煤礦監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾性研究與應(yīng)用

1、 集團(tuán)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)申報(bào)書 （ 年度）一、項(xiàng)目基本情況專業(yè)組別成果登記號(hào)檔案分類項(xiàng) 目 名 稱煤礦監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾性研究與應(yīng)用主要完成人主要完成單位主 題 詞任務(wù)來(lái)源21、省、市科技計(jì)劃；2、集團(tuán)公司計(jì)劃；3、自籌計(jì)劃名稱和編號(hào)（只填寫列入省、市科技部門的科研計(jì)劃）項(xiàng)目起止時(shí)間起始：20 年 月完成：20 年 月申報(bào)單位 聯(lián)系人姓 名電子郵件郵 編地 址辦公電話移動(dòng)電話注：專業(yè)組別、成果登記號(hào)、檔案分類由集團(tuán)技術(shù)中心負(fù)二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介立項(xiàng)背景和目的意義：某某礦監(jiān)控系統(tǒng)2006年9月投投入使用。隨著礦井生產(chǎn)能力的提高，礦井信息化、自動(dòng)化建設(shè)的不斷推進(jìn)，新型大功率電力電子器件的使用、大功率電氣設(shè)備的頻繁

2、啟動(dòng)及無(wú)線射頻設(shè)備的使用，造成井下電磁環(huán)境惡化，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)常受到強(qiáng)電磁干擾，造成監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)極易出現(xiàn)混亂，甚至全系統(tǒng)癱瘓。煤礦井下的電磁干擾強(qiáng)度不斷升級(jí)，特別是二采區(qū)變頻絞車投入使用后，監(jiān)控系統(tǒng)受干擾的情況明顯增加，監(jiān)控系統(tǒng)傳輸通道受到干擾，傳感器數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)冒大數(shù)等情況也經(jīng)常出現(xiàn)。為了使監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，我礦響應(yīng)國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性和挖掘技術(shù)研究及示范(2009BAK54B05)” ，由中國(guó)煤炭科工集團(tuán)常州自動(dòng)化研究院配合，進(jìn)行了煤礦監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾性研究與應(yīng)用。通過(guò)研究可以進(jìn)一步提高煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和功能，將為礦山生產(chǎn)提供安全保障，促進(jìn)煤炭經(jīng)濟(jì)

3、的健康發(fā)展，具有極其重要的社會(huì)效益。項(xiàng)目研究主要內(nèi)容：（總體思路、技術(shù)方案及創(chuàng)新成果、解決的主要問(wèn)題，達(dá)到的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)）主要研究?jī)?nèi)容：1、煤礦監(jiān)控系統(tǒng)偽數(shù)據(jù)產(chǎn)生原因和濾除方法研究； 2、監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)異常識(shí)別技術(shù)。3、煤礦井下電磁干擾測(cè)量研究；4、第二代礦用GEPON系統(tǒng)研究；5、提高KJ95監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的抗干擾能力。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)： 1、偽數(shù)據(jù)濾除功能的新一代KJ95監(jiān)控系統(tǒng)軟件； 2、井下電磁干擾測(cè)量結(jié)果；3、第二代礦用GEPON系統(tǒng)一套，實(shí)現(xiàn)KJ95煤礦監(jiān)控系統(tǒng)利用第二代礦用GEPON系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸；4、抗干擾能力達(dá)到AQ6201標(biāo)準(zhǔn)的要求的KJ95監(jiān)控系統(tǒng)分站和瓦斯傳感器解決的關(guān)

4、鍵問(wèn)題和創(chuàng)新點(diǎn):（在研究開(kāi)發(fā)、推廣及產(chǎn)業(yè)化中做出的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)和解決的關(guān)鍵技術(shù)）解決的關(guān)鍵問(wèn)題：（1）隱性知識(shí)的采集和整理（2）專家系統(tǒng)推理模型建立（3）偽數(shù)據(jù)的濾除方法（4）建立基于海量數(shù)據(jù)的多因素多維度瓦斯涌出數(shù)學(xué)模型創(chuàng)新點(diǎn)：（1）首次對(duì)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生偽數(shù)據(jù)的原因進(jìn)行了專項(xiàng)調(diào)研和系統(tǒng)分析，分析總結(jié)出共有六種原因。首次提出線間感應(yīng)的浪涌干擾是監(jiān)控系統(tǒng)傳感器冒大數(shù)的主要原因。針對(duì)原因分別提出了五條相應(yīng)的措施。其中針對(duì)傳感器接口電路設(shè)計(jì)問(wèn)題提出的對(duì)頻率信號(hào)采用差分傳輸電路在煤炭行業(yè)具有首創(chuàng)性，它能解決傳感器長(zhǎng)距離傳輸時(shí)產(chǎn)生的波形畸變問(wèn)題，使頻率信號(hào)傳輸?shù)目煽啃蕴岣?。綜合應(yīng)用這些抗干擾措施，可以有

5、效減少監(jiān)控系統(tǒng)冒大數(shù)的問(wèn)題。（2）首次提出了將傳感器數(shù)據(jù)和其他傳感器數(shù)據(jù)或生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析來(lái)判別傳感器數(shù)據(jù)異常的方法，并提出了若干具體的關(guān)聯(lián)模型。該方法可以發(fā)現(xiàn)傳感器不按正常方法使用和傳感器損壞等問(wèn)題，能提高煤礦監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可信性。（3）針對(duì)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了一種對(duì)以線間傳導(dǎo)干擾為主的低頻范圍的電磁干擾進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的方法，這種方法比一般采用的頻譜分析儀測(cè)量干擾強(qiáng)度的方法更適合對(duì)瞬間干擾的測(cè)量。運(yùn)用該方法對(duì)某某等煤礦等三個(gè)煤礦井下具有代表性的場(chǎng)所（變頻器、順槽沿線、大巷架線機(jī)車沿線）進(jìn)行了干擾信號(hào)測(cè)量。（4）開(kāi)發(fā)了一種基于多環(huán)結(jié)構(gòu)的礦用GEPON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以在井下千兆光纖主環(huán)

6、的任一個(gè)節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展出一個(gè)支線子環(huán)，該子環(huán)同樣具有線路冗余功能和千兆帶寬。這種結(jié)構(gòu)的GEPON是專門為我礦需求而設(shè)計(jì)的，解決了我礦井下支線網(wǎng)絡(luò)的可靠性問(wèn)題，增加井下配置的靈活性。（5）研究了煤礦監(jiān)控系統(tǒng)適用的抗干擾方法，開(kāi)發(fā)出了滿足AQ6201標(biāo)準(zhǔn)的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備。尤其是解決了大容量本安電源抗浪涌干擾的難題，達(dá)到了抗浪涌干擾的要求。推廣應(yīng)用情況:科研成果已在我礦投入使用，并取得了顯著效果，確實(shí)保障了我礦監(jiān)控系統(tǒng)了可靠運(yùn)行，為我礦安全生產(chǎn)提供了準(zhǔn)確可靠的依據(jù)，保障了我礦安全生產(chǎn)。我國(guó)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控產(chǎn)業(yè)規(guī)模很大，本課題的研究?jī)?nèi)容是煤礦安全生產(chǎn)中急需解決的問(wèn)題，具有很好的推廣應(yīng)用前景。 （字?jǐn)?shù)控制在

7、1500字左右，不要超頁(yè)）三、項(xiàng)目詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容（此項(xiàng)為申報(bào)書的核心內(nèi)容，評(píng)審的主要依據(jù)，應(yīng)將研究報(bào)告濃縮提煉后的所有關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容編入，從四個(gè)方面編寫：1、立項(xiàng)背景、2、總體思路、3、項(xiàng)目研究主要內(nèi)容、4、解決關(guān)鍵問(wèn)題和創(chuàng)新點(diǎn)、5、實(shí)施效果、6、取得的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益）一、 立項(xiàng)背景近年來(lái)，隨著電力變頻器、無(wú)線電通信系統(tǒng)在煤礦井下應(yīng)用日益普遍和煤機(jī)設(shè)備功率的不斷提高，煤礦井下的電磁干擾強(qiáng)度不斷升級(jí)，煤礦監(jiān)控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)受干擾的情況明顯增加。某某礦受干擾嚴(yán)重甲烷傳感器在使用中，出現(xiàn)航空插頭接觸不良、受外力沖擊和碰撞會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警；分站的電源和變頻裝置或設(shè)備處于同一回路極易出現(xiàn)誤報(bào)、誤動(dòng)作；隔爆兼

