通风与瓦斯预测综合分析平台白皮书20120401.doc

矿矿矿矿井井井井通通通通风风风风与与与与瓦瓦瓦瓦斯斯斯斯 预预预预测测测测 综综综综合合合合 分分分分析析析析 平平平平台台台台 常州天地科技股份有限公司常州天地科技股份有限公司常州天地科技股份有限公司常州天地科技股份有限公司 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 常州天地科技 第 I 页 目目 录录 1前言前言 1 2目的和意义目的和意义 3 2 1应用实施效益 3 2 2特色与优势 4 3名词解释名词解释 5 4运行环境运行环境 7 5功能体系功能体系 9 5 1系统方案编制 9 5 1 1通风系统图绘制 9 5 1 2通风参数设置 10 5 1 3监控测点部署 11 5 1 4通风设施设置 12 5 1 5网络结构验证 13 5 1 6通风网络解算 13 5 2通风系统图分析 13 5 2 1安全分区分析 13 5 2 2通风通路分析 14 5 2 3通风上下游分析 15 5 2 4通风立体图 15 5 2 5避灾路线动态演示 16 5 2 6通风数据分布分析 16 5 2 7通风分析报告生成 17 5 3通风网络图分析 17 5 3 1通风网络图生成 17 5 3 2通风网络图编辑 18 5 3 3通风节点优化 19 5 3 4安全分区分析 19 5 3 5通风通路分析 20 5 3 6通风上下游分析 20 5 3 7通风数据分布分析 20 5 3 8通风能耗分析 21 5 4监测数据分析 21 5 4 1实时数据展示 21 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 常州天地科技 第 II 页 5 4 2瓦斯数据图表 22 5 4 3瓦斯态势分析 23 5 4 4瓦斯巡检管理 23 5 4 5综合数据查询 24 5 5专家分析工具 24 5 5 1风量平衡 24 5 5 2风网初始化 25 5 5 3风网解算 26 5 5 4灵敏度分析 27 5 5 5风流成分分析 27 5 5 6瓦斯流分析 28 5 5 7瓦斯波动分析 29 6综合应用平台综合应用平台 30 6 1多屏联动分析平台 30 6 2多级监查平台 33 7企业概况企业概况 36 1 前言前言 进入本世纪以来 国家经济建设的快速发展大大增加了对煤炭的需求 国家以前所未 有的增幅实现了产量的逐年递增 为保证国民经济的高速发展提供了必要的能源保障 与 此同时 本世纪初煤矿的因公伤亡人数在上一世纪末的较高水平上继续有所升高 特别是 煤矿的特别重大事故从次数到频度都有了显著的攀升 并于 2004 2005 年达到了顶点 连续出现数起百人以上的特别重大恶性事故 造成了巨大的社会震动 此后国家果断地启 动了以明确煤矿安全责任 加大处罚力度 加强管理为显著特征的应对措施 并大幅度增 加对煤矿的安全投入和基础建设投入 带动煤炭企业重视安全基础建设与人员培训 取得 了显著成效 煤矿伤亡人数近年来持续减少 但是我国煤矿的事故率和人员伤亡规模仍在 高位徘徊 煤矿依然是极具安全风险的行业 煤矿安全的影响与控制因素构成难以准确应 对的复杂巨系统 因此煤矿安全状况的改进是一项系统工程 而且充满了潜在的风险和难 以避免的反复 即是说 在相当长的时期之内 煤矿安全不断改善的数据背后仍隐藏有潜 伏的脆弱性 煤矿通风瓦斯管理是煤矿安全管理的核心 而处于煤矿安全中心地位的通风瓦斯问题 则以井巷系统为载体 以事故 灾变的成灾过程及其预防与控制为关注中心 煤矿的采掘作 业引起围岩状态的不断变化 由此导致瓦斯涌出并影响到瓦斯涌出的波动 而通风瓦斯的 异常波动变化进入到相关致灾因素的不利组合则可能导致事故 在煤矿所发生的重大以至 特别重大事故中 瓦斯事故首当其冲 而瓦斯事故的起因及其发展 与矿井通风及通风系 统密不可分 煤矿的日常运行与管理习惯于以系统划分职责范围和技术领域 例如通风系统 供电 系统 排水系统 运输系统 瓦斯抽放系统 灌浆系统 压风系统 