煤矿安全监控系统自诊断方法与流程
本发明涉及煤矿安全监控领域，具体涉及一种煤矿安全监控系统自诊断方法。
背景技术：
煤矿安全监控系统是防范煤矿瓦斯突出、煤尘爆炸等重大灾害的关键技术装备。《煤矿安全规程》等相关法律法规对煤矿安全监控系统的安装、配置、使用、功能等进行了明确规定。为确保煤矿安全监控系统“监控有效、运行可靠”，对煤矿安全监控系统进行诊断分析，及时发现不合规项是非常有必要的。
当前针对煤矿安全监控系统的合规性主要针对其中设备调校、测试等某一种或几种进行分析，针对煤矿安全监控系统安装、配置等整体的合规性多是依靠人工基于规程进行的。这种方法对人员的专业性要求较高，同时存在漏检、错检及实时性不高的问题，影响了煤矿安全监控系统的可信度。
因此，为解决以上问题，需要一种煤矿安全监控系统自诊断方法，能够解决人工分析评判安全监控系统不合规项存在的不准确、不全面、不及时的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供煤矿安全监控系统自诊断方法，能够解决人工分析评判安全监控系统不合规项存在的不准确、不全面、不及时的问题。
本发明的煤矿安全监控系统自诊断方法，其特征在于：包括如下步骤：
s1.采集安全监控系统的诊断参数，其中，诊断参数包括安装参数、配置参数、运行维护参数以及平台组件参数；
s2.根据诊断参数确定安全监控系统的诊断指数值，其中，诊断指数值包括安装指数值、配置指数值、运行维护指数值以及平台组件指数值；
s3.对诊断指数值进行评分处理，得到诊断指数值的评分值；
s4.确定安全监控系统的诊断指数值权重，其中，诊断指数值权重包括安装指数值权重、配置指数值权重、运行维护指数值权重以及平台组件指数值权重；
s5.根据诊断指数值的评分值以及诊断指数值对应的权重确定安全监控系统的诊断结果。
进一步，步骤s1中，基于安全监控系统的安装参数以及运行维护参数，对安全监控系统进行判定处理包括：
统计设备安装个数、设备安装距离、设备调校记录以及设备监测数据；
将获得的设备安装个数、设备安装距离、设备调校记录以及设备监测数据分别与设备安装个数、设备安装距离、设备调校以及设备监控设定的规范数据对比；
根据对比结果，判定设备的安装个数合规性、安装距离合规性、调校合规性以及监测有效性，得到判定结果。
进一步，步骤s3中，根据如下公式计算安全监控系统的诊断指数值的评分值si：
其中，ci为第i个指数值；ciw为第i个指数值对应的很不安全临界值；cio为第i个指数值对应的中性临界值；cib为第i个指数值对应的很安全临界值。
进一步，步骤s4中，采用层次分析法计算安全监控系统的诊断指数值的权重：
设置层次分析法中的层次模型，将安全监控系统合规性作为目标层，将安全监控系统的诊断指数值作为准则层，其中，将安全监控系统的安装指数值、配置指数值、运行维护指数值以及平台组件指数值作为准则层的第一层，将安全监控系统的安装指数值包括的子指数值、配置指数值包括的子指数值、运行维护指数值包括的子指数值以及平台组件指数值包括的子指数值作为准则层的第二层；
根据如下公式计算安全监控系统的诊断指数值的权重wi：
wi＝w2i*w1j；
其中，wi为准则层中第二层的第i个指数值相对于目标层的权重；w2i为准则层中第二层的第i个指数值对应于准则层中第一层的第j个指数值的权重；w1j为准则层中第一层的第j个指数值相对于目标层的权重。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种煤矿安全监控系统自诊断方法，通过建立煤矿安全监控系统诊断参数体系，基于煤矿安全监控系统本身，对其进行诊断、自评价，当出现不合规项时自动识别并展现出来，保障煤矿安全监控系统的可靠运行。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明，如图所示：
本发明的沥煤矿安全监控系统自诊断方法，其特征在于：包括如下步骤：
s1.采集安全监控系统的诊断参数，其中，诊断参数包括安装参数、配置参数、运行维护参数以及平台组件参数；
