矿井瓦斯地质智能预警平台的建设与应用.pdf

第 4 1卷 第 1 期 2 0 1 5年 1月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Aut o ma t i o n Vo 1 ． 4 1 NO ． 1 J a n．2 0 1 5 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 1 0 0 2 5 0 5 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 5 ． 0 1 ． 0 0 7 崔俊飞 ， 唐韩英． 矿井瓦斯地质智能预警平台的建设与应用 _ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 1 2 5 2 9 ． 矿井瓦斯地质智能预警平台的建设与应用 崔俊 飞 。 ， 唐 韩 英 1 ． 瓦 斯灾 害监 控 与应急 技术 国家重 点实 验室 ， 重 庆4 0 0 0 3 7 ； 2 ． 中煤 科工 集 团重庆 研究 院有 限公 司 ， 重 庆4 0 0 0 3 7 ； 3 ． 重庆 大学 资源 与环境 科学 学 院 ，重庆4 0 0 0 4 4 摘 要 针 对 煤矿 企 业 瓦斯地 质 资料缺 乏有 效 管理 、 瓦斯 地 质 图更 新 困难 及 利 用 率不 高的现 状 ， 从 瓦斯地 质 预 警原 理 、 数 据 库 、 平 台结构 、 功 能模块 、 关键 技 术 、 预 警保 障机 制 等方 面介 绍 了一 种矿 井 瓦斯地 质 智 能预 警平 台建设 方案 。该 平 台采 用 GI S技 术 建 立 瓦斯 地 质 空 间数 据 库 ， 实现 了 瓦斯 地质 相 关数 据 的 集 中、 有 效 管理及 瓦斯地 质 图的 自动 更新 ； 采 用 WC F技 术 实现 了跨 图形 平 台的 瓦斯 地质 相 关 图件 的数 据 共 享 ； 以 瓦斯 地质 学理 论 为指 导 ， 形 成 了一套 完整 的 瓦斯地 质 预警 指标 体 系， 综合 分析 工作 面前 方 的 瓦斯 赋存 、 地 质构 造 、 煤层 赋存 等情 况 ， 实现 了瓦斯 地质 的 实时超 前预 警 。应 用结果表 明 ， 该 平 台各项预 警 结果 与现 场 实测情 况 完 全一 致 ， 效果 良好 。 关键 词 矿 井 ；瓦斯 地质 ；瓦斯 预警 ；智能 预警 ； GI S ； WC F 中图分类 号 T D6 7 ／ 7 1 2 ． 7 文献标 志 码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 5 - 0 1 0 5 1 6 2 8 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP． 2 O 1 5 0 1 0 5 ． 1 6 2 8 ． 0 0 7 ． h t ml Es t a bl i s hme n t o f i n t e l l i g e n t pr e wa r n i ng p l a t f o r m o f mi n e ga s ge o l o g y a n d i t s a pp l i c a t i o n CUI J u n f e i 一．TANG Ha n y i n g 1． St a t e Ke y La bo r a t o r y o f Ga s Di s a s t e r M oni t o r i ng a n d Em e r ge n c y Te c hn ol o gy， Ch on gq i ng 4 0 0 03 7，Chi na；2． CCTEG Cho ngq i n g Re s e a r c h I ns t i t u t e，Cho ng q i ng 4 0 0 03 7，Chi na； 3． Col l e g e o f Re s ou r c e s a nd Env i r o me nt a l Sc i e nc e，Cho ng qi ng Uni v e r s i t y，Cho ng q i ng 4 0 0 