监测系统等等 各系 统均有其技术与装备特点 也有其主管的部门 目前煤矿的安全管理大多以设备 技术 工艺 职责以及管理架构为界 如此以系统划分的安全责任制具有责任明确 易于奖惩 方便管理的优势 但也有其明显的不足 这种状况一方面人为割裂了各系统各种致灾因素 之间的关联 以致在应对不同部门管理的不同系统的潜在致灾因素的可能耦合面前缺乏准 备 同时又难以在各个系统内部给出清晰的与其外界环境相关联的安全管理概念 以回采工作面为例 工作面设备失爆 采煤区队责任体系内的安全相关因素 与工作 面范围的瓦斯局部积聚 通风瓦斯区队责任体系内的安全相关因素 即具有可能导致瓦斯 爆炸的强关联特征 传统的研究和管理习惯于分别审视 分析和处理每一具体的系统及系 统中的某些点 例如在工作面的例子中采煤队管工作面设备 包括是否失爆 通风队管工 作面通风瓦斯安全 包括是否出现瓦斯积聚 各自在工作面现场是平行和互不干预的关系 一直到区 专业科室以至矿副总工程师一级均是平行和各自为战的关系 只有到了矿总工 程师 矿长层面这两个相互有着强关联的安全因素才在职责上得到综合权衡 因此 迫切 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 2 页 需要需要一种综合分析的手段 打破条块分割带来的片面性 另一方面 由于煤矿瓦斯事故从致灾因素显现 耦合 事故触发 一直到造成广泛影 响的灾变的全过程均与井巷系统以及井巷通风有着难以切割的关联 通风瓦斯管理 和 通风瓦斯安全 成为了专指以瓦斯安全为核心的风源性事故及其管理的专业词汇 在考 虑系统中与通风瓦斯安全相关联的关注点时 往往更需要专业性的系统分析 例如通风系 统分析 瓦斯数据的系统性分析 煤田瓦斯地质分析等 在矿井通风的技术背景下获得对 关联通道网内的风源性事故风险关注点的深度认识 有鉴于此 天地科技股份有限公司所推出了矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 目的 就是从通风瓦斯综合分析的角度 以大量的通风瓦斯监测数据为基础 在通风网络理论 瓦斯分析模型和通风敏感度分析的引导下 针对瓦斯涌出分布及全矿瓦斯流动状况建立起 定量分析模型 从整体层面上分析并确定通风瓦斯的危险区域 瓦斯涌出的状态 矿井分 区的瓦斯涌出规律 以及通风系统所有风道的风流和瓦斯流的波动规律 对日常瓦斯安全 管理中显现的异常发展趋势及瓦斯灾害预警做出指示 该平台集系统方案编制 数据采集分析 实时监测与告警和辅助决策为一体的通风瓦 斯信息分析系统 它有利于进行矿井分区内各子系统特征 各致灾因素及其消长规律 风 险辨识与隐患辨识等的分析 以及致灾因素耦合致灾的预警与控制 提高矿井分区的安全 保障水平 并以分区安全为基础 构建煤矿系统安全的技术体系与长效机制 推动煤矿安 全的技术管理迈向本质安全管理 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 3 页 2 目的和意义目的和意义 2 1 应用实施效益应用实施效益 1 对矿井各类信息数字化的支持对矿井各类信息数字化的支持 系统通过高扩展度的数据采集工具和专业性的图形平台 形成了一个数字化矿井的可 视化平台 首先 高扩展度的数据采集工具可以与当前市场主流的多种安全监控系统进行无缝集 成 不必再进行繁琐的监控数据格式和配置 使得多种数据可以通畅的汇集在同一个平台 下 其次 提供了自主研发的专业性煤矿安全应用图形平台 以流行的微软 Office Visio 风格 支持用户以极为简便的方式创建包括矿井通风系统图在内的多种矿井专业图形 并 且通过对图形元素的对象化管理 使每个图形元素都拥有其特有的属性和定义 如巷道图 形可以有机的反映长度 高度 断面和层位关系 实现了各种信息在同一界面下的直观展 现 2 对通风瓦斯技术人员能力的提升对通风瓦斯技术人员能力的提升 系统提供了新型的通风网络解算算法 摆脱了以往通风技术人员在通风网络解算时 需要依靠经验进行定性调整的弊端 