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原文传递一种煤炭自燃预测方法

专利名称：	一种煤炭自燃预测方法
摘要：	本发明涉及煤炭自燃火灾预测领域，具体涉及一种煤炭自燃预测方法，主要解决现有方法都是从单一角度出发采用同一方法对煤自然参数进行预测，使得测量结果不准确的问题。该方法包括以下步：步骤一、安装传感器并采集数据；对现场煤样安装气体传感器和温度传感器，采集不同时间点现场煤样氧化解析时的气体浓度值以及该时间点煤样的温度值；步骤二、将步骤一的采集数据输出，进行预警。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安科技大学
发明人：	冯卫兵;王伟峰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201910435016.8
公开号：	CN110243860A
代理机构：	西安智邦专利商标代理有限公司
代理人：	郑丽红
分类号：	G01N25/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	710054 陕西省西安市碑林区雁塔中路58号
主权项：	1.一种煤炭自燃预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、安装传感器并采集数据；对现场煤样安装气体传感器和温度传感器，采集不同时间点现场煤样氧化解析时的气体浓度值以及该时间点煤样的温度值Tm；步骤二、将步骤一的采集数据输出，进行预警：若Tm≤T1，或{[CO2]＜A1ppm∪[CO]＜B1ppm∪[O2]＞C1％}∩{[CO2/CO]＞D1}，则为蓝色预警：若Tm∈(T1～T2)，或{[CO2]∈(A1,A2)ppm∪[CO]∈(B1,B2)ppm∪[O2]∈(C2％,C1％)}，则为黄色预警：若Tm∈(T2～T3)，或{[CO2]∈(A2,A3)ppm∪[CO]∈(B2,B3)ppm∪}∩{[C2H4]＞0}，则为橙色预警：若Tm＞T4，或{[CO2]＞A3ppm∪[CO]＞B3ppm∪[CO2/CO]＜D2}∩{[C2H4]＞0∪[O2]＜C4％}，则为红色预警；其中，T1、T2、T3、T4为温度预警量化值； CO2、CO、O2、CO2/CO、C2H4为气体预警指标； A1、A2、A3为CO2气体浓度量化值； B1、B2、B3为CO气体浓度量化值； C1、C2、C3为O2气体浓度量化值； D1、D2为CO2/CO浓度比值的量化值。 2.根据权利要求1所述的煤炭自燃预测方法，其特征在于：步骤二中的温度预警量化值、气体预警指标以及气体预警指标的气体浓度量化值通过以下试验方法获取； 1)数据采集采集试验煤样在不同采样时间点氧化解析产生的指标气体浓度以及该时间点的煤样温度，并计算在同一时间点不同指标气体浓度之间的比值； 2)数据分类按照随时间的变化规律，将步骤1)获取的指标气体浓度、煤样温度以及不同指标气体浓度之间的比值数据分为三类：若该数据随时间近似单调增或者单调减，则归为第一类数据；若该数据随时间上下波动，则归为第二类数据；若该数据随时间变化不大，则归为第三类数据； 3)数据处理对第一类数据采用基于三次样条插值进行处理，对第二类数据使用基于一阶累加生成的灰色预测进行处理，对第三类数据不进行处理； 3.1)基于三次样条插值进行处理 3.1.1)以数据曲线斜率突变点为界，将第一类数据分为前期数值和后期数值，分别对前期数值和后期数值进行三次样条插值法处理，后期数值的插值间隔时间小于前期数值插值间隔时间； 3.1.2)分别对插值后的前期数值和后期数值进行线性拟合，得到两个随时间变化的拟合函数y0(t)； 3.1.3)对两个拟合函数y0(t)分别进行修正为光滑曲线，并找到两个光滑曲线的连接点，得到光滑变化的拟合函数y(t)； 3.1.4)根据拟合函数y(t)得到煤样的第一类数据与时间的关系； 3.2)基于一阶累加生成的灰色预测进行处理 3.2.1)对第二类数据进行一阶累加生成运算； 3.2.2)对步骤3.2.1)运算后的数据进行灰色预测处理，得到第二类数据随温度的变化函数； 4)筛选气体预警指标； 4.1)将步骤1)中的指标气体浓度数据进行筛选，筛选出大于设定阈值的数据；再将筛选后的数据进行多元线性回归分析处理，得到影响煤样温度最大的多个预警指标气体； 4.2)将步骤1)中的指标气体浓度数据以及不同指标气体浓度之间的比值进行因子分析方法处理，得到影响煤样温度的预警指标气体以及不同指标气体之间的比值； 4.3)将步骤4.1)和步骤4.2)得到的预警指标气体和不同指标气体之间的比值作为气体预警指标； 5)获取温度预警量化值及气体预警指标的量化值； 5.1)根据煤样自燃发火过程中的瓦斯脱附温度、临界温度、干裂温度、裂变温度的范围，设定多个温度指标量化值T1、T2、T3、T4； 5.2)将步骤5.1)的温度指标量化值输入步骤3.1)中煤样温度随时间的拟合函数中，得到不同的时间区间，将该时间区间输入步骤3.1)预警指标气体浓度随时间的变化函数，得到步骤4)中部分预警指标气体的浓度量化值；将步骤5.1)的温度指标量化值输入步骤3.2)中预警指标气体浓度随煤样温度的变化函数中，得到步骤4)中剩余预警指标气体的浓度量化值。 3.根据权利要求2所述的煤炭自燃预测方法，其特征在于：步骤1)中，将采集得到数据通过k-最近邻法对缺失或异常数据进行处理。 4.根据权利要求3所述的煤炭自燃预测方法，其特征在于：步骤3.1.1)中，前期插值间隔取0.5天，后期插值间隔为0.001天。 5.根据权利要求1至4任一所述的煤炭自燃预测方法，其特征在于，步骤二)具体为：若Tm≤60℃，或{[CO2]＜2000ppm∪[CO]＜200ppm∪[O2]＞18％}∩{[CO2/CO]＞10}，则为蓝色预警；若Tm∈(60℃～100℃)，或{[CO2]∈(2000,6000)ppm∪[CO]∈(200,1000)ppm∪[O2]∈(15％,18％)}，则为黄色预警；若Tm∈(100℃～160℃)，或{[CO2]∈(6000,10000)ppm∪[CO]∈(1000,2000)ppm∪}∩{[C2H4]＞0}，则为橙色预警：若Tm＞160℃，或{[CO2]＞10000ppm∪[CO]＞2000ppm∪[CO2/CO]＜6}∩{[C2H4]＞0∪[O2]＜17％}，则为红色预警。
所属类别：	发明专利