04 4，Ch i na Abs t r a c t I n v i e w of c ur r e n t s i t ua t i ons t ha t t he r e wa s n o e f f e c t i v e m a na g e me nt of ga s ge ol o g i c a l d a t a i n c o a l m i n e e nt e r pr i s e s a nd g a s ge ol o gi c a l ma ps we r e up da t e d ha r d l y wi t h l o w ut i l i z a t i o n，a n e s t a bl i s h m e n t s c he me o f i nt e l l i ge nt pr e wa r ni n g pl a t f o r m o f m i ne ga s ge ol og y we r e p r o p os e d f r o m ga s ge ol o g y pr e a l a r m i n g pr i nc i p l e ， d a t a ba s e e s t a bl i s hme nt ， pl a t f o r m s t r uc t ur e，f u nc t i on m o de l s，ke y t e c hno l o gi e s，pr e a l a r m i n g gu a r a nt e e me c ha n i s m ，e t c．I n t he p l a t f o r m ，GI S t e c h nol og y i s us e d t o bu i l d s pa t i a l da t a b a s e of g a s g e o l og y， S O a s t o m a n a ge r e l a t i v e ga s g e o l og i c a l da t a i n t e ns i ve l y a n d e f f e c t i v e l y a nd up da t e g a s g e o l og i c a l ma ps a ut o ma t i c a l l y．W CF t e c hno l o gy i s u s e d f o r d a t a s h a r i ng o f r e l a t i ve g a s ge o l o g i c a l ma ps i n d i f f e r e nt g r a ph pl a t f o r m s ．Ba s e d on g a s ge ol o gy t h e o r y，a s e t o f i nt e g r a t e d p r e wa r ni n g i nd e x s y s t e m o f g a s g e o l o gy i s e s t a bl i s he d， whi c h i s f o r r e a l t i m e l y p r e wa r n i ng ga s ge ol o gy t hr o ug h c o mpr e h e ns i v e l y a na l y z i n g ga s o c c u r r e nc e， ge ol o g i c a l s t r uc t ur e a nd c oa l s e a m oc c u r r e nc e i n f r on t o f wo r ki n g f a c e ． Ap pl i c a t i o n s ho ws t ha t e a c h pr e a l a r mi ng r e s ul t of t he p l a t f o r m a c c o r d s wi t h me a s ur i n g r e s ul t i n f i l e d wi t h g o od e f f e c t ． Ke y wo r ds m i n e；g a s g e o l og y；g as pr e wa r ni n g；i nt e l l i ge n t p r e wa r ni n g；GI S；W CF 收稿 日期 2 0 1 4 0 6 1 1 ； 修 回日期 2 0 1 4 1 i - 1 4 ； 责任编辑 李 明。 