真正实现了从定性向定量的合理过渡 从而在定量数 据分析的基础上 结合通风技术人员的经验进行通风网络解算分析 使解算数据更加真实 可靠 解算过程更加简单便捷 系统提供了基于多种数学方法的通风瓦斯数据分析模型 为通风和瓦斯技术管理人员 提供了矿井不同时期的瓦斯浓度 瓦斯涌出量和瓦斯流量的分析手段 辅助他们进行矿井 瓦斯的实时变动趋势的分析 判断当前矿井瓦斯状况是否出现异常 并分析未来一段时间 内矿井瓦斯可能出现的走势和状态 进而根据这些数据和图表 分析风流和瓦斯变化的原 因以及未来可能造成的结果 提前采取措施 3 对综合治理能力的提升对综合治理能力的提升 系统通过在线监视与预警工具 可以使相关技术人员和调度人员在工业电视和大屏幕 上便能实时查看到井下巷道的通风和瓦斯情况 及时了解井下各条巷道和主要用风点当前 的安全状况 通过瓦斯综合分析工具和通风安全辅助决策工具 通风瓦斯技术人员和主管 总工程师能够在最短的时间内掌握矿井安全运转情况 并方便的进行方案的制定和模拟 这样不仅可以通过推演结果和实际情况的对比 快速发现当前瓦斯涌出的异常发展趋势 有效提高隐患辨识和预警控制能力 而且还可以通过对矿井未来逐步开采过程中通风和瓦 斯的变化状况进行预演 生成最优的通风和瓦斯治理方案 有效提高安全保障水平 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 4 页 2 2 特色与优势特色与优势 率先实现了真正意义上的通风系统能力分析 与瓦斯异常防治的有机融合 独创的风网快速解算能力 能够达到实时动态解算 进一步提高了通风网络 分析的能力和风网改造方案模拟及优选的能力 以巷道灵敏度为标杆 直观展现巷道之间风量和风阻的相互影响关系 通过 正负巷道影响度排行 引导用户进行针对性的调风 彻底摆脱以往试凑方式带来的盲 目性和低效率 提供展现粒度可控的瓦斯流态势分析 能够构画小到巷道 大到分区 乃至 全矿的通风瓦斯涌出分布及波动情况 并进一步做出巷道安全等级及瓦斯浓度变化情 况的判定 为指示潜在危险源和危险区域提供明确的数据支持 为瓦斯异常排查和治理辅助决策提供了诸如 风流瓦斯流分析 通风方案对 比 巷道灵敏度分析 瓦斯浓度超限需风量计算等多种手段 突破性地将以往过于原 则和空泛的矿井灾害预防处理计划向定量化 精细化推进了一大步 打破了矿井灾害 预防处理计划编制的技术瓶颈 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 5 页 3 名词解释名词解释 名称名称解释说明解释说明 风量平衡根据部分巷道的测量风量和估算风量及误差值 计算全矿井风量分配的最优化可能 格局 风网初始化依据全矿井风量数据和部分巷道的风阻数据 获取各井巷经平衡计算后的最优风阻 数据 风网解算即通风网络解算 是运用通风网络中风流流动定律计算各风道风量自然分配的过程 灵敏度各条巷道间风量和风阻的相互影响程度的大小 统一大气节点与外界直接相连的节点编号统一为 1 经验风量没有经过测定 根据矿技术人员印象或调查获得的风量 测量风量某个用风点经过人为测定后的风量数值 一般将此数值填写到通风报表上 误差在 5 10 左右 阈值一个领域或一个系统的界限称为阈 其数值称为阈值 瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌出的瓦斯量 对应于整个矿井的叫矿 井瓦斯涌出量 对应于翼 采区或工作面的 叫翼 采区或工作面的瓦斯涌出量 通风网络图通风系统拓扑结构的准确 客观表达 不考虑井巷的空间位置 方便技术人员根据 其分析通风变化 通风系统图通风系统图以煤矿采掘工程平面图为基础 增加风向标记 通风机 通风构筑物 局部通风装备 测风站等图标信息 并加注服务于通风计算的风道 节点数据信息 构成 风量成分揭示巷道风量的来源 风量的去向 风量来源组成和风量去向组成 风流成分对比揭示同一方案里两条不同巷道的风流来源 风流去向 风流来源组成和风流去向组 成之间的联系 