8、本安型不間斷電源工作不穩(wěn)定會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)；甲烷傳感器上電重啟時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警；傳感器安裝位置有淋水或經(jīng)受灑水降塵、沖塵容易導(dǎo)致誤報(bào)；巖巷后巷的甲烷傳感器因爆破沖擊波容易出現(xiàn)誤報(bào)。結(jié)合我礦系統(tǒng)系統(tǒng)特點(diǎn)，國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性和挖掘技術(shù)研究及示范(2009BAK54B05)選擇我礦作為工業(yè)性試驗(yàn)點(diǎn)。煤礦監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生偽數(shù)據(jù)的情況在各煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中普遍存在,一般認(rèn)為是電磁干擾引起的，但沒(méi)有針對(duì)原因進(jìn)行過(guò)專門的分析。對(duì)濾除方法也沒(méi)有系統(tǒng)研究，只是從通用的抗干擾角度提出了一些方法，比如信號(hào)電纜遠(yuǎn)離電力電纜、使用屏蔽電纜、系統(tǒng)一點(diǎn)接地或浮地等處理方法。這些方法對(duì)于減少煤礦監(jiān)控系統(tǒng)偽數(shù)據(jù)

9、的產(chǎn)生無(wú)疑是正確的，但有一些方法針對(duì)性不強(qiáng)，效果不明顯。有一些方法在煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)施比較困難。煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ6201對(duì)系統(tǒng)的抗干擾要求有明確規(guī)定,但由于標(biāo)準(zhǔn)起草時(shí)沒(méi)有進(jìn)行充分地摸底測(cè)試,導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后各生產(chǎn)廠家紛紛表示難以達(dá)到，一些廠家認(rèn)為抗干擾性能要求和本安防爆性能要求會(huì)產(chǎn)生沖突，最后國(guó)家安監(jiān)總局宣布暫停了標(biāo)準(zhǔn)中抗干擾部分的執(zhí)行。所以目前所有煤礦監(jiān)控系統(tǒng)都沒(méi)有抗干擾性能指標(biāo)。二、總體思路隨著礦井信息化、自動(dòng)化建設(shè)的不斷推進(jìn)，新型大功率電力電子器件的使用、大功率電氣設(shè)備的頻繁啟動(dòng)及無(wú)線射頻設(shè)備的使用，造成井下電磁環(huán)境惡化，監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)常受到強(qiáng)電磁干擾，造成監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)極易出現(xiàn)混

10、亂，甚至全系統(tǒng)癱瘓。 我礦的情況也是這樣。近幾年來(lái)，監(jiān)控系統(tǒng)傳輸通道受到干擾，傳感器傳輸出現(xiàn)大數(shù)等情況也經(jīng)常出現(xiàn)。由于我礦其他電子設(shè)備采用的常規(guī)的抗干擾措施和井下監(jiān)控設(shè)備的本安要求相互制約，所以解決電磁兼容問(wèn)題必須從干擾源及引入途徑加以抑制，必須通過(guò)研究電磁兼容技術(shù)，分析井下電磁干擾來(lái)源、種類、強(qiáng)度及耦合途徑，采用軟硬件技術(shù)相結(jié)合的方法解決監(jiān)控設(shè)備抗電磁干擾的問(wèn)題。1.煤礦監(jiān)控系統(tǒng)偽數(shù)據(jù)產(chǎn)生原因和濾除方法研究對(duì)我礦在用煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中偽數(shù)據(jù)的發(fā)生情況進(jìn)行分類，研究產(chǎn)生偽數(shù)據(jù)的不同機(jī)理，針對(duì)不同情況，采用現(xiàn)代電子技術(shù)、軟件技術(shù)和專家知識(shí)，試驗(yàn)各種可行方案，提出監(jiān)控系統(tǒng)偽數(shù)據(jù)的濾除方法。2.監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)

11、據(jù)異常識(shí)別技術(shù)研究我礦采掘工作面等特定監(jiān)測(cè)區(qū)域的瓦斯傳感器數(shù)據(jù)變化的特征，建立特定區(qū)域瓦斯傳感器數(shù)據(jù)異常的判據(jù)。3.煤礦井下電磁干擾測(cè)量研究提出一種用于對(duì)工業(yè)環(huán)境的干擾強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估的，適合于測(cè)量感應(yīng)傳導(dǎo)干擾強(qiáng)度（包括瞬變脈沖群干擾和浪涌干擾）的方法。采用新方法并和傳統(tǒng)的頻譜分析儀方法一起，對(duì)我礦井下干擾進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，遞交測(cè)量分析報(bào)告。4.第二代礦用GEPON系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)具有子環(huán)擴(kuò)展功能的第二代礦用GEPON系統(tǒng)，包括本安型光端口擴(kuò)展器及其本安型分光器兩個(gè)產(chǎn)品。5.提高KJ95監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的抗干擾能力對(duì)KJ95系統(tǒng)的分站、瓦斯傳感器、電源進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高抗干擾能力，達(dá)到AQ6201標(biāo)準(zhǔn)中的

12、抗干擾指標(biāo)。三、項(xiàng)目研究主要內(nèi)容(一)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)偽數(shù)據(jù)產(chǎn)生原因和濾除方法研究1.了解我礦監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生偽數(shù)據(jù)（冒大數(shù)）的情況,了解傳感器出現(xiàn)冒大數(shù)的地點(diǎn)及該處傳感器的安裝情況。了解到的主要情況如下：（1）工作面瓦斯傳感器出現(xiàn)冒大數(shù)的情況比較多見(jiàn)。實(shí)地查看發(fā)現(xiàn)，發(fā)生冒大數(shù)的傳感器距離分站較遠(yuǎn)，傳感器電纜和動(dòng)力電纜在巷道一側(cè)并行敷設(shè)（巷道另一側(cè)需要走各種管路）；（2）井下大功率變頻器和漏泄通信系統(tǒng)對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)有影響。我礦的監(jiān)控系統(tǒng)原來(lái)工作正常，后來(lái)礦上安裝變頻絞車后，監(jiān)控系統(tǒng)受干擾，這種干擾影響的地點(diǎn)呈分散狀態(tài)（不是固定某個(gè)地點(diǎn)受干擾）。后來(lái)將監(jiān)控系統(tǒng)電纜遠(yuǎn)離變頻絞車后情況好轉(zhuǎn)。（3）甲烷傳感器

13、在使用中，出現(xiàn)航空插頭接觸不良、受外力沖擊和碰撞會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警；分站的電源和變頻裝置或設(shè)備處于同一回路極易出現(xiàn)誤報(bào)、誤動(dòng)作；隔爆兼本安型不間斷電源工作不穩(wěn)定會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)；甲烷傳感器上電重啟時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警；傳感器安裝位置有淋水或經(jīng)受灑水降塵、沖塵容易導(dǎo)致誤報(bào)；巖巷后巷的甲烷傳感器因爆破沖擊波容易出現(xiàn)誤報(bào)。（4）安裝在大型電氣設(shè)備上方的瓦斯傳感器易受干擾誤報(bào)警。2.項(xiàng)目組經(jīng)過(guò)理論分析、現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，得出我礦監(jiān)控系統(tǒng)偽數(shù)據(jù)產(chǎn)生原因如下：（1）工作面瓦斯傳感器出現(xiàn)冒大數(shù)的主要原因是回風(fēng)巷內(nèi)設(shè)備開(kāi)停產(chǎn)生的浪涌干擾。工作面瓦斯傳感器多通過(guò)回風(fēng)巷和分站連接。工作面回風(fēng)巷內(nèi)設(shè)備很少，使用譜頻分析儀測(cè)量根本發(fā)現(xiàn)

14、不了干擾，但該處的瓦斯傳感器仍然發(fā)生冒大數(shù)的情況。說(shuō)明動(dòng)力電纜干擾具有最大的可能。由于隨著礦井規(guī)模的擴(kuò)大，順槽長(zhǎng)度大大增加，工作面瓦斯傳感器距離分站變遠(yuǎn)，而且傳感器電纜和動(dòng)力電纜在巷道一側(cè)并行敷設(shè)（巷道另一側(cè)需要走各種管路），所以傳感器傳輸電纜和回風(fēng)巷內(nèi)的動(dòng)力電纜長(zhǎng)距離并行敷設(shè)，當(dāng)回風(fēng)巷內(nèi)的設(shè)備（水泵、鉆機(jī)、絞車）開(kāi)停時(shí)，會(huì)在傳感器傳輸電纜中感應(yīng)出干擾信號(hào)。經(jīng)過(guò)我們分析，認(rèn)為這種干擾屬于電纜間感應(yīng)產(chǎn)生的浪涌干擾，干擾原理如圖1-1所示：磁場(chǎng)方向動(dòng)力電纜傳感器電纜外殼對(duì)地等效電容圖1-1 浪涌干擾原理圖應(yīng)用我們本次課題中提出的新方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)了較強(qiáng)的浪涌干擾。浪涌干擾波形如圖1-2所示：圖