s2.根据诊断参数确定安全监控系统的诊断指数值，其中，诊断指数值包括安装指数值、配置指数值、运行维护指数值以及平台组件指数值；
s3.对诊断指数值进行评分处理，得到诊断指数值的评分值；
s4.确定安全监控系统的诊断指数值权重，其中，诊断指数值权重包括安装指数值权重、配置指数值权重、运行维护指数值权重以及平台组件指数值权重；
s5.根据诊断指数值的评分值以及诊断指数值对应的权重确定安全监控系统的诊断结果。
将安全监控系统的诊断结果进行展示，可以在安装监控系统中增加一套gis模块，并将矿井图绑定到gis模块系统上，具体过程如下：
利用现有的开源代码组件，搭建gis模块系统，该gis模块包括openlayers、geoserver以及postgis，其中，openlayers负责矿井一张图的展现以及页面web端数据交互的api(通信接口)；geoserver为gis服务器，保证gis模块的正常运行；postgis为gis数据库，用于存储矿井巷道点、线以及空间位置关系等属性信息。搭建好gis模块系统后，将矿井的cad图(煤矿安全监测装备平面布置图)通过软件(如：cad画图软件)转换为一般图片上传到gis模块，根据矿井现实情况，人工绘制矿井巷道以及巷道属性，其中巷道属性包括巷道名称、类型、用途、断面尺寸、进风、回风以及所属工作面，从而形成矿井一张图；通过gis模块的矿井完整性检查功能，依据采煤方法以及开拓方式等信息，自动识别出巷道绘制的正确性，并给出提示，从而保证绘制的矿井一张图准确可靠。
在矿井巷道及其属性绘制完成后，对安全监控系统分站、交换机、甲烷传感器、温度传感器、风速传感器等设计不同的图标，在gis模块系统上，通过手动拖拽的方式，绑定到矿井一张图上，从而完成矿井设备的图形化绘制，使得矿井一张图更加完整。
本实施例中，步骤s1中，基于煤矿安全规程及相关标准规范，从监控系统安装、配置、运行维护以及功能完整性等方面考虑，采集安装参数、配置参数、运行维护参数以及平台组件参数，其中，安装参数包括设备安装个数参数、设备安装到位参数；配置参数包括传感器量程配置合规参数、传感器报警与断电门限配置达标参数、控馈关系定义完善参数；运行维护参数包括实时监测状态参数、控馈一致性参数、断电控制时长参数、甲烷传感器定期调校参数、甲烷电与风电闭锁定期测试参数、监控日报查看参数、人工测量瓦斯参数、监控设备有效性参数；平台组件参数包括双击热备状态与文件同步参数、系统磁盘与数据状态参数。
为更好地从整体上评判煤矿安全监控系统的合规性，将上述被包括的各个子参数标记为相对独立又相互联系的统计参数，建立煤矿安全监控系统合规性评判参数体系。
为对矿井各种设备进行约束管理，从参数体系中，基于安装参数及配置参数，将安装参数包括的设备安装个数参数、设备安装到位参数；配置参数包括的传感器量程配置合规参数、传感器报警与断电门限配置达标参数、控馈关系定义完善参数，作为参照因数，建立安全监控系统的判定准则，对设备的安装个数合规性、安装距离合规性、调校合规性以及监测有效性进行判定处理，保证及时发现不合规项，避免因监控系统不可靠引起的事故隐患。具体的判定处理过程如下：
判定设备安装个数是基于煤矿安全规程等，判断矿井中安装的传感器等设备数量是否符合要求。首先建立不同种类矿井的不同类型巷道应该安装的监测设备种类及个数规则库，并保存在gis模块数据库中，然后基于矿井一张图中巷道用途属性、煤矿瓦斯等级以及煤层自燃发火等级等信息，确定矿井一张图中各类巷道应该安装的传感器等设备的类型及个数，对比矿井一张图中巷道上已有的传感器等设备的信息，从而判定传感器等设备的安装个数是否合规。