瓦斯流分析揭示巷道瓦斯流占来源巷道的比例和巷道有百分之多少瓦斯流到了其它巷道 数据检测检测当前方案巷道中风量是否有负值 巷道结构中是否有独头巷道 游离巷道和回 路 测风求阻系统依据全矿井风量数据和部分巷道的风阻数据 获取各井巷经平衡计算后的最优 风阻数据 图例矿井通风系统中的通风构筑物在图形中的表现形式 瓦斯测值移动平均 线 移动平均线是指所选时间间隔内所有测值平均点 当时间间隔在样本空间时间段上 依次移动时的连线 移动平均线采用了测点测值的平均值 从整体上反应了测点瓦 斯的变化趋势 移动最大值线表示在所选时间间隔内所有测值最大点的连线 移动 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 6 页 名称名称解释说明解释说明 最小值线则表示在所选时间间隔内所有测值最小点的连线 告警阀值设置巷道和测点的告警级别 不同的级别分别由不同的颜色来表示巷道当前安全级 别是安全 警戒 危险或是高危 测点上 下游区域显示测点的上游区域和下游区域 风流流入某测点的巷道的集合称为该测点的上游 区域 从某测点流出的风流经过的巷道的集合称为该测点的下游区域 巷道上 下游区域显示巷道上游区域和下游区域 风流流入某测点的巷道的集合称为该测点的上游区 域 从某测点流出的风流经过的巷道的集合称为该测点的下游区域 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 7 页 4 运行环境运行环境 服务器服务器客户机客户机 基本配置基本配置推荐配置推荐配置基本配置基本配置推荐配置推荐配置 内存内存2G4G1G2G 处理器处理器奔腾 4 1 5G 奔腾 4 3 0G 或以 上 奔腾 4 1 5G 奔腾 4 3 0G 或以 上 硬盘硬盘40G80G40G80G 硬硬 件件 环环 境境 显示器显示器17 寸19 寸17 寸19 寸 操作系统操作系统 Windows 2000 Professional SP4 Windows XP Professional SP1 Windows 2003 标准版 SP1 Windows 2003 企业版 SP1 Windows 2000 Professional SP4 Windows XP Professional SP1 Windows 2003 标准版 SP1 Windows 2003 企业版 SP1 组件组件 NET Framework 2 0 Internet Information Services IIS NET Framework 2 0 MS Office Web Components 浏览器浏览器Internet Explorer 6 0Internet Explorer 6 0 软软 件件 环环 境境 数据库数据库MS SQL Server 2000 2005无 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 8 页 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 9 页 5 功能功能体系体系 图 5 1 功能体系架构 5 1 系统方案编制系统方案编制 5 1 1 通风系统图绘制通风系统图绘制 提供丰富的图例表示 实现矿井图形的快速绘制和编辑 对矿图中的巷道及测点的基 本信息进行对象化存储 提供矿井图形的绘制功能 并可以利用图例库在矿图中标示各种图例 实现巷道 测点等矿图元素的相关信息的对象化存储 便于编辑和查询 支持多种格式的矿井图形的导入功能 对图形及相关配置信息进行方案化的管理 并提供导入 导出功能 提供多种查找方式 快速定位矿井图形中的指定元素 提供巷道的单双线转换 层次及高度的调整功能 提供配色方案设置功能 实现对多种类型的巷道的色彩渲染 提供鹰眼功能 通过缩略图快速定位到矿图目标位置 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 10 页 图 5 2 图形绘制窗口 5 1 2 