15、1-2工作面回風(fēng)巷內(nèi)浪涌干擾波形圖以上干擾為660V22kW的水泵起動(dòng)時(shí)和動(dòng)力電纜并行100m時(shí)所獲得的。由于這種干擾和電纜并行距離成正比（實(shí)測(cè)結(jié)果也證明了這一點(diǎn)），所以，如果電纜并行達(dá)1000m，則浪涌干擾電壓的幅值將達(dá)到1400V。在、-320機(jī)井巷動(dòng)力電纜并行100m時(shí)絞車啟動(dòng)時(shí)測(cè)得的浪涌干擾電壓的峰值為15V。如果有更大功率的設(shè)備起動(dòng)或多臺(tái)設(shè)備同時(shí)起動(dòng)，干擾肯定更大。下面進(jìn)一步分析這種浪涌干擾對(duì)分站和瓦斯傳感器的作用機(jī)理。由以上原理圖可知，這種浪涌干擾對(duì)于傳感器和分站來(lái)說(shuō)屬于共模干擾，而煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中的傳感器和分站都是本安設(shè)備，按照標(biāo)準(zhǔn)，都是不直接接地的，所以煤礦監(jiān)控系統(tǒng)屬于“浮地”系

16、統(tǒng)?！案〉亍毕到y(tǒng)雖然具有較高的抗共模干擾能力，但因?yàn)樵O(shè)備的內(nèi)部電路會(huì)造成不同芯線對(duì)地（外殼）的阻抗不同，對(duì)地浪涌產(chǎn)生的共模干擾會(huì)通過(guò)不同芯線對(duì)地的不同阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)樾揪€間的差模干擾，從而影響傳感器和分站。2010年12初測(cè)量干擾時(shí)，正好發(fā)生一次準(zhǔn)備工作面瓦斯傳感器冒大數(shù)。2010年12月6日00：48：55-01：08：15二十分鐘內(nèi)11060備采工作面瓦斯發(fā)生了8次冒大數(shù)，第二天我們了解到， 冒大數(shù)時(shí)段巷道中的6kV電纜正在試供電，當(dāng)時(shí)進(jìn)行了好幾次合閘操作。這是說(shuō)明瓦斯傳感器冒大數(shù)和沿線電纜浪涌干擾有關(guān)的例證。（2）井下大功率變頻器影響監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。變頻器是煤礦井下一個(gè)重要的干擾源，其干擾

17、源的性質(zhì)屬于瞬變脈沖群干擾。其干擾原理如圖1-3所示：干擾源監(jiān)控設(shè)備發(fā)出干擾的電纜監(jiān)控系統(tǒng)的電纜1-3 脈沖群干擾原理圖發(fā)出干擾的電纜和監(jiān)控系統(tǒng)電纜之間形成一個(gè)電容，所以干擾被傳導(dǎo)到監(jiān)控系統(tǒng)中。我們?cè)诘V的變頻絞車控制室內(nèi)對(duì)這種干擾信號(hào)進(jìn)行了實(shí)測(cè)，應(yīng)用我們本次課題中提出的新方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)了較強(qiáng)的脈沖群干擾。脈沖群干擾波形如圖1-4所示：圖1-4絞車變頻器至電機(jī)脈沖群干擾波形圖這種干擾強(qiáng)度雖然不會(huì)使監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生死機(jī)故障，但可以造成傳輸出錯(cuò)的故障。由于監(jiān)控系統(tǒng)采用總線傳輸，一旦總線受到干擾，總線上的設(shè)備都受干擾，故障地點(diǎn)就顯得分散。又由于脈沖群干擾在長(zhǎng)距離傳輸后會(huì)發(fā)生衰減，所以對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的

18、干擾有時(shí)又呈現(xiàn)區(qū)域性，即表現(xiàn)為離干擾源較遠(yuǎn)的分站不受干擾。（3）大型電氣設(shè)備附近的干擾一些大型電氣設(shè)備本身就是一個(gè)干擾源。我們發(fā)現(xiàn)變頻電機(jī)外殼如果接地不好，發(fā)出的干擾比電纜發(fā)出的干擾還要大。我們?cè)诙蓞^(qū)變電所變頻絞車處進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)變頻電機(jī)接地良好，干擾很小。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行電機(jī)接地與否的對(duì)比測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果變頻電機(jī)不接地，電機(jī)對(duì)地電壓（峰峰值）高達(dá)3kV，圖1-5為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中測(cè)到的變頻電機(jī)對(duì)地電壓波形，幅射電場(chǎng)干擾強(qiáng)度達(dá)1000V/m(2.0kHz)，而電纜處的幅射電場(chǎng)干擾強(qiáng)度為800-900V/m(2.0kHz)；電機(jī)接地以后，電機(jī)對(duì)地電壓減為300V，圖1-6為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中測(cè)到的

19、變頻電機(jī)接地后對(duì)地電壓波形，幅射電場(chǎng)干擾強(qiáng)度降為100V/m(2.0kHz)。圖1-5 電機(jī)不接地時(shí)外殼上的干擾電壓 圖1-6 電機(jī)接地時(shí)外殼上的干擾電壓（4）傳感器整機(jī)功耗較大瓦斯傳感器是煤礦監(jiān)控系統(tǒng)所有傳感器中功耗最大的一種，再加上煤礦開(kāi)采工作面順槽比較長(zhǎng)，鋪設(shè)線路較長(zhǎng)，線路上的電壓損失也比較大。其電壓損失與傳輸電纜的長(zhǎng)度和直徑有很大關(guān)系，而且不同直徑的電纜的電阻參數(shù)相差很大，如表1所示。因此，傳感器在同樣長(zhǎng)度的傳輸距離下，電纜直徑或截面積越小，傳輸電纜上的電壓損失越大；或者傳感器的功耗較大時(shí)，而傳輸距離固定不變，這都會(huì)導(dǎo)致傳感器兩端輸入的工作電壓將比較低或者電源紋波較大，有可能導(dǎo)致傳感器

20、的內(nèi)部電路工作不正常，特別是傳感器和沿線電纜發(fā)生接觸不良、接線盒進(jìn)水等故障時(shí)，可能導(dǎo)致傳感器自身不能穩(wěn)定工作，從而產(chǎn)生了誤報(bào)警。表1 電纜長(zhǎng)度和直徑與電纜電阻的關(guān)系電纜直徑(mm)或截面積（）0.3mm共7根0.37mm共7根0.43mm共7根0.52mm共7根34電阻（/Km）3624.518.112.86.14（5）傳感器頻率輸出信號(hào)電路設(shè)計(jì)不夠合理煤礦監(jiān)控系統(tǒng)傳感器的輸出信號(hào)一般采用頻率信號(hào)，輸出范圍為2001000Hz。根據(jù)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，傳感器的頻率信號(hào)應(yīng)滿足以下要求：高電平不小于3 V，低電平不大于0.5 V，脈沖寬度大于0.3 ms。目前所有廠家的礦用傳感器輸出都采

21、用非平衡方式，即一根信號(hào)地線（保持某一電平不變），一根信號(hào)輸出線（在03V之間變化）。由于電纜的分布電容的存在，頻率信號(hào)在由低電平變高電平的過(guò)程中對(duì)分布電容進(jìn)行充電，而頻率信號(hào)在由高電平變?yōu)榈碗娖降倪^(guò)程中分布電容進(jìn)行放電。這種方式傳輸頻率信號(hào)時(shí)，由于充電回路和放電回路的終止電壓和阻抗都不同，使充電曲線和放電曲線不同。以KJ95瓦斯傳感器為例，接收端的充電電平上升較快；而放電電平下降緩慢，特別是在電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，低電平無(wú)法立刻降到低于0.5 V，即頻率信號(hào)的低電平被抬高。當(dāng)傳感器受到外界干擾時(shí)，有可能在頻率的低電平段產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的毛刺，導(dǎo)致頻率測(cè)量結(jié)果翻倍，出現(xiàn)誤報(bào)警。圖1-6所示為傳輸距離2

22、km礦用電纜，電纜直徑為0.52 mm，功耗為80 mA的甲烷傳感器的輸出頻率信號(hào)的波形。從圖1-6可以看出，傳感器的信號(hào)的脈寬大于0.3 ms時(shí)，傳感器輸出的頻率的低電平的電壓幅值已經(jīng)接近于1.1 V。而礦用監(jiān)控分站的頻率采集端一般采用光耦隔離輸入，當(dāng)輸入頻率的低電平較高時(shí)，有可能使光耦的工作狀態(tài)不穩(wěn)定，導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)偽數(shù)據(jù)而產(chǎn)生誤報(bào)警。圖1-6 輸出頻率信號(hào)波形（6）傳感器分站抗干擾能力差目前煤炭行業(yè)生產(chǎn)的礦用傳感器一般沒(méi)有考慮抗干擾設(shè)計(jì)，在研發(fā)的過(guò)程中沒(méi)有對(duì)傳感器的架構(gòu)、芯片選型、布線方式等方面做詳細(xì)規(guī)劃和試驗(yàn)，對(duì)傳感器的抗干擾的研究還處在實(shí)驗(yàn)階段。雖然國(guó)家相關(guān)部門新發(fā)布的AQ6201

