煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

【摘 要】煤礦瓦斯災(zāi)害防治是煤炭企業(yè)安全管理中的重要環(huán)節(jié)，由于災(zāi)害形勢多樣也是安全管理的難點。為提高煤炭企業(yè)完善管理水平，提供有效管理手段，本文首先闡述當前國內(nèi)煤礦瓦斯自動檢測與報警系統(tǒng)的實現(xiàn)，然后重點探討基于INTEMOR的煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計，最后簡單介紹其應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】煤礦；瓦斯事故；智能預(yù)警系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展對煤炭需求量越來越大，煤礦瓦斯事故也有所增加。煤礦瓦斯事故不僅影響煤礦職工的生命安全，而且還制約了煤炭企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此必須對礦井瓦斯監(jiān)測技術(shù)不斷的進行研究開發(fā)，以能夠?qū)ΦV井中的瓦斯?jié)舛取⑽龀鲆?guī)律等實時進行監(jiān)測，從而采取措施對其進行控制，減少事故的發(fā)生。

1.目前國內(nèi)外煤礦瓦斯自動檢測與報警系統(tǒng)的實現(xiàn)

當前，國內(nèi)外進行礦井瓦斯監(jiān)測的裝置主要有兩種[1]，一種是固定式檢測儀表，另外一種是便攜式檢測儀表。礦井瓦斯智能預(yù)警系統(tǒng)的研究，主要是為了實現(xiàn)以下功能[2]：（1）實現(xiàn)了對煤礦井下環(huán)境及開關(guān)進行監(jiān)測，并實現(xiàn)閉鎖功能（2）系統(tǒng)兼具手動控制功能以及自動控制功能，故障報警功能以及故障統(tǒng)計功能。（3）對瓦斯事故進行報警。（4）將所收集到的信息自動生成報表。在一旦出現(xiàn)異常信息的時候，系統(tǒng)會自動報警。通過該系統(tǒng)的設(shè)計，不僅大大提高井下工作人員的安全感，而且還能夠在地面即可對井下生產(chǎn)過程進行掌控，從而能夠?qū)κ鹿实陌l(fā)生及時進行控制。

2.基于INTEMOR的煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計

本文所研究的煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)是在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)之上進行研發(fā)，屬于二次開發(fā)，以INTEMOR技術(shù)為研發(fā)平臺，進而運用人工智能技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制理論等，在原有的安全監(jiān)測技術(shù)上實現(xiàn)其智能功能，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取相應(yīng)措施。下面對其設(shè)計進行詳細探討：

2.1智能預(yù)警系統(tǒng)的整體設(shè)計

由于煤礦瓦斯具有的特點，加上煤礦實際開采情況，為此，智能預(yù)警系統(tǒng)的整體設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)。在該圖中，由服務(wù)器將各個組成部分連為一個整體，數(shù)據(jù)接口模塊則負責將所監(jiān)測到的信息或者通過其他渠道所得到的信息進行標準化處理，然后將處理得到的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中；數(shù)據(jù)專家系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的核心模塊，對所采集到的數(shù)據(jù)進行智能分析以及判斷，得出結(jié)果；超媒體顯示系統(tǒng)則將實時數(shù)據(jù)、超限預(yù)警以及事故預(yù)警等詳細顯示出來，制成在線智能操作手冊[3]。

2.2智能預(yù)警系統(tǒng)的主要模塊設(shè)計

煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)主要模塊分為數(shù)據(jù)接口模塊、事故預(yù)警專家系統(tǒng)以及超媒體顯示系統(tǒng)三大部分。

2.2.1數(shù)據(jù)接口模塊

在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)接口模塊的設(shè)計則主要是實現(xiàn)對實時與非實時數(shù)據(jù)進行標準化的處理，并且將數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫使用。對于不同類別的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過不同的技術(shù)處理，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式，然后對其進行壓縮以及轉(zhuǎn)化，最終送到事故預(yù)警專家系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行預(yù)測以及分析。在數(shù)據(jù)采集以及預(yù)警處理器模塊中，通常情況采用兩種通訊方式，一種為通過微軟系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊技術(shù)以及剪切板技術(shù)，另一種為通過因特網(wǎng)協(xié)議的API調(diào)用，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)動到數(shù)據(jù)服務(wù)器[4]。鑒于該兩種方式，不管采取哪一種方式，所實現(xiàn)的共同目的均為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，進而進行預(yù)測以及報警。

