本發(fā)明涉及自然火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于煤礦自燃火災(zāi)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法。

背景技術(shù)：

我國(guó)煤礦具有百年以上的開(kāi)采歷史，隨著礦井開(kāi)采年限的增長(zhǎng)、開(kāi)采深度增加、開(kāi)采范圍的逐漸擴(kuò)大，煤炭自燃災(zāi)害日趨嚴(yán)重。煤田火災(zāi)不僅僅是損失了數(shù)億噸的煤炭，而且由此引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、大氣環(huán)境等問(wèn)題，對(duì)我國(guó)今后經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展將帶來(lái)無(wú)法估量的危害。而礦井火災(zāi)造成的煤塵瓦斯爆炸更會(huì)釀成煤礦重大惡性事故，凍結(jié)大量煤炭資源和生產(chǎn)設(shè)備，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，礦井煤炭自然發(fā)火事故的預(yù)防必然成為煤礦安全研究的重點(diǎn)。及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出火災(zāi)早期預(yù)報(bào)，不僅可以及時(shí)采取防滅火措施，將火災(zāi)事故消除于萌芽狀態(tài)，而且還可以減少防滅火造成的經(jīng)濟(jì)損失，防止火災(zāi)事故的發(fā)生。

目前，我國(guó)多數(shù)煤礦企業(yè)已經(jīng)對(duì)煤礦自燃火災(zāi)災(zāi)害進(jìn)行了氣體成分分析、溫度監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)手段，這對(duì)保障煤礦的安全生產(chǎn)起到了積極的作用。但是，大多企業(yè)只是對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的報(bào)警、顯示存儲(chǔ)和打印，獲得的氣體組分通常是相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)，且大多是非線性變化的，而對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間的內(nèi)部聯(lián)系研究不足。

當(dāng)前對(duì)于煤礦自燃火災(zāi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的使用還十分的簡(jiǎn)單，對(duì)于煤礦自燃火災(zāi)的趨勢(shì)預(yù)測(cè)往往以理論模型等確定性的預(yù)測(cè)方法為主，預(yù)測(cè)結(jié)果是一個(gè)確定值。這類方法主要有兩種不足：(1)由于井下?tīng)顩r是復(fù)雜多變的。環(huán)境因素和人為因素，如通風(fēng)、瓦斯含量、溫度、施工方案、工作面推進(jìn)速度等條件多而且復(fù)雜，會(huì)對(duì)火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)產(chǎn)生極大地影響，而傳統(tǒng)的理論模型等確定性的預(yù)測(cè)方法則無(wú)法考慮所有的變量條件，只能機(jī)械的去擬合火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度往往很低；(2)井下的環(huán)境、人為因素中蘊(yùn)含著大量的不確定性。由于環(huán)境、人為因素的多變，很多變量都是隨機(jī)的、不確定性的，而傳統(tǒng)的理論模型的預(yù)測(cè)無(wú)法體現(xiàn)這些隨機(jī)性的影響，嚴(yán)重影響著傳統(tǒng)方法預(yù)測(cè)結(jié)果的可信度，對(duì)煤礦的安全指導(dǎo)缺乏實(shí)際意義。