23、-2006 煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求的4.11條明確要求安全監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備通過(guò)相應(yīng)的抗干擾試驗(yàn)。國(guó)家相關(guān)部門考慮到目前煤炭行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、廠家的技術(shù)水平的差異和抗干擾的設(shè)計(jì)難度，暫時(shí)停止了礦用傳感器做抗干擾試驗(yàn)的要求。所以目前大多數(shù)廠家的傳感器和分站沒(méi)有做抗干擾設(shè)計(jì),傳感器受到電磁干擾后立刻會(huì)出現(xiàn)數(shù)字錯(cuò)亂、重新啟動(dòng)、死機(jī)等現(xiàn)象。特別是傳感器的放大電路部分最容易受影響，導(dǎo)致傳感器檢測(cè)元件的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路后其輸出幅值發(fā)生突變，從而導(dǎo)致傳感器產(chǎn)生誤報(bào)警。3.通過(guò)分析研究,提出以下防止傳感器冒大數(shù)的措施:(1)提高傳感器和分站抗浪涌干擾的能力從上面的分析已知,動(dòng)力電纜感應(yīng)到傳感器電纜的對(duì)地

24、浪涌產(chǎn)生的是共模干擾，共模干擾通過(guò)不同芯線對(duì)地的不同阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)樾揪€間的差模干擾，從而影響傳感器和分站。所以我們要從設(shè)計(jì)上提高傳感器和分站抗浪涌干擾的能力。主要措施有：在端口芯線對(duì)地之間加壓敏電阻,使干擾能量盡快入地，減少對(duì)設(shè)備內(nèi)部的影響；在分站輸入和傳感器輸出端口進(jìn)線處采用共軛磁環(huán)，端口兩線間采用TVS管和高頻濾波電容；盡量使不同芯線對(duì)外殼的阻抗接近,I/O端口和內(nèi)部電路充分隔離、盡量減少分布電容等。I/O口分站或傳感器圖1-7 傳感器和分站端口抗浪涌干擾的措施現(xiàn)場(chǎng)布置時(shí)，傳感器電纜盡量遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜；增大傳感器電纜的截面積也能提高抗干擾能力。另外要注意：對(duì)這種浪涌干擾，采用屏蔽電纜效果并不大。

25、(2)提高系統(tǒng)抗脈沖群干擾的能力從傳感器和分站設(shè)計(jì)上，應(yīng)在各輸入輸出端口，尤其是通信端口采取抗干擾措施，具體措施和上面所述相同。對(duì)于我礦監(jiān)控系統(tǒng)使用的RS485傳輸接口，由于我們代用的傳輸速率不高且線路很長(zhǎng)，我們覺(jué)得可以采取和頻率端口類似的抗干擾措施。現(xiàn)場(chǎng)布置時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)電纜盡量遠(yuǎn)離干擾電纜（變頻器輸出電纜和漏泄電纜）；對(duì)這種脈沖群干擾，采用屏蔽電纜效果較好，屏蔽層應(yīng)在一處和大地連接，也可以和一處的分站電源地連接。采用光纖通信是抗脈沖群干擾的最有效方法。采用光纖環(huán)網(wǎng)技術(shù)作為監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸主干道，不僅可以提高系統(tǒng)巡檢速度，而且增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力。在主干道以外的區(qū)域如果還有脈沖群干擾嚴(yán)重的地段

26、，可以采用光纖子環(huán)傳輸。(3) 改進(jìn)傳感器頻率輸出信號(hào)電路改變傳感器的頻率信號(hào)輸出方式，可防止傳感器的輸出信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中產(chǎn)生偽數(shù)據(jù)。煤炭行業(yè)的傳感器的頻率輸出通常采用脈沖恒流型或脈沖恒壓型輸出電路。由于充電和放電回路阻抗不對(duì)稱和傳輸線路上的分布電容的影響，將導(dǎo)致頻率信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖降姆烹姇r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，而導(dǎo)致低電平被抬高，當(dāng)受到外界電磁干擾時(shí)容易產(chǎn)生冒大數(shù)問(wèn)題。因此，在頻率信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，要縮短線路上分布電容的充放電時(shí)間，降低頻率信號(hào)的低電平的幅值。基于上述原因，頻率輸出電路可以采用差分信號(hào)進(jìn)行傳輸，其輸出信號(hào)的高電平的電平為35 V左右，而輸出的低電平為-3-5 V左右，這樣不會(huì)因?yàn)榉?/p>

27、布電容的存在而影響頻率信號(hào)的高低電平的上升和下降的時(shí)間。圖1-7為傳感器接2 km且直徑為0.52 mm的傳輸電纜的波形，其波形與圖2所測(cè)波形相比，其頻率輸出信號(hào)的低電平完全符合煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，而且即使頻率信號(hào)低電平被抬高也不會(huì)影響傳感器的輸出信號(hào)。傳輸距離將大幅度延長(zhǎng)，信號(hào)抗干擾能力也比較強(qiáng)，減少傳感器產(chǎn)生偽數(shù)據(jù)的幾率，也能提高傳感器的穩(wěn)定性。圖1-8傳感器接2 km且直徑為0.52 mm的傳輸電纜的波形(4)分站進(jìn)行軟件濾波電磁干擾，尤其是浪涌干擾，持續(xù)時(shí)間都比較短。因浪涌干擾產(chǎn)生的冒大數(shù)，檢測(cè)值瞬時(shí)變化的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于探頭正常的反應(yīng)速度，所以我們可以利用這一特性在分站中設(shè)計(jì)軟件濾波方案，

28、以濾除因浪涌干擾產(chǎn)生的冒大數(shù)又不影響傳感器正常的快速反應(yīng)。目前我們采用的方案是：按照瓦斯傳感器正常反應(yīng)時(shí)間10s來(lái)設(shè)計(jì)軟件濾波器的截止頻率。該方案可以濾除相當(dāng)一部分的因浪涌干擾產(chǎn)生的冒大數(shù)，但對(duì)脈沖群干擾產(chǎn)生的冒大數(shù)有效性稍低。（5）增大傳感器供電芯線的截面積。4我礦監(jiān)控系統(tǒng)其他干擾原因分析及應(yīng)對(duì)措施：針對(duì)我礦監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)的其他干擾現(xiàn)象進(jìn)行了原因分析，并提出了應(yīng)對(duì)措施。新系統(tǒng)投入使用后，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)老系統(tǒng)不常出現(xiàn)的問(wèn)題：一些分站傳感器有時(shí)出現(xiàn)中斷傳輸3-4秒的情況。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的分站電源箱都放置在中央或采區(qū)變電所內(nèi)。經(jīng)過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)由該變電所供電的大型設(shè)備開(kāi)停，尤其是較大功率的水泵開(kāi)停時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種

29、現(xiàn)象，進(jìn)一步分析原因，認(rèn)為是電源箱受到浪涌干擾后發(fā)生輸出保護(hù)，導(dǎo)致本安電源輸出暫停3-4秒。這種干擾過(guò)去肯定也是存在的。那為什么這種現(xiàn)象在新系統(tǒng)投入使用后變得突出了呢？這是因?yàn)樾孪到y(tǒng)的巡檢速度比老系統(tǒng)大大提高。老系統(tǒng)的巡檢周期約有十幾秒，在兩次巡檢分站的間隔內(nèi)分站電源發(fā)生本安電源輸出暫停3-4秒的事件上位機(jī)并不知道。而新系統(tǒng)的巡檢周期不超過(guò)1秒，這樣本安電源輸出暫停3-4秒的故障就及時(shí)被發(fā)現(xiàn)了。井下實(shí)地觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些分站電源信號(hào)線和動(dòng)力電纜并行的距離并不遠(yuǎn)，說(shuō)明這種浪涌干擾和電纜并行引入的浪涌干擾不同，我們懷疑是電網(wǎng)地引入的干擾。我們?cè)?320變電所經(jīng)過(guò)實(shí)地測(cè)量，捕捉到了這種干擾。圖1-9為

