[发明专利]一种用于井下安全注氮的闭锁方法

权利要求书

1.一种用于井下安全注氮的闭锁方法，其特征在于，具体按照如下步骤进行：

步骤1：在井下工作间内搭建一种用于井下防灭火的注氮系统；

包括进风巷(6)、回采巷道(7)、回风巷(8)、采空区(4)和工作面(5)；所述采空区(4)与工作面(5)间的回采巷道(7)中安装有多个液压支架(9)，所述进风巷(6)在远离工作面(5)的一侧安装注氮管道(2)，所述注氮管道(2)延伸至采空区(4)，所述注氮管道(2)的注氮口安装有压力传感器(1)，位于所述进风巷(6)的注氮管道(2)每隔100-120m安装有麦克风阵列(3)；所述工作面(5)设置有工控机，所述麦克风阵列(3)包括九个声音传感器(10)，九个所述声音传感器(10)均匀安装于圆形电路板(12)的边沿，所述圆形电路板(12)的中心设置有用于传输麦克风阵列(3)信号的485信号线接线口(11)；

步骤2：将注氮管道(2)的注氮口固定在采空区(4)进风侧距离工作面(5)的三十米处，井下人员检查注氮管道(2)接口是否密封，若密封，则开始注氮；

步骤3：工控机利用管道氮气泄漏判定算法，若注氮管道(2)发生泄漏，则进行步骤4；若注氮管道(2)未发生泄漏，则继续注氮；

步骤4：工控机利用注氮管道泄漏源定位算法，得到注氮管道(2)的泄漏位置；工控机发出通知信号；

步骤5：井下人员依据通知信号关闭制氮机；

步骤6：工控机上传泄漏记录至数据库，泄漏记录包括井下注氮管道(2)发生泄漏时的泄漏时间和泄漏位置，以便用于安全指示和历史数据的查询；

所述步骤3具体为：

步骤31：所述压力传感器(1)采集注氮管道(2)注氮口的实时信号，并将其上传至工控机，工控机根据实时信号进行处理；

步骤32：设置压力传感器(1)压力差系数β，若压力传感器(1)实时监测的压力差小于β，则管道无泄漏，正常注氮；若压力传感器(1)实时监测的压力差大于等于β，则进行步骤33；

步骤33：调取基于声音特征的管道泄漏判定模型，分析实时音频特征，若音频特征经过模型确定存在泄漏情况，则注氮管道(2)存在泄漏的情况；反之，则静置五秒，从步骤31处重新进行；

所述步骤33具体为：

步骤331：工控机收集注氮管道历史音频数据；

步骤332：氮气泄漏声音数据集建立：工控机将采集的历史数据按照时序，从左到右、从上到下以此排列在4×5的像素矩阵中，得到时序音频数据的图像表达形式；将音频的图像数据划分为泄漏时刻数据与非泄露时刻数据两种，建立基于图像的管道泄漏音频数据集；

步骤333：选取深度学习网络中的图像分类网络作为声音特征的图像分类模型；

步骤334：基于声音特征的管道泄漏判定模型训练：设置待训练模型训练轮数、学习率以及损失的参数，对声音特征的图像分类模型进行训练，得到声音特征的管道泄漏判定模型；

所述步骤4具体为：

步骤41：若单个声音传感器信号经过数据处理判断，存在注氮管道泄漏的情况，则开启对应识别到泄漏音频的麦克风阵列(3)；

步骤42：工控机实时获取麦克风阵列(3)中九个声音传感器(10)的信号，通过九个声音传感器(10)的相似波谱变化规律，计算麦克风阵列(3)中音频信号的时间差；

步骤43：通过获取的音频信号的时间差，利用如下公式(1)计算，得到基于时间差计算的泄漏源位置；

其中，x、y、z分别为在麦克风阵列(3)坐标系中泄漏源距离中心传感器的三相坐标距离，c为声音在空气中传播的速度常数，a为中心传感器距离边缘传感器的距离；a＝75mm，t₀为泄漏源声音经过空气传播至麦克风阵列(3)耗费的时长，t₁为泄漏源声音经过空气传播至麦克风阵列(3)中心传感器耗费的时长，t₂-t₉为泄漏源声音经过空气传播至麦克风阵列(3)八个边缘传感器耗费的时长，x²+y²+z²为泄漏源与麦克风阵列(3)的距离；

步骤44：所述工控机发出通知井下人员关闭注氮系统的声光报警信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于井下安全注氮的闭锁方法，其特征在于，所述压力差系数β为根据实际需要设置的可调节数据。

3.根据权利要求1所述的一种用于井下安全注氮的闭锁方法，其特征在于，所述圆形电路板(12)是直径为150mm的圆板，所述485信号线接线口(11)设置于圆形电路板(12)的圆心设置。