為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明基于構(gòu)建的煤礦自燃火災(zāi)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，利用平臺(tái)采集存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，提出了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法。算法利用數(shù)據(jù)平臺(tái)采集的煤礦采空區(qū)的標(biāo)志氣體的組分信息，拋開(kāi)理論模型，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式構(gòu)建一個(gè)概率模型。算法的優(yōu)點(diǎn)在于一方面可以充分利用數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的不確定性，利用概率模型的特點(diǎn)將數(shù)據(jù)中的不確定性體現(xiàn)在標(biāo)志氣體變化的概率分布中；另一方面可以以概率模型去預(yù)測(cè)煤礦采空區(qū)的發(fā)火趨勢(shì)，以概率預(yù)測(cè)去替代傳統(tǒng)的確定性預(yù)測(cè)，使預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，對(duì)煤礦的安全指導(dǎo)更具備參考意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是設(shè)計(jì)一種用于煤礦自燃火災(zāi)分布式大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法，對(duì)煤礦生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，高效快速的獲取有價(jià)值的煤礦生產(chǎn)信息，確定煤礦生產(chǎn)過(guò)程中自然因素對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響，使用數(shù)據(jù)挖掘中的關(guān)聯(lián)規(guī)則算法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和深度挖掘，發(fā)現(xiàn)各種自然因素之間的關(guān)系，以便決策者確定合理的控制方案。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種用于煤礦自燃火災(zāi)分布式大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法，其為一種用于煤礦自燃火災(zāi)標(biāo)志氣體發(fā)生率的概率估算方法，由于標(biāo)志氣體是煤礦自燃火災(zāi)發(fā)火趨勢(shì)判斷的最重要的依據(jù)，而對(duì)于標(biāo)志氣體發(fā)生率的估算可以有效地預(yù)測(cè)標(biāo)志氣體在未來(lái)的變化趨勢(shì)，因此可以有效地預(yù)判煤礦未來(lái)發(fā)火狀況并結(jié)合開(kāi)采工作情況采取必要的滅火準(zhǔn)備措施，包括如下步驟，

1)收集煤礦標(biāo)志氣體濃度數(shù)據(jù)，煤礦自燃火災(zāi)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的感知層會(huì)將布置在某采空區(qū)的監(jiān)測(cè)束管進(jìn)行井下氣體樣本的周期循環(huán)抽取，然后將氣樣輸送至井上進(jìn)行氣體濃度分析，得到此采空區(qū)的標(biāo)志氣體濃度的周期數(shù)據(jù)；

2)數(shù)據(jù)預(yù)處理，計(jì)算標(biāo)志氣體增長(zhǎng)率，在積累標(biāo)志氣體濃度周期數(shù)據(jù)至一定量后，將標(biāo)志氣體濃度周期數(shù)據(jù)依次求差然后除以時(shí)間間隔，得到標(biāo)志氣體變化率數(shù)據(jù)，如下公式

S_t是t點(diǎn)時(shí)的標(biāo)志氣體變化率，C_t和C_t-1分別是t點(diǎn)和t-1點(diǎn)時(shí)的標(biāo)志氣體濃度，T是t點(diǎn)和t-1點(diǎn)間的時(shí)間間隔

3)用hypothesis test判定標(biāo)志氣體增長(zhǎng)率所屬概率分布類型，將已收集數(shù)據(jù)的標(biāo)志氣體變化率分布用Kolmogorov-Smirnov test檢驗(yàn)法去依次判斷此標(biāo)志氣體變化率分布屬于哪個(gè)概率分布類型；

4)利用Maximum Likelihood Estimation的方法用所有的標(biāo)志氣體發(fā)生率的數(shù)據(jù)去計(jì)算此概率分布的參數(shù)，如高斯分布的期望和方差；

5)利用求得的概率分布的參數(shù)，可以用蒙特卡洛仿真Monte Carlo Simulation的方法用大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)去仿真標(biāo)志氣體變化率的真實(shí)概率分布；

6)利用上步求得的標(biāo)志氣體真實(shí)變化率分布，乘以想要預(yù)測(cè)的時(shí)間，如100天后，可以求得在未來(lái)預(yù)測(cè)時(shí)間時(shí)的標(biāo)志氣體濃度分布；

7)設(shè)定一個(gè)標(biāo)志氣體濃度報(bào)警界限，如24ppm，可以由上步的100天后的標(biāo)志氣體濃度分布，求得100天后標(biāo)志氣體到達(dá)24ppm的概率。

進(jìn)一步的，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法構(gòu)架的標(biāo)志氣體發(fā)生率的概率估算方法，其中想要預(yù)測(cè)時(shí)間和設(shè)定的濃度界限都是可調(diào)的，根據(jù)煤礦想要預(yù)測(cè)的參數(shù)來(lái)修改。

進(jìn)一步的，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法構(gòu)架的標(biāo)志氣體發(fā)生率的概率估算方法步驟8)中所述的指標(biāo)氣體為CO、CH₄、CO₂、O₂、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂。