30、-320變電所18#分站電源箱660V輸入電源地（電網(wǎng)地）和大地之間的干擾波形，幅值約為37V。圖1-9 -320變電所分站電源箱外殼到大地干擾抗這種干擾的首選方案是選用抗浪涌干擾的本安電源。我們12月2日更換了抗干擾電源后，分站受干擾情況明顯好轉(zhuǎn)，下表是我礦監(jiān)控系統(tǒng)18#分站更換抗干擾電源前后各10天內(nèi)受干擾發(fā)生斷電3-4秒的記錄。說(shuō)明抗干擾電源的抗干擾能力得到了實(shí)際驗(yàn)證。18#分站電源更換前后故障統(tǒng)計(jì)表針對(duì)這種干擾的另一項(xiàng)抗干擾措施是將電源外殼接地和電網(wǎng)地分開(kāi)（電源外殼單獨(dú)接地）。11#分站和18#分站同處-320變電所內(nèi),原來(lái)11#分站用抗干擾電源供電, 18#分站用普通電源供電。使用情

31、況是11#分站受干擾較少, 18#分站受干擾較多(見(jiàn)上表)，2011年12月2日我們將18#分站用抗干擾電源供電，11#分站用普通電源供電的同時(shí)，對(duì)11#分站用電源采取了將電源外殼和電網(wǎng)地分開(kāi)的措施，結(jié)果，目前為止11#分站也未發(fā)生過(guò)故障情況。說(shuō)明采取這一抗干擾措施后分站電源受干擾情況明顯好轉(zhuǎn)。電源外殼接電網(wǎng)地是煤礦安全規(guī)程中防止觸電事故而要求的。采取電源外殼接地和電網(wǎng)地分開(kāi)后，電源外殼單獨(dú)接地時(shí)應(yīng)確保可靠接地并盡量減少接地電阻。(二)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)異常識(shí)別技術(shù)1.研究目標(biāo)和切入點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)異常識(shí)別技術(shù)研究作為監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性和挖掘技術(shù)研究這一課題的一個(gè)重要組成部分，其研究目的是將模擬量測(cè)量值和

32、測(cè)量地點(diǎn)建立聯(lián)系，并建立模擬量測(cè)量值和測(cè)量地點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的“監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”，通過(guò)模擬量測(cè)量值和測(cè)量地點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系是否符合“監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常表現(xiàn)模型”，來(lái)發(fā)現(xiàn)異常情況并報(bào)警,從而建立特定區(qū)域瓦斯傳感器數(shù)據(jù)異常的判據(jù)，從數(shù)據(jù)的可信度方面提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。如何建立瓦斯傳感器的異常表現(xiàn)的模型，首先就必須搞清楚正常情況下各傳感器表現(xiàn)形式是什么樣的，而且對(duì)于不同的煤礦是否會(huì)有所不同？能不能得到一個(gè)可以在大多數(shù)礦井進(jìn)行推廣的模型來(lái)自動(dòng)識(shí)別傳感器數(shù)據(jù)的異常？為了較好的掌握礦井主要工作面區(qū)域（包括綜采面和掘進(jìn)面，下同，不再特別指出）瓦斯傳感器的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式，為數(shù)據(jù)挖掘和異常識(shí)別打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，前期對(duì)井下現(xiàn)場(chǎng)

33、瓦斯和一氧化碳傳感器數(shù)據(jù)做了大量的調(diào)研工作。2現(xiàn)狀分析及問(wèn)題的提出煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)（CH4、CO等）模擬量信號(hào)異常的判別方法都是根據(jù)傳感器的測(cè)量值超過(guò)或低于一定值（統(tǒng)稱為超限）時(shí)進(jìn)行報(bào)警。這種報(bào)警處理有如下特點(diǎn)：首先它是假設(shè)傳感器測(cè)量數(shù)值都是正確的,系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)判別數(shù)據(jù)的可信性；第二，都采用超限原理以測(cè)量值的大小作為判別依據(jù),只要不超限就認(rèn)為正常；第三，根據(jù)單個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)獨(dú)立給予警示；第四，報(bào)警對(duì)象都是環(huán)境或監(jiān)測(cè)量的異常，不能發(fā)現(xiàn)將傳感器人為移位或屏蔽等不按規(guī)定使用的情況。對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)不同測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，并在此基礎(chǔ)上建立測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)模型，是一種提高監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可信性的有

34、效方法。其基本思路是，把過(guò)去彼此獨(dú)立判別的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)一種關(guān)聯(lián)模型和其他測(cè)點(diǎn)或工藝環(huán)境聯(lián)系起來(lái)。這種關(guān)聯(lián)模型是基于正常情況建立的，所以正常情況下,傳感器數(shù)據(jù)滿足關(guān)聯(lián)關(guān)系,系統(tǒng)不會(huì)報(bào)警。當(dāng)傳感器工作不正常時(shí)，關(guān)聯(lián)關(guān)系一般也不再符合，系統(tǒng)就進(jìn)行報(bào)警。這種方法不僅能發(fā)現(xiàn)傳感器工作不正常的情況，還能發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)不正常的情況。比如在兩個(gè)瓦斯傳感器之間出現(xiàn)異常的瓦斯涌出點(diǎn)時(shí)，關(guān)聯(lián)關(guān)系一般不再符合，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警。從理論上來(lái)分析，最直觀地存在就是對(duì)于礦井的工作面沿著風(fēng)流方向下風(fēng)側(cè)的瓦斯含量理應(yīng)是大于上風(fēng)側(cè)的。在沒(méi)有新鮮風(fēng)流涌入的情況下，下風(fēng)側(cè)瓦斯的量或者說(shuō)瓦斯平均濃度應(yīng)該是大于上風(fēng)側(cè)的，但在傳感器的表現(xiàn)上

35、是不是也是這樣的？從我礦的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)看，并不可以這樣簡(jiǎn)單的來(lái)處理。以我礦11060工作面為例，選取了工作面、中部回風(fēng)以及回風(fēng)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集，在2010年9月16日16:00至22:00之間的平均瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行了分析，如下圖2-1所示：圖2-1 11060工作面典型數(shù)據(jù)展示如上圖所示，各傳感器數(shù)據(jù)顯示了一定的規(guī)律性，比如隨著瓦斯流的移動(dòng)各傳感器先后呈現(xiàn)一定規(guī)律的波動(dòng)性，但是同時(shí)又沒(méi)有完全符合理論上所說(shuō)的沿著風(fēng)流方向瓦斯平均濃度大于上風(fēng)側(cè)這一原理。分析數(shù)據(jù)的過(guò)程中引出了兩個(gè)問(wèn)題，第一瓦斯?jié)舛仁欠裾娴难刂仫L(fēng)方向在規(guī)律性的增的？如果是，該如何表現(xiàn)出來(lái)，如果不是，又是什么原因？第二，瓦斯流移動(dòng)速度

36、是否和風(fēng)流完全一致，如果是，在傳感器數(shù)據(jù)上該如何表現(xiàn)？如果不是，真實(shí)情況是什么樣？帶著問(wèn)題，進(jìn)行了第二次現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量，以我礦12020風(fēng)巷掘進(jìn)巷道和11060工作面為例，分別選取八小時(shí)內(nèi)瓦斯傳感器平均濃度進(jìn)行分析。為了明了期間，我們都選取工作面和回風(fēng)處兩個(gè)探頭進(jìn)行分析，12020風(fēng)巷掘進(jìn)巷道數(shù)據(jù)如下圖2-2，11060工作面工作面數(shù)據(jù)如下圖2-3所示：圖 2-2 12020風(fēng)巷掘進(jìn)巷道典型數(shù)據(jù)展示圖2-3 11060工作面典型數(shù)據(jù)展示如上面展示的一些數(shù)據(jù)，我們可以清楚地看到，沿著風(fēng)流方向有些礦井嚴(yán)格的符合下風(fēng)側(cè)瓦斯的量或者說(shuō)瓦斯平均濃度應(yīng)該是大于上風(fēng)側(cè)的，比如12020風(fēng)巷掘進(jìn)巷道。有些礦井就沒(méi)

37、有完全的符合這一原理，比如11060工作面。為什么會(huì)產(chǎn)生這種情況呢，雖然理論上下風(fēng)側(cè)瓦斯的量或者說(shuō)瓦斯平均濃度應(yīng)該是大于上風(fēng)側(cè)的，但在傳感器的表現(xiàn)上并不一定就是這樣的。為什么呢，結(jié)合礦井的實(shí)際情況會(huì)發(fā)現(xiàn)很多情況下巷道本身不可能一直是水平的或者不發(fā)生拐彎等等，也就是說(shuō)人為掛定的傳感器有可能是在風(fēng)流的主風(fēng)流當(dāng)中，也有可能是在偏風(fēng)流中，這種情況就會(huì)造成一些上下游風(fēng)流瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞅憩F(xiàn)的一些問(wèn)題。但是原則上來(lái)講，有一個(gè)關(guān)系是一定成立的，在沒(méi)有新鮮風(fēng)流加入的情況下，瓦斯?jié)舛鹊淖钚≈凳遣粫?huì)降低的。在風(fēng)流方向上，即便是傳感器位置有一定差異，但由于不均衡系數(shù)的存在，沿著風(fēng)流方向瓦斯?jié)舛鹊淖钚≈凳遣粫?huì)再降低的。

