CN113137221B - 瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统及评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿安全技术领域,公开了一种瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统及评价方法,该系统包括底层监控单元、服务器和远程用户单元,还包括均与服务器连接的瓦斯抽采钻孔评价单元、瓦斯抽采管网评价单元和瓦斯抽采泵站评价单元,底层监控单元与服务器连接,服务器与远程用户单元连接。该方法包括对瓦斯抽采效果进行预评价、建立瓦斯抽采全系统模型图、采集瓦斯抽采相关信息、评价瓦斯抽采全系统的三级漏气情况、显示瓦斯抽采全系统的三级漏气情况和评价结果。本发明对瓦斯抽采全系统三级漏气进行评价分析和可视化显示,使得评价工作程序化、智能化、可视化,提高了瓦斯抽采效率,保障了瓦斯抽采系统安全运行。本发明适用于瓦斯抽采全系统三级漏气评价。
Description
技术领域
本发明属于煤矿安全技术领域,涉及瓦斯抽采漏气评价,具体地说是一种瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统及评价方法。
背景技术
当前,我国煤炭消费市场体量巨大,煤炭在能源消费中的主体地位短时间内难以改变,我国也已逐渐形成煤与瓦斯共采的新局面。目前,煤与瓦斯安全高效共采主要采取的是钻孔预抽瓦斯的方式,但是由于各地区地质条件、赋存条件以及采取的抽采方法不同,使得瓦斯抽采全系统漏气评价等工作具有复杂性大、挑战性高的特点。
传统的瓦斯抽采系统漏气评价主要是依靠人工分析瓦斯抽采系统各级瓦斯参数检测数据,从而对抽采系统漏气情况进行评价。上述方法存在工作量大、不能实现实时监测分析、人为主观因素多、容易出现计算错误等问题,直接导致了评价结果不可靠,从而使煤矿安全生产存在隐患。因此,建立瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统,实现煤矿井下瓦斯抽采全系统三级漏气评价的程序化、可视化及智能化,能够大幅提高瓦斯抽采系统的评价效率,实现实时监测分析评价,减少在评价过程中的人为误差,降低评价周期,减少评价费用并为煤矿工程技术人员提供信息的参考。
发明内容
本发明的目的,是要提供一种瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统及评价方法,以实现煤矿井下瓦斯抽采全系统三级漏气评价的程序化、可视化及智能化,保障瓦斯抽采系统安全运行,提高瓦斯抽采效率。
本发明为实现上述目的,所采用的技术方法如下:
一种瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统,基于瓦斯抽采全系统设置,包括瓦斯抽采评价模块和瓦斯抽采评价可视化模块,瓦斯抽采评价模块与瓦斯抽采评价可视化模块连接,瓦斯抽采评价模块包括瓦斯抽采钻孔评价单元、瓦斯抽采管网评价单元和瓦斯抽采泵站评价单元,瓦斯抽采评价可视化模块包括底层监控单元、服务器和远程用户单元,底层监控单元与服务器连接,服务器与远程用户单元连接;瓦斯抽采钻孔评价单元、瓦斯抽采管网评价单元和瓦斯抽采泵站评价单元均与服务器通信连接;
瓦斯抽采评价模块,用于录入瓦斯抽采基础参数、瓦斯抽采全系统状况数据,对瓦斯抽采效果进行预评价,确定瓦斯抽采钻孔评价、瓦斯抽采管网评价和瓦斯抽采泵站评价的分级评价指标,以及确定不同评价指标对瓦斯抽采全系统的影响;用于录入瓦斯抽采钻孔人工检测数据,调用服务器中存储的信息,并根据分级评价指标评价瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况,再根据评价结果分类处理瓦斯抽采钻孔,划分瓦斯抽采管网漏气等级,对瓦斯抽采泵站进行监控,输出控制节点的控制参数和期望值,进行远程自动控制,并将评价结果、瓦斯抽采钻孔分类、瓦斯抽采管网漏气等级和瓦斯抽采泵站监控情况存储至服务器中;
