煤礦安全動態評估與診斷系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煤礦安全生產和管理系統，屬于礦山安全技術領域。
【背景技術】
[0002]煤礦安全生產和管理是煤礦企業最核心的工作，目前我國煤礦安全信息系統還停留在信息集成和展示的層面，缺乏大數據歷史分析、挖掘和預測，無法建立事前預防預控機制。
[0003]二十世紀90年代以來，我國煤炭安全生產信息化建設迅速展開，取得了長足的進步，主要有如下幾個方面:
I網絡環境建設:各生產礦井基本上都建立了基于工業以太網搭建的工業控制網絡，以及面向企業信息化建設的局域網。
[0004]2煤礦綜合自動化系統建設:基于工業控制網絡以工業組態軟件為基礎搭建綜合自動化信息集成平臺，將各分散的生產過程控制系統、安全監控系統集中一個平臺管理，初步實現安全、生產遠程監測。
[0005]3以煤礦安全避險“六大系統”為主題的系統建設:2010年國家安全監管總局、國家煤礦安監局提出建設完善煤礦井下安全避險“六大系統”，包括建設瓦斯監測監控系統、人員考勤定位系統、礦井通信聯絡系統、礦井壓風自救系統、供水施救系統、以及井下緊急避險系統。
[0006]4企業管理信息系統建設:包括生產調度指揮系統、原煤生產系統、煤質及運銷管理系統等面向特定專業部門的管理信息系統。
[0007]然而，煤炭安全生產是一個綜合系統工程，不僅僅是數據的實時收集和監測展示，涉及到人員、設備、生產環境、管理四大要素的相互影響和聯動，涉及到采煤、掘進、機電、運輸、通風、地測和防治水、調度、洗選、運銷等諸多生產環節和專業管理的相互協作，涉及到對歷史生產過程的回顧整理和分析挖掘、對現勢生產狀態的總結概括和推理診斷、對未來安全狀況的預判和預警。
[0008]縱觀我國煤礦信息化建設近10多年的發展，煤炭企業建設的諸多安全生產信息系統還停留以系統集成為主的生產和流通過程的數字化和信息化層面上，沿襲部門專業條塊分割的信息化模式，存在諸多問題:
I部門專業之間信息系統割裂。
[0009]2人員、設備、環境、管理四大要素割裂。
[0010]3歷史安全、現勢安全和未來安全割裂。
[0011]4安全生產要素的時間和空間維度割裂。
[0012]5安全生產信息系統重展示輕分析挖掘。
[0013]6安全生產多定性評估而少定量診斷。
[0014]7安全生產信息系統的軟硬件伸縮性不足。
【發明內容】
[0015]本發明的目的在于提供一種煤礦安全動態評估與診斷系統，在人機環管四大安全生產要素綜合集成的基礎上，根據現勢數據量化概括當下的安全生產狀況，發現目前存在的安全風險和問題，診斷推理風險與問題發生的原因及可采取的處理措施，根據歷史和現勢對未來的安全生產形勢進行預判和預警，實現煤礦安全生產的動態診斷和輔助決策。
[0016]本發明的技術方案如下:
一種煤礦安全動態評估與診斷系統，包括服務器、操作終端、網絡交換設備、井下監測裝置，位于井上的服務器以及操作終端通過連接設備與井下監測裝置連接，所述的井下監測裝置為檢測井下頂板壓力、防火瓦斯數據的檢測裝置；所述的井下監測裝置將采集到的數據經網絡交換設備傳輸至服務器、操作終端，經過信息處理在操作終端顯示結果。
[0017]根據所述的煤礦安全動態評估與診斷系統，所述的服務器包括并列設置的數據庫服務器、數據采集服務器、管控服務器。
[0018]根據所述的煤礦安全動態評估與診斷系統，網絡交換設備為環網交換機，井下監測裝置包括防火瓦斯檢測器、一氧化碳監測器、頂板壓力監測器。
[0019]根據所述的煤礦安全動態評估與診斷系統，所述的防火瓦斯檢測器連接有溫度、瓦斯、通風傳感器，一氧化碳監測器與一氧化碳監測器連接，頂板壓力監測器連接有頂板壓力傳感器。
[0020]一種煤礦安全動態評估與診斷方法，其特征是所述方法包括下列步驟:
步驟1:梳理、收集、清洗、轉換煤礦安全主題相關的基礎、實時和業務數據；