進(jìn)一步的，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法構(gòu)架的CO發(fā)生率的概率估算方法步驟4)中包括Likelihood計(jì)算公式、Log-Likelihood計(jì)算公式及maximum likelihood estimator計(jì)算公式，Likelihood計(jì)算公式如下，

Log-Likelihood計(jì)算公式如下，

maximum likelihood estimator計(jì)算公式如下，

本發(fā)明還包括一種基于上述一種用于煤礦自燃火災(zāi)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法的煤礦自然火災(zāi)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，其包括煤礦自然火災(zāi)監(jiān)測(cè)感知層、數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)模塊、所述的數(shù)據(jù)挖掘模塊和數(shù)據(jù)表達(dá)模塊，

所述的煤礦自燃火災(zāi)監(jiān)測(cè)的智能物聯(lián)網(wǎng)感知層面向煤礦的各種特性，通過(guò)部署系列各種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和裝置，獲取煤礦自燃火災(zāi)檢測(cè)數(shù)據(jù)，其包括正壓輸氣束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、井下微色譜氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、束管紅外氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、光纖束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；

所述的數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)模塊是煤礦自燃火災(zāi)監(jiān)測(cè)感知層采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)端，通過(guò)部署在各個(gè)煤礦的火災(zāi)感知層設(shè)備和系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)上傳至各煤礦專有的存儲(chǔ)服務(wù)器上，利用分布式的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有效的管理自燃火災(zāi)監(jiān)測(cè)的初始數(shù)據(jù)；

所述的數(shù)據(jù)挖掘模塊是部署在煤礦上層礦業(yè)集團(tuán)中心計(jì)算服務(wù)器上，各煤礦的分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)首先匯總至中心服務(wù)器，然后利用其計(jì)算能力，通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法將各煤礦分別采集的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，有效的分析數(shù)據(jù)所含有的關(guān)于煤礦自燃火災(zāi)標(biāo)志氣體的變化趨勢(shì)、預(yù)測(cè)時(shí)間等深度信息；

所述的數(shù)據(jù)表達(dá)模塊包括標(biāo)志氣體概率模型分析預(yù)測(cè)模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控看板、危險(xiǎn)礦區(qū)重點(diǎn)關(guān)注模塊、專家意見(jiàn)反饋診斷平臺(tái)、手機(jī)報(bào)警模塊、報(bào)表模塊等，其為集團(tuán)公司和下屬各煤礦公司提供一個(gè)數(shù)據(jù)查詢、瀏覽，并以表格圖形等方式展示的綜合管理平臺(tái)；同時(shí)，礦務(wù)局有關(guān)人員可以利用本系統(tǒng)，對(duì)下屬各礦的束管監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，查詢各礦的歷史數(shù)據(jù)，顯示用于煤礦自燃預(yù)警的趨勢(shì)圖表，提供日、旬、月、季、年的報(bào)表，并能在出現(xiàn)報(bào)警時(shí)通知到有關(guān)人員的手機(jī)上，并且系統(tǒng)可通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸接口，進(jìn)一步將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到云端大數(shù)據(jù)中心；通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)破解煤礦自燃防治領(lǐng)域里的難題，為監(jiān)測(cè)、分析、管理、決策、診斷、治理、實(shí)施等過(guò)程提供完整解決方案。

進(jìn)一步的，所述的正壓輸氣束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括正壓輸氣泵、輸氣泵站、輸氣束管、系統(tǒng)控制柜，正壓輸氣泵站安裝在取氣地點(diǎn)附近，采用近距離負(fù)壓取氣，樣氣經(jīng)過(guò)除塵，進(jìn)入輸氣泵站，在泵站的自動(dòng)加壓除水的作用下，除去大部分的水分，以正壓輸送的方式，將過(guò)濾和除水后的樣氣經(jīng)輸氣束管傳輸?shù)骄系南到y(tǒng)控制柜；再由軟件控制的取樣系統(tǒng)，將樣品抽取到煤礦專用色譜儀，進(jìn)行分析，最后得到取樣地點(diǎn)的樣氣成分。

