瓦斯爆炸风险在线评价与动态预警系统研究

论文摘要

瓦斯爆炸事故不仅严重影响煤矿的安全生产,而且造成了人民生命财产的巨大损失,制约了煤炭工业的可持续发展。从事前预防和控制的角度出发,加强对瓦斯爆炸事故的风险预警是贯彻“安全第一,预防为主,综合治理”方针的前提和保障。论文在分析前人所作的关于矿山安全评价、预警模式以及瓦斯监控系统等问题的基础上,综合大量国内外相关资料和规范规定,建立了瓦斯爆炸风险综合指标体系;并通过自组织特征神经网络设计了相应的风险综合评价模型,为实现瓦斯爆炸的在线风险评价提供了可操作的方法。继而以瓦斯浓度指标为例,运用极值统计方法对评价指标进行微观分析,确定了瓦斯浓度极值分布模型并在此基础上提出了适应不同煤矿阈值标准的确定方法,为动态预警指标的建立奠定了具有针对性的基础;并结合现场数据进行了在线评价与极值浓度预测的验证,得到了较为满意的效果。最后结合大水头煤矿现有的KJ95监控系统,提出了瓦斯爆炸风险在线评价与动态预警系统的总体框架以及基于远程监测B/S结构软件的设计,实现了瓦斯爆炸风险的在线评价功能与动态预警功能。煤矿安全生产过程中风险在线评价与动态风险预警地实现,促使煤矿安全管理从事后分析型向事前预防型的战略进行转变,从而尽可能的降低瓦斯爆炸事故的发生概率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及其意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 煤矿风险评价国内外研究现状综述
• 1.2.2 预警理论研究现状综述
• 1.2.3 瓦斯预警监控系统研究现状综述
• 1.3 课题研究内容及其技术路线
• 2 瓦斯爆炸风险在线评价与动态预警系统原理及框架设计
• 2.1 瓦斯爆炸风险在线评价与动态预警系统构建原则
• 2.1.1 风险评价与预警的概念
• 2.1.2 瓦斯爆炸风险在线评价与动态预警系统的构建原则
• 2.2 瓦斯爆炸风险在线评价与动态预警系统结构
• 2.2.1 风险信息采集子系统
• 2.2.2 风险分析子系统
• 2.2.3 预警判断子系统
• 2.2.4 预警反应子系统
• 2.2.5 预警反馈子系统
• 2.3 瓦斯爆炸风险在线评价与动态预警系统功能
• 2.3.1 系统风险在线综合评价功能
• 2.3.2 瓦斯浓度预测功能
• 2.3.3 瓦斯爆炸风险的及时预警功能
• 2.3.4 瓦斯爆炸事故的误报、漏报免疫功能
• 2.4 基于远程监测模式的瓦斯爆炸风险在线评价与动态预警系统构建
• 2.4.1 基于远程监测模式的总体框架结构
• 2.4.2 基于远程监测模式的系统工作流程
• 2.5 本章小结
• 3 瓦斯爆炸风险综合指标体系研究
• 3.1 瓦斯爆炸风险综合指标体系建立原则
• 3.2 瓦斯爆炸风险综合指标体系建立方法
• 3.3 瓦斯爆炸风险指标辨识
• 3.3.1 瓦斯爆炸三要素及其特点分析
• 3.3.2 瓦斯爆炸事故树构建与风险因素辨识
• 3.4 瓦斯爆炸风险综合指标分类
• 3.4.1 根据人-机-环境分析法对瓦斯爆炸风险综合指标的横向分类
• 3.4.2 根据层次分析法对瓦斯爆炸风险综合指标的纵向分层
• 3.5 瓦斯爆炸风险综合指标体系建立
• 3.6 本章小节
• 4 基于自组织特征映射神经网络的瓦斯爆炸风险综合评价模型研究
• 4.1 人工神经网络模型
• 4.1.1 人工神经网络模型的基本框架
• 4.1.2 瓦斯爆炸风险综合评价的人工神经网络模型选择
• 4.2 自组织特征映射（SOM）神经网络
• 4.2.1 SOM 网络结构
• 4.2.2 SOM 网络学习算法
• 4.3 基于SOM 网络瓦斯爆炸风险综合分析模型结构设计
• 4.3.1 网络样本设计
• 4.3.2 竞争层及其学习步长的选择
• 4.4 基于SOM 网络的靖远大水头煤矿瓦斯爆炸风险综合评价
• 4.4.1 瓦斯爆炸风险综合评价模型的训练与仿真
• 4.4.2 靖远大水头煤矿瓦斯爆炸风险的SOM 网络综合评价
• 4.5 本章小节
• 5 基于极值统计理论的瓦斯浓度预测模型研究
• 5.1 矿井瓦斯浓度的概率分布函数及极值统计原理
• 5.1.1 矿井瓦斯浓度的概率分布函数
• 5.1.2 极值统计原理
• 5.2 矿井瓦斯浓度的极值统计方法
• 5.2.1 数据的采集
• 5.2.2 基于极大似然估计法的瓦斯浓度的极值分布类型确定
• 5.2.3 检验方法
• 5.2.4 阈值的选取
• 5.3 基于R 统计分析软件的实证分析
• 5.3.1 样本的数据特征及其分布类型的初步判断
• 5.3.2 基于R 统计分析软件的参数估计计算结果及其检验
• 5.4 基于远程监测的瓦斯浓度动态预警模型的建立
• 5.5 本章小节
• 6 大水头煤矿瓦斯爆炸风险在线评价与动态预警系统开发
• 6.1 背景介绍
• 6.2 系统分析
• 6.2.1 需求分析
• 6.2.2 基于网络的应用模式选择
• 6.2.3 系统开发、运行环境
• 6.3 系统总体架构及功能模块设计
• 6.3.1 系统总体架构
• 6.3.2 系统功能模块设计
• 6.4 数据库设计
• 6.5 系统功能及其操作
• 6.5.1 瓦斯爆炸风险在线评价功能实现
• 6.5.2 瓦斯爆炸动态预警功能实现
• 6.5.3 历史数据查询
• 6.5.4 系统登陆及导航
• 6.6 系统应用与效果
• 6.7 本章小节
• 7 结论
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录