一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统及方法与流程

本技术涉及煤矿火灾烟雾领域，尤其涉及一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统及方法。

背景技术：

1、随着煤矿开采量的不断增加，煤矿井下封闭区范围不断增大，矿井封闭区因煤柱压碎和密闭失修等因素影响，存在漏风诱发煤自燃的可能性，增加了封闭区发生火灾的风险，给煤矿安全生产带来一定风险。现有的火灾烟雾检测装置多为单一原理的设备，而火灾烟雾的组成比较复杂，含有多种标志性气体，例如co、co2、c2h2等。co做为极早期火灾的特有标志，由于一般情况下co在空气中的含量极低，但是在火灾过程中，几乎每种物质均要产生不充分燃烧的co，特别是阴燃阶段的火灾更是如此。但是由于井下人员无法进入矿井密闭区而不能及时获取密闭区火灾情况，给煤矿安全生产带来了严重隐患，因此亟需提出一种可以精确监测矿井密闭区火灾烟雾的方案。

技术实现思路

1、本技术提供一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统及方法，以至少解决不能够精确监测矿井密闭区火灾烟雾的技术问题。

2、本技术第一方面实施例提出一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统，所述监测系统包括：

3、设置在煤矿外部区域的多个传感器、火灾监测主机、显示屏和电源，及设置在煤矿封闭区域的多个传感器；

4、所述设置在煤矿外部区域的多个传感器，用于监测煤矿外部区域的气体数据及温度数据；

5、所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器，用于监测煤矿封闭区域的气体数据及温度数据；

6、所述火灾监测主机，用于接收所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据，并基于所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据和煤矿封闭区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级；

7、所述显示屏，用于显示所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区火灾烟雾等级；

8、所述电源，用于向所述在煤矿外部区域的多个传感器、所述火灾监测主机、所述显示屏及所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器提供电能。

9、优选的，所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器包括：第一co传感器、第一co2传感器、第一c2h2传感器、第一c2h4传感器、第一o2传感器、第一温度传感器；

10、所述第一co传感器，用于采集煤矿封闭区域的co气体含量；

11、所述第一co2传感器，用于采集煤矿封闭区域的co2气体含量；

12、所述第一c2h2传感器，用于采集煤矿封闭区域的c2h2气体含量；

13、所述第一c2h4传感器，用于采集煤矿封闭区域的c2h4气体含量；

14、所述第一o2传感器，用于采集煤矿封闭区域的o2气体含量；

15、所述第一温度传感器，用于采集矿封闭区域的温度数据；

16、所述设置在煤矿外部区域的多个传感器包括：第二co传感器、第二co2传感器、第二c2h2传感器、第二c2h4传感器、第二o2传感器、第二温度传感器；

17、所述第二co传感器，用于采集煤矿外部区域的co气体含量；

18、所述第二co2传感器，用于采集煤矿外部区域的co2气体含量；

19、所述第二c2h2传感器，用于采集煤矿外部区域的c2h2气体含量；

20、所述第二c2h4传感器，用于采集煤矿外部区域的c2h4气体含量；

21、所述第二o2传感器，用于采集煤矿外部区域的o2气体含量；

22、所述第二温度传感器，用于采集煤矿外部区域的温度数据。

23、进一步的，所述火灾监测主机，还用于获取各传感器间的融合判断指标比较结果数据；

24、所述火灾监测主机，还用于基于所述各传感器间的融合判断指标比较结果数据，并利用层次分析法确定各传感器对应的权重；

25、所述火灾监测主机，还用于基于各传感器对应的权重、煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

26、进一步的，所述火灾监测主机，还用于根据所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定各传感器的特征记录器值；

27、所述火灾监测主机，还用于根据所述各传感器的特征记录器值、各传感器对应的权重确定煤矿封闭区火灾烟雾状态值；

28、所述火灾监测主机，还用于基于所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

29、进一步的，所述火灾监测主机，还用于当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于等于a1且小于等于a2时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为蓝色等级；

30、当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于a2且小于等于a3时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为黄色等级，并进行预警；

31、当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于a3且小于等于a4时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为橙色等级，并进行预警；

32、当所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值大于a4且小于等于a5时，判定所述煤矿封闭区火灾烟雾等级为红色等级，并进行预警；