基金项 目 “ 十二五” 国家科技支撑计划资助项 目 2 0 1 2 B AK0 4 B O 1 ； 中国煤炭科工集 团有 限公 司科技创新基金资助项 目 2 0 1 3 Z DO o 2 。 作者简介 崔俊飞 1 9 8 3 一 ， 男 ， 重庆人 ， 助理研究员 ， 硕士 ， 主要从事瓦斯灾害防治软件开发 工作 ， E ma i l c u ij u n f e i q q ． c o rn。 2 6 工矿 自动 化 2 0 1 5年 第 4 1卷 0 引言 目前 中 国煤 矿 瓦斯 地 质 图编制 工 作 已经结 束 。 各 个矿 井对 自身 的煤 层 瓦斯 赋 存情 况 以及瓦斯 地 质 规 律进 行 了研 究 和 总结 l_ 1 ] 。但 在 更新 和 利用 这 些 图件 以发挥 研究 成 果 最 大作 用 的过 程 中 ， 仍 存 在 以 下 问题 1 瓦斯地 质 图编制 过程 中收集 和 分 析 了大 量 资料 ， 编制完成后却缺乏对相关资料 的集 中和有效 管 理 ， 导致 资料 的再利 用 率不 高 。 2 随着 煤 矿 开 采 的 推 进 ， 采 矿 工 程 信 息 和 矿 井瓦斯地质信息不断增加 ， 传统瓦斯地质 图件 由于 数 据 量大或 者技 术人 员对 瓦斯 地质 图 的编 图方法 掌 握程 度有 限 ， 导致更 新缓 慢甚 至无 法更新 ， 不 能及 时 反映 最新 瓦斯 地质信 息及 其变 化趋 势 。 3 瓦斯 地质 图虽 然能 反 映矿 井 的瓦 斯 地质 规 律 ， 但 无法 综合 分 析工 作 面周 边 的各 种 瓦斯 地 质 情 况 ， 也 就无 法 为 防 突 技 术 人 员 提 供 及 时 、 主 动 的 警 示 ， 使得 瓦斯 地质 规律 研 究 对 煤 矿 安 全 生产 的指 导 作用 大打 折扣 。 基 于地 理 信 息 系统 G e o g r a p h i c I n f o r ma t i o n S y s t e m， G I S 技术建立矿井瓦斯地质智能预警平 台 对 瓦斯地 质相 关 资料 进 行 集 中管理 ， 对 瓦斯 地 质 图 进行 自动更新 ， 根 据 工作 面周 边 的瓦 斯 地 质情 况 对 前方 的煤与瓦斯突出危险性进行及 时、 有效的预警 是非 常必 要 的 ] 。本 文就 山西 潞安 集 团和顺 李 阳煤 业有 限责任公 司 以下 简称 李 阳煤矿 建立 瓦斯 地质 智 能预警 平 台 的原 理 、 过程 、 效果 展开 讨论 。 1 瓦斯 地质 预警 原理 及 规则 瓦 斯 地 质 预 警 原 理 是 以 瓦 斯 地 质 学 理 论 为 指 导 ， 结合 煤层 条件 、 实 测 瓦斯 参数 、 采 掘生 产情 况 、 地 质 构造 条件及 掘 进 工作 面推 移 情 况 ， 建 立 瓦 斯 地质 预警 指 标体 系 ， 对工 作 面 前 方 的 瓦斯 压 力 、 含 量 、 煤 层 状态 、 地质 构 造条件 进行 综合 分 析 ， 形成 最 终预警 结 果 ， 为开展 防 突工作 提供 参考 。 在瓦斯 地 质预警 原 理 基 础上 ， 利 用 GI S技 术 建 立矿井瓦斯地质智能预警 平台， 即可在工作面巷道 掘 进后 ， 自动获 取掘进 方 向及距 离 ， 并对 前方 瓦斯 地 质危 险 区域 、 地 质构 造 断层 、 褶 曲 、 陷 落 柱 影 响 区 域 的煤厚 变化 、 瓦斯 压力 、 瓦斯 含量 进行 预测 。在 掘 进工作面距离断层或危 险区域 小于设定 的预警 距 离、 煤厚变化率超过设 定的预警值 、 瓦斯压力 超过 0 ． 7 4 MP a 、 瓦斯 含量 大 于 7 m。 ／ t 等情 况 下 ， 自动 向 用户发出预警提示 。用户也可查询每个掘进工作面 的预警历史数据 ， 进行对比分析 。 李 阳煤 矿 历 年 瓦斯 等 级 鉴定 均 为 高 瓦斯 矿 井 。 