煤矿井下预报火灾方法研究
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１６２ ．糸撼ｊｉＩ科技 ２０１３年第２期
煤矿井下预报火灾方法研究
陈元峰 （山东鲁能菏泽煤电公司郭屯煤矿，山东郓城２７４７００） 摘要 目前，煤矿通过监测温度、烟雾、ＣＯ、ＣＯ２等方法预报火灾，然而这些方法不能满足煤矿安全生产在监测精度和有效性方面的要求，文 章提出了一个带有先进神经网络的综合分析监测系统，这种方法的研究和应用具有重大的理论和实际意义。 关键词煤矿火灾 火灾图像 多参数 预报介绍 中图分类号ＴＤ７５ ２．１ 文献标识码Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—２８０１．２０１３．０２．９８
１ 煤矿火灾监测的实际问题 根据火灾的起因，煤矿火灾分为外因火灾和内因 火灾，在煤矿，外因火灾经常发生在氧气供应充足的地 方，如机电硐室，运输大巷和工作面，由于电气明火、机 械摩擦或不适当的人为点火，形成了引火源，点燃了炸 药、橡胶、瓦斯、碳化物和煤等；内因火灾主要发生在空 气流通不畅的地方，例如在煤巷，煤层露头，大量堆煤 处。但是，煤矿火灾的监测方法仍停留在过去的方法， 主要是在设备或一些地方安装热探测器，烟雾探测器 或联合探测器，测量温度和烟雾的变化，以给出早期警 报。通常火灾信息不足以监测全局，并且是单个的。 这种信息处理方法是单一的，也缺乏智能，因此一些伪 警报经常出现。同时，这些火灾监测方法不能对早期 的火灾信号作出反应，容易被环境和电磁干扰所影响。 ２火灾图像监测技术 随着图像科学的发展和计算机科学的应用，火灾 监测技术也取得了一些突破。当前，一些国内外学者 对火灾图像处理方面已作出了一些研究，但是这些研 究仍局限在火灾表面的监测。西安交通大学的火灾图 像处理国家重点实验室对大空间的火焰辨识作了研 究，而中国科学技术大学国家火灾重点实验室对火灾 产生的机理和监测作了研究。但是国内的煤矿还没有 一家采用火灾图像的监测方法，国外也极少。火灾图 像信息是丰富和直观的，这些特点是早期火灾辨别、判 断的基础。此外还没有哪一种火灾探测技术能提供如 此丰富和直观的信息。而且，这种图像监测技术采用 非直接的光学透镜，这种结构能够保证这种技术能够 使用在恶劣的环境中，也适合煤矿火灾监测。 本文所讨论的火灾图像技术，是怎样用数学方法 处理图像的难题。应该记录需要被检查地点的图像，
｝收稿日期：２０１２—１１—１５ 作者简介：陈元峰（１９７６一），男，山东平阴人，中共党员，采矿工程 师，毕业于山东科技大学采矿专业，本科学历，现任山东鲁能菏泽煤 电公司郭屯煤矿通防工区技术主管。 然后使用数学方法从不角度分析这些图像，从中提取 各种火灾信息参数（例如火灾的边缘轮廓和区域等）， 火灾图像数学模型的建立，就像图像处理方法一样，是 火灾图像监测技术的关键，它也是精确判断火灾发生 与否的基础，图像处理方法也极其重要，应该是最先进 的处理方法，例如波形分析，人工神经网络，数理模型 等，其目的是提高判断的精确度。 ３对煤矿火灾的多参数监测和判别方法 本文基于上述火灾图像监测技术，提出了一种综 合分析方法，包括火灾图像特征参数、烟雾、ＣＯ、ＣＯ 、 ０ 等参数，因此它能提高火灾监测的精确和可靠性， 从理论上说，采用数学方法能建立一个数学模型对上 述参数作出反应，在处理监测数据的同时，提取上述火 灾参数，采用这些参数作为识别火灾的基础，然后使用 人工神经网络，数学形态学等先进方法分析火灾，综合 考虑各种火灾参数的变化，预测火灾。因此，煤矿火灾 监测的精度提高了。 在胶带运输机工作过程中，由于胶带与滚筒的摩 擦而使胶带温度逐渐上升，可能引起胶带着火而引发 火灾事故。在实验室，模仿了胶带温度由于摩擦而上 升的过程，使用的是ＴＶＳ一８０００Ｋ ＩＩ红外照像机和阻 燃胶带模型。 ３．１ 从照片得到有效信息 使用修剪算法来处理这些图像，像ＭＡＴＬＡＢ修剪 函数，它是一种用来处理图像的普遍使用的函数，目的 就是在丢弃一些无用信息的同时，获得一些有效的信 息，这种处理不仅对提取图像信息有帮助，对改进识别 火灾的精确度和有效度也有帮助。可以从起初的图像 得到有效的照片，见图１所示。 ３．２ 图像特征提取 对上述方法获得图片进行处理，包括图像，图像知 识，图像边缘提取，噪声过滤，和图像填充等，见图２。 ３．３ 图像的有效区域计算 图像处理成二进制，使用图像形态处理法计算图像 像素价值符合的区域１（也就是白色 （下转第１６４页）