進(jìn)一步的，煤礦自燃火災(zāi)大數(shù)據(jù)安全管理中心采用主流的B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用先進(jìn)分布式設(shè)計(jì)理念、多層次的用戶權(quán)限設(shè)計(jì)，同時(shí)還具有多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口。

本發(fā)明的有益之處在于，通過(guò)煤礦自燃火災(zāi)大數(shù)據(jù)平臺(tái)采集、存儲(chǔ)的反應(yīng)煤礦火情的標(biāo)志氣體數(shù)據(jù)，利用本發(fā)明提出的一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法，將海量數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的環(huán)境、人為因素的不確定性，以概率預(yù)測(cè)的得以表達(dá)，最終可以給煤礦火災(zāi)監(jiān)測(cè)和防治提供更準(zhǔn)確和可靠的判斷依據(jù)。算法利用數(shù)據(jù)平臺(tái)采集的煤礦采空區(qū)的標(biāo)志氣體的組分信息，拋開(kāi)理論模型，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式構(gòu)建一個(gè)概率模型。算法的優(yōu)點(diǎn)在于一方面可以充分利用數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的不確定性，利用概率模型的特點(diǎn)將數(shù)據(jù)中的不確定性體現(xiàn)在標(biāo)志氣體變化的概率分布中；另一方面可以以概率模型去預(yù)測(cè)煤礦采空區(qū)的發(fā)火趨勢(shì)，以概率預(yù)測(cè)去替代傳統(tǒng)的確定性預(yù)測(cè)，使預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，對(duì)煤礦的安全指導(dǎo)更具備參考意義。

當(dāng)前，煤礦自燃火災(zāi)的監(jiān)測(cè)和防治主要依靠對(duì)于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的直觀判斷和粗略的線性估計(jì)，通過(guò)傳統(tǒng)方式去判斷預(yù)測(cè)煤礦的自燃火災(zāi)的發(fā)火趨勢(shì)易受到主觀因素影響，且很難界定安全與危險(xiǎn)狀態(tài)，可靠性差。通過(guò)應(yīng)用海量數(shù)據(jù)庫(kù)，建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的大數(shù)據(jù)模型，可以將影響因素的不確定性充分計(jì)算在內(nèi)，從而有效界定事物狀態(tài)是否構(gòu)成安全隱患。大數(shù)據(jù)的發(fā)展為海量事故數(shù)據(jù)提供了有效的分析工具，將大數(shù)據(jù)原理運(yùn)用到安全生產(chǎn)中，通過(guò)對(duì)海量安全生產(chǎn)事故數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析和查找事故發(fā)生的季節(jié)性、周期性、關(guān)聯(lián)性等規(guī)律、特征，從而找出事故根源，有針對(duì)性地制定預(yù)防方案，提升源頭治理能力，降低安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法的煤礦自燃火災(zāi)大數(shù)據(jù)平臺(tái)構(gòu)架圖；

圖2是本發(fā)明算法流程圖；

圖3是本發(fā)明CO在不同天數(shù)到達(dá)特定濃度的概率圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)方案能更清晰地表示出來(lái)，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

一種用于煤礦自燃火災(zāi)分布式大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法是一種用于煤礦自燃火災(zāi)標(biāo)志氣體發(fā)生率的概率估算方法，由于標(biāo)志氣體是煤礦自燃火災(zāi)發(fā)火趨勢(shì)判斷的最重要的依據(jù)，而對(duì)于標(biāo)志氣體(CO、CH₄、CO₂、O₂、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂等)發(fā)生率的估算可以有效地預(yù)測(cè)標(biāo)志氣體在未來(lái)的變化趨勢(shì)，因此可以有效地預(yù)判煤礦未來(lái)發(fā)火狀況并結(jié)合開(kāi)采工作情況采取必要的滅火準(zhǔn)備措施，以下以標(biāo)志氣體CO濃度為例，算法包括如下步驟：

1)收集煤礦CO濃度數(shù)據(jù)，煤礦自燃火災(zāi)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的感知層會(huì)在布置在某采空區(qū)某個(gè)監(jiān)測(cè)束管進(jìn)行井下氣體樣本的周期循環(huán)抽取，然后將氣樣輸送至井上進(jìn)行氣體濃度分析，得到此采空區(qū)的CO濃度的周期數(shù)據(jù)；

