[发明专利]一种基于5G专网的煤矿热动力灾害监测预警系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于5G专网的煤矿热动力灾害监测预警系统及方法，属于煤矿灾害监测预警领域，煤矿热动力灾害监测预警系统包括多参量传感器、5G传控系统、智能辨识与预警系统和用户终端；在井下监测区域布置多参量传感器；多参量传感器通过有线传输电缆接入5G传控系统，5G传控系统与智能辨识与预警系统无线连接，智能辨识与预警系统连接用户终端。监测预警方法采用该系统能从时间和空间上监测预警煤矿热动力灾害危险性及发生区域，精确定位危险区域发生的范围和危险程度；具有易于布置、高效、准确、便捷、成本低的优点。

技术领域

本发明属于煤矿灾害监测预警领域，具体涉及一种基于5G专网的煤矿热动力灾害监测预警系统及方法。

背景技术

煤矿热动力灾害是指可燃物在煤矿井下发生的非控制燃烧与爆炸，通过热化学作业产生的高温、有毒烟气和冲击波造成人员伤害和环境破坏的灾害，包括煤自燃、煤燃烧、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、煤尘爆炸和外因火灾6种形式，煤矿热动力灾害具有关联性、易发性和严重性等特征，内部火灾具有潜伏性、突发性等特点。煤矿热动力灾害常导致人员伤亡、设备损失、矿井停产、资源破坏等不良后果，对矿井生产和人员安全有重要影响。由于煤矿井下复杂的开采条件和多变的井下环境，煤矿热动力灾害发生频率高，给煤矿安全生产带来了巨大的影响和后果，所以运用基于5G专网的煤矿热动力灾害监测预警系统及方法进行煤矿热动力灾害探测是矿井发现此类灾害的重要手段。

当前的煤矿热动力灾害监测预警方法主要有：(1)温度法，即根据所测区域的温度变化情况和温度阈限值，确定采掘工作面和采空区自然发火危险及区域的方法。这种方法主要用于早期预报煤层发火引起的煤矿火灾，不适用于探测隐蔽火源的位置和发展情况。(2)可见光图像分析法，利用可见光图像进行火灾分析，由于可见光图像与火灾热特性关联不大，存在算法复杂，准确率不高的缺陷。(3)指标气体分析法，即利用束管监测系统、人工采样分析、矿井监控系统等多种手段相结合获取各类质变气体，通过煤自燃发火过程中生成的某些气体的浓度、比值、发生速率等特征参数进行数学分析。但在探测过程中束管易受到煤矿损坏，不能探测深部煤体及采空区的火灾危险性。(4)电磁辐射监测预警技术，电磁辐射是煤矿流变-突变破坏过程中的一种能量辐射形式，与瓦斯压力密切相关，瓦斯压力越大，电磁辐射越强，电磁辐射监测预警技术对于监测瓦斯含量和浓度具有重要的作用。(5)光干涉式甲烷测定器和便携式甲烷检测报警仪，前者是根据光的干涉原理制成的，除了能检查CH4浓度外，还可以检查CO2浓度，瓦斯浓度在0％～l0％，使用低浓光干涉甲烷测定器；瓦斯浓度在10％以上，使用检测范围是0％～l00％的高浓度光干涉式甲烷测定器；后者虽然便于携带，检测准确，但必须是矿工或者检测人员进入井下才能携带检测，具有一定的使用危险性。

现有煤矿热动力灾害监测预警技术中，监测预警系统及方法成本较高，使用环境恶劣，具有一定的危险性；并且由于传感器的布置易受矿井特殊环境的影响，以及探测区域及位置易受时空的限制，探测煤矿采掘工作面和采空区热动力灾害的难度较大，对于上述问题目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种探测准确率高、效率高、简便快捷、易于布置、成本低的煤矿热动力灾害监测预警系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于5G专网的煤矿热动力灾害监测预警系统，包括多参量传感器、5G传控系统、智能辨识与预警系统和用户终端；

在井下监测区域布置多参量传感器；多参量传感器通过有线传输电缆接入5G传控系统，5G传控系统与智能辨识与预警系统无线连接，智能辨识与预警系统连接用户终端。

优选地，多参量传感器包括瓦斯传感器、指标气体传感器、红外温度传感器和电位传感器；5G传控系统包括5G信号接收单元、5G信号转换单元和5G传输专网；智能辨识与预警系统包括智能监测模块和智能报警模块；用户终端包括科室监控主机和移动监控手机。