判定设备安装距离是通过煤矿井下定位装置来检测采掘工作面的传感器等设备安装距离是否合规；其中，煤矿井下定位装置基于uwb技术实现，所述定位装置主要包括传感器和定位基站两部分，其中，传感器内置有uwb接收器和主动uwb标签，而定位基站主要包括uwb参考标签和uwb接收器。定位基站绑定在工作面两端液压支架上，由传感器中的主动uwb标签发送信号给定位基站，定位基站通过uwb接收器接收发射的uwb信号，通过过滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声干扰，得到含有效信息的信号，再通过中央处理单元进行测距定位计算分析，最后将定位计算结果回发给传感器，传感器通过uwb接收器接收到定位计算结果，并通过分站将定位计算结果上传到地面中心站。gis矿井一张图通过webservice等接口，获得中心站中传感器定位信息、传感器所在工作面信息以及类型等。根据煤矿安全规程中对设备安装距离的要求，对比实际测量得到的矿井巷道环境中传感器等设备的安装距离，来判定传感器等设备的安装距离是否合规，并实时展现在gis矿井一张图中。
判定传感器调校是根据调校周期、调校过程监测值变化及持续时间来判断是否调校以及调校过程是否合规。依据调校周期，通过查询煤矿安全监控系统数据，查看是否有调校标志；如未查询到调校标志，则分析应该调校日期附近5天的监测值变化情况，如果监测值变化过程满足调校要求则判定为调校合规，不需要再进行调校操作，否则需要进行调校。通过分析该传感器所在监测点的历史调校记录，得到调校开始时间最小值、报警值出现时间间隔、调校持续时间、报警值持续时间、调校期间监测值变化率分布等信息，并定期更新保存到gis模块数据库中，并取一定的置信区间作为判定标准，用来判定调校过程是否合规。
判定传感器监测有效性是基于数理统计，分析出co、ch4、温度、风速等不同类型的传感器在工作面、回风巷等主要作业地点的最小变化阈值，通过与最小变化阈值的比较进行判定。具体为首先通过数据库t-sql方式统计不同瓦斯等级矿井同一监测点(传感器所在处)连续30天数据，得到不同变化量的时间分布和平均变化量，进而分析出此监测点的最小变化阈值及时间，然后根据此最小变化阈值，统计变化时间内监测点的变化值是否大于此值，如果大于此值，则判定传感器监测合规，否则传感器监测存在异常。
通过上述的判定比较，得到判定结果，可以将判定结果，通过系统接口传输到gis模块矿井一张图上进行展示，同时可将判定结果中得到的设备信息(包括设置安装个数等)、矿井信息(包括传感器配置信息等)以及设备空间位置信息(包括设置安装到位个数等)作为计算相关指数值的因子。
步骤s2中，计算安全监控系统的诊断指数值，其中，诊断指数值指的是诊断参数对应的指数值，则根据上述煤矿安全监控系统合规性评判参数体系，诊断指数值包括安装指数值、配置指数值、运行维护指数值以及平台组件指数值；而安装指数值的子指数值为设备安装个数指数值、设备安装到位指数值；配置指数值的子指数值为传感器量程配置合规指数值、传感器报警与断电门限配置达标指数值、控馈关系定义完善指数值；运行维护指数值的子指数值为实时监测状态指数值、控馈一致性指数值、断电控制时长指数值、甲烷传感器定期调校指数值、甲烷电与风电闭锁定期测试指数值、监控日报查看指数值、人工测量瓦斯指数值、监控设备有效性指数值；平台组件指数值的子指数值为双击热备状态与文件同步指数值、系统磁盘与数据状态指数值。
对各参数对应的指数值进行计算：
设备安装个数指数值，主要指的是根据《煤矿安全规程》等相关法律法规规定的煤矿不同地点应该安装的不用类型的传感器的数目是否符合要求。该指数值计算方法为：
设备安装到位指数值，主要是采煤工作面t0、t1、t2、t3等和掘进工作面t1、t2、t3等传感器的安装距离是否符合规定。该指数值计算方法为：
传感器量程配置合规指数值，为符合量程规定的传感器个数与有量程规定的传感器个数的比值。该指数值计算方法为：
传感器报警与断电门限配置达标指数值，指的是传感器的报警门限、断电门限以及复电门限值是否符合规定，如任一门限值不符合规定，均认为该传感器配置不合规。该指数值计算方法为：
控馈关系定义完善指数值，主要指的是控制量和馈电量必须定义完整，任一状态量缺乏均为不合规。该指数值计算方法为：
实时监测状态指数值，指的是统计一定周期内(最近7天)监控设备状态为非故障的总时长。该指数值计算方法为：
控馈一致性指数值，指的是统计一定周期内(最近30天)，控馈一致的设备总数占比。该指数值计算方法为：