2)數(shù)據(jù)預(yù)處理，計(jì)算CO增長(zhǎng)率，在積累CO濃度周期數(shù)據(jù)至一定量后，將CO濃度周期數(shù)據(jù)依次求差然后除以時(shí)間間隔，得到CO變化率數(shù)據(jù)，如下公式

S_t是t點(diǎn)時(shí)的CO變化率，Ct和C_t-1分別是t點(diǎn)和t-1點(diǎn)時(shí)的CO濃度，T是t點(diǎn)和t-1點(diǎn)間的時(shí)間間隔

3)用hypothesis test判定CO增長(zhǎng)率所屬概率分布類型，將已收集數(shù)據(jù)的CO變化率分布用Kolmogorov-Smirnov test檢驗(yàn)法去依次判斷此CO變化率分布屬于哪個(gè)概率分布類型；

4)利用Maximum Likelihood Estimation的方法用所有的CO發(fā)生率的數(shù)據(jù)去計(jì)算此概率分布的參數(shù)，如高斯分布的期望和方差；

5)利用求得的概率分布的參數(shù)，可以用蒙特卡洛仿真Monte Carlo Simulation的方法用大量的數(shù)據(jù)點(diǎn)去仿真CO變化率的真實(shí)概率分布；

6)利用上步求得的CO真實(shí)變化率分布，乘以想要預(yù)測(cè)的時(shí)間，如100天后，可以求得在未來(lái)預(yù)測(cè)時(shí)間時(shí)的CO濃度分布；

7)設(shè)定一個(gè)CO濃度界限，如24ppm，可以由上步的100天后的CO濃度分布，求得100天后CO到達(dá)24ppm的概率。

以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法構(gòu)架的CO發(fā)生率的概率估算方法，其中想要預(yù)測(cè)時(shí)間和設(shè)定的濃度界限都是可調(diào)的，根據(jù)煤礦想要預(yù)測(cè)的參數(shù)來(lái)修改。

以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法構(gòu)架的CO發(fā)生率的概率估算方法步驟8)中所述的其它指標(biāo)氣體為乙烯乙炔。

以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法構(gòu)架的CO發(fā)生率的概率估算方法步驟4)中包括Likelihood計(jì)算公式、Log-Likelihood計(jì)算公式及maximum likelihood estimator計(jì)算公式，Likelihood計(jì)算公式如下，

Log-Likelihood計(jì)算公式如下，

maximum likelihood estimator計(jì)算公式如下，

圖3展示了一個(gè)計(jì)算結(jié)果實(shí)例，在這個(gè)例子中我們分別設(shè)定兩個(gè)CO的濃度報(bào)警線，為24ppm和50ppm。線1表示CO到達(dá)濃度報(bào)警界限24ppm的概率，線2表示CO到達(dá)濃度報(bào)警線50ppm的概率。從下圖可看出，隨著天數(shù)的增加，CO濃度到達(dá)報(bào)警線的概率也會(huì)大幅提高，其中CO在100天時(shí)到達(dá)24ppm的概率為68.3％；到達(dá)50ppm的概率為44.6％。傳統(tǒng)的標(biāo)志氣體的預(yù)測(cè)方法多為線性回歸的方法，對(duì)標(biāo)志氣體的變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)多為確定性預(yù)測(cè)(例如預(yù)測(cè)CO變化，80天時(shí)為22.3ppm，90天時(shí)為23.7ppm，100天時(shí)為25.6ppm，如果以24ppm為警戒線，則80天和90天的預(yù)測(cè)就容易產(chǎn)生誤判)，忽略了各種環(huán)境因素(通風(fēng)、濕度、溫度等)，及人為因素(施工速度、巷道結(jié)構(gòu)等)造成的不確定性影響，因此以傳統(tǒng)算法預(yù)測(cè)的標(biāo)志氣體濃度很容易造成誤判。而該算法以采集的煤礦真實(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式去計(jì)算標(biāo)志氣體變化的概率，這樣結(jié)果中就包含了以上提到的各種不確定性因素，對(duì)于煤礦安全管理角度來(lái)說(shuō)具有更重要的參考價(jià)值。