33、其中，所述红色等级、橙色等级、黄色等级、蓝色等级的烟雾严重程度依次降低。

34、进一步的，所述火灾监测主机，还用于当预设时长内第一o2传感器采集到开始时刻的o2气体含量与结束时刻的o2气体含量的差值大于预设的第一氧气阈值时，判定所述煤矿封闭区域发生火灾且火势发展迅猛，当预设时长内第一o2传感器采集到开始时刻的o2气体含量与结束时刻的o2气体含量的差值小于预设的第一氧气阈值且大于预设的第二氧气阈值时，判定所述煤矿封闭区域发生火灾且火区自然惰化，当预设时长内第一o2传感器采集到开始时刻的o2气体含量与结束时刻的o2气体含量的差值小于预设的第一氧气阈值且小于预设的第三氧气阈值时，判定所述煤矿封闭区域漏风；

35、所述火灾监测主机，还用于基于预设时长内第一co传感器采集到的co气体含量，判断所述煤矿封闭区域的火势发展急剧情况；

36、所述火灾监测主机，还用于基于预设时长内第一co2传感器采集到的co2气体含量，判断所述煤矿封闭区域的火灾是否在逐渐惰化；

37、所述火灾监测主机，还用于当所述第一co传感器采集到的co气体含量小于e1、所述第一c2h2传感器采集到的c2h4气体含量等于零、所述第一c2h4传感器采集到的c2h4气体含量等于零、所述第一温度传感器与所述第一温度传感器采集到的温度数据均小于30℃或所述第一温度传感器与所述第一温度传感器采集到的温度数据相等，判定所述煤矿封闭区域的火灾熄灭。

38、本技术第二方面实施例提出一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测方法，所述方法包括：

39、获取煤矿外部区域及封闭区域内各传感器监测到的气体数据、温度数据和各传感器间的融合判断指标比较结果数据；

40、基于所述各传感器间的融合判断指标比较结果数据，并利用层次分析法确定各传感器对应的权重；

41、基于各传感器对应的权重、煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

42、优选的，所述基于各传感器对应的权重、煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级，包括：

43、根据所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿外部区域的气体数据及温度数据确定各传感器的特征记录器值；

44、根据所述各传感器的特征记录器值、各传感器对应的权重确定煤矿封闭区火灾烟雾状态值；

45、基于所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值确定煤矿封闭区火灾烟雾等级。

46、进一步的，所述煤矿封闭区火灾烟雾状态值的计算式如下：

47、

48、式中，为煤矿封闭区火灾烟雾状态值，为第一co传感器对应的权重，为第一co传感器采集到的co气体含量为时对应的特征记录器值，为第一co2传感器对应的权重，为第一co2传感器采集到的co2气体含量为时对应的特征记录器值，为第一c2h2传感器对应的权重，为第一c2h2传感器采集到的c2h2气体含量为时对应的特征记录器值，为第一c2h4传感器对应的权重，为第一c2h4传感器采集到的c2h4气体含量为时对应的特征记录器值，为第一o2传感器对应的权重，为第一o2传感器采集到的o2气体含量为时对应的特征记录器值，为第一温度传感器对应的权重，为第一温度传感器采集到的温度为时对应的特征记录器值，为第二co传感器对应的权重，为第二co传感器采集到的co气体含量为时对应的特征记录器值，为第二co2传感器对应的权重，为第二co2传感器采集到的co2气体含量为时对应的特征记录器值，为第二c2h2传感器对应的权重，为第二c2h2传感器采集到的c2h2气体含量为时对应的特征记录器值，为第二c2h4传感器对应的权重，为第二c2h4传感器采集到的c2h4气体含量为时对应的特征记录器值，为第二o2传感器对应的权重，为第二o2传感器采集到的o2气体含量为时对应的特征记录器值，为第二温度传感器对应的权重，为第二温度传感器采集到的温度为时对应的特征记录器值。

49、进一步的，所述各传感器的特征记录器值的计算式如下：

50、

51、式中，为预设的传感器特征记录器最小值，为预设的传感器特征记录器最大值。

52、本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

53、本技术提出了一种煤矿封闭区火灾烟雾等级监测系统及方法，其中所述系统包括：设置在煤矿外部区域的多个传感器、火灾监测主机、显示屏和电源，及设置在煤矿封闭区域的多个传感器；所述设置在煤矿外部区域的多个传感器，用于监测煤矿外部区域的气体数据及温度数据；所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器，用于监测煤矿封闭区域的气体数据及温度数据；所述火灾监测主机，用于接收所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据，并基于所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据和煤矿封闭区域的气体数据及温度数据确定煤矿封闭区火灾烟雾等级；所述显示屏，用于显示所述煤矿外部区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区域的气体数据及温度数据、煤矿封闭区火灾烟雾等级；所述电源，用于向所述在煤矿外部区域的多个传感器、所述火灾监测主机、所述显示屏及所述设置在煤矿封闭区域的多个传感器提供电能。本技术提出的技术方案，可以有效监测封闭区火灾情况，及时发出预警信息为火灾判断提供参考。

54、本技术附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。