瓦斯抽采基础参数包括煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、矿井瓦斯储量、可抽瓦斯量、瓦斯抽采率、瓦斯抽采量标量换算;瓦斯抽采全状况数据包括反应钻孔抽采效果的重要表征参数、反应瓦斯抽采管网的漏气情况参数、反应泵站的运行状态参数;反应钻孔抽采效果的重要表征参数包括瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采负压、单孔瓦斯气抽采纯量和衰减系数;反应瓦斯抽采管网的漏气情况参数包括抽采管网中总管、干管、支管以及钻场汇管中的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、压力、温度、气体工况混合流量、气体标况混合流量、瓦斯纯流量;反应泵站的运行状态参数包括瓦斯浓度、环境温度、泵站功率、电机温度、抽采泵轴温;
底层监控单元,用于采集温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息,并发送至服务器。
作为限定:底层监控单元包括供电控制子单元和多个参数实时监控子单元,供电控制子单元与参数实时监控子单元连接,为参数实时监控子单元供电,参数实时监控子单元包括传感器、信号调理电路、以太网串口服务器、以太网通信模块;传感器与信号调理电路连接,信号调理电路与以太网串口服务器连接,以太网串口服务器与以太网通信模块连接,以太网通信模块与服务器连接。
作为进一步限定:传感器信号制式为RS485总线型,采用带航空插头的矿用四芯线缆进行通电和通信;信号调理电路与以太网串口服务器RS485串口连接,采用RS485通讯协议,将RS485输入信号转化为以太网输出信号;以太网串口服务器与以太网通信模块通过网口连接,以太网通信模块与服务器之间基于TCP/IP协议通讯连接。
作为另一种限定:服务器包括设备服务器、数据服务器和网络服务器,底层监控单元与设备服务器连接,设备服务器与数据服务器连接,数据服务器与网络服务器连接,网络服务器与远程用户单元连接,远程用户单元通过ActiveX控件与设备服务器连接,数据服务器分别与瓦斯抽采钻孔评价单元、瓦斯抽采管网评价单元和瓦斯抽采泵站评价单元通信连接。
本发明还提供了上述瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统的评价方法,包括以下步骤:
S1、瓦斯抽采评价模块中录入瓦斯抽采基础参数、瓦斯抽采全系统状况数据,对瓦斯抽采效果进行预评价,确定瓦斯抽采钻孔评价、瓦斯抽采管网评价和瓦斯抽采泵站评价的分级评价指标,以及确定不同评价指标对瓦斯抽采全系统的影响;瓦斯抽采基础参数包括煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、矿井瓦斯储量、可抽瓦斯量、瓦斯抽采率、瓦斯抽采量标量换算;瓦斯抽采全状况数据包括反应钻孔抽采效果的重要表征参数、反应瓦斯抽采管网的漏气情况参数、反应泵站的运行状态参数;反应钻孔抽采效果的重要表征参数包括瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采负压、单孔瓦斯气抽采纯量和衰减系数;反应瓦斯抽采管网的漏气情况参数包括抽采管网中总管、干管、支管以及钻场汇管中的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、压力、温度、气体工况混合流量、气体标况混合流量、瓦斯纯流量;反应泵站的运行状态参数包括瓦斯浓度、环境温度、泵站功率、电机温度、抽采泵轴温;
S2、瓦斯抽采评价可视化模块中导入瓦斯抽采系统图、瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、瓦斯抽采管网参数和瓦斯抽采泵站运行参数,建立瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统模型图;
S3、底层监控单元采集温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息,并发送至服务器;
S4、服务器分类存储温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息,在瓦斯抽采评价模块中录入瓦斯抽采钻孔人工检测数据,调用服务器中存储的信息,并根据分级评价指标评价瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况,再根据评价结果分类处理瓦斯抽采钻孔,划分瓦斯抽采管网漏气等级,对瓦斯抽采泵站进行监控,输出控制节点的控制参数和期望值,进行远程自动控制;瓦斯抽采评价模块将评价结果、瓦斯抽采钻孔分类、瓦斯抽采管网漏气等级和瓦斯抽采泵站监控情况存储至服务器中;