步驟2:定義煤礦安全綜合數據庫的數據模型、邏輯數據結構和物理數據結構；
步驟3:定義在線監測系統的實時性數據集成協議，開發實時性數據傳輸接口 ；
步驟4:定義業務管理系統的事務性數據集成協議，開發事務性數據傳輸接口 ；
步驟5:梳理煤礦安全規范規程體系，建立煤礦安全知識分類體系及元數據庫；
步驟6:根據煤礦安全知識的特點，選擇合理的知識表示方式和推理方式；
步驟7:定義煤礦安全動態診斷專家知識庫的概念數據模型和邏輯數據結構；
步驟8:根據煤礦安全知識規則體系，建立煤礦安全評估和推理的專家知識庫；
步驟9:開發元數據庫管理系統，進行專家知識庫中評估打分知識結構、打分策略以及安全推理知識體系的定義、管理維護；
步驟10:開發知識庫庫管理系統，進行知識的增加、刪除、更新、查找，以及正確性、歧義性、冗余性、包含性檢查；
步驟11:開發知識庫的推理機和解釋機，進行安全知識的推理以及解釋；
步驟12:基于高精度地質模型理論研究開發三維虛擬礦井可視化平臺，支持煤層三維可視化、鉆孔/斷層/巷道建模、三維漫游、地質剖切；
步驟13:在虛擬礦井平臺下接入各類在線監測數據及綜合自動化系統的各類設備，實現三維可視化展示、信息查詢、管理等功能，支持危險源三維預警分析、重大事故避災路線分析功能；
步驟14:基于C/S模式和B/S模式實現局域網三維虛擬場景發布；
步驟15:根據綜合數據庫中在線收集的狀態數據，應用安全評估專家知識庫，對煤礦安全生產活動進行安全狀況打分評估，反映煤礦安全現勢和近期的狀況； 步驟16:針對狀況評估打分的結果，基于專家知識庫對發現的問題進行分析和解釋，給出原因及處理措施；
步驟17:對用戶提交的診斷任務進行配置和管理，制定用戶診斷內容、診斷范圍和診斷時間計劃。
[0021]本發明以綜合集成的煤礦信息系統和監測監控系統為基礎，建立煤礦安全綜合數據庫和專家知識庫；結合煤礦日常事務性數據和實時性監測監控數據，基于三維虛擬礦井模型，建立煤礦安全動態診斷系統，最終降低煤礦安全生產事故的發生，實現煤礦安全管理的信息化、現代化。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的硬件原理示意圖。
[0023]圖2為本發明煤礦安全動態評估與診斷系統構成原理示意圖。
[0024]附圖中:1、操作終端；2、環網交換機；3、防火瓦斯檢測器；4、一氧化碳監測器；5、頂板壓力監測器；6、溫度、瓦斯、通風傳感器；7、一氧化碳傳感器；8、頂板壓力傳感器；9、數據庫服務器；10、數據采集服務器；11、管控服務器。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖，通過實施例對本發明作進一步說明。
[0026]本發明的目的在于提供一種煤礦安全動態評估與診斷系統，在人機環管人員、設備、生產環境、管理四大安全生產要素綜合集成的基礎上，以煤礦開采技術方法以及煤炭行業、集團、礦井制定的各類安全生產規程規范為依據，應用二維/三維地理信息系統、現代數理統計、數據挖掘技術、量化分析技術，對煤礦安全生產相關的信息進行綜合展示、關聯分析、探索挖掘、概括推理，發現歷史數據中蘊含的安全生產知識規則和人機環管要素演化模型，根據現勢數據量化概括當下的安全生產狀況，發現目前存在的安全風險和問題，診斷推理風險與問題發生的原因及可采取的處理措施，根據歷史和現勢對未來的安全生產形勢進行預判和預警，實現煤礦安全生產的動態診斷和輔助決策。
[0027]煤礦安全動態評估與診斷系統包含服務器、操作終端1、環網交換機2、防火瓦斯檢測器3、一氧化碳監測器4、頂板壓力監測器5，設置在井下的防火瓦斯檢測器3、一氧化碳監測器4、頂板壓力監測器5分別與環網交換機2連接，環網交換機2通過網絡與設置在井上的服務器和操作終端I連接。
[0028]本發明還設有溫度、瓦斯、通風傳感器6，與防火瓦斯檢測器3連接，將采集的相應信號送入防火瓦斯檢測器3處理；設有一氧化碳傳感器7，與