通风参数设置通风参数设置 设置风机参数 断面样式 风速检测类型 配置颜色 告警阈值和巷道标题大小的参 数信息 平台还将各种风机风压 功率和效率等特征曲线数字化 辅助通风管理人员对矿 井通风机进行选型 图 5 3 通风参数设置 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 11 页 图 5 4 风机选型 5 1 3 监控测点部署监控测点部署 提供物理传感器与矿图元素的绑定功能 将井下通风 瓦斯和风速等数据信息与图形 显示关联起来 根据通风系统数据 自动生成物理传感器的信息列表 能够获取瓦斯 风速传感器以及通风设施 如风门 风窗 的监测数据 以便获 取实时数据并进行分析 与当前 KJ66 KJ90 KJ95 KJ101 KJ105 等主流瓦斯监控主机实现无缝集 成 提供传感器的批量绑定功能 实现传感器的快速绑定 可扩展至系统所预置范围以外的其他类型传感器 进行相应的数据采集与分析 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 12 页 图 5 5 监控测点部署 图 5 6 监测点数据采集 5 1 4 通风设施设置通风设施设置 提供有效的手段对通风系统中的构筑物 如风门 风窗和风墙 以及主要的通风设施 的排布和布局进行设置 以便通风管理员更精准的把握整个矿井的通风状况 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 13 页 5 1 5 网络结构验证网络结构验证 绘制好的网络图通过验证可以由系统自动监测 对造成网络不通 无法进行解算的问 题给予提示 帮助使用者完成正确的图形绘制过程 5 1 6 通风网络解算通风网络解算 依据矿井系统图中巷道的周长 截面积 风阻等参数 可对系统进行风网解算 得到 巷道的风阻 风量 风压和风速 由此 可以根据采集到的测点的瓦斯数据推算出全矿井 的瓦斯分布状况 图 5 7 通风网络解算 5 2 通风系统图分析通风系统图分析 5 2 1 安全分区分析安全分区分析 工作面作为矿井作业的集中区域 环境与安全要求高 事故相对高发 在通风管理中 相对于其它井巷区域更受关注 并且在通风中应尽可能保证其独立性地位 因此 工作面 的独立性主要是分析多个工作面之间上下游风路的相互关系 划分出工作面独享的风流通 路 以便对各个工作面风路之间相互影响的程度做出评估 是矿井通风系统抗灾变能力的 重要指标之一 其表达了该分区抵抗另一分区气体非正常侵入的能力 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 14 页 图 5 8 安全分区独立性分析 5 2 2 通风通路分析通风通路分析 分析用风点最大通风通路 发现造成异常问题的巷道间风流的关联特征 为用风点风 量的调控提供参考 图 5 9 通风通路分析 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 15 页 5 2 3 通风上下游分析通风上下游分析 在通风系统图中可以查看到某个巷道或某个测点的风流上下游情况 在通风系统图中 以不同的颜色展现出来 方便指导通风管理人员在矿井出现通风 瓦斯异常和事故时 查 找事故的来源 分析异常的原因 从而及时采取措施进行补救和治理 图 5 10 巷道或测点上下游区域分析 5 2 4 通风立体图通风立体图 通过立体的视觉效果体现井巷间的高差层次关系 便于分析高温火灾对矿井通风的影 响 图 5 11 生成的立体图 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 16 页 5 2 5 避灾路线动态演示避灾路线动态演示 动态演示逃灾避灾路线 实时显示逃灾人员所到达巷道的通风数据 根据需要还可以 计算出避灾人员所在位置撤离的最短路径 引导井下人员顺利升井 图 5 12 避灾路线演示 5 2 6 通风数据分布分析通风数据分布分析 直观展现各类通风数据 如风量 