S5、远程用户单元根据服务器中的瓦斯参数信息显示瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况和分析情况,并标注数据变化异常段,当远程自动控制出现异常时,用户在远程用户单元上进行手动控制,并记录操作至服务器。
作为限定:分级评价指标包括参与评价的煤量、抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量、煤层残余相对瓦斯压力、煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量、煤的可解吸瓦斯量、工作面瓦斯抽采率和矿井瓦斯抽采率。
作为进一步限定:瓦斯抽采钻孔布孔基础参数包括钻孔设计高度、钻孔孔径、钻孔偏角、钻孔仰角、钻孔长度、钻孔封孔长度、工作面推进有效长度、钻场间距;瓦斯抽采管网参数包括:瓦斯管网内径、管网阻力;瓦斯抽采泵站运行参数包括:瓦斯泵的额定流量、正压瓦斯管网段全部阻力损失、负压瓦斯管网段全部阻力损失、瓦斯泵的负压、瓦斯泵的真空度、瓦斯泵工况压力、瓦斯泵流量。
作为另一种限定:底层监控单元包括供电控制子单元和多个参数实时监控子单元,参数实时监控子单元包括传感器、信号调理电路、以太网串口服务器和以太网通信模块,步骤S3中底层监控单元采集温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息的具体步骤如下:供电控制子单元为多个参数实时监控子单元供电,传感器采集温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息,信号调理电路对信息进行数据处理后,发送至以太网串口服务器,以太网串口服务器通过以太网通信模块发送至服务器。
作为限定:服务器包括设备服务器、数据服务器和网络服务器,网络服务器为瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统三级漏气监控网站,步骤S4具体为采用设备服务器上的本地监控软件解析温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息后存储至数据服务器中的数据库中,在瓦斯抽采评价模块中录入瓦斯抽采钻孔人工检测数据,调用数据服务器中存储的信息,并根据分级评价指标评价瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况,再根据评价结果分类处理瓦斯抽采钻孔,划分瓦斯抽采管网漏气等级,对瓦斯抽采泵站进行监控,输出控制节点的控制参数和期望值,进行远程自动控制;瓦斯抽采钻孔红色显示为无效钻孔或钻孔抽采效果极差,橙色显示为钻孔抽采效果较差,蓝色显示为钻孔抽采效果较好,绿色显示为钻孔抽采效果好;瓦斯抽采管网红色显示为瓦斯抽采管路断裂,橙色显示为瓦斯抽采管路严重漏气,蓝色显示为瓦斯抽采管路轻微漏气,绿色显示为瓦斯抽采管路正常;瓦斯抽采泵站红色为泵站运行状态异常,蓝色为泵站运行状态可调控,绿色为泵站运行状态正常。
作为进一步限定:步骤S5具体为采用网络服务器调取数据服务器的数据库中的瓦斯参数信息,网页动态一步刷新间隔时间为400s,并通过Internet信息服务管理器发布网站,以http网页形式发送至远程用户单元显示瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况和分析情况,并标注数据变化异常段,当远程自动控制出现异常时,用户在远程用户单元上进行手动控制,发送控制指令至设备服务器,设备服务器上的本地监控软件判定控制指令有效后发送到以太网通信模块,并记录操作至数据服务器。
本发明由于采用了上述方案,与现有技术相比,所取得的有益效果是:
(1)本发明提供的瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统及评价方法,对瓦斯抽采全系统集成化、可视化的分析,对瓦斯抽采全系统进行三级漏气评价,采用瓦斯抽采评价可视化模块实现瓦斯抽采全系统三级漏气评价可视化显示,数据保存及报告等结果的输出、打印功能,降低常规书写报告和数据查询的困难;采用瓦斯抽采评价模块实现的瓦斯抽采全系统三级漏气评价,使得评价工作程序化、智能化,为瓦斯抽采设计评价提供辅助信息,使工程技术人员更加科学、高效、可靠的对瓦斯抽采全系统进行分析,并针对抽采效果较差的钻孔进行重新封孔或补施工钻孔处理,对抽采管网发生漏气的部位进行修补,调节运行异常泵站参数,从而提高了生产效率,降低了瓦斯事故发生的概率,确保了矿井安全生产;
