煤矿智能防灭火平台

火灾是煤矿易发、危害最大的灾害之一。随着煤矿开采深度、强度的日益增加，井下火灾由单一因素向多灾耦合趋势发展，加剧了应急响应、避险规划的难度。目前各大煤矿虽然已经针对井下火灾监测建设了多种监控系统，但由于各系统感知层设备的协议数据格式不统一等因素，难以实现对煤矿井下火灾监测数据的全方位、立体化采集，矿井火灾治理和预防仍存在诸多不完善的方面，相关安全风险没有根本解除。

煤矿火灾风险智能化预警防控是保障煤炭安全高效开采的重要前提，也是创新驱动煤炭行业高质量发展的主流方向。国家矿山安全监察局《煤矿智能化建设指南（2021年版）》文件中对煤矿火灾风险指标智能监测、发火趋势智能分析预警、火灾超前干预及智能联动控制等提出了建设智能火灾监控系统的意见，明确了实现“多系统互联、智能感知监测、智能分析预警、智能干预控制”等具体要求。

1.技术方案

基于对各类火灾监控系统的深度整合及数据融合，以各类监测数据的统一采集、传输、显示为基础，实现煤自燃“三带”动态测定，对煤矿井下内因火灾风险的智能感知监控。

利用大数据智能分析技术，结合灾害分级预警参量，构建井下灾害风险趋势分析模型，自动生成各类风险趋势报表及预警信息，实现对煤矿火情隐患发展趋势的智能分析及准确分级预警。

支持依据分级预警信息，结合防灭火专家经验，为矿井灾害应急处置、有效防控措施等提供辅助决策支持。

整合各类防灭火设备，通过人工智能网络控制技术，实现对井下灾害快速、高效的干预控制。

2.平台构架

煤矿智能防灭火平台由内因火灾监测系统、外因火灾监测系统、平台主机、分析控制软件和火灾控制设备等组成。

平台采用分层模式的架构设计，通过SOA面向服务管理架构模式实现应用组件的有效整合，完成系统的统一化设计与管理。具有高内聚、低耦合、稳定可靠等技术特点。通过对平台结构进行层次分析拆解，设计了感知层、接入层、资源池、数据处理层、接口层、应用层、展示层。

3.核心功能

（1）智能防灭火矿用平台能够通过各类火灾监测系统的设备互联、数据互通、融合创新，构建井下火灾全方位立体化监控体系，实现井下内外因火灾的发火趋势分析、智能预警预报。

（2）整合灭火设备（注氮机、喷淋系统等），基于火灾分析模型实现对井下火灾的智能化干预控制及辅助决策。其主要功能包括采空区煤自燃“三带”动态测定、内外因火灾实时监测、煤矿火灾趋势智能分析、煤矿灾害分级预警、专家辅助决策、煤自燃全过程智能管控等。

4.相关功能

（1）可视化大屏

将煤矿内外因火灾监测关键指标、灾書趋势分析、分级预警、核心功能入口等数据整合到一块可视化大屏，通过智能算法从监测教据中找到重要数据，挖掘数据价值，对决策人员提供重要的引导及决策作用。

（2）煤自燃动态“三带”分析

平台根据内因火灾监测关键指标数据，分析采空区气体浓度场分布特征，结合煤自燃极限参数、风流场和浓度场等参数，优选融合工作面推采速度、回采率、漏风量、特殊地质构造、采空区气体数据等现场关键参量，构建采空区煤自燃动态“三带”判定模型，实现采空区煤自燃动态“三带”可视化。

（3）智能联动控制

平台支持根据预设的联动控制触发条件及规则参数配置工具，实现与煤矿的智能喷淋、自动喷粉喷气、制氮机、黄泥灌浆系统、二氧化碳防灭火系统等防灭火装置的网络控制，对发生火情的重点区域进行智能干预，可极大提高煤矿火灾应急处置速度及可靠性，保障煤矿安全生产。

（4）专家辅助决策

平台具有独特的专家辅助决策功能，依托先进的防灭火技术和专家经验库，根据监测指标、预警级别、智能算法，可针对各级预警预报事件提供相应的火情隐患治理建议，辅助煤矿专业及管理人员制定应急处置、强化防治措施等。

（5）智能分级预警

基于预设的多级发火预警参数，利用平台运行过程中接入的气体组分监测、温度监测、烟雾监测、火焰监测、热成像监测等数据，运用机器学习算法，构建井下火灾智能预警预报模型；依托模型对监测数据进行实时比对分析，实现对井下发火风险信息及时预警预报。平台支持以声光报警、弹窗提醒、短信报警、邮件报警等方式进行全面的预警预报。

（6）灾害趋势分析

通过对井下内、外因火灾隐患地点（监测地点）的实时不间断监测数据统一接入及融合，利用大数据分析技术，结合灾害分级预警参量，构建井下灾害风险趋势分析模型，对监测数据进行智能化高效处理，并通过历史数据查询、趋势图表、Coward三角形、四方图等分析工具，实现煤矿井下灾害风险趋势的智能管控。

1. 提高火灾探测的精准性和实时性

采用先进的火灾探测技术，能够在第一时间发现火情，有效提高了探测的准确性和实时性，为灭火提供了更快速和精准的反应时间。

2. 实现早期预警和灭火

在火灾初期及时发现并采取措施，有效控制火势的蔓延，降低火灾对人员和财产的危害。

3. 提高灭火效率

采用先进的灭火技术，如自动喷水、气体灭火等，能够在短时间内迅速扑灭火灾，提高灭火效率。

4. 减少人员伤亡和财产损失

有效地降低火灾发生时的人员伤亡和财产损失，保障生产安全。

5. 提高生产效率

减少火灾对生产的影响，提高生产效率。在火灾发生时，智能防灭火矿用平台能够迅速响应，解除危险尽快恢复生产。

6. 改善工作环境

减少火灾等安全隐患对员工的影响，提高员工的工作舒适度和安全感。

煤矿智能防灭火平台采用尖端技术对火源进行精准定位，迅速实施灭火作业，从而减轻火灾造成的损失；通过实现自动化控制与智能化管理，降低人力资源投入；实时监控火灾风险，为决策者提供更为科学的依据，提升安全管理质量，确保矿井安全生产。该成果具有广泛的推广应用价值。