断电控制时长指数值，指的是统计一定周期内(最近30天)，监控系统交叉控制断电时间合规的占比。该指数值计算方法为：
甲烷传感器定期调校指数值，为当前定期调校且调校合规的传感器的个数占比。该指数值计算方法为：
甲烷电与风电闭锁定期测试指数值，为甲烷电闭锁和风电闭锁按期测试的情况，如未定义甲烷电、风电闭锁测试，则直接判定不合规。该指数值计算方法为：
监控日报查看指数值，为统计一定周期内(最近30天)，煤矿调度人员查看监控日报天数的占比。该指数值计算方法为：
人工测量瓦斯指数值，为人工测量瓦斯指数为统计一定周期内(最近30天)按期瓦斯巡更的记录占比。该指数值计算方法为：
监控设备有效性指数值，为监控设备有效性指数为传感器监测设备有效性占比。该指数值计算方法为：
双击热备状态与文件同步指数值，为统计一定周期内(最近30天)监控系统双击热备状态与文件同步正常的时长占比。该指数值计算方法为：
系统磁盘与数据状态指数值，为统计一定周期内(最近30天)监控系统磁盘空间未超过80％且cpu低于70％的时长占比。该指数值计算方法为：
本实施例中，步骤s3中，对于参数体系中的每个参数，依据专家经验人为的确定各个参数对应的指数值的很安全临界值c很好、中性临界值c一般和很不安全临界值c很差。很安全临界值c很好为指数值得满分的标准值，当指数值大于等于c很好时指数值评分为满分，即100分；中性临界值c一般为指数值得60分的标准值；很不安全值c很差为指数值得0分的标准值，当指数值小于等于c很差，指数值评分为0。其余采用线性插值法确定指数值评分。则根据如下公式计算煤矿安全监控系统合规性评判参数体系中参数对应的指数值的评分值si：
其中，ci为第i个参数对应的指数值；ciw为第i个参数对应的指数值的很不安全临界值；cio为第i个参数对应的指数值的中性临界值；cib为第i个参数对应的指数值的很安全临界值。
本实施例中，步骤s4中，采用层次分析法确定参数体系中各参数对应的指数值的权重，设置层次分析法中的层次模型，将安全监控系统合规性作为目标层，将安全监控系统的各参数对应的指数值作为准则层，其中，将安全监控系统的安装指数值、配置指数值、运行维护指数值以及平台组件指数值作为准则层的第一层，将安全监控系统的安装指数值包括的子指数值、配置指数值包括的子指数值、运行维护指数值包括的子指数值以及平台组件指数值包括的子指数值作为准则层的第二层，也就是将参数体系中的各个参数对应的指数值作为准则层的第二层。
对于准则层的第一层构建判断矩阵a，根据矩阵a的最大特征值及其特征向量，计算出第一层的权重w1j及不一致系数α，根据不一致系数α调整判断矩阵a，使得判断矩阵a具有一致性，同时更新权重w1j；接着构造准则层的第二层的判断矩阵b，由于第一层的判断矩阵已经满足一致性，则可以直接根据判断矩阵b，求出b的最大特征值及其对应的特征向量，继而得到第二层中指数值对应于第一层指数值的权重w2i。
最终得到安全监控系统参数体系中参数对应的指数值相对于目标层的权重wi:wi＝w2i*w1j；其中，wi为准则层中第二层的第i个指数值相对于目标层的权重；w2i为准则层中第二层的第i个指数值对应于准则层中第一层的第j个指数值的权重；w1j为准则层中第一层的第j个指数值相对于目标层的权重。
步骤s5中，根据上述得到的第i个指数值的评分si以及权重wi，采用线性加权的方式得到煤矿安全监控系统合规性的百分制综合得分
将得到的煤矿安全监控系统合规性的百分制综合得分s'作为衡量安全监控系统整体合规性的依据，对安全监控系统进行诊断：综合得分s'越高表明安全监控系统整体的合规性越好，反之，安全监控系统整体的合规性越差。
可以将诊断结果返回给gis模块系统矿井一张图，将带有数字标识的结果直接显示在一张图上，将表示强弱、好坏等程度性的结果使用不同的颜色进行表示，即可使用黄橙红等醒目程度逐渐加强的颜色序列表示由弱到强的严重程度，从而使得诊断结果在矿井一张图上得到清晰而准确的展现。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！