(2)本发明提供的瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统及评价方法,使得用户在终端的浏览器上通过网络远程实现瓦斯抽采全系统漏气监测情况的可视化显示,实时分析矿井瓦斯抽采情况,并做出准确评价,为工程技术人员提供了信息依据,及时修复抽采全系统漏气问题,保障了瓦斯抽采系统安全运行,提高了瓦斯抽采效率;
综上所述,本发明提供的瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统及评价方法,对瓦斯抽采全系统进行三级漏气评价分析和可视化显示,使得评价工作程序化、智能化,提高了瓦斯抽采效率,保障了瓦斯抽采系统安全运行。
本发明适用于瓦斯抽采全系统漏气评价。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。
图1为本发明实施例的瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统的结构框图;
图2为本发明实施例的瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统的评价方法流程图;
图中:1、瓦斯抽采评价可视化模块;2、底层监控单元;3、参数实时监控子单元;4、服务器;5、瓦斯抽采评价模块。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但本领域的技术人员应当理解,本发明并不限于以下实施例,任何在本发明具体实施例基础上做出的改进和等效变化,都在本发明权利要求保护的范围之内。
实施例 瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统及评价方法
一种瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统,基于瓦斯抽采全系统设置包括瓦斯抽采评价模块5和瓦斯抽采评价可视化模块1,瓦斯抽采评价模块5与瓦斯抽采评价可视化模块1连接,瓦斯抽采评价模块5包括瓦斯抽采钻孔评价单元、瓦斯抽采管网评价单元和瓦斯抽采泵站评价单元,瓦斯抽采评价可视化模块1包括底层监控单元2、服务器4和远程用户单元,底层监控单元2与服务器4连接,服务器4与远程用户单元连接;底层监控单元2包括供电控制子单元和多个参数实时监控子单元3,供电控制子单元与参数实时监控子单元3连接,为参数实时监控子单元3供电,参数实时监控子单元3包括传感器、信号调理电路、以太网串口服务器、以太网通信模块,传感器信号制式为RS485总线型,采用带航空插头的矿用四芯线缆进行通电和通信;服务器4包括设备服务器、数据服务器和网络服务器;传感器与信号调理电路连接,信号调理电路与以太网串口服务器RS485串口连接,以太网串口服务器与以太网通信模块通过网口连接,采用RS485通讯协议,将RS485输入信号转化为以太网输出信号,以太网通信模块与服务器连接; 以太网通信模块与设备服务器之间基于TCP/IP协议通讯连接,设备服务器与数据服务器连接,数据服务器与网络服务器连接,网络服务器与远程用户单元连接,远程用户单元通过ActiveX控件与设备服务器连接,数据服务器分别与瓦斯抽采钻孔评价单元、瓦斯抽采管网评价单元和瓦斯抽采泵站评价单元通信连接。
一种瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统的评价方法,包括以下步骤:
S1、瓦斯抽采评价模块5中录入瓦斯抽采基础参数、瓦斯抽采全系统状况数据,对瓦斯抽采效果进行预评价,确定瓦斯抽采钻孔评价、瓦斯抽采管网评价和瓦斯抽采泵站评价的分级评价指标,以及确定不同评价指标对瓦斯抽采全系统的影响;
瓦斯抽采基础参数包括煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、矿井瓦斯储量、可抽瓦斯量、瓦斯抽采率、瓦斯抽采量标量换算;
瓦斯抽采全状况数据包括反应钻孔抽采效果的重要表征参数、反应瓦斯抽采管网的漏气情况参数、反应泵站的运行状态参数;反应钻孔抽采效果的重要表征参数包括瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采负压、单孔瓦斯气抽采纯量和衰减系数;反应瓦斯抽采管网的漏气情况参数包括抽采管网中总管、干管、支管以及钻场汇管中的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、压力、温度、气体工况混合流量、气体标况混合流量、瓦斯纯流量;反应泵站的运行状态参数包括瓦斯浓度、环境温度、泵站功率、电机温度、抽采泵轴温;
