本發明公開了一種基于5G專網的煤礦熱動力災害監測預警系統及方法，屬于煤礦災害監測預警領域，煤礦熱動力災害監測預警系統包括多參量傳感器、5G傳控系統、智能辨識與預警系統和用戶終端；在井下監測區域布置多參量傳感器；多參量傳感器通過有線傳輸電纜接入5G傳控系統，5G傳控系統與智能辨識與預警系統無線連接，智能辨識與預警系統連接用戶終端。監測預警方法采用該系統能從時間和空間上監測預警煤礦熱動力災害危險性及發生區域，精確定位危險區域發生的范圍和危險程度；具有易于布置、高效、準確、便捷、成本低的優點。

技術領域

本發明屬于煤礦災害監測預警領域，具體涉及一種基于5G專網的煤礦熱動力災害監測預警系統及方法。

背景技術

煤礦熱動力災害是指可燃物在煤礦井下發生的非控制燃燒與爆炸，通過熱化學作業產生的高溫、有毒煙氣和沖擊波造成人員傷害和環境破壞的災害，包括煤自燃、煤燃燒、瓦斯燃燒、瓦斯爆炸、煤塵爆炸和外因火災6種形式，煤礦熱動力災害具有關聯性、易發性和嚴重性等特征，內部火災具有潛伏性、突發性等特點。煤礦熱動力災害常導致人員傷亡、設備損失、礦井停產、資源破壞等不良后果，對礦井生產和人員安全有重要影響。由于煤礦井下復雜的開采條件和多變的井下環境，煤礦熱動力災害發生頻率高，給煤礦安全生產帶來了巨大的影響和后果，所以運用基于5G專網的煤礦熱動力災害監測預警系統及方法進行煤礦熱動力災害探測是礦井發現此類災害的重要手段。

當前的煤礦熱動力災害監測預警方法主要有：(1)溫度法，即根據所測區域的溫度變化情況和溫度閾限值，確定采掘工作面和采空區自然發火危險及區域的方法。這種方法主要用于早期預報煤層發火引起的煤礦火災，不適用于探測隱蔽火源的位置和發展情況。(2)可見光圖像分析法，利用可見光圖像進行火災分析，由于可見光圖像與火災熱特性關聯不大，存在算法復雜，準確率不高的缺陷。(3)指標氣體分析法，即利用束管監測系統、人工采樣分析、礦井監控系統等多種手段相結合獲取各類質變氣體，通過煤自燃發火過程中生成的某些氣體的濃度、比值、發生速率等特征參數進行數學分析。但在探測過程中束管易受到煤礦損壞，不能探測深部煤體及采空區的火災危險性。(4)電磁輻射監測預警技術，電磁輻射是煤礦流變-突變破壞過程中的一種能量輻射形式，與瓦斯壓力密切相關，瓦斯壓力越大，電磁輻射越強，電磁輻射監測預警技術對于監測瓦斯含量和濃度具有重要的作用。(5)光干涉式甲烷測定器和便攜式甲烷檢測報警儀，前者是根據光的干涉原理制成的，除了能檢查CH4濃度外，還可以檢查CO2濃度，瓦斯濃度在0％～l0％，使用低濃光干涉甲烷測定器；瓦斯濃度在10％以上，使用檢測范圍是0％～l00％的高濃度光干涉式甲烷測定器；后者雖然便于攜帶，檢測準確，但必須是礦工或者檢測人員進入井下才能攜帶檢測，具有一定的使用危險性。

現有煤礦熱動力災害監測預警技術中，監測預警系統及方法成本較高，使用環境惡劣，具有一定的危險性；并且由于傳感器的布置易受礦井特殊環境的影響，以及探測區域及位置易受時空的限制，探測煤礦采掘工作面和采空區熱動力災害的難度較大，對于上述問題目前尚未提出有效解決方案。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種探測準確率高、效率高、簡便快捷、易于布置、成本低的煤礦熱動力災害監測預警系統及方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于5G專網的煤礦熱動力災害監測預警系統，包括多參量傳感器、5G傳控系統、智能辨識與預警系統和用戶終端；

在井下監測區域布置多參量傳感器；多參量傳感器通過有線傳輸電纜接入5G傳控系統，5G傳控系統與智能辨識與預警系統無線連接，智能辨識與預警系統連接用戶終端。

優選地，多參量傳感器包括瓦斯傳感器、指標氣體傳感器、紅外溫度傳感器和電位傳感器；5G傳控系統包括5G信號接收單元、5G信號轉換單元和5G傳輸專網；智能辨識與預警系統包括智能監測模塊和智能報警模塊；用戶終端包括科室監控主機和移動監控手機。