基于控制分区瓦斯监测数据可信度与异常值分析

摘要

本文综述了我国煤矿安全生产的现状，指出瓦斯已成为影响我国煤矿安全生产的最大威胁。通过现场调研表明，煤矿的作业地点和相关重要位置，每天均有大量通风和瓦斯的数据测得和保存，但所测定的瓦斯数据进入安全技术管理的生命周期十分短，主要是用来判断当时当地瓦斯是否超限以决定是否允许正常作业生产，其后即被保存而很少再用。大量的数据除了直接指示测点区域的安全状况以外，其中还包含了瓦斯运移与积聚的重要信息。有效解读通风瓦斯数据时空序列所隐含的瓦斯涌出、转移、平衡、积聚的趋势和现状，并将日常测值予以实时分析以确定该测值可能揭示的通风瓦斯异常和瓦斯灾害预警，对于掌握瓦斯治理主动权有着重要的意义。 针对瓦斯监测数据的特点和影响因素，结合煤矿的实际生产情况，本文对瓦斯监测数据进行了可信度与异常值的分析研究。在可信度研究中，由于安全监控系统对其影响较大，所以文中主要采用可靠性理论对监控系统进行分析，指出安全监控系统相对于便携式检测仪器来说，其可靠性相对较差，导致其监测数据的可信度相对较差。在异常值研究中，依照瓦斯测点的信息对全矿井巷道系统进行分区处理，再根据区域所包含的瓦斯测点处监测得到的瓦斯浓度值与此处的风量值，得到区域瓦斯涌出量值(随时间变化的函数)，最终依照平均分配的原则，把控制分区的瓦斯涌出分配到每条巷道，得出每条巷道瓦斯涌出波动图谱、直方图和累计图，再利用蒙特卡罗方法，对全矿井内的每条巷道随机取样，得出全矿井瓦斯涌出规律，进而可以对实时的瓦斯监测数据进行分析，特别是对一些异常值进行前因后果分析，以实现井下重大危险源的辨识。 论文在理论分析的基础上完成了煤矿瓦斯监测数据可信度与异常值分析的数学模型，并完成了相应软件系统的研发。对矿井安全管理和技术人员来说，在获得全矿井瓦斯涌出的规律后，对实时数据进行分析，更有利于做出合理的判断和决策。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1问题的提出及意义

1.2本课题国内外研究现状

1.2.1矿井监控系统

1.2.2监测数据分析

1.2.3矿井通风网络解算与辅助决策

1.3论文的研究目的及内容

1.3.1研究目的

1.3.2研究内容

1.4研究方案

1.5本章小结

2瓦斯监测数据的处理

2.1瓦斯监测数据的影响因素

2.1.1瓦斯涌出量

2.1.2风流影响因素

2.1.3监控设备自身特点

2.2瓦斯监测数据的处理

2.2.1风网解算

2.2.2控制分区方法

2.2.3瓦斯监测数据的处理

2.3本章小结

3瓦斯监测数据可信度分析

3.1瓦斯监测数据可信度概述

3.1.1瓦斯监测数据可信度的概念

3.1.2瓦斯监测数据可信度的性质

3.2可靠性理论

3.2.1可靠性的基本概念与数量指标

3.2.2系统可靠性模型与可靠度计算

3.2.3系统可靠度分配

3.3安全监控系统可靠性分析

3.3.1安全监控系统可靠工作的影响因素

3.3.2监控系统可靠性分析

3.4瓦斯监测数据可信度分析

3.4.1监控系统监测数据的可信度

3.4.2人工监测数据的可信度

3.4.3分析过程

3.5本章小结

4瓦斯监测数据异常值分析

4.1瓦斯监测数据异常值概述

4.1.1异常值的概念

4.1.2异常值的类型

4.1.3真异常和假异常值的区分

4.1.4异常值属性的识别原则

4.2蒙特卡洛(Monte Carlo)方法

4.2.1蒙特卡罗法

4.2.2随机数的产生方法分析

4.3异常值的分析

4.4本章小结

5瓦斯监测数据可信度与异常值分析系统的模型研究

5.1 UML建模工具

5.2系统功能及实现

5.3系统类模型分析

5.3.1巷道类

5.3.2测点类

5.3.3风道类

5.3.4控制分区类

5.3.5蒙特卡罗类

5.4系统的实现

5.5本章小结

6程序模块开发与实例分析

6.1程序语言的选择

6.1.1 Visual Studio.NET环境下的C#语言

6.1.2 Web Service技术

6.2程序模块的开发

6.2.1通风网络参数模块

6.2.2控制分区划分模块

6.2.3矿井各风道瓦斯涌出的强度确定

6.2.4矿井各风道瓦斯涌出统计规律

6.2.5矿井通风系统瓦斯流量分布预测计算

6.2.6通风系统瓦斯涌出规律展示

6.2.7瓦斯监测数据异常值分析

6.3实例分析

6.3.1矿井概况

6.3.2数据分析

6.4本章小结

7结论

7.1结论

7.2展望

致 谢

参考文献

附 录