38、在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析的過(guò)程當(dāng)中，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了“擾動(dòng)”現(xiàn)象的存在。這里的“擾動(dòng)”是指在現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)中，給客戶提供的數(shù)據(jù)端包括了各測(cè)量地點(diǎn)5分鐘里面的最大、最小和平均值，而在每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上，最大值和最小值的差值在這里被定義為“擾動(dòng)”現(xiàn)象。對(duì)象場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析過(guò)程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，各瓦斯測(cè)量點(diǎn)的“擾動(dòng)”是不相同的，而且滿足了一定的規(guī)律性。另外，仔細(xì)的觀察圖2-圖3就會(huì)發(fā)現(xiàn)，工作面?zhèn)鞲衅骱突仫L(fēng)巷傳感器瓦斯?jié)舛入S時(shí)間的變化曲線直觀上來(lái)說(shuō)比較相似，似乎存在著一定得關(guān)聯(lián)關(guān)系，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)的知識(shí)，提出了用相關(guān)系數(shù)來(lái)描述這一相似性的方法。3監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)異常識(shí)別模型的建立對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)不同測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，并在此基礎(chǔ)上建立

39、測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)模型，是一種提高監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可信性的有效方法。其基本思路是，把過(guò)去彼此獨(dú)立判別的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)一種關(guān)聯(lián)模型和其他測(cè)點(diǎn)或工藝環(huán)境聯(lián)系起來(lái)。這種關(guān)聯(lián)模型是基于正常情況建立的，所以正常情況下,傳感器數(shù)據(jù)滿足關(guān)聯(lián)關(guān)系,系統(tǒng)不會(huì)報(bào)警。當(dāng)傳感器工作不正常時(shí)，關(guān)聯(lián)關(guān)系一般也不再符合，系統(tǒng)就進(jìn)行報(bào)警。這種方法不僅能發(fā)現(xiàn)傳感器工作不正常的情況，還能發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)不正常的情況。比如在兩個(gè)瓦斯傳感器之間出現(xiàn)異常的瓦斯涌出點(diǎn)時(shí)，關(guān)聯(lián)關(guān)系一般不再符合，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警。這種報(bào)警方法本質(zhì)上也是一種利用冗余技術(shù)提高系統(tǒng)可靠性的方法。建立監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的過(guò)程，本質(zhì)上是給監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)增加了信息冗余度。冗余的信息

40、（關(guān)聯(lián)模型）起著校驗(yàn)傳感器數(shù)據(jù)的作用，一旦發(fā)生故障時(shí)，利用冗余的信息就能從另外的途徑（不符合關(guān)聯(lián)模型）發(fā)現(xiàn)異常。我們進(jìn)行的關(guān)聯(lián)性分析是直接為煤礦監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)的，所以在監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的選取上應(yīng)該盡量和現(xiàn)行煤礦監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行的規(guī)范一致。以礦井工作面各瓦斯傳感器測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)為例，煤礦安全規(guī)程和安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測(cè)儀器使用管理規(guī)范詳細(xì)規(guī)定了煤礦井下各瓦斯傳感器布置的具體位置。無(wú)論是我礦還是其他礦井，回風(fēng)巷道里至少要設(shè)置工作面瓦斯傳感器和回風(fēng)巷瓦斯傳感器。我們所進(jìn)行的礦井工作面各瓦斯傳感器數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析主要針對(duì)以上位置的傳感器進(jìn)行。目前所有煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)AQ6201-2006的

41、要求都能提供各瓦斯傳感器每五分鐘之內(nèi)的最大、最小和平均值，課題的研究將以這些數(shù)據(jù)組為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（1）基于最小值的關(guān)聯(lián)性模型如上面所講，沿著巷道的風(fēng)流方向雖然巷道本身不可能一直是水平的或者不發(fā)生拐彎等等，也就是說(shuō)人為吊掛的傳感器有可能是在風(fēng)流的主風(fēng)流當(dāng)中，也有可能是在偏風(fēng)流中，這種情況就會(huì)造成一些上下游風(fēng)流瓦斯?jié)舛葌鞲衅髌骄当憩F(xiàn)的一些問(wèn)題。但是原則上來(lái)講，有一個(gè)關(guān)系是一定成立的，在沒(méi)有新鮮風(fēng)流加入的情況下，瓦斯?jié)舛鹊淖钚≈凳遣粫?huì)降低的。在風(fēng)流方向上，即便是傳感器位置有一定差異，但由于不均衡系數(shù)的存在，最小值也是不會(huì)再降低的。工作面瓦斯涌出后瓦斯氣團(tuán)隨風(fēng)流從不均勻向均勻變化的過(guò)程，再加上隨風(fēng)流還

42、會(huì)有沿巷道煤壁瓦斯的涌出，同一團(tuán)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛鹊淖钚≈凳遣粫?huì)降低的。根據(jù)這一原理，我們可以建立如下的一種關(guān)聯(lián)模型：我們定義C等于傳感器5分鐘內(nèi)的最小值，同一巷道在沒(méi)有新鮮風(fēng)流混入的條件下兩個(gè)瓦斯傳感器應(yīng)該存在“靠近瓦斯主要涌出點(diǎn)處的傳感器的C值小于風(fēng)流下游的傳感器的C值”的關(guān)聯(lián)關(guān)系?？紤]到瓦斯傳感器允許有±0.01的誤差,所以實(shí)用中應(yīng)使用“靠近瓦斯主要涌出點(diǎn)處的傳感器的C值和風(fēng)流下游的傳感器的C值之差小于0.02”的關(guān)聯(lián)模型。（2）基于極差值的關(guān)聯(lián)性模型瓦斯傳感器監(jiān)測(cè)到的都是風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，監(jiān)測(cè)值也能反映瓦斯在空氣中的混合均勻度。由于工作面瓦斯的涌出從時(shí)間到空間都不是均勻的，瓦斯隨

43、風(fēng)流的擴(kuò)散混合也需要一段時(shí)間，所以靠近工作面處的瓦斯形態(tài)會(huì)以類似一片片瓦斯氣團(tuán)的狀態(tài)存在。瓦斯氣團(tuán)然后在巷道中沿著風(fēng)流方向逐漸擴(kuò)散，瓦斯和空氣混合逐步均勻。這也就是上面所提到的“擾動(dòng)”現(xiàn)象，如何正確的表達(dá)瓦斯傳感器數(shù)據(jù)中的這一擾動(dòng)現(xiàn)象？經(jīng)過(guò)大量的數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證可表現(xiàn)為如下方式：定義極差值D等于傳感器5分鐘內(nèi)的最大值減去最小值。兩個(gè)瓦斯傳感器應(yīng)該存在“靠近瓦斯主要涌出點(diǎn)處的傳感器D值大于等于遠(yuǎn)離瓦斯主要涌出點(diǎn)處的傳感器的D值”的關(guān)聯(lián)關(guān)系?？紤]到瓦斯傳感器會(huì)有0.01的誤差（漂移）,所以實(shí)用中應(yīng)使用“靠近瓦斯主要涌出點(diǎn)處的傳感器的D值和風(fēng)流下游的傳感器的D值之差大于-0.02”的關(guān)聯(lián)模型。這一

44、模型的建立是基于大量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的觀察和分析中得到的，這一設(shè)想和假設(shè)也是第一次被提出和應(yīng)用。這一模型可以非常直觀和準(zhǔn)確的反應(yīng)出距離瓦斯主要涌出點(diǎn)位置的不同各相關(guān)傳感器的各自表現(xiàn)形式，在對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)異常的識(shí)別過(guò)程當(dāng)中發(fā)揮重要的作用。（3）基于相關(guān)性的關(guān)聯(lián)性模型瓦斯傳感器測(cè)出的濃度值和區(qū)域瓦斯涌出量及風(fēng)流風(fēng)量存在著直接的關(guān)系，一般情況下工作面下游區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域瓦斯涌出量主要都是工作面的瓦斯涌出量，回風(fēng)巷道中的瓦斯涌出量比例相對(duì)較低。在工作面瓦斯傳感器和回風(fēng)巷瓦斯傳感器之間沒(méi)有新風(fēng)流加入時(shí)，兩個(gè)傳感器的測(cè)量值之間必然存在一定的相關(guān)性，也就是上面所觀察到的這種關(guān)于工作面?zhèn)鞲衅骱突仫L(fēng)巷傳感器瓦斯?jié)舛入S時(shí)間的