风压 风阻 能耗等的分布情况 图 5 13 通风数据分布分析 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 17 页 图 5 14 风量格局分布分析 5 2 7 通风分析报告生成通风分析报告生成 在已经获取和计算的数据基础上 可以根据用户的需要制定出工作报告 大大提高了 制作报告的效率 也避免了在手工制作过程中整理收集数据的不变和不准确性 图 5 15 生成通风分析报告 5 3 通风网络图分析通风网络图分析 5 3 1 通风网络图生成通风网络图生成 自动生成通风网络图 准确客观的表达通风系统的拓扑结构 真实反映通风系统的井 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 18 页 巷联接关系 可靠表达通风系统内部的关联特征 更清晰的展现矿井巷道和节点间的通风 数据的关联关系 如风流的方向 风压大小 上下游等等 帮助技术人员充分理解通风系 统 有利于通风系统的定性分析和应急处理条件下的形势分析 图 5 16 生成网络图 5 3 2 通风网络图编辑通风网络图编辑 为了使网络图的表达更加清晰和明确 可以通过对生成网络图的编辑操作改变网络图 中节点 巷道 构筑物 风向箭头等的排布 色彩和大小等属性 图 5 17 网络图编辑 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 19 页 5 3 3 通风节点优化通风节点优化 计算各个节点的风压值 更直观展示巷道间风压关系 更清晰的展现矿井巷道和节点 间的通风数据的关联关系 如风流的方向 风压大小 上下游等等 图 5 18 节点优化前后对比 5 3 4 安全分区分析安全分区分析 网络图的独立性分析比系统图更能直观而准确的表达两个或多个工作面之间通风通路 的关联关系 为防灾避灾提供有力的分析基础 图 5 19 网络图安全分区分析 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 20 页 5 3 5 通风通路分析通风通路分析 通过对回采工作面 掘进工作面 硐室等用风点之间的通风通路分析 能够更准确的 把握各个用风点之间通风关联关系 图 5 20 网络图通风通路分析 5 3 6 通风上下游分析通风上下游分析 网络图的上下游分析比系统图更加直观体现了各条巷道的上下游连接关系 5 3 7 通风数据分布分析通风数据分布分析 图 5 21 网络图通风数据分布分析 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 21 页 5 3 8 通风能耗分析通风能耗分析 风流的通风能耗等于风道的风压与风量的乘积 矿井主要通风机推动风流的能耗等于 风流流经各条风道时的能耗之和 通风能耗分析图形能够有效表达各风道的通风能耗 形象地表达出各风道通风能耗间 的相对重要程度 因而是重要的通风图件 在节点风压坐标网络图上增加风量坐标 就能 够以能耗矩形面积的大小表达相应风道的通风能耗 能耗矩形面积越大则能耗越高 图 5 22 通风能耗分析 5 4 监测数据分析监测数据分析 5 4 1 实时数据展示实时数据展示 提供多种形式实时展示系统的各项采集与分析数据 通过巷道渲染的方式 实时展示巷道瓦斯浓度安全等级 用户可以通过自定义方式 选择显示巷道的各项实时数据 如浓度 涌出量 需 风量等 实时显示系统采集到的各个测点的瓦斯浓度值 并通过警示灯的方式对其安全等 级进行展示 显示浓度值超出安全范围的所有巷道和测点 并提供了快速定位功能 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 22 页 图 5 23 实时数据展示 5 4 2 瓦斯数据图表瓦斯数据图表 以统计图形和列表的方式展示井下各项实时数据和统计分析数据 以统计图的形式显示井下巷道及测点的实时数据 包括浓度 涌出量 流量 移 动平均线等数据 显示不同时间段巷道的浓度 