一種基于上述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法的煤礦自然火災(zāi)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，其包括煤礦自然火災(zāi)監(jiān)測(cè)感知層、數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)模塊、所述的數(shù)據(jù)挖掘模塊和數(shù)據(jù)表達(dá)模塊，基于煤礦自燃火災(zāi)監(jiān)測(cè)感知層對(duì)煤礦自燃火災(zāi)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)收集并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)模塊，進(jìn)一步數(shù)據(jù)向上匯總到數(shù)據(jù)挖掘模塊利用本發(fā)明公開(kāi)的一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從原始數(shù)據(jù)中提取出對(duì)于自燃火災(zāi)預(yù)測(cè)有用的信息，最后將處理過(guò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)表達(dá)模塊給用戶進(jìn)行煤礦自燃火災(zāi)趨勢(shì)分析、預(yù)警預(yù)報(bào)等直觀的數(shù)據(jù)表達(dá)。

所述的煤礦自燃火災(zāi)監(jiān)測(cè)感知層面向煤礦的各種特性，通過(guò)部署系列各種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和裝置，獲取煤礦自燃火災(zāi)檢測(cè)數(shù)據(jù)，其包括正壓輸氣束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、井下微色譜氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、束管紅外氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、光纖束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

所述的數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)模塊是煤礦自燃火災(zāi)監(jiān)測(cè)感知層采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)端。通過(guò)部署在各個(gè)煤礦的火災(zāi)感知層設(shè)備和系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)上傳至各煤礦專有的存儲(chǔ)服務(wù)器上，利用分布式的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)有效的管理自燃火災(zāi)監(jiān)測(cè)的初始數(shù)據(jù)。

所述的數(shù)據(jù)挖掘模塊是部署在煤礦上層礦業(yè)集團(tuán)中心計(jì)算服務(wù)器上，各煤礦的分布式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)首先匯總至中心服務(wù)器，然后利用其計(jì)算能力，通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法，將各煤礦分別采集的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，有效的分析數(shù)據(jù)所含有的關(guān)于煤礦自燃火災(zāi)標(biāo)志氣體的變化趨勢(shì)、預(yù)測(cè)時(shí)間等深度信息。

所述的數(shù)據(jù)表達(dá)模塊包括標(biāo)志氣體概率模型分析預(yù)測(cè)模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控看板、危險(xiǎn)礦區(qū)重點(diǎn)關(guān)注模塊、專家意見(jiàn)反饋診斷平臺(tái)、手機(jī)報(bào)警模塊、報(bào)表模塊等，其為集團(tuán)公司和下屬各煤礦公司提供一個(gè)數(shù)據(jù)查詢、瀏覽，并以表格圖形等方式展示的綜合管理平臺(tái)；同時(shí)，礦務(wù)局有關(guān)人員可以利用本系統(tǒng)，對(duì)下屬各礦的束管監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，查詢各礦的歷史數(shù)據(jù)，顯示用于煤礦自燃預(yù)警的趨勢(shì)圖表，提供日、旬、月、季、年的報(bào)表，并能在出現(xiàn)報(bào)警時(shí)通知到有關(guān)人員的手機(jī)上，并且系統(tǒng)可通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸接口，進(jìn)一步將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到云端大數(shù)據(jù)中心；通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)破解煤礦自燃防治領(lǐng)域里的難題，為監(jiān)測(cè)、分析、管理、決策、診斷、治理、實(shí)施等過(guò)程提供完整解決方案。

所述的正壓輸氣束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括正壓輸氣泵、輸氣泵站、輸氣束管、系統(tǒng)控制柜，正壓輸氣泵站安裝在取氣地點(diǎn)附近，采用近距離負(fù)壓取氣，樣氣經(jīng)過(guò)除塵，進(jìn)入輸氣泵站，在泵站的自動(dòng)加壓除水的作用下，除去大部分的水分，以正壓輸送的方式，將過(guò)濾和除水后的樣氣經(jīng)輸氣束管傳輸?shù)骄系南到y(tǒng)控制柜；再由軟件控制的取樣系統(tǒng)，將樣品抽取到煤礦專用色譜儀，進(jìn)行分析，最后得到取樣地點(diǎn)的樣氣成分。