45、變化曲線直觀上來(lái)說(shuō)比較相似這一現(xiàn)象，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)的知識(shí)，就提出了用相關(guān)系數(shù)來(lái)描述這一相似性的方法。相關(guān)關(guān)系是指現(xiàn)象之間確實(shí)存在的一定的聯(lián)系，但數(shù)量關(guān)系表現(xiàn)為不嚴(yán)格相互依存關(guān)系。即對(duì)一個(gè)變量或幾個(gè)變量定一定值時(shí)，另一變量值表現(xiàn)為在一定范圍內(nèi)隨機(jī)波動(dòng)，具有非確定性。相關(guān)分析研究變量之間關(guān)系的緊密程度，并用相關(guān)系數(shù)來(lái)表示。相關(guān)系數(shù)是直線相關(guān)條件下說(shuō)明兩個(gè)變量之間相關(guān)關(guān)系密切程度的統(tǒng)計(jì)分析指標(biāo)。相關(guān)系數(shù)的大小可以確定現(xiàn)象變量間相關(guān)關(guān)系的密切程度和方向。 根據(jù)自變量的多少劃分，相關(guān)性可分為單相關(guān)和復(fù)相關(guān)。單相關(guān)是指兩個(gè)因素之間的相關(guān)關(guān)系叫單相關(guān)，即研究時(shí)只涉及一個(gè)自變量和一個(gè)因變量。復(fù)相關(guān)是指三個(gè)或三個(gè)

46、以上因素的相關(guān)關(guān)系叫復(fù)相關(guān)，即研究時(shí)涉及兩個(gè)或兩個(gè)以上的自變量和因變量。根據(jù)相關(guān)關(guān)系的方向劃分，可分為正相關(guān)和負(fù)相關(guān)正相關(guān)是指指兩個(gè)變量之間的變化方向一致，都是呈增長(zhǎng)或下降的趨勢(shì)。即自變量x的值增加（或減少），因變量y的值也相應(yīng)地增加（或減少），這樣的關(guān)系就是正相關(guān)。負(fù)相關(guān)是指兩個(gè)因素或變量之間變化方向相反，即自變量的數(shù)值增大（或減小），因變量隨之減小（或增大）。根據(jù)變量間相互關(guān)系的表現(xiàn)形式劃分，線性相關(guān)和非線性相關(guān)線性相關(guān)指的是當(dāng)相關(guān)關(guān)系的自變量x發(fā)生變動(dòng)，因變量y值隨之發(fā)生大致均等的變動(dòng)，從圖像上近似地表現(xiàn)為直線形式，這種相關(guān)通稱為線性相關(guān)。非線性相關(guān)是指在兩個(gè)相關(guān)現(xiàn)象中，自變量x值發(fā)生變

47、動(dòng)，因變量y也隨之發(fā)生變動(dòng)，這種變動(dòng)不是均等的，在圖像上的分布是各種不同的曲線形式，這種相關(guān)關(guān)系稱為非線性相關(guān)。曲線相關(guān)在相關(guān)圖上的分布，表現(xiàn)為拋物線、雙曲線、指數(shù)曲線等非直線形式。 根據(jù)相關(guān)關(guān)系的程度劃分，可分為不相關(guān)、完全相關(guān)和不完全相關(guān)。不相關(guān)是指如果變量間彼此的數(shù)量變化互相獨(dú)立，則其關(guān)系為不相關(guān)。自變量x變動(dòng)時(shí)，因變量y的數(shù)值不隨之相應(yīng)變動(dòng)。完全相關(guān)可以表述為如果一個(gè)變量的變化是由其他變量的數(shù)量變化所唯一確定，此時(shí)變量間的關(guān)系稱為完全相關(guān)。即因變量y的數(shù)值完全隨自變量x的變動(dòng)而變動(dòng)，它在相關(guān)圖上表現(xiàn)為所有的觀察點(diǎn)都落在同一條直線上，這種情況下，相關(guān)關(guān)系實(shí)際上是函數(shù)關(guān)系。所以，函數(shù)關(guān)系是

48、相關(guān)關(guān)系的一種特殊情況。不完全相關(guān)可以解釋為如果變量間的關(guān)系介于不相關(guān)和完全相關(guān)之間，則稱為不完全相關(guān)。大多數(shù)相關(guān)關(guān)系屬于不完全相關(guān)，是統(tǒng)計(jì)研究的主要對(duì)象，也是在研究瓦斯傳感器數(shù)據(jù)異常識(shí)別所要重點(diǎn)應(yīng)用的一個(gè)相關(guān)形式。對(duì)于不完全相關(guān)的情況，一般認(rèn)為，相關(guān)系數(shù)r滿足0.3<0.5為低度相關(guān)，0.5<0.8為顯著相關(guān)，0.8<1高度相關(guān)。或者|r|<0.4為低度線性相關(guān)；0.4|r|<0.7為中度相關(guān)；0.7|r|<1為高度相關(guān)。相關(guān)系數(shù)的計(jì)算公式為： （1）式中E（X）表示變量X的數(shù)學(xué)期望。X、Y表示兩組傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。在對(duì)工作面區(qū)域瓦斯傳感器數(shù)據(jù)的相關(guān)性進(jìn)行

49、分析，首先很直觀的將需要分析的現(xiàn)象表述出來(lái)。簡(jiǎn)單來(lái)講，他需要描述的是這樣一種情況，工作面?zhèn)鞲衅魈幍耐咚够旌巷L(fēng)流隨著時(shí)間的推進(jìn)，同樣會(huì)被回風(fēng)巷出瓦斯傳感器監(jiān)測(cè)到，而這一過(guò)程又是一個(gè)連續(xù)不斷的過(guò)程。這種相關(guān)性首先應(yīng)該屬于一種單相關(guān)，它研究的是工作面?zhèn)鞲衅骱突仫L(fēng)巷傳感器瓦斯?jié)舛戎祪蓚€(gè)變量。同時(shí)它應(yīng)該是一個(gè)線性的正向相關(guān)，高濃度的瓦斯風(fēng)流在兩個(gè)傳感器上都應(yīng)該顯示出較大的值，低濃度的同樣都顯示較小值，即自變量x的值增加（或減少），因變量y的值也相應(yīng)地增加（或減少），這樣的關(guān)系就是正相關(guān)。結(jié)合礦井的復(fù)雜的井下條件，這種相關(guān)性是沒(méi)法通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系來(lái)表述的，所以它應(yīng)該屬于不完全相關(guān)的范疇。以上兩個(gè)傳感

50、器之間數(shù)據(jù)存在較高相關(guān)性的假設(shè)是基于假設(shè)“一般情況下工作面下游區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域瓦斯涌出量主要都是工作面的瓦斯涌出量，回風(fēng)巷道中的瓦斯涌出量比例相對(duì)較低”，而這種假設(shè)在工作面不采煤時(shí)可能不成立，所以兩個(gè)傳感器之間數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)會(huì)隨采煤過(guò)程而變化，所以從整個(gè)時(shí)間段上來(lái)看，相關(guān)系數(shù)的大小會(huì)隨采煤過(guò)程而波動(dòng)。這種波動(dòng)和瓦斯涌出總量組成中，工作面瓦斯涌出量和回風(fēng)巷瓦斯涌出量之比有關(guān)。該比例越高，相關(guān)系數(shù)也越高。所以工作面采煤作業(yè)時(shí)，相關(guān)系數(shù)升高；工作面采煤停止作業(yè)時(shí)，相關(guān)系數(shù)降低?？梢园堰@種波動(dòng)關(guān)系擴(kuò)展為該模型的特征之一。即采煤工作面瓦斯傳感器的基于相關(guān)性的關(guān)聯(lián)模型為“采煤工作面上游測(cè)量點(diǎn)測(cè)量值平移一定時(shí)

51、間和下游測(cè)量點(diǎn)測(cè)量值之間的相關(guān)系數(shù)隨工作面采煤作業(yè)與否呈波動(dòng)關(guān)系，工作面采煤作業(yè)時(shí)段，相關(guān)系數(shù)大于0.4”。4監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)異常識(shí)別模型的驗(yàn)證對(duì)于上面建立的三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的異常識(shí)別模型，在我礦現(xiàn)場(chǎng)也進(jìn)行了大量的驗(yàn)證工作，基本上符合了模型提出的設(shè)想和假設(shè)。我們考慮到在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的時(shí)候有一個(gè)非常重要的問(wèn)題是需要解決的，瓦斯流從工作面?zhèn)鞲衅鞯交仫L(fēng)傳感器位置是需要一定的時(shí)間的，所以進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比和計(jì)算的時(shí)候理應(yīng)加上一個(gè)時(shí)間的修正。理論上來(lái)講，混合均勻充分的含有瓦斯的風(fēng)流運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，瓦斯流的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)該基本等于風(fēng)流的平均速度，或者應(yīng)該基本等于兩個(gè)傳感器探頭位置的風(fēng)流平均速度?？墒墙?jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的認(rèn)真比對(duì)和現(xiàn)場(chǎng)的