经 统计 ， 该矿 1 5号煤层 在 标 高 1 0 1 5 m 处 实测 最 大 瓦斯含 量 为 7 ． 7 8 m。 ／ t 。经过 收集 1 5 号 煤层 的 资 料 及参 考 已有 瓦斯地 质 图 ， 发现 影 响 该 煤 层 瓦斯 赋 存 的主控 因素为 煤层 标 高和 埋 深 ， 因此 以标 高 和 埋 深作为瓦斯参数预测的基础模 型。综合分析后 ， 制 定 了 李 阳煤 矿 1 5号 煤 层 瓦 斯 地 质 预警 规 则E 4 ] ， 见 表 1 ， 其 中瓦斯 含量 预测模 型为 w 一 一0 ． 0 0 9 1 4 h 4 - 0 ． 0 2 9 9 H 6 ． 1 9 1 ， W 为 瓦斯 含 量 ， h为标 高 ， H 为 埋 深 ； 瓦斯 异 常 区包 括实 测 瓦斯 含 量 ≥7 m。 ／ t 的 区 域 、 以瓦斯 含 量 测 点 为 中 心 的 1 0 0 m 缓 冲 区、 物 探 异 常 区等 。 表 1 李阳煤矿 1 5 号煤层 瓦斯地质 预警规则 2 矿 井瓦斯 地质 智能 预警 平台 建设 2 ．1 数 据 库 数据库是各种瓦斯地质信息和基础资料的存储 载体 。建立基 础 空间数 据库 、 瓦 斯地 质数 据库 ， 是建 立矿 井 瓦斯地 质智 能预 警平 台的基础 。 2 ． 1 ． 1 基础 空 间数据 库 根 据空 间数 据 的物 理类 型 、 用途 差异 ， 将其 分 为 地 面 、 井 下非 煤层 、 煤 层 3类 ， 并 据 此 建 立 基 础 空 间 数 据库 要素 集[ 5 ] 。 1 地面要素集 独立地物、 交通 线、 地形等高 线 、 境界线 、 水域 、 建筑物等。 2 井下非煤层要素集 井下测量点 、 井下地质 探 孔 、 煤厚 点 、 地 质 勘 探钻 孔 、 巷 道 注 记 、 边 界线 、 巷 2 0 1 5年 第 1期 崔俊 飞等 矿 井 瓦斯 地质 智 能预警 平 台的建 设 与应 用 2 7 道 边 线 、 岩 层 巷 道 、 地 质 勘 探 线 、 设 计 巷 道 、 煤 层 巷 道等 。 3 煤 层 要 素 集 突 出事 故 点 、 煤 层 钻 孔 注 记 、 地质构造线 、 煤层储量线 、 计划终采线 、 煤厚等值线 、 煤层底板等高线 、 采空区、 地质带 、 回采工作面 、 煤层 煤 柱等 。 2 ． 1 ． 2 瓦斯 地 质数 据库 瓦斯地质数据库主要存储瓦斯地质智能预警平 台运行所需要的煤层赋存信息 ， 地质勘探信息， 瓦斯 抽放信息 ， 生成 的瓦斯压力 、 含量 、 涌出量等值线 ， 突 出危险区划分信息等 ， 根据其几何属性 ， 以点 、 线 、 面 图层 的方式 进 行存 储l_ 6 ] 。主要 图层及 其属 性如 下 1 瓦 斯 压 力 测 量 点 图 元 I D、 钻 孔 或 测 点 位 置 、 瓦 斯 压 力 、 测 点 标 高 、 测 点埋 深 、 测 点 见 煤 深 度 、 数 据 可靠 性 。 2 煤 样参 数点 图元 I D、 钻孔 或 测 点 位 置 、 水 分 、 灰分 、 视密度 、 孔隙率、 真密度 、 吸附常数 a 、 吸附 常数 b 、 普 氏系数 、 瓦斯放散初速度 、 数据可靠性 。 3 突出事故 点 图元 I D、 突 出事故 点位置或 名称 、 突 出类 型 、 埋 深 、 突 出煤 量 、 突 出 瓦斯 量 、 死 亡 人数 、 受 伤人 数 、 发生 时 间 。 4 瓦斯 压力 等值 线 图元 I D、 瓦斯 压力 。 5 突 出 危 险 区 图 元 I D、 区 域 类 型 、 危 险 等 级 。 通 过Ar c GI S 的 数 据 库 管 理 桌 面 系 统 Ar c C a t a l o g ， 并 结合 Ar c S DE和 S QL S e r v e r 建 立 空 问数据 库 ， 根据 瓦 斯地 质 数 据 的几 何 特 性 建 立 图层 结构 ， 并根据数据的属性特征 为每个 图层定义属性 字 段 。 2 ． 2 平 台结构 矿井 瓦斯 地 质 智 能 预警 平 台 采 用 标 准 c ／ s结 构 ， 包 括 GI S数 据库 引 擎 、 瓦 斯地 质 智 能预 警 服 务 、 WC F数 据 交 换 服 务 、 Au t o C AD 插 件 4个 部 分 ， 如 图 1所 示 。 