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基于聲音識別的煤礦重特大事故報警方法研究(礦大北京孫繼平等)

2021-03-02  王凱富圖...

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原文發表在《工礦自動化》2021年第2期,歡迎品讀。

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       煤礦瓦斯與煤塵爆炸會產生爆炸聲,煤與瓦斯突出會產生煤炮聲、支架發出的嘎嘎聲和破裂折斷聲等,沖擊地壓會產生巨大的巖石破碎聲響和震動等,煤礦透水會發出“嘶嘶”的水叫聲、大量透水會產生水流聲等,煤礦頂板冒落會發出頂板斷裂聲、煤巖落地撞擊聲、支護損毀聲等。針對煤礦重特大事故聲音特點,提出了煤礦井下瓦斯與煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、沖擊地壓、水災、頂板冒落等事故報警方法:各事故聲音的時域和頻域特征與其他聲音不同,可通過礦用防爆拾音設備和系統實時監測聲音,通過聲音智能分析和聲音頻率、幅度、短時能量等特征參數分析感知事故并報警;通過監測和分析不同監測地點聲音強度特征、聲音發生的先后關系和防爆拾音設備損壞的先后關系等判定事故發生地點;根據各事故特點提出了多信息融合分析的災害識別方法,減小工作面落煤、爆破作業、采煤設備、掘進設備、運輸提升設備、供電設備、乳化液泵、水泵和局部通風機工作等產生的聲音干擾。論述了不同拾音設備的優缺點,礦用拾音設備宜采用麥克風陣列;研究了適用于煤礦重特大事故的聲音識別分類器。

引用格式

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孫繼平,余星辰.基于聲音識別的煤礦重特大事故報警方法研究[J].工礦自動化,2021,47(2):1-5.

SUN Jiping,YU Xingchen.Research on alarm method of mine extraordinary accidents based on sound recognition[J].Industry and Mine Automation,2021,47(2):1-5.

作者聯系方式

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孫繼平(1958-),男,山西翼城人,教授,博士,博士研究生導師,中國礦業大學(北京)信息工程研究所所長,原副校長;獲國家科技進步獎和技術發明獎二等獎4項(第1完成人3項);作為第1完成人獲省部級科技進步特等獎和一等獎8項;作為第1完成人主持制定中華人民共和國煤炭行業和安全生產行業標準29項;作為第1發明人獲國家授權發明專利80余件;主持制定《煤礦安全規程》第十一章“監控與通信”;作為第1作者或獨立完成著作12部;被SCI和EI檢索的第1作者或獨立完成論文90余篇;作為國務院煤礦事故調查專家組組長參加了10起煤礦特別重大事故調查工作;E-mail:sjp@cumtb.edu.cn。

責任編輯聯系方式

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張強,E-mail:zhangqiang@cari.com.cn

基于聲音識別的煤礦重特大事故報警方法研究 

Research on alarm method of coal mine extraordinary accidents based on sound recognition 

作者】孫繼平,余星辰
Author】 SUN Jiping,YU Xingchen
作者機構】中國礦業大學(北京) 機電與信息工程學院, 北京100083
【Unit】School of Mechanical Electronic and Information Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing100083, China

摘要】煤礦瓦斯與煤塵爆炸會產生爆炸聲,煤與瓦斯突出會產生煤炮聲、支架發出的嘎嘎聲和破裂折斷聲等,沖擊地壓會產生巨大的巖石破碎聲響和震動等,煤礦透水會發出“嘶嘶”的水叫聲、大量透水會產生水流聲等,煤礦頂板冒落會發出頂板斷裂聲、煤巖落地撞擊聲、支護損毀聲等。針對煤礦重特大事故聲音特點,提出了煤礦井下瓦斯與煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、沖擊地壓、水災、頂板冒落等事故報警方法:各事故聲音的時域和頻域特征與其他聲音不同,可通過礦用防爆拾音設備和系統實時監測聲音,通過聲音智能分析和聲音頻率、幅度、短時能量等特征參數分析感知事故并報警;通過監測和分析不同監測地點聲音強度特征、聲音發生的先后關系和防爆拾音設備損壞的先后關系等判定事故發生地點;根據各事故特點提出了多信息融合分析的災害識別方法,減小工作面落煤、爆破作業、采煤設備、掘進設備、運輸提升設備、供電設備、乳化液泵、水泵和局部通風機工作等產生的聲音干擾。論述了不同拾音設備的優缺點,礦用拾音設備宜采用麥克風陣列;研究了適用于煤礦重特大事故的聲音識別分類器。
Abstract】Coal mine gas and coal dust explosion will produce explosive sound. Coal and gas outburst will produce the sound of coal cannon and the supports will produce squeaking and cracking sound. Rock burst will produce huge rock breaking sound and vibrations. Coal mine water inrush will produce 'hissing' water sound, and a large amount of water inrush will produce water flow sound. Coal mine roof fall will produce roof cracking sound, coal rock hitting the ground sound and support damage sound. According to the characteristics of the sound of extraordinary accidents in coal mines, the alarm methods of accidents of mine gas and coal dust explosion, coal and gas outburst, rock burst, water inrush and roof fall are proposed. The characteristics of the time domain and frequency domain of each accident sound are different from the characteristics of other sounds, and the sound can be monitored in real time by mine explosion-proof sound pickup equipment and system. Therefore, accidents can be sensed and alarmed through the intelligent analysis of the sound and the analysis of the characteristic parameters of the sound frequency, amplitude and short-term energy. By monitoring and analyzing the sound intensity and other characteristics of different monitoring locations, the sequence of occurrence and the damage sequence of explosion-proof sound pickup equipment, the accident location is able to be determined. Based on the characteristics of each accident, the accident identification method of multi-information fusion analysis is proposed to reduce the sound interference of coal fall from the working face, blasting operations, coal mining equipment, excavation equipment, transportation and lifting equipment, power supply equipment, emulsion pumps, water pumps and local ventilators. The paper discusses the advantages and disadvantages of different sound pickup equipment and proposes that the microphone arrays should be used for mine sound pickup equipment. Furthermore, the paper proposes a sound recognition classifier applicable to coal mine extraordinary accidents.

關鍵詞】 煤礦重特大事故;瓦斯與煤塵爆炸;煤與瓦斯突出;沖擊地壓;水災;頂板冒落;聲音識別
Key words】coal mine extraordinary accident; gas and coal dust explosion; c oal and gas outburst; rock burst; water inrush; roof fall; sound recognition

【基金項目】國家重點研發計劃資助項目(2016YFC0801800)

|來源:工礦自動化

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