52、實(shí)地測(cè)量中發(fā)現(xiàn)，回風(fēng)巷道中瓦斯流的移動(dòng)速度不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于風(fēng)流的平均速度（很多情況下不足風(fēng)流平均速度的30%），甚至也遠(yuǎn)小于瓦斯探頭處位置的平均風(fēng)速。經(jīng)過(guò)在我礦現(xiàn)場(chǎng)用風(fēng)表的準(zhǔn)確測(cè)量，瓦斯流的移動(dòng)速度很多情況下不足兩個(gè)瓦斯探頭位置平均風(fēng)速的50%。初步分析可能由于以下原因造成，一方面，巷道都被簡(jiǎn)化成一維模型進(jìn)行處理的，簡(jiǎn)化成了一條直線，也就是說(shuō)瓦斯流的移動(dòng)速度宏觀上你只能當(dāng)做平均風(fēng)速來(lái)處理，但是現(xiàn)在涉及到了具體點(diǎn)的瓦斯?jié)舛?，必然?huì)存在這樣一種情況，巷道中心位置的風(fēng)流已經(jīng)流動(dòng)到了下一個(gè)測(cè)點(diǎn)位置，但煤壁周圍的氣體由于煤壁粘滯阻力的原因可能還沒(méi)有到達(dá)。第二點(diǎn)，瓦斯氣團(tuán)在風(fēng)流當(dāng)中會(huì)有一個(gè)擴(kuò)散的作用，而這一擴(kuò)

53、散的速度也是非常迅速的。理論上來(lái)分析這一擴(kuò)散趨勢(shì)也是會(huì)沿著瓦斯?jié)舛鹊奶荻葋?lái)進(jìn)行，即會(huì)從瓦斯?jié)舛雀叩奈恢脭U(kuò)散至瓦斯?jié)舛容^低的位置，根據(jù)以上最小值關(guān)聯(lián)模型的原理，下游的瓦斯?jié)舛雀哂谏嫌蔚耐咚節(jié)舛?，所以瓦斯的擴(kuò)散方向是從下游往上游，即瓦斯擴(kuò)散方向和風(fēng)流方向相反，這也是導(dǎo)致瓦斯流在巷道中的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于風(fēng)速的原因之一。所以在我們?cè)谶M(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的時(shí)候選擇的修正時(shí)間不是通過(guò)風(fēng)流速度和傳感器位置計(jì)算出來(lái)的，而是通過(guò)對(duì)兩個(gè)探頭數(shù)據(jù)的波動(dòng)分析人為地得到一個(gè)近似時(shí)間來(lái)修正，這個(gè)可能也會(huì)在一定程度上減低模型的準(zhǔn)確度，但在目前條件下這也是唯一接近真實(shí)的處理方法。以下的幾個(gè)驗(yàn)證實(shí)例同樣都采用了這一方法。（1）基于相關(guān)

54、性的關(guān)聯(lián)性模型的驗(yàn)證我們把試驗(yàn)點(diǎn)選在11060工作面進(jìn)行分析展示。11060工作面共設(shè)置上隅角、工作面和回風(fēng)巷三個(gè)瓦斯器，工作面和回風(fēng)巷兩個(gè)傳感器2010年12月4日凌晨零點(diǎn)到八點(diǎn)共480分鐘內(nèi)的瓦斯平均濃度數(shù)據(jù)如下圖2-4所示（因篇幅原因不給出數(shù)據(jù)表和計(jì)算過(guò)程）。圖2-4 11060工作面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)曲線圖以工作面處傳感器的數(shù)據(jù)為自變量，計(jì)算其相關(guān)性系數(shù)。若將兩個(gè)傳感器所測(cè)的每5分鐘內(nèi)的瓦斯?jié)舛绕骄抵苯哟牍?，計(jì)算得到相關(guān)性系數(shù)r=0.3594。但考慮同一團(tuán)氣流經(jīng)過(guò)兩個(gè)傳感器時(shí)存在時(shí)間差，進(jìn)行時(shí)間上的修正，將工作面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)延遲5分鐘后重新帶入計(jì)算，相關(guān)系數(shù)r=0.6835，表明存在較為

55、顯著的相關(guān)性。（2）基于極差值的關(guān)聯(lián)性模型驗(yàn)證11060工作面2010年12月4日凌晨零點(diǎn)到八點(diǎn)共480分鐘內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，選擇工作面和回風(fēng)巷兩個(gè)傳感器計(jì)算D值的大小關(guān)系。同樣考慮同一團(tuán)氣流經(jīng)兩個(gè)傳感器的時(shí)間差，將工作面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)延遲5分鐘后，比較D值大小，篇幅原因不給出數(shù)據(jù)表，列出曲線圖展示，如下圖2-5所示：圖2-5 11060傳感器D值展示曲線圖如上圖所示，靠近工作面處傳感器的D值明顯要大于回風(fēng)巷處傳感器的D值，說(shuō)明符合關(guān)聯(lián)模型。（3）基于最小值的關(guān)聯(lián)性模型驗(yàn)證采取同樣的數(shù)據(jù)，考慮時(shí)間上的修正也將工作面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)延遲5分鐘后和回風(fēng)巷數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如下圖2-6所示：圖2-6 11060工

56、作面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)曲線圖由圖6可以看出，在11060工作面區(qū)域，兩個(gè)傳感器數(shù)據(jù)的大小關(guān)系已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)，可以看出回風(fēng)巷處瓦斯?jié)舛戎狄欢螘r(shí)間內(nèi)（此處選擇5分鐘）的最小值嚴(yán)格的不小于工作面處瓦斯?jié)舛鹊淖钚≈?，說(shuō)明符合本文假設(shè)的最小值大小關(guān)系的關(guān)聯(lián)模型。（4） 三種關(guān)聯(lián)模型對(duì)掘進(jìn)工作面的適用性驗(yàn)證掘進(jìn)面瓦斯和回采面有相似之處同時(shí)也存在一些自己的特點(diǎn)，首先掘進(jìn)巷道的通風(fēng)方式大多是采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，由于這種通風(fēng)方式自身的特點(diǎn)迎頭處勢(shì)必造成較大的風(fēng)速甚至在局部區(qū)域形成風(fēng)流的渦旋，故掘進(jìn)頭的瓦斯傳感器數(shù)值隨著風(fēng)流的變化可能波動(dòng)會(huì)更大。第二，相比較回采工作面，掘進(jìn)巷道四周煤壁在空氣中的暴露時(shí)間會(huì)較短些，所以

57、特別是對(duì)于煤層瓦斯含量較高的采區(qū)內(nèi)掘進(jìn)巷道煤壁的瓦斯涌出量會(huì)相對(duì)大一些，所占巷道瓦斯涌出總量的比例也會(huì)高于回采面。選取12020風(fēng)巷掘進(jìn)巷道2010年12月2日凌晨零點(diǎn)到八點(diǎn)共480分鐘內(nèi)兩個(gè)瓦斯傳感器的數(shù)據(jù)，同上面所講的方法，首先計(jì)算比較兩個(gè)傳感器的D值，考慮到兩傳感器之間距離和風(fēng)速造成時(shí)間上的差異，將工作面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)延遲10分鐘后，兩者D值大小如下圖2-7所示： 圖2-7 12020風(fēng)巷傳感器D值展示曲線圖如上圖7所示，靠近工作面處傳感器的D值明顯要大于回風(fēng)巷處傳感器的D值，也就是說(shuō)靠近瓦斯主要涌出點(diǎn)處的D值大于遠(yuǎn)離瓦斯主要涌出點(diǎn)處的傳感器的D值,并且作為掘面來(lái)講，和圖1進(jìn)行比較可以看出，在掘進(jìn)工序的時(shí)間段（圖4中200和350分鐘左右）兩個(gè)傳感器D值迅速增大且兩個(gè)傳感器D值的差值變大，而在準(zhǔn)備或者后續(xù)的工藝中兩個(gè)傳感器的D值都比較小。采取同樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行C值的分析比較，如下圖2-8所示：圖2-8 12020風(fēng)巷掘進(jìn)面?zhèn)鞲衅餮舆t后數(shù)據(jù)曲線圖由圖2-8可以看出，回風(fēng)巷處瓦斯?jié)舛鹊腃值不小于掘進(jìn)面處瓦斯?jié)舛鹊腃值。同樣掘進(jìn)巷道兩個(gè)傳感器數(shù)據(jù)也是符合線性相關(guān)。將兩個(gè)傳感器的每5分鐘內(nèi)的瓦斯?jié)舛绕骄荡牍?