WC F 数 据 交 换 服 务 基 于 ． NE T F r a me wo r k 4 ． 0框 架 开 发 ， 可 实 现 跨 平 台 的 数 据 交 换 ， 多种 制 图软 件 可 通 过 W C F数 据交 换 服 务 提 供 的接 口将瓦斯地质相关图形数据传输到基础空间数 据库 中 。本 文采 用 开发 Au t o C AD插 件 的方 式 调用 WC F数 据交换 服务 ， 上 传 Au t o C AD格 式 的 图件 如 采 掘工 程平 面 图 中瓦斯 地质 相关 图形 数据 。在 客 户端 可 录 入 瓦 斯 地 质 相 关 的瓦 斯 参 数 含 量 、 压 力 、 涌 出量 、 瓦斯抽 放等 属 性数 据 ， 对 瓦斯 地质 图进 行更 新 。当工作 面 推 进 后 ， 客 户 端 通 过 调 用 瓦 斯地 质智能预警服务 ， 借助 GI S数据库引擎获取相关的 数据 ， 并根 据预 警规 则进 行 预警及 数据 发 布 。 GI S 数据库引擎l，I A u t o C A D 插件 l 基础空间 ll 瓦斯地质 l l Au t o CADl l数 据库 l 1 数据库 l I 桌面软件l 图 1矿井瓦斯地质智能预警平 台结构 采 用如 图 1所 示 的平 台结 构 ， 可不 改 变 煤 矿 企 业 技术 人员 的编 图习惯 ， 无需 重新 录入 图形 数据 ， 避 免重复工作 ； 将预警处理过程 以服务的方式 与客户 端进行分离 ， 保证了数据的可靠性 ； 预警服务 以 GI S 平 台为 基础 ， 具 有强 大 的空 间 、 几何 、 拓 扑分 析能 力 ， 通过 GI S数据库引擎可以处理海量数据 。 2 ． 3 平 台功 能 模 块 矿 井 瓦 斯 地质 智 能 预警 平 台包 括 矿 图管 理 、 数 据管 理 、 瓦 斯 地 质 分 析 、 瓦 斯 地 质 预 警 、 系统 管 理 5 个 功 能模 块 [ 7 ] ， 如 图 2所 示 ， 主 要 实 现 瓦 斯 地 质 相关 数据 的 录入 与维护 、 瓦 斯地 质 图 自动更 新 、 瓦斯 地质 超前 预警 等 功能 。 矿井瓦斯地质智能预警平 台 矿图管理 l l 数据管理 I l 瓦斯地质分析l l 瓦斯地质预警l l 系统管理 图 形 编 辑 翼 I1黍I I I l萎I l蓁I l萎l I羹l I蓁I l羹I Il垂ll萋l l 数 据 同 步 图 2矿井瓦斯地质智能预警平 台功 能模块 矿 图 管理 实现 主 图形界 面 的放 大 、 缩小 、 平 移 、 比例尺 等 功能 ； 执 行 图形 数 据 的编 辑 、 修 改 、 删 除等 常用功 能 ； 提供 图件 的打印 、 导 出及 图例 、 图名 、 图框 等插入 与 修改 功能 。 数 据 管理 提 供瓦斯 参 数 如 瓦斯 含量 、 压 力 、 涌 出量 、 抽放 量等 的 录入 界 面 ； 提供 地 堪 钻 孔 、 煤 厚 、 地质 构造 等数 据 的录入 界 面 。 瓦斯 地质 分析 提 供瓦 斯参 数点 、 突 出事故 点 等 符号 自动生成 ， 瓦斯压力等值线 自动绘制及更新 ， 突 出危险区划分等瓦斯地质 图 自动成 图功能； 提供瓦 斯参数预测 ， 煤层埋深 、 标高 、 煤 厚 自动推算等辅助 分 析功 能 。 瓦斯 地 质预警 对 预警 参数 进行 设 置 ； 调 用服 务 器 端执行 预 警 ； 对 最 近 和 历 史 预 警结 果 进 行 查 询 和 分 析 。 系统 管理 备 份 和恢 复数 据 库 ； 通 过 WC F数 据 交换 服 务 从 其 他 图形 平 台 获 取 更 新 数 据 并 自动 2 8 工矿 自动化 2 0 1 5年 第 4 1 卷 成 图 。 2 ． 4 平 台 开 发 关 键 技 术 矿 井 瓦斯地 质智 能 预警 平 台以 Ar c GI S 1 0 ． 2为 基 础 GI S平 台 ， 基 于． Ne t F r a me wo r k 4 ． 0 ， 采 用 C 语 言 ， 结 合 Ar c GI S提 供 的 Ar c Ob j e c t二 次 开 发 组 件 进行 开发 。