2.2.2事故預(yù)警專家系統(tǒng)模塊

煤礦瓦斯事故的預(yù)警系統(tǒng)最為關(guān)鍵的設(shè)計就是事故預(yù)警專家系統(tǒng)的設(shè)計，同時該模塊也是整個系統(tǒng)的中心。

知識庫的建立。該知識庫則采用KB Builder作為研發(fā)工具來進行開發(fā)，主要是實現(xiàn)預(yù)警系統(tǒng)智能監(jiān)測，同時在該知識庫中預(yù)存著對煤礦瓦斯事故能預(yù)警的“潛規(guī)則”。它將煤礦瓦斯事故分為三種類型：瓦斯突出事故、瓦斯爆炸以及瓦斯中毒，通過該三種事故類型，知識庫設(shè)計三大板塊。在每一個板塊內(nèi)部，都采用事故樹分析法對獲取的知識點進行邏輯整理，轉(zhuǎn)為知識規(guī)則，不僅具有較強的可讀性，同時也能夠避免知識的重復(fù)，減少后期的維護。最后，對于專家所收取到的知識則涵蓋有私有知識以及公有知識。所謂的私有知識是不能夠公開的，加上自身綜合多個知識點，為此，需要一個獨立的模塊對其進行編寫。

知識的獲取。對于煤礦瓦斯事故知識的獲取則采用案例分析式獲取、會談式獲取以及歸納式獲取三種方式，通過該三種方式將收集到的知識，發(fā)送到預(yù)警專家系統(tǒng)中，對其進行綜合分析。

2.2.3超媒體顯示系統(tǒng)

當通過數(shù)據(jù)接口模塊、預(yù)警專家系統(tǒng)分析之后的知識集合在一起，通過計算機超媒體顯示系統(tǒng)將其顯示出來，該顯示系統(tǒng)是一個將數(shù)據(jù)、信息知識綜合的強有力工具。對于系統(tǒng)用戶者可通過非線性查詢，實現(xiàn)對煤礦生產(chǎn)的監(jiān)控。一旦出現(xiàn)瓦斯事故，就會自動報警，顯示事故分析報告，在該報告中顯示事故產(chǎn)生原因及對策，讓煤礦工作人員采取有效措施對其進行預(yù)防。

超媒體顯示系統(tǒng)將顯示空間分為四大模塊[5]：實時預(yù)警空間（Real time Alerting Space）、超媒體空間（Hypermedia Space）、過程空間（Process Space）、管理空間（Organization Space）。各個空間有著自己的在線功能。煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)界面的左端顯示礦井下方情況，右端則顯示有主要內(nèi)容、系統(tǒng)介紹、成因說明、超媒體顯示系統(tǒng)、專家系統(tǒng)與事故預(yù)警防范系統(tǒng)幾大模塊。

2.3智能預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境

本次設(shè)計的智能預(yù)警系統(tǒng)不僅能夠用于員工的培訓，而且還能夠作為各種突發(fā)事故的處理預(yù)案。為了達到更好的預(yù)警功能，通過仿真模擬，取得了較為顯著的效果，能夠?qū)崿F(xiàn)對異常事故的預(yù)警，而且還能夠給出詳細的事故分析報告模型。

3.結(jié)束語

綜上所述，由于我國煤礦開采大多采取井下開采，極易發(fā)生各類瓦斯事故，本文基于INTEMOR系統(tǒng)設(shè)計煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)，能夠及時對井下的瓦斯隱患進行分析總結(jié)，進而為管理人員提供一定現(xiàn)場依據(jù)和必要的分析數(shù)據(jù)，可以采取有效措施進行預(yù)防。通過仿真模擬能夠很好的實現(xiàn)人機界面和專家預(yù)警，在今后的研究中，需要進一步完善相關(guān)模塊功能。

【參考文獻】

[1]王莉，田水承.瓦斯智能預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建研究[J].科技導報，2007，25（22）：43-47.

[2]曾麗君，張金鎖，閆海強等.基于INTEMOR的煤礦瓦斯事故智能預(yù)警系統(tǒng)[J].煤礦安全，2009，40（11）：53-56.

[3]董翠英.煤與瓦斯突出事故預(yù)警系統(tǒng)的研究[J].煤炭技術(shù)，2012，31（7）：85-86.

[4]劉勇，康向濤.貴州小煤礦瓦斯事故原因分析及預(yù)防對策[J].煤炭技術(shù)，2011，30（1）：101-103.

[5]楊國慶，侯紅偉，馮改國等.我國煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].煤炭技術(shù)，2008，27（9）：63-64.

[6]劉紅霞，張建鋒.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦瓦斯預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計研究[J].煤炭技術(shù)，2010，29（4）：33-35.