所述的井下微色譜氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用美國(guó)航天技術(shù)的微型色譜儀技術(shù)改造的K-3000為核心分析單元，結(jié)合束管取氣控制模塊，組成全自動(dòng)智能微色譜監(jiān)控單元，獨(dú)立完成取氣，分析，再利用遠(yuǎn)程通訊模塊與遠(yuǎn)端的井上監(jiān)控平臺(tái)通訊，完成控制和監(jiān)控結(jié)果數(shù)據(jù)傳輸。如果進(jìn)一步結(jié)合輸氣束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)控分站還同時(shí)起到對(duì)井下正壓輸氣泵站的集成控制作用。

所述的光纖束管檢測(cè)系統(tǒng)是利用光纖分布式測(cè)溫技術(shù)以及激光多種氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)在工作面回采過(guò)程中，對(duì)工作面入風(fēng)巷、回風(fēng)巷及切眼位置進(jìn)行溫度、多種氣體監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常，將煤的自燃抑制在早期階段，對(duì)控制預(yù)防采空區(qū)(工作面)自然發(fā)火具有重要意義。本光纖束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)，光纖傳感器與光纖一體化既采集信息又傳輸信息，通過(guò)改變光纖內(nèi)所傳輸?shù)募す馓匦詠?lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、應(yīng)變、聲音、氣體等參數(shù)的精確監(jiān)測(cè)。

所述的煤礦自燃火災(zāi)大數(shù)據(jù)平臺(tái)用于將所屬煤礦自燃火災(zāi)監(jiān)測(cè)感知層的數(shù)據(jù)統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)匯總，通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，在數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法為主的數(shù)據(jù)挖掘，最后將分析結(jié)果上報(bào)至數(shù)據(jù)表達(dá)模塊，為集團(tuán)公司和下屬各煤礦公司提供一個(gè)數(shù)據(jù)查詢、瀏覽，并且可以綜合管理平臺(tái)。數(shù)據(jù)表達(dá)模塊具體的包括，

(1)標(biāo)志氣體概率模型分析預(yù)測(cè)模塊

該模塊主要是應(yīng)用發(fā)明所提及的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法所獲得的結(jié)果，主要以概率模型的方式展示。其中，根據(jù)用戶需求，該模塊可以計(jì)算各標(biāo)志氣體變化率的概率分布、標(biāo)志氣體到達(dá)警戒線時(shí)的天數(shù)的概率預(yù)測(cè)，標(biāo)志氣體在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)時(shí)的氣體組分濃度概率預(yù)測(cè)等。

(2)實(shí)時(shí)監(jiān)控看板

該頁(yè)面是用戶最常使用顯示頁(yè)面，集中以滾動(dòng)的方式，顯示每個(gè)礦區(qū)的最新束管監(jiān)測(cè)結(jié)果，其中主要包括礦區(qū)最新數(shù)據(jù)欄、重點(diǎn)關(guān)注及趨勢(shì)跟蹤欄、專家意見(jiàn)欄和報(bào)警提示欄。重點(diǎn)關(guān)注欄可以指定顯示某些特別重要的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并通過(guò)動(dòng)態(tài)的趨勢(shì)圖幫助進(jìn)行發(fā)火趨勢(shì)分析。專家意見(jiàn)欄，可以動(dòng)態(tài)顯示最新的專家指導(dǎo)意見(jiàn)。報(bào)警提示欄，顯示發(fā)生監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)超限的檢測(cè)點(diǎn)，提醒用戶關(guān)注。

(3)危險(xiǎn)礦區(qū)重點(diǎn)關(guān)注模塊

危險(xiǎn)礦區(qū)重點(diǎn)關(guān)注模塊是通過(guò)將某礦區(qū)的某個(gè)檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，從而引起工作人員的重點(diǎn)關(guān)注。

(4)專家意見(jiàn)反饋診斷平臺(tái)