采 用 Ar c S D ES QL S e r v e r 2 0 1 2实现 整 个平 台 的空 问数据 及属 性数 据 的访 问引擎 。 WC F数 据交 换服 务 为 了保 证该 服务 的 重用性 和扩展 性 ， 该 服 务 不 加 入 GI S组 件 ， 仅 对 属 性 数 据 库进行操作 ， 提供数据访问接 口， 读取和存储图形数 据 的节 点 坐标 、 更 新标 志及 图形 属性 。 瓦 斯地 质智 能 预警 服务 该 服务 结 合 GI S进行 二 次 开 发 ，利 用I To p o o p e r a t o r 、I F e a t u r e C | a s s 、 I F e a t u r e 等 接 口将 预 警模 型嵌 入 平 台 中 ， 读 取 基 础 数据进行空间指标的计算 ， 并利用 I E l e me n t 接 口对 预警结 果进 行 图形标 志 和显示 。 瓦斯地质预警客户端 根据实测瓦斯压力 、 含量 数据 ， 采用 一元 回归 、 多元 回归 的拟 合方 法构 建预 测 模 型 ， 推 算全 煤 层 的瓦 斯参 数 。利 用 I Ti n E d i t 接 口 将 推 算 出 的 全 煤 层 瓦 斯 参 数 加 入 到 内存 并 构 建 T i n ， 最 后 利 用 I Ti n S u r f a c e接 口 生 成 和 更 新 等 值 线 。调 用 WC F数 据交 换服 务 获取 其 他 制 图软 件 上 传 的图形 数据 ， 根 据 图形 对 象 的 节 点 坐标 对 需 要 更 新 的图形 进行 重新 成 图 。 Au t o C AD插 件 利用 Au t o C AD Ac t i v e X 进 行 二次 开发 ， 以 We b S e r v i c e方式 调 用 WC F数 据 交 换 服务数据接 口上传图形数据。由于 Au t o C AD的图 形 数据 大 多没有 属 性 信 息 ， 所 以开 发 图形 相 关 属 性 的录 入窗体 对 图形 的必要 属性 进行 录 入 。 3瓦斯 地质预 警保 障 机制 有效 、 可靠 的瓦 斯 地质 预 警 是 以瓦 斯 地 质基 础 数据 为依 据 的 。因此 ， 为 了保 证 瓦 斯 地 质智 能预 警 平 台的正 常运 行 ， 要 求数 据采 集 和汇报 必须 及 时 、 准 确 ， 这就 需要 建立 严 格 的预 警保 障 机制 。基 础数 据 的采集与分析涉及 地质测量 、 采掘生产 、 通风 、 防突 等多 个部 门。根据 实 际情 况 ， 建 立 了 以总工 程 师 为 负责人、 各个部门第一负责人为成员 的预警 运行组 织机 构 ， 并 为各个 部 门和关 键 岗位 制 订 了 预警 数据 采集与分析制度 、 预警计算机系统运行要求 、 突 出预警上 报 与发 布流 程 等 各项 规章 制度 ， 要求 各个 部 门按 照规定 ， 按 一定 周期 定 时录入 基础 数据 ， 在有 预警 提示 时 上报相 关领 导 并 制 定 相 应措 施 ， 保 证 预 警 的及 时响应 。 4平 台应用 效果 矿井 瓦斯 地质 智能 预警 平 台在李 阳煤矿 成 功建 立并应用一段 时间后 ， 对其效果进行考察 。对 比了 1 5号煤层瓦斯含量预测值与井下实测值 ， 参与检验 的 9组数 据 的对 比结果 相 对误 差 小 于 2 O ％ ， 表 明 瓦 斯含量预测模 型可靠 ， 达到工业应用要求 。平台成 功对 1 5 1 0 1 施 工 巷 、 1 5 0 1 1 2运 输 巷 等巷 道 进 行 了 瓦 斯地质预警 ， 当煤层有工作面巷道掘进后 ， 系统 自动 获 取掘 进 的方 向及距 离 ， 并 对 前 方 瓦 斯 地 质 危 险 区 域 、 地质 构造 、 煤 厚 变化 、 瓦斯 压 力 及 含 量 进行 了 预 测 。当掘进 工作 面前方 距 断层或 危 险 区域 小 于设定 的预警 距离 、 煤厚 变化 率超 过设定 的预警值 、 瓦斯压 力超 过 0 ． 7 4 MP a 、 瓦斯 含量超 过 7 m。 ／ t 后 ， 平 台成 功 给用 户发 出预 警 提 示 ， 如 图 3所 示 。考 察 的 平 台 各项指标与现场实测数据完全吻合 ， 应用效果 良好 。 