涌出量 超限次数 波动程度的 TOP10 排行 图 5 24 实时数据展示 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 23 页 5 4 3 瓦斯态势分析瓦斯态势分析 对巷道瓦斯的发展态势进行分析 有效提高矿井的安全防范水平 对一段时间后巷道瓦斯安全等级的可能性进行判定 分析一段时间后巷道浓度变化的最大值和最小值 系统提供扩展功能方便用户自定义态势分析的时间段 柱状图直观的展示列表中排行在前 10 位的巷道的分析数据 图 5 25 5 4 4 瓦斯巡检管理瓦斯巡检管理 根据矿井的排班设计对每天各个班次的巡检情况进行登记 将人工的检测数据同自动 化监测数据相结合 得到更加客观真实的井下瓦斯情况 图 5 26 巡检管理 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 24 页 5 4 5 综合数据查询综合数据查询 功能强大的多级查询功能 对矿井巷道和测点的各项数据进行查询 可以查询所有巷道及测点的基本信息 安全等级和实时数据 多级查询机制方便用户根据各个巷道及测点的基本信息查询其各个时间阶段的分 析数据 提供类似于 Excel 的数据过滤模式和导出成 Excel 文件的功能 提供背景色 字体及显示列的个性化设置功能 图 5 27 综合数据查询 5 5 专家分析工具专家分析工具 5 5 1 风量平衡风量平衡 根据部分巷道的测量风量和估算风量及误差值 计算全矿井风量分配的最优化可能格 局 依据矿井部分巷道风量 解算全矿井的风量 通过多种方式对同一方案进行计算 快速确定目标方案 对巷道数据进行读写控制 方便用户对既定方案进行管理 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 25 页 实现对多个通风方案进行模拟计算 并进行方案比较 由风量平衡直接生成风网初始化默认输入数据 方便对风网初始化进行快速计算 提供方案数据的导入导出 方便方案的编辑管理 图 5 28 风量平衡工具 5 5 2 风网初始化风网初始化 依据全矿井风量数据和部分巷道的风阻数据 获取各井巷平衡计算后的最优风阻数据 依据巷道物理特性 快速确定巷道的风阻范围 由矿井部分巷道风阻 计算全矿井各条巷道的风阻 对于无通风构筑物的巷道能够反算出确定的摩擦阻力系数 通过多种方式对同一方案进行计算 快速确定目标方案 实现对巷道数据的读写控制 方便用户对既定方案进行管理 对多个风网初始化方案进行模拟计算 并进行方案比较 由风网初始化方案直接生成其他风网解算方案 方便对各种通风方案进行模拟 提供方案数据进行导入导出 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 26 页 图 5 29 风网初始化工具 5 5 3 风网解算风网解算 根据平衡风阻 固定风量或风机曲线参数求出所有巷道的解算风量和风速 对生产矿 井通风状况进行分析 此外 还可以模拟在通风状况改变后 如通风构筑物 矿井内的风 量分布情况 图 5 30 风网解算工具 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 27 页 5 5 4 灵敏度分析灵敏度分析 依据矿井通风的基础数据组求得通风灵敏度矩阵 展示各条巷道间风量和风阻之间的 相互影响 以及通风参数发生变化的难易程度 辅助用户编制调风方案 分析风量分配异 常的原因 分析巷道风阻变化时对其他巷道风量的影响 分析其他巷道风阻变化时对当前巷道的影响 分析通风构筑物对矿井通风的影响 辅助管理人员对调风方案和异常波动原因进行分析 对数据列的读写属性进行控制 方便对既定方案的管理 提供对方案数据的导入导出功能 图 5 31 通风灵敏度分析 5 5 5 风流成分分析风流成分分析 分析巷道风流来源和去向以及分配比例 为风源性瓦斯分析提供帮助 以列表方式显示各条巷道的流入和流出风量的分配比例 为矿井各条巷道的风流分析 提供帮助 