3瓦斯正常，则判断瓦斯异常涌出源位于测点2与测点3之间，瓦斯异常涌出源至测点1之间为瓦斯异常区。

上述实施例中，给出了一种瓦斯异常判断方法，作为其他的实施例，还可以使用以下的异常判断方法：实时检测监测点的瓦斯浓度当前值；将浓度当前值与浓度标准值进行比较，若差异大于第一设定阈值，则判断瓦斯异常；其中的当前值和标准值均可以使用上述实施例中的定义。

瓦斯异常诊断系统实施例

该系统包括瓦斯异常定位模块，该模块是运行于控制器中的软件模块，该瓦斯异常定位模块的定位过程如下：

A.判断监测点i瓦斯是否异常；

B.当监测点i瓦斯异常时，判断该测点i是否存在上游监测点i+1，如果不存在上游监测点i+1，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i上游；如果存在上游监测点i+1，则判断监测点i+1瓦斯是否异常：若监测点i+1瓦斯不存在异常，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i与监测点i+1之间，瓦斯异常区域位于所述瓦斯异常涌出源与监测点i之间；若监测点i+1瓦斯异常，则用i+1代替i，返回步骤B进入下一判断循环。

对于瓦斯异常判断的方式以及其他技术方案可以与上述方法实施例中的对应技术方案相同。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种瓦斯异常诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.判断监测点i瓦斯是否异常；

B.当监测点i瓦斯异常时，判断该测点i是否存在上游监测点i+1，如果不存在上游监测点i+1，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i上游；如果存在上游监测点i+1，则判断监测点i+1瓦斯是否异常：若监测点i+1瓦斯不存在异常，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i与监测点i+1之间，瓦斯异常区域位于所述瓦斯异常涌出源与监测点i之间；若监测点i+1瓦斯异常，则用i+1代替i，返回步骤B进入下一判断循环；

实现判断监测点瓦斯异常的手段是：实时检测监测点的瓦斯浓度当前值；将浓度当前值与浓度标准值进行比较，若差异大于第一设定阈值，则判断瓦斯异常；

根据瓦斯浓度的历史数据，记录数据的变化趋势；若前一时段检测的浓度值符合所述变化趋势，则将该前一时段检测的浓度值作为浓度标准值。

2.根据权利要求1所述的瓦斯异常诊断方法，其特征在于，实现判断监测点瓦斯异常的手段是：当所述浓度标准值小于第二设定阈值，若浓度当前值与浓度标准值之间的误差值大于第三设定阈值时，判定对应监测点瓦斯异常；当所述浓度标准值大于所述第二设定阈值，若浓度当前值与浓度标准值之间的误差值大于第四设定阈值时，判定对应监测点瓦斯异常。

3.根据权利要求1或2所述的瓦斯异常诊断方法，其特征在于，当所述浓度标准值大于第五设定阈值，所述浓度当前值为0且持续设定时间时，对应监测点的瓦斯传感器异常。

4.根据权利要求1所述的瓦斯异常诊断方法，其特征在于，若不符合所述变化趋势，则选取符合所述变化趋势，距离当前时刻最近的时段的浓度值作为标准值。

5.根据权利要求1或2所述的瓦斯异常诊断方法，其特征在于，所述浓度标准值是前一时段内的所有浓度值经过滤波平均算法得到的。

6.根据权利要求1或2所述的瓦斯异常诊断方法，其特征在于，所述浓度当前值是通过对当前时刻前一段时间内的所有浓度值经过滤波平均算法得到的。

7.一种瓦斯异常诊断系统，其特征在于，包括瓦斯异常定位模块，所述瓦斯异常定位模块的定位过程如下：

A.判断监测点i瓦斯是否异常；

B.当监测点i瓦斯异常时，判断该测点i是否存在上游监测点i+1，如果不存在上游监测点i+1，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i上游；如果存在上游监测点i+1，则判断监测点i+1瓦斯是否异常：若监测点i+1瓦斯不存在异常，则诊断瓦斯异常涌出源位于监测点i与监测点i+1之间，瓦斯异常区域位于所述瓦斯异常涌出源与监测点i之间；若监测点i+1瓦斯异常，则用i+1代替i，返回步骤B进入下一判断循环；

实现判断监测点瓦斯异常的手段是：实时检测监测点的瓦斯浓度当前值；将浓度当前值与浓度标准值进行比较，若差异大于第一设定阈值，则判断瓦斯异常；

根据瓦斯浓度的历史数据，记录数据的变化趋势；若前一时段检测的浓度值符合所述变化趋势，则将该前一时段检测的浓度值作为浓度标准值。