瓦斯地质预警当前结果 预警 时闻 2 01 2 -． 1 2 - 1 5 T1 5 4 8 4 6 报阅 替道名称 攥厚变化隼 瓦斯压力| MP a瓦斯古露／ [ m t 距断层距离肺 距危舱区域距离 距陷落桂距离 5 } m旗工巷o ∞ 0 3 5 6 5 1 1 末进入危陵匡域没有陷落拄 5 0 1 I 2 运输巷 O 0 2 0 3 2 5 2 1 1 0 5 来进入危险区域 没有陷落柱 嚣 薪 篷簧 骂 鞣譬 蠢 藿 罄 躺。 图 3预警结果表单 5 结语 基 于 GI S技 术 、 WC F技 术 的 矿 井 瓦 斯 地 质 智 能预警 平 台在瓦 斯地 质空 间数 据库 基础 上实 现 了瓦 斯 地质 相关 数据 的数 字 化集 中管 理 ， 实 现 了工 作 面 前 方 瓦斯地 质 实 时 、 智 能化 超 前 预 警 。对 平 台进 行 长时 间考 察后 发现 各项 预警结 果 与现场 实测 情况 完 全一致 ， 效 果 良好 。 参 考 文 献 [1 ] 张子敏． 瓦斯地 质学 基 础 [ M] ． 北 京 煤 炭 工业 出 版 社 ， 2 0 0 1 ． [2 ] 张子敏 ， 张玉 贵． 瓦斯 地质 规 律与 瓦斯 预 测 [ M3 ． 北 京 煤炭工业 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 3] 陈久福 ， 周政林 ， 刘程． 煤与瓦斯 突出预警技 术及计算 机系 统 在 渝 阳煤 矿 的应 用 [ J ] ． 矿 业 安 全 与 环 保 ， 2 0 1 0， 3 7 3 4 4 4 6 ． [ 4] 赵旭生 ， 董银生 ， 岳超平． 煤与瓦斯 突出预测 敏感指标 及其临界值 的确 定方 法[ J ] ． 矿业 安 全与 环保 ， 2 0 0 7 ， 3 4 3 2 8 3 0 ． [5 ] 郭军． 基 于瓦斯地质 图的煤 矿瓦斯预测预报系统设 计 与开发I- J ] ． 煤矿开采 ， 2 0 0 7 ， 1 2 4 4 - 6 ． [6 ] 于泳． 基 于 G I S的矿井 瓦斯地质 图编制管理信息系统 第 4 1卷 第 1期 2 0 1 5年 1月 工矿 自 动化 I nd us t r y a nd M i n e Aut o ma t i o n Vo 1 ． 41 NO ． 1 J a n．2 0 l 5 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 1 0 0 2 9 0 4 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 X ． 2 0 1 5 ． 0 1 ． 0 0 8 杨磊 ， 杨怿 ， 杨东勇 ， 等． 无线传感 网络节点锂电池剩余电量估算方法[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 1 2 9 3 2 ． 无线传感网络节点锂电池剩余电量估算方法 杨磊 ， 杨 怿 ， 杨 东勇 ， 顾 东袁 浙江 工业 大学 信 息工 程 学 院 ， 浙 江 杭 州 3 1 0 0 2 3 摘 要 针 对采 用锂 电池 电量检 测芯 片 D 2 7 8 6进行 剩 余 电量 估 算 存在 误 差 较 大 的 问题 ， 结 合 D S 2 7 8 6芯 片和 卡 尔曼滤算 法 ， 提 出 了一 种 面向无 线传 感 网络 节 点锂 电 池的 剩余 电量 估 算方 法 。该 方 法通 过 建 立 能表 征 锂 电池特性 的等效 电路 模 型 ， 将 芯 片 D S 2 7 8 6所 获 得 的锂 电池 两端 开路 电压 和放 电 电流 作 为卡 尔 曼滤 波 算 法的 输入参 数 ， 进行 精 确 的剩余 电量 估 算 。实验 结果表 明 ， 该 方法对 于锂 电池剩余 电量的 估计误 差 可维持 在 3 以 内， 且 算 法复 杂度低 ， 能满足 嵌入 式设 备 的应 用要 求 。 关键 词 无 线传 感 网络 ；锂 电池 ；剩余 电量 ；电量估 算 ； 卡 尔曼滤 波 中图分类 号 T D6 5 5 ． 