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一种通过时间差进行矿井下温度预警的方法

阅读:112发布:2022-08-13

专利汇可以提供一种通过时间差进行矿井下温度预警的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 请求 保护一种通过时间差进行 煤 矿井下 温度 预警的方法,涉及煤矿安全领域。本发明通过定时获取 采样 数据,对数据进行分析筛选,获取拟合序列,绘制直线方程的拟合曲线,根据拟合曲线计算出时间差,并运用时间差对预警等级进行判断,发生异常时采取相应的预警措施。本发明相对准确的描述温度变化趋势,预测矿井温度,合理地划分预警等级。,下面是一种通过时间差进行矿井下温度预警的方法专利的具体信息内容。

1.一种通过时间差进行矿井下温度预警的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)设置采样频率,温度上限T高,温度下限T低;
(2)设置三个预警等级,并通过设置三个时间差标准t黄、t橙、t红作为预警触发条件;
(3)对传感器传上来的数据通过过滤算法进行筛选,去除错误数据;
(4)根据筛选处理之后的温度数据,获取预拟合序列Sn;调用Matlab求直线方程的系数,绘制直线方程的拟合曲线,根据拟合曲线求取时间差,通过时间差与预警触发条件进行比较,对不同预警等级发出不同的警报,并采取相应的预警措施。
2.根据权利要求1所述的通过时间差进行煤矿井下温度预警的方法,其特征在于所述获取拟合序列的方法是,设置温度变化的幅度阈值T幅,计算每次采取的温度数据变化幅度值ΔT,记录连续三次ΔT,若每次都小于T幅,则表明此时矿井温度出于正常状态或者轻微的异常状态,获取此时刻以及最近的11个点,共12个数据点,用以绘制拟合曲线;若每次ΔT都大于T幅,表明此时温度表现出异常状况,获取此刻以及最近的5个点,共6个数据点作为拟合序列,用以绘制拟合曲线。
3.根据权利要求1所述的通过时间差进行煤矿井下温度预警的方法,其特征在于,所述获取时间差的方法是,记录此刻横坐标t1,找出拟合曲线中温度为温度上限T高的点,记录该点的横坐标t2,t2与t1之差就是本次计算获取的时间差t。
4.根据权利要求3所述的通过时间差进行煤矿井下温度预警的方法,其特征在于,所述通过时间差与预警触发条件进行比较,对不同预警等级发出不同的警报的方法是:比较t与t红,若t<=t红,进行红色报警;若t>=t红,比较t与t橙,如果t<=t橙,进行橙色报警;若t>=t橙,比较t与t黄,如果t<=t黄,进行黄色报警。

说明书全文

一种通过时间差进行矿井下温度预警的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及物联网通信技术中的煤矿安全领域,尤其涉及一种温度预警的方法,适用于煤矿安全监管系统。

背景技术

[0002] 随着社会的发展和科学的进步,煤矿机械化程度不断提高,特别是随着开采深度的逐渐增加,矿井热害问题日益突显,高温环境不仅影响生产效率,而且严重危害着工作人员的健康。对热害的防治已经成为了煤矿安全生产中的一个重要课题,所以对矿井温度的预警也越来越重要。
[0003] 目前,煤矿矿井下对温度的预警主要采用的是超限预警方式,通过设置温度预警阈值,当温度到达这个阈值时进行声光报警,这种方法最简单直接,但同时也存在缺陷,实时的数据无法判断温度变化的快慢,对不同等级的预警所采取的措施缺乏合理性。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足,本发明提出用曲线拟合预测矿井温度,计算时间差,并通过时间差进行温度预警的方法,可以相对准确的描述温度变化趋势,预测矿井温度,合理地划分预警等级,根据不同预警等级采取合理的措施。
[0005] 本发明采用的技术方案如下:
[0006] 一种通过时间差进行煤矿井下温度预警的方法,其包括以下步骤:
[0007] (1)设置采样频率,温度上限T高,温度下限T低;
[0008] (2)设置三个预警等级,并通过设置三个时间差标准t黄、t橙、t红作为预警触发条件;
[0009] (3)对传感器传上来的数据通过过滤算法进行筛选,去除错误数据;
[0010] (4)根据筛选处理之后的温度数据,获取预拟合序列Sn;调用Matlab求直线方程的系数,绘制直线方程的拟合曲线,根据拟合曲线求取时间差,通过时间差与预警触发条件进行比较,对不同预警等级发出不同的警报,并采取相应的预警措施。
[0011] 传统的温度预警方法是通过设置温度预警阈值,超限后进行声光报警。本发明提出的通过时间差进行温度预警的方法,是使用曲线拟合的方式预测温度变化趋势,实时更新拟合曲线,根据绘制的拟合曲线到达温度上限的时间计算出时间差,用时间差与设置的不同预警等级触发时间进行比较,如果发现异常,则采取相应等级的预警措施。
[0012] 本发明提出的通过一种通过时间差进行煤矿井下温度预警的方法,能够相对准确的描述温度变化趋势,预测矿井温度,合理地划分预警等级。附图说明
[0013] 图1为本发明涉及的通过时间差进行煤矿井下温度预警方法的流程图
[0014] 图2为常见函数拟合曲线比较图;
[0015] 图3为计算时间差模型图;
[0016] 图4为获取拟合数据序列流程图。