專家分析專家指導(dǎo)意見(jiàn)頁(yè)面是提供給專家用戶查詢監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)基層礦區(qū)提供指導(dǎo)意見(jiàn)和發(fā)布指令的頁(yè)面。以列表的方式，查詢檢索所有的指導(dǎo)意見(jiàn)，已經(jīng)生成的意見(jiàn)可以進(jìn)行修改。

(5)手機(jī)報(bào)警模塊：

該頁(yè)面用來(lái)管理報(bào)警的手機(jī)號(hào)碼，可以根據(jù)不同的礦區(qū)分配號(hào)碼，以類似卡片或表格的形式設(shè)置管理號(hào)碼(進(jìn)行增加、刪除、修改、查詢等操作)；具體的報(bào)警數(shù)據(jù)根據(jù)檢測(cè)區(qū)域的具體情況設(shè)定。

(6)報(bào)表模塊

此模塊可根據(jù)導(dǎo)航選擇日?qǐng)?bào)、旬報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)；同時(shí)在數(shù)據(jù)查詢頁(yè)面，同時(shí)提供報(bào)表打印功能。

煤礦自燃火災(zāi)監(jiān)控平臺(tái)實(shí)施聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，將各礦區(qū)的自燃火災(zāi)束管系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，即時(shí)傳輸?shù)郊瘓F(tuán)公司的數(shù)據(jù)中心。通過(guò)集團(tuán)中心調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示在大屏幕上。同其他煤礦安全系統(tǒng)一樣，方便集團(tuán)公司隨時(shí)監(jiān)控礦井火災(zāi)災(zāi)害的發(fā)展趨勢(shì)。將過(guò)去紙質(zhì)報(bào)表匯報(bào)，升級(jí)成及時(shí)的數(shù)據(jù)匯報(bào)，并可隨時(shí)在集團(tuán)公司生產(chǎn)報(bào)表，顯著提高了管理效率和管理水平。通過(guò)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的專家會(huì)診功能，對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)高的煤礦，可以充分利用集團(tuán)公司技術(shù)專家優(yōu)勢(shì)資源，利用分布式的管理技術(shù)，把對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，火災(zāi)治理等技術(shù)難題，通過(guò)進(jìn)行專家診斷，實(shí)時(shí)反饋到礦區(qū)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程關(guān)注，遠(yuǎn)程診斷，遠(yuǎn)程治理。通過(guò)集團(tuán)調(diào)度中心，也大大加快了專家診斷意見(jiàn)傳達(dá)與落實(shí)的效率，為將有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的發(fā)火隱患消滅在萌芽狀態(tài)提供了有力保障，防患于未燃，從而數(shù)十倍的減少火災(zāi)治理的成本。通過(guò)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了將各廠商的束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一接口，接入到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的可能。為建立束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，提供一個(gè)實(shí)現(xiàn)的版本。此舉勢(shì)必推進(jìn)束管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，進(jìn)而推進(jìn)煤礦數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

煤礦自燃火災(zāi)大數(shù)據(jù)安全管理中心采用主流的B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，方便集團(tuán)公司靈活地實(shí)施和應(yīng)用場(chǎng)景，系統(tǒng)功能只需一臺(tái)服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)，不同的部門通過(guò)各自終端電腦的瀏覽器，就可以進(jìn)行系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)分析、專家診斷等操作。并采用先進(jìn)分布式設(shè)計(jì)理念，各礦束管監(jiān)控系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)作，不受干擾，分析數(shù)據(jù)和工作狀態(tài)只在傳輸?shù)臅r(shí)候才使用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行傳輸，對(duì)集團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量占用極小。多層次的用戶權(quán)限設(shè)計(jì)，保障數(shù)據(jù)對(duì)內(nèi)和對(duì)外的安全性，電子簽名技術(shù)保障數(shù)據(jù)完整可靠。還提供多廠商支持，平臺(tái)不僅可以對(duì)本公司的束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，對(duì)國(guó)內(nèi)主要廠商都設(shè)計(jì)專用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口，有效利用企業(yè)的資源。多層次的用戶權(quán)限設(shè)計(jì)，同時(shí)還具有多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口。