分析进风井或回风井对各个巷道风量的影响 分析任意两条巷道之间风量的相关性和影响程度 提供分析数据的导入导出功能 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 28 页 根据用户需要自行控制数据列的读写属性 方便方案的管理 图 5 32 风流成分分析 5 5 6 瓦斯流分析瓦斯流分析 分析矿井巷道间瓦斯来源和去向的分配情况 辅助管理人员对瓦斯流量分布规律和瓦 斯涌出的区域性进行分析 对全矿井巷道间瓦斯来源和去向进行综合分析 辅助管理人员对瓦斯流量分布规律和 瓦斯涌出的区域性进行分析 进行矿井通风与瓦斯进行关联分析 分析巷道间瓦斯来源与去向的相互影响程度 辅助管理人员分析瓦斯涌出特征 分析巷道上游区域的瓦斯涌出情况 提供对巷道方案数据的导入导出功能 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 29 页 图 5 33 瓦斯流分析 5 5 7 瓦斯波动分析瓦斯波动分析 以瓦斯监测数据作为样本 统计巷道瓦斯浓度及流量的置信区间 模拟分析部分巷道 风阻风量变化后 其关联巷道瓦斯波动情况 图 5 34 瓦斯波动分析 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 30 页 6 综合应用平台综合应用平台 6 1 多屏联动分析平台多屏联动分析平台 在通风瓦斯数据分析中 过多的窗口占用了大量的桌面空间 尤其是图形化的分析 虽然直观 但是使用单一的桌面在 系统图 网络图 立体图 数据表 之间频繁的进行 窗口切换 这样不但大大降低了工作效率 而且也影响了分析决策人员的思路 因此 我 们提出了 多屏联动 的思路 利用先进的多屏显示技术 结合软件的控制 实现 系统 图 网络图 3D 立体图 数据表 多屏显示及联动 这样用户就可以同时从多个角度对 矿井通风及瓦斯情况进行分析 直观且高效 图 6 1 分屏联动平台结构示意图 如上图所示 系统界面与我们日常采用的显示方式不同 以同一软件系统调度的 3 屏 显示为基础 主屏为通风系统平面图 副屏 1 为通风网络图 副屏 2 为通风系统立体图或 网络图 从三种不同的角度对井巷系统进行了展示 主屏 主屏 采用通风系统平面图或立体图的方式显示监控系统实时数据的变化和统计 分析预测数据 出现异常后示警 副屏副屏 1 以通风系统平面图的分析角度 采用图形与数据图表的方式实现多方位 的矿井通风安全数据分析 副屏副屏 2 以通风系统立体图或网络图的分析角度 采用图形与数据图表的方式实 现多方位的矿井通风安全数据分析 立体图和网络图之间可以相互切换 三屏的图形均以简洁的信息 图标以及数据表达其特征 同时能够清晰表达动态监测 数据 计算分析数据 以及相应数据所指示的规律特征 这类标注以依附于图形的方式出 矿井通风与瓦斯预测综合分析平台 技术白皮书 天地科技股份有限公司 第 31 页 现 也有独立列表 但与图形有着简捷关联的方式出现 还以逐次递进的智能化方式出现 图 6 2 平台效果示意图 三个屏幕各司其职 以图形与数据间相互关联的方式提供了对目标对象的分析和数据 展示 而且还提供了屏幕间联动的模式 使得通过触发一个屏幕的操作 而在其他屏幕中 从另外的角度展示结果数据 查询操作简捷 图面信息丰富 表达简洁 信息间逻辑关系 清楚 系统提供联动控制开关 操作者可以根据需要决定是否要开启屏幕间联动模式 屏幕 间的联动模式如下图所示 主屏上的操作可以触发另外两个副屏进行数据分析和图形展示 而两个副屏间可以相互触发实现联动 但不影响主屏 主主屏屏 平平面面图图监监控控 主主屏屏 平平面面图图监监控控 副副屏屏 平平面面图图分分析析 副副屏屏 平平面面图图分分析析 副副屏屏 立立体体图图分分析析 副副屏屏 立立体体图图分分析析 联联动动联联动动联联动动联联动动 联联动动联联动动 网网络络图图分分析析 网网络络图图分分析析 切切换换切切换换 主主屏屏 平平面面图图监监控控 主主屏屏 平平面面图图监监控控 副副屏屏 平平面