具体实施方式

[0017] 为了更好的理解本发明的技术方案,以下结合附图对实施方式作进一步的描述。
[0018] 如图1所示,设置基本参数,包括:采样频率,温度上限T高,温度下限T低。根据矿井实际环境以及采取预警措施的实施效率划分三个预警等级,警报严重程度由低到高依次分为:Ⅲ级预警(黄色警报),Ⅱ级预警(橙色警报),Ⅰ级预警(红色警报),设置三个时间差标准t黄、t橙、t红作为预警触发条件。
[0019] 采集数据,对传感器传上来的数据进行筛选统计,运用过滤算法去除错误数据,把处理之后的数据显示出来。根据显示出来的温度数据获取拟合序列,利用剩余平方和检验法算出该序列的拟合函数系数,绘制拟合曲线。本发明中采用一次函数作为拟合函数,通过以下例子进行说明。
[0020] 以一个异常温度数据序列为例,假设序列Sn={24.2024.3224.5825.0825.2625.5025.8526.0326.4526.6026.9827.06},假设温度变量为T,时间变量为t,横坐标为时间,纵坐标为温度,调用Matlab软件,对Sn进行常见函数拟合,绘制出几种常见函数的拟合曲线,如图2所示。从图2中可以看出,二次方程、三次方程、幂函数等拟合出来的曲线在数据序列范围之外会发生急剧的变化,虽然其对已知数据序列的拟合度可能较高,但经过观察曲线,发现曲线的走势受最后两个数据点的位置关系影响较大,所以不适合用于对未来温度的预测,而直线方程受最后两个数据点的位置关系影响较小,能够较好的描述一定时间内温度变化趋势。通过对矿井下实际温度数据的分析,发现在日常工作中,通强度一定,井下温度变化趋势非常缓慢,只有发生异常时温度才会发生明显的变化,直线方程拟合曲线也可以描述正常时的温度变化。因此本发明采用直线方程对温度数据进行拟合。
[0021] 根据拟合曲线计算时间差,如图3所示。按《煤矿安全规程》的规定,井下各地点温度不允许超过28℃(井下变电所,变电硐室30℃),为方便解释本预警方法原理,设置上限温度为30℃,而实际运用中温度上下限的设置要结合矿井通风情况,降温速度等实际情况而决定。记录此刻横坐标t1,找出拟合曲线中温度为30℃的点,记录该点的横坐标t2,t2与t1之差就是本次计算获取的时间差t。比较t与t红,若t<=t红,进行红色报警,通知人员安全撤离;若t>=t红,比较t与t橙,如果t<=t橙,进行橙色报警,停止作业,通知技术人员勘测;若t>=t橙,比较t与t黄,如果t<=t黄,进行黄色报警,加大通风强度,开启制冷设备,加大制冷强度。采取一系列措施后当检测到温度T<=T低,减小制冷强度,恢复正常生产。
[0022] 为保证拟合曲线准确性更高,获取的拟合序列不能过短或过长,过短可能存在数据的特殊性,导致拟合的曲线没有参考价值,过长则会使拟合曲线变化趋势不明显,影响对温度的预测,获取拟合序列的流程如图4所示。本发明获取拟合序列采用的方法是:设置温度变化的幅度阈值T幅,计算每次采取的温度数据变化幅度值ΔT,记录连续三次ΔT,若每次都小于T幅,则表明此时矿井温度出于正常状态或者轻微的异常状态,获取12个数据点用以绘制拟合曲线,能够反应温度的整体变化趋势;若每次ΔT都大于T幅,表明此时温度表现出异常状况,正在逐渐升高并且变化速度比较快,为更明确温度变化趋势,获取6个数据点用以绘制拟合曲线。上述温度变化幅度阈值需要通过对矿井实际情况的分析后进行设置。
[0023] 本发明使用了曲线拟合的方法,对温度传感器采集的温度数据进行定时拟合,根据拟合曲线计算出的时间差,达到了预测矿井温度并进行不同等级预警的目的。
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