[发明专利]一种实时监测煤矿瓦斯监测值异常的方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯安全实时监测技术领域，尤其涉及一种实时监测煤矿瓦斯监测值异常的方法。

背景技术

煤矿安全监控系统是煤矿中广泛使用的一种监控设备，主要用于监测煤矿井下的各种环境和设备状态，当瓦斯超限时进行断电控制，发现其他异常时进行报警或断电控制。很多用于煤矿瓦斯的安全监测监控系统对于预防和降低煤矿安全生产事故起了很大的作用。但随着煤矿数量的增多、产量的增加和不规范的操作，安全事故还是时有发生。传统的安全监控系统是按照煤矿井下不同的区域来设定报警上下限的，并且按照一定的等级划分报警级别。一般规定在低瓦斯和高瓦斯矿井的采煤工作面瓦斯的报警浓度为＞＝1.0％CH4、断电浓度为＞＝1.5％CH4、复电浓度为＜1.0％CH4，对于煤(岩)瓦斯突出矿井的巷道、工作面和其它工作区域报警上下限的值另有规定，但这些规定是对所有矿井的统一规定。

目前煤矿安全监控系统对(CH4、CO、风速等)模拟信号异常的判断方法主要是量值超过或低于一定值(也称为超限报警)。这些方法都是基于单个传感器以测量值的大小为判别依据，不同煤矿不同区域其瓦斯涌出规律不尽相同，但是却使用同样的报警规则，对于煤矿监控系统使用中的一些异常(如传感器零点漂移或催化元件老化或探头被异物堵塞等等)不能发现。

公开号为CN 101649751A中国专利公开一种煤矿安全监控系统的检测方法，该专利公开的“监测数据正常表现模型”虽然能发现一些不按规定使用的异常，但该模型不能全面反映煤矿的实际情况，建模型比较复杂，其实用性需要进一步提高。加上矿井的生产系统、巷道布置、通风系统、采煤工艺、采煤工序、班次制度、煤层特点等等都有可能成为影响瓦斯涌出波动的因素，因此想针对每种影响因素来制定不同的预警规则几乎不可能。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷和不足，本发明提出一种实用性强、准确性高，可灵活扩展的实时监测煤矿瓦斯监测值异常的方法。该方法根据煤矿的实际情况，对特定区域内的瓦斯历史数据进行分析，得出这一区域内的瓦斯波动规律，并根据这一规律制定出符合本区域的自身报警预警方法。

本发明公开一种实时监测煤矿瓦斯监测值异常的方法，包括如下步骤：

S1：在一段时间内按照预定周期重复采集回风巷固定区域瓦斯浓度值，获得历史数据样本；

S2：以数据样本采集在所述预定周期内的相对时间为参考重新排列所述历史数据样本，获得用于反映在一个预定周期内的瓦斯浓度的分布情况的重排样本；

S3：将所述重排样本按照时间划分成对应于连续的时间段间隔的多个子重排样本；

S4：针对每个子重排样本按正态分布计算对应时间段间隔内的瓦斯浓度置信区间，利用计算得到所有时间段间隔的瓦斯浓度置信区间获得所述预定周期内的瓦斯浓度置信区间分布，所述瓦斯浓度置信区间表示在对应时间段间隔内测量位置的正常的瓦斯浓度范围；

S5：判断所述回风巷固定区域瓦斯浓度的实时监测值是否在监测时间所属的时间段间隔对应的瓦斯浓度置信区间内，若是，则判断煤矿瓦斯监测值正常，若否，则判断煤矿瓦斯监测值异常。

进一步地，步骤S1中按照预定周期采集相对当前最近2个月内的瓦斯浓度值，获得历史数据样本。

进一步地，所述预定周期为24小时。

进一步地，所述步骤S2中重排样本按照预定周期中相对时间的同一时刻的数据进行重新排列。

进一步地，所述步骤S3中多个子重排样本以5分钟作为时间段间隔划分得到。

进一步地，所述步骤S4中瓦斯浓度置信区间分布区间值能够根据置信水平P进行调整，其中，置信水平P为小于1的正数。

进一步地，所述步骤S4中计算瓦斯浓度置信区间的步骤包括：

S401：根据下述公式(1)计算瓦斯浓度置信区间所对应时间段间隔内数据样本的数学期望

x‾=1nΣi=1nxi]]>(式1)