分级评价指标包括参与评价的煤量、抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量、煤层残余相对瓦斯压力、煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量、煤的可解吸瓦斯量、工作面瓦斯抽采率和矿井瓦斯抽采率。
S2、瓦斯抽采评价可视化模块1中导入瓦斯抽采系统图、瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、瓦斯抽采管网参数和瓦斯抽采泵站运行参数,建立瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统模型图;瓦斯抽采钻孔布孔基础参数包括钻孔设计高度、钻孔孔径、钻孔偏角、钻孔仰角、钻孔长度、钻孔封孔长度、工作面推进有效长度、钻场间距;瓦斯抽采管网参数包括:瓦斯管网内径、管网阻力;瓦斯抽采泵站运行参数包括:瓦斯泵的额定流量、正压瓦斯管网段全部阻力损失、负压瓦斯管网段全部阻力损失、瓦斯泵的负压、瓦斯泵的真空度、瓦斯泵工况压力、瓦斯泵流量。
S3、供电控制子单元为多个参数实时监控子单元3供电,传感器采集瓦斯抽采钻孔、瓦斯抽采管网和瓦斯抽采泵站中的温度、瓦斯浓度、瓦斯抽采负压和瓦斯流量的信息,信号调理电路对信息进行数据处理后,发送至以太网串口服务器,以太网串口服务器通过以太网通信模块发送至设备服务器。
S4、采用设备服务器上的本地监控软件解析温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息后存储至数据服务器中的数据库中,在瓦斯抽采评价模块5中录入瓦斯抽采钻孔人工检测数据,生成excel表格并保存至数据服务器中的数据库中,调用数据服务器中存储的信息,并根据分级评价指标评价瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况,再根据评价结果分类处理瓦斯抽采钻孔,划分瓦斯抽采管网漏气等级,对瓦斯抽采泵站进行监控,输出控制节点的控制参数和期望值,进行远程自动控制;瓦斯抽采评价模块将评价结果、瓦斯抽采钻孔分类、瓦斯抽采管网漏气等级和瓦斯抽采泵站监控情况存储至服务器中;瓦斯抽采钻孔红色显示为无效钻孔或钻孔抽采效果极差,橙色显示为钻孔抽采效果较差,蓝色显示为钻孔抽采效果较好,绿色显示为钻孔抽采效果好;瓦斯抽采管网红色显示为瓦斯抽采管路断裂,橙色显示为瓦斯抽采管路严重漏气,蓝色显示为瓦斯抽采管路轻微漏气,绿色显示为瓦斯抽采管路正常;瓦斯抽采泵站红色为泵站运行状态异常,蓝色为泵站运行状态可调控,绿色为泵站运行状态正常。
S5、采用网络服务器调取数据服务器的数据库中的瓦斯参数信息,网页动态一步刷新间隔时间为400s,并通过Internet信息服务管理器发布网站,以http网页形式发送至远程用户单元显示瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况和分析情况,并标注数据变化异常段,当远程自动控制出现异常时,用户在远程用户单元上进行手动控制,发送控制指令至设备服务器,设备服务器上的本地监控软件判定控制指令有效后发送到以太网通信模块,通过网络传输并记录操作至数据服务器。
Claims (10)
1.一种瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统,基于瓦斯抽采全系统设置,其特征在于,包括瓦斯抽采评价模块和瓦斯抽采评价可视化模块,瓦斯抽采评价模块与瓦斯抽采评价可视化模块连接,瓦斯抽采评价模块包括瓦斯抽采钻孔评价单元、瓦斯抽采管网评价单元和瓦斯抽采泵站评价单元,瓦斯抽采评价可视化模块包括底层监控单元、服务器和远程用户单元,底层监控单元与服务器连接,服务器与远程用户单元连接;瓦斯抽采钻孔评价单元、瓦斯抽采管网评价单元和瓦斯抽采泵站评价单元均与服务器通信连接;
瓦斯抽采评价模块,用于录入瓦斯抽采基础参数、瓦斯抽采全系统状况数据,对瓦斯抽采效果进行预评价,确定瓦斯抽采钻孔评价、瓦斯抽采管网评价和瓦斯抽采泵站评价的分级评价指标,以及确定不同评价指标对瓦斯抽采全系统的影响;用于录入瓦斯抽采钻孔人工检测数据,调用服务器中存储的信息,并根据分级评价指标评价瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况,再根据评价结果分类处理瓦斯抽采钻孔,划分瓦斯抽采管网漏气等级,对瓦斯抽采泵站进行监控,输出控制节点的控制参数和期望值,进行远程自动控制,并将评价结果、瓦斯抽采钻孔分类、瓦斯抽采管网漏气等级和瓦斯抽采泵站监控情况存储至服务器中;
