一種通過時間差進行煤礦井下溫度預(yù)警的方法
【專利摘要】本發(fā)明請求保護一種通過時間差進行煤礦井下溫度預(yù)警的方法，涉及煤礦安全領(lǐng)域。本發(fā)明通過定時獲取采樣數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析篩選，獲取擬合序列，繪制直線方程的擬合曲線，根據(jù)擬合曲線計算出時間差，并運用時間差對預(yù)警等級進行判斷，發(fā)生異常時采取相應(yīng)的預(yù)警措施。本發(fā)明相對準確的描述溫度變化趨勢，預(yù)測礦井溫度，合理地劃分預(yù)警等級。
【專利說明】一種通過時間差進行煤礦井下溫度預(yù)警的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中的煤礦安全領(lǐng)域，尤其涉及一種溫度預(yù)警的方法，適用于煤礦安全監(jiān)管系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展和科學(xué)的進步，煤礦機械化程度不斷提高，特別是隨著開采深度的逐漸增加，礦井熱害問題日益突顯，高溫環(huán)境不僅影響生產(chǎn)效率，而且嚴重危害著工作人員的健康。對熱害的防治已經(jīng)成為了煤礦安全生產(chǎn)中的一個重要課題，所以對礦井溫度的預(yù)警也越來越重要。
[0003]目前，煤礦礦井下對溫度的預(yù)警主要采用的是超限預(yù)警方式，通過設(shè)置溫度預(yù)警閾值，當(dāng)溫度到達這個閾值時進行聲光報警，這種方法最簡單直接，但同時也存在缺陷，實時的數(shù)據(jù)無法判斷溫度變化的快慢，對不同等級的預(yù)警所采取的措施缺乏合理性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出用曲線擬合預(yù)測礦井溫度，計算時間差，并通過時間差進行溫度預(yù)警的方法，可以相對準確的描述溫度變化趨勢，預(yù)測礦井溫度，合理地劃分預(yù)警等級，根據(jù)不同預(yù)警等級采取合理的措施。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種通過時間差進行煤礦井下溫度預(yù)警的方法，其包括以下步驟:
[0007](I)設(shè)置采樣頻率，溫度上限T高，溫度下限T低；
[0008](2)設(shè)置三個預(yù)警等級，并通過設(shè)置三個時間差標準ts、te、作為預(yù)警觸發(fā)條件；
[0009](3)對傳感器傳上來的數(shù)據(jù)通過過濾算法進行篩選，去除錯誤數(shù)據(jù)；
[0010](4)根據(jù)篩選處理之后的溫度數(shù)據(jù)，獲取預(yù)擬合序列Sn ;調(diào)用Matlab求直線方程的系數(shù)，繪制直線方程的擬合曲線，根據(jù)擬合曲線求取時間差，通過時間差與預(yù)警觸發(fā)條件進行比較，對不同預(yù)警等級發(fā)出不同的警報，并采取相應(yīng)的預(yù)警措施。
[0011]傳統(tǒng)的溫度預(yù)警方法是通過設(shè)置溫度預(yù)警閾值，超限后進行聲光報警。本發(fā)明提出的通過時間差進行溫度預(yù)警的方法，是使用曲線擬合的方式預(yù)測溫度變化趨勢，實時更新擬合曲線，根據(jù)繪制的擬合曲線到達溫度上限的時間計算出時間差，用時間差與設(shè)置的不同預(yù)警等級觸發(fā)時間進行比較，如果發(fā)現(xiàn)異常，則采取相應(yīng)等級的預(yù)警措施。
[0012]本發(fā)明提出的通過一種通過時間差進行煤礦井下溫度預(yù)警的方法，能夠相對準確的描述溫度變化趨勢，預(yù)測礦井溫度，合理地劃分預(yù)警等級。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明涉及的通過時間差進行煤礦井下溫度預(yù)警方法的流程圖；
[0014]圖2為常見函數(shù)擬合曲線比較圖；[0015]圖3為計算時間差模型圖；
[0016]圖4為獲取擬合數(shù)據(jù)序列流程圖。
【具體實施方式】
[0017]為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖對實施方式作進一步的描述。
[0018]如圖1所示，設(shè)置基本參數(shù)，包括:采樣頻率，溫度上限Ts，溫度下限Tffi。根據(jù)礦井實際環(huán)境以及采取預(yù)警措施的實施效率劃分三個預(yù)警等級，警報嚴重程度由低到高依次分為:111級預(yù)警(黃色警報)，II級預(yù)警(橙色警報)，I級預(yù)警(紅色警報)，設(shè)置三個時間差標準t I1、t g、t 作為預(yù)警觸發(fā)條件。
[0019]采集數(shù)據(jù)，對傳感器傳上來的數(shù)據(jù)進行篩選統(tǒng)計，運用過濾算法去除錯誤數(shù)據(jù)，把處理之后的數(shù)據(jù)顯示出來。根據(jù)顯示出來的溫度數(shù)據(jù)獲取擬合序列，利用剩余平方和檢驗法算出該序列的擬合函數(shù)系數(shù)，繪制擬合曲線。本發(fā)明中采用一次函數(shù)作為擬合函數(shù)，通過以下例子進行說明。