3 文献 标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 5 0 卜 O 5 1 6 2 9 网络 出版 地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 5 0 1 0 5 ． 1 6 2 9 ． 0 0 8 ． h t ml Es t i m a t i o n m e t ho d no d e s o f s t a t e o f c h a r ge o f wi r e l e s s s e n s o r YANG Le i ， YAN G Yi ， Co l l e g e o f I n f o r ma t i o n En g i n e e r i n g，Z h e j i a n g o f l i t h i u m b a t t e r y f o r n e t wo r k YANG Do ng yo ng． GU Do ng yu a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y，Ha n g z h o u 3 1 0 0 2 3 ，C h i n a Abs t r a c t I n v i e w o f p r ob l e m o f bi g e s t i ma t i o n e r r o r o f e s t i m a t i o n me t hod o f s t a t e o f c ha r g e us i ng l i t hi u m b a t t e r y d e t e c t i o n c hi p DS2 7 8 6，a n e s t i ma t i on m e t ho d o f l i t hi u m b a t t e r y f or n od e s i n wi r e l e s s s e ns o r ne t wor k wa s p r op os e d c o mbi n e d wi t h DS27 8 6 c hi p a nd Ka l ma n f i l t e r a l go r i t h m ．I n t h e m e t ho d，e qu i v a l e n t c i r c ui t mod e l whi c h c a n c h a r a c t e r i z e l i t h i um ba t t e r y wa s bui l t ，a nd t he op e n c i r c ui t v o l t a g e a nd di s c h a r ge c u r r e nt of l i t h i um b a t t e r y ob t a i n e d by t he c hi p DS2 7 8 6 we r e t a ke n a s i npu t pa r a me t e r s o f Ka l m a n f i l t e r a l go r i t h m t o a c c ur a t e l y e s t i ma t e t he s t a t e o f c h a r g e． Exp e r i m e nt a l r e s ul t s s ho w t ha t t he me t h od ha s e s t i ma t i o n e r r o r of s t a t e o f c h a r ge of l i t hi u m ba t t e r y l e s s t ha n 3 ，l o w c o m pu t a t i on a l c o mpl e x i t y，a nd c a n m e e t t he a pp l i c a t i o n r e qu i r e m e nt s of e mbe dd e d d e v i c e s． Ke y wo r d s wi r e l e s s s e ns o r ne t wor k；l i t hi u m ba t t e r y；s t a t e of c ha r ge；c a pa c i t y e