瓦斯抽采基础参数包括煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、矿井瓦斯储量、可抽瓦斯量、瓦斯抽采率、瓦斯抽采量标量换算;瓦斯抽采全状况数据包括反应钻孔抽采效果的重要表征参数、反应瓦斯抽采管网的漏气情况参数、反应泵站的运行状态参数;反应钻孔抽采效果的重要表征参数包括瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采负压、单孔瓦斯气抽采纯量和衰减系数;反应瓦斯抽采管网的漏气情况参数包括抽采管网中总管、干管、支管以及钻场汇管中的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、压力、温度、气体工况混合流量、气体标况混合流量、瓦斯纯流量;反应泵站的运行状态参数包括瓦斯浓度、环境温度、泵站功率、电机温度、抽采泵轴温;
底层监控单元,用于采集温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息,并发送至服务器。
2.根据权利要求1所述的一种瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统,其特征在于,底层监控单元包括供电控制子单元和多个参数实时监控子单元,供电控制子单元与参数实时监控子单元连接,为参数实时监控子单元供电,参数实时监控子单元包括传感器、信号调理电路、以太网串口服务器、以太网通信模块;传感器与信号调理电路连接,信号调理电路与以太网串口服务器连接,以太网串口服务器与以太网通信模块连接,以太网通信模块与服务器连接。
3.根据权利要求2所述的一种瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统,其特征在于,传感器信号制式为RS485总线型,采用带航空插头的矿用四芯线缆进行通电和通信;信号调理电路与以太网串口服务器RS485串口连接,采用RS485通讯协议,将RS485输入信号转化为以太网输出信号;以太网串口服务器与以太网通信模块通过网口连接,以太网通信模块与服务器之间基于TCP/IP协议通讯连接。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统,其特征在于,服务器包括设备服务器、数据服务器和网络服务器,底层监控单元与设备服务器连接,设备服务器与数据服务器连接,数据服务器与网络服务器连接,网络服务器与远程用户单元连接,远程用户单元通过ActiveX控件与设备服务器连接,数据服务器分别与瓦斯抽采钻孔评价单元、瓦斯抽采管网评价单元和瓦斯抽采泵站评价单元通信连接。
5.权利要求1-4中任意一项所述的瓦斯抽采全系统三级漏气评价系统的评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、瓦斯抽采评价模块中录入瓦斯抽采基础参数、瓦斯抽采全系统状况数据,对瓦斯抽采效果进行预评价,确定瓦斯抽采钻孔评价、瓦斯抽采管网评价和瓦斯抽采泵站评价的分级评价指标,以及确定不同评价指标对瓦斯抽采全系统的影响;瓦斯抽采基础参数包括煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、矿井瓦斯储量、可抽瓦斯量、瓦斯抽采率、瓦斯抽采量标量换算;瓦斯抽采全状况数据包括反应钻孔抽采效果的重要表征参数、反应瓦斯抽采管网的漏气情况参数、反应泵站的运行状态参数;反应钻孔抽采效果的重要表征参数包括瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采负压、单孔瓦斯气抽采纯量和衰减系数;反应瓦斯抽采管网的漏气情况参数包括抽采管网中总管、干管、支管以及钻场汇管中的瓦斯浓度、一氧化碳浓度、压力、温度、气体工况混合流量、气体标况混合流量、瓦斯纯流量;反应泵站的运行状态参数包括瓦斯浓度、环境温度、泵站功率、电机温度、抽采泵轴温;
S2、瓦斯抽采评价可视化模块中导入瓦斯抽采系统图、瓦斯抽采钻孔布孔基础参数、瓦斯抽采管网参数和瓦斯抽采泵站运行参数,建立瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统模型图;