[0020]以一個異常溫度數(shù)據(jù)序列為例，假設(shè)序列Sn= {24.2024.3224.5825.0825.2625.5025.8526.0326.4526.6026.9827.06}，假設(shè)溫度變量為T，時間變量為t，橫坐標為時間，縱坐標為溫度，調(diào)用Matlab軟件，對Sn進行常見函數(shù)擬合，繪制出幾種常見函數(shù)的擬合曲線，如圖2所示。從圖2中可以看出，二次方程、三次方程、冪函數(shù)等擬合出來的曲線在數(shù)據(jù)序列范圍之外會發(fā)生急劇的變化，雖然其對已知數(shù)據(jù)序列的擬合度可能較高，但經(jīng)過觀察曲線，發(fā)現(xiàn)曲線的走勢受最后兩個數(shù)據(jù)點的位置關(guān)系影響較大，所以不適合用于對未來溫度的預(yù)測，而直線方程受最后兩個數(shù)據(jù)點的位置關(guān)系影響較小，能夠較好的描述一定時間內(nèi)溫度變化趨勢。通過對礦井下實際溫度數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)在日常工作中，通風(fēng)強度一定，井下溫度變化趨勢非常緩慢，只有發(fā)生異常時溫度才會發(fā)生明顯的變化，直線方程擬合曲線也可以描述正常時的溫度變化。因此本發(fā)明采用直線方程對溫度數(shù)據(jù)進行擬合。
[0021]根據(jù)擬合曲線計算時間差，如圖3所示。按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，井下各地點溫度不允許超過28°C (井下變電所，變電硐室30°C)，為方便解釋本預(yù)警方法原理，設(shè)置上限溫度為30°C，而實際運用中溫度上下限的設(shè)置要結(jié)合礦井通風(fēng)情況，降溫速度等實際情況而決定。記錄此刻橫坐標tl，找出擬合曲線中溫度為30°C的點，記錄該點的橫坐標t2，t2與tl之差就是本次計算獲取的時間差t。比較t與，若tGtg，進行紅色報警，通知人員安全撤離；若t>=t紅，比較t與te，如果t〈=te，進行橙色報警，停止作業(yè)，通知技術(shù)人員勘測；gt>=te，比較t與，如果t〈=ts，進行黃色報警，加大通風(fēng)強度，開啟制冷設(shè)備，加大制冷強度。采取一系列措施后當(dāng)檢測到溫度T〈=Tffi，減小制冷強度，恢復(fù)正常生產(chǎn)。
[0022]為保證擬合曲線準確性更高，獲取的擬合序列不能過短或過長，過短可能存在數(shù)據(jù)的特殊性，導(dǎo)致擬合的曲線沒有參考價值，過長則會使擬合曲線變化趨勢不明顯，影響對溫度的預(yù)測，獲取擬合序列的流程如圖4所示。本發(fā)明獲取擬合序列采用的方法是:設(shè)置溫度變化的幅度閾值T.計算每次采取的溫度數(shù)據(jù)變化幅度值A(chǔ)T，記錄連續(xù)三次AT，若每次都小于T.則表明此時礦井溫度出于正常狀態(tài)或者輕微的異常狀態(tài)，獲取12個數(shù)據(jù)點用以繪制擬合曲線，能夠反應(yīng)溫度的整體變化趨勢；若每次AT都大于T.表明此時溫度表現(xiàn)出異常狀況，正在逐漸升高并且變化速度比較快，為更明確溫度變化趨勢，獲取6個數(shù)據(jù)點用以繪制擬合曲線。上述溫度變化幅度閾值需要通過對礦井實際情況的分析后進行設(shè)置。[0023]本發(fā)明使用了曲線擬合的方法，對溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)進行定時擬合，根據(jù)擬合曲線計算出的時間差，達到了預(yù)測礦井溫度并進行不同等級預(yù)警的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種通過時間差進行煤礦井下溫度預(yù)警的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)設(shè)置采樣頻率，溫度上限T高，溫度下限T低； (2)設(shè)置三個預(yù)警等級，并通過設(shè)置三個時間差標準ts、te、作為預(yù)警觸發(fā)條件； (3)對傳感器傳上來的數(shù)據(jù)通過過濾算法進行篩選，去除錯誤數(shù)據(jù)； (4)根據(jù)篩選處理之后的溫度數(shù)據(jù)，獲取預(yù)擬合序列Sn;調(diào)用Matlab求直線方程的系數(shù)，繪制直線方程的擬合曲線，根據(jù)擬合曲線求取時間差，通過時間差與預(yù)警觸發(fā)條件進行比較，對不同預(yù)警等級發(fā)出不同的警報，并采取相應(yīng)的預(yù)警措施。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過時間差進行煤礦井下溫度預(yù)警的方法，其特征在于所述獲取擬合序列的方法是，設(shè)置溫度變化的幅度閾值T_，計算每次采取的溫度數(shù)據(jù)變化幅度值A(chǔ)T，記錄連續(xù)三次AT，若每次都小于T _，則表明此時礦井溫度出于正常狀態(tài)或者輕微的異常狀態(tài)，獲取此時刻以及最近的11個點，共12個數(shù)據(jù)點，用以繪制擬合曲線；若每次AT都大于Τ.表明此時溫度表現(xiàn)出異常狀況，獲取此刻以及最近的5個點，共6個數(shù)據(jù)點作為擬合序列，用以繪制擬合曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過時間差進行煤礦井下溫度預(yù)警的方法，其特征在于，所述獲取時間差的方法是，記錄此刻橫坐標tl，找出擬合曲線中溫度為溫度上限Ts的點，記錄該點的橫坐標t2，t2與tl之差就是本次計算獲取的時間差t。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通過時間差進行煤礦井下溫度預(yù)警的方法，其特征在于，所述通過時間差與預(yù)警觸發(fā)條件進行比較，對不同預(yù)警等級發(fā)出不同的警報的方法是:比較t與t紅,若t〈=t紅，進行紅色報警；若t>=t紅，比較t與te,如果t〈=te,進行橙色報警；若t>=te,比較t與t||,如`果t〈=t||,進行黃色報警。
【文檔編號】E21F17/18GK103485825SQ201310468955
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】黃 俊, 冷芋均, 朱江龍, 吳福海 申請人:重慶郵電大學(xué)