基本信息
- 项目名称：
- 矿井瓦斯突出实时监测装置及预警系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 该作品利用多传感器技术，通过煤层中瓦斯气压、温度和声发射信息的采集，获取瓦斯突出预兆信息；利用多传感器信息融合技术，识别瓦斯突出的预兆信息，能够实时监测煤层中瓦斯突出发生前的演化过程，较可靠的实现瓦斯突出的预警。 该产品已经在大同矿务局同家梁煤矿进行了工业实验，瓦斯稳定气压效率比传统方法提高了6倍，瓦斯突出预测的可行性得到了验证，可以填补目前矿井瓦斯监测系统的技术空白，对保障煤矿安全具有重要的作用，具有较好的推广应用前景。
- 详细介绍：
- 该作品主要包括瓦斯突出实时监测装置和预警系统两大部分，用于矿井瓦斯突出危险性的预测。其中，瓦斯突出实时监测装置的主要功能是信息采集、处理和数据输出，采用多传感器技术，实时获取瓦斯突出危险性的关键信息（煤层瓦斯气压、声发射信号和煤层温度），进行简单的信号处理并输出；预警系统的主要功能是在上位机接收到监测装置的信息后，利用模糊综合评判方法对瓦斯突出的危险性进行科学的评价和识别，克服单一指标预测瓦斯突出不准确的问题，实现矿井瓦斯突出的可靠预警。 瓦斯突出实时监测装置采用数字信号处理器（DSP）作为主控制器，完成声发射信号波形的数据采集、处理；煤层瓦斯气压和煤层温度信号的采集与数据处理；单项指标异常的危险性报警；并通过通信接口将处理数据传送到上位机。上位机主要完成煤层瓦斯气压信号波形的显示，声发射信号波形、总事件数的显示，煤层温度显示，瓦斯突出危险性的综合评价及预警。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、作品设计、发明的目的 为了填补矿井瓦斯突出实时监测预警装备的空白，防止瓦斯突出重大灾害事故的发生。 2、作品发明的基本思路 采用传感器技术实时获取瓦斯突出的预兆信息，利用多传感器信息融合技术，对矿井瓦斯突出进行实时监测和预警。 3、作品发明的创新点 （1）利用煤层中瓦斯气压、声发射和温度等多种传感技术，实时获取瓦斯突出预兆信息；（2）利用多传感器信息融合技术，识别瓦斯突出的特征信息，实现矿井瓦斯突出的可靠预警；（3）监测装置的输出信号可接入矿井安全监测网络，填补目前矿井监测系统在实时监测瓦斯突出方面的空白。 4、技术关键 （1）可靠获取瓦斯突出信息的传感器技术； （2）瓦斯突出特征信息的识别技术。 5、主要技术指标 (1)气压：0～10MPa 误差：±5%F.S (2)声发射频率：22～220kHz 灵敏度：≥65dB (3)煤层温度：0～60℃ 误差：±5%F.S (4)工作电压：12V 工作电流：≤200mA (5)防护等级：IP54 (6)防爆形式：本质安全型 (7)信号通讯距离：≥1000m (10)波特率：1200 (11)预警系统监测点：≤100点 (12)预警方式：监测装置--单项参数超限报警 远程监测--突出危险性分析预警
科学性、先进性
- （1）目前矿井瓦斯监测系统主要是监测瓦斯浓度等静态参数，缺乏瓦斯突出的实时监测手段，不能对瓦斯突出灾害进行可靠的预警 （2）瓦斯突出的预测长期以来均以钻屑量、煤的解吸指标、钻孔瓦斯涌出等人工分析指标作为判断依据，无法进行实时监测； （3）该作品根据长期对瓦斯突出的研究成果，利用多传感器技术，获取瓦斯突出的预兆信息，对瓦斯突出进行预测预报，这是矿井灾害监测领域的重大突破； （4）该产品的最大技术特点是多传感器及信息融合技术的结合，将瓦斯突出的理论分析成果进行了实施，在解决目前瓦斯突出实时监测预警方面进行了创新性的尝试。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品没有参加评审、鉴定、评比和展示等活动。
作品所处阶段
- 完成作品的试制，样机研制和煤矿现场实验。
技术转让方式
- 技术转让方式：提供技术图纸，指导完成工业产品的试制和检验。
作品可展示的形式
- 实物、产品；现场演示；图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- （1）技术特点 通过煤层中瓦斯气压、煤层温度和声发射信息的采集，获取瓦斯突出特征信息，能够实时监测煤层中瓦斯突出发生前的演化过程，可以较可靠的实现瓦斯突出的预警。 （2）优势 通过多传感器和信息融合技术，实现瓦斯突出的实时监测，提高了瓦斯突出判别的准确率。 （3）适用范围 该作品主要包括以硬件设计为主的瓦斯突出实时监测装置和以软件为主的上位机预警系统，应用中可以单独使用，也可以接入现有的矿井监测系统，适合煤矿重大瓦斯突出灾害的实时监测。 （4）推广前景 研制产品已经在大同矿务局同家梁煤矿进行了工业实验，瓦斯稳定气压效率比传统方法提高了6倍，瓦斯突出预测的可行性得到了验证，可以填补目前矿井瓦斯监测系统的技术空白，对保障煤矿安全具有重要的作用，具有较好的推广应用前景。
同类课题研究水平概述
- 瓦斯突出是煤矿生产中产生机理最为复杂、破坏程度最为严重的重大灾害，许多重大瓦斯爆炸事故都是瓦斯突出引起的。据统计，2001～2008年，在全国煤矿一次死亡3人以上重特大事故中，瓦斯事故平均每年发生206起，占62.3％，居煤矿事故中第一位。在全国煤矿一次死亡10人以上的事故中，瓦斯事故平均每年发生56起，占71.4％。据初步估算，事故每死亡一人造成的直接经济损失不低于80万元，伤亡事故总损失约占煤矿产值的2.5～7％，我国每年由于死亡事故所造成的直接经济损失高达350多亿元人民币。 煤与瓦斯突出，简称瓦斯突出，是煤矿井下生产过程中发生的一种异常复杂的动力现象，也是煤矿的主要灾害，表现为大量的煤体和瓦斯突然抛向巷道空间，造成巷道建筑被毁、煤流埋人、巷道空间充满瓦斯使人窒息，甚至引起重大瓦斯爆炸。各采煤国家投入了大量的人力物力，开展突出机理、预测及防治技术的研究，提出的关于突出机理的假说己有十几种，但由于相关研究缺乏有效的学科交叉，在预防瓦斯突出方面的研究一直侧重于人工指标分析，实时监测和预警的问题一直没有得到较好的解决。 国内外关于瓦斯突出危险性预测的研究主要有单项指标法、综合指标方法、七因素综合预测法、地质指标法、地质统计法、瓦斯地质单元法、地质动力区划方法、无线电波透视探测技术、瓦斯涌出动态特征法、气体分析法、电磁辐射等，取得了一定的实验和应用效果。 目前国内外关于瓦斯突出的预测研究还存在以下问题： 第一，大多采用人工指标分析方法，缺乏有效的实时监测和预警技术； 第二，采用单一参数分析方法，预测的准确性差。 第三，个别可用于实时监测的技术，如电磁辐射等方法，由于矿井电磁干扰信号难于消除，灾害特征信息识别的可靠性较差。 基于以上原因，目前矿井安全监测系统只能监测瓦斯浓度、环境温度、风速等传统静态参数，不能对瓦斯突出进行实时的监测和预警。 ★作品技术已经经过教育部查新工作站检索（查新号：200932G0400127），没有类似研究文献和相关专利。