S3、底层监控单元采集温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息,并发送至服务器;
S4、服务器分类存储温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息,在瓦斯抽采评价模块中录入瓦斯抽采钻孔人工检测数据,调用服务器中存储的信息,并根据分级评价指标评价瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况,再根据评价结果分类处理瓦斯抽采钻孔,划分瓦斯抽采管网漏气等级,对瓦斯抽采泵站进行监控,输出控制节点的控制参数和期望值,进行远程自动控制;瓦斯抽采评价模块将评价结果、瓦斯抽采钻孔分类、瓦斯抽采管网漏气等级和瓦斯抽采泵站监控情况存储至服务器中;
S5、远程用户单元根据服务器中的瓦斯参数信息显示瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况和分析情况,并标注数据变化异常段,当远程自动控制出现异常时,用户在远程用户单元上进行手动控制,并记录操作至服务器。
6.根据权利要求5所述的评价方法,其特征在于,分级评价指标包括参与评价的煤量、抽采瓦斯后煤层的残余瓦斯含量、煤层残余相对瓦斯压力、煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量、煤的可解吸瓦斯量、工作面瓦斯抽采率和矿井瓦斯抽采率。
7.根据权利要求5或6所述的评价方法,其特征在于,瓦斯抽采钻孔布孔基础参数包括钻孔设计高度、钻孔孔径、钻孔偏角、钻孔仰角、钻孔长度、钻孔封孔长度、工作面推进有效长度、钻场间距;瓦斯抽采管网参数包括:瓦斯管网内径、管网阻力;瓦斯抽采泵站运行参数包括:瓦斯泵的额定流量、正压瓦斯管网段全部阻力损失、负压瓦斯管网段全部阻力损失、瓦斯泵的负压、瓦斯泵的真空度、瓦斯泵工况压力、瓦斯泵流量。
8.根据权利要求5所述的评价方法,其特征在于,底层监控单元包括供电控制子单元和多个参数实时监控子单元,参数实时监控子单元包括传感器、信号调理电路、以太网串口服务器和以太网通信模块,步骤S3中底层监控单元采集温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息的具体步骤如下:供电控制子单元为多个参数实时监控子单元供电,传感器采集温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息,信号调理电路对信息进行数据处理后,发送至以太网串口服务器,以太网串口服务器通过以太网通信模块发送至服务器。
9.根据权利要求8所述的评价方法,其特征在于,服务器包括设备服务器、数据服务器和网络服务器,网络服务器为瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统三级漏气监控网站,步骤S4具体为采用设备服务器上的本地监控软件解析温度、瓦斯浓度、瓦斯压力和瓦斯流量的信息后存储至数据服务器中的数据库中,在瓦斯抽采评价模块中录入瓦斯抽采钻孔人工检测数据,调用数据服务器中存储的信息,并根据分级评价指标评价瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况,再根据评价结果分类处理瓦斯抽采钻孔,划分瓦斯抽采管网漏气等级,对瓦斯抽采泵站进行监控,输出控制节点的控制参数和期望值,进行远程自动控制;瓦斯抽采钻孔红色显示为无效钻孔或钻孔抽采效果极差,橙色显示为钻孔抽采效果较差,蓝色显示为钻孔抽采效果较好,绿色显示为钻孔抽采效果好;瓦斯抽采管网红色显示为瓦斯抽采管路断裂,橙色显示为瓦斯抽采管路严重漏气,蓝色显示为瓦斯抽采管路轻微漏气,绿色显示为瓦斯抽采管路正常;瓦斯抽采泵站红色为泵站运行状态异常,蓝色为泵站运行状态可调控,绿色为泵站运行状态正常。
10.根据权利要求9所述的评价方法,其特征在于,步骤S5具体为采用网络服务器调取数据服务器的数据库中的瓦斯参数信息,网页动态一步刷新间隔时间为400s,并通过Internet信息服务管理器发布网站,以http网页形式发送至远程用户单元显示瓦斯抽采钻孔-抽采管网-抽采泵站全系统的三级漏气情况和分析情况,并标注数据变化异常段,当远程自动控制出现异常时,用户在远程用户单元上进行手动控制,发送控制指令至设备服务器,设备服务器上的本地监控软件判定控制指令有效后发送到以太网通信模块,并记录操作至数据服务器。
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