[发明专利]一种基于传感网络的瓦斯预测预警系统及其预测预警方法

权利要求书

1.一种基于传感网络的瓦斯预测预警系统，其特征在于，所述瓦斯预测预警系统包括：传感网络和控制中心；其中，所述传感网络包括多个传感网络节点，每个传感网络节点通过互联网与控制中心进行通讯；每个传感网络节点包括监测服务器和多个瓦斯传感器，多个瓦斯传感器布置在煤矿井下，实时采集瓦斯数据，并分别通过安全专用网络传输至监测服务器；所述控制中心包括数据采集系统、数据中心、数据预处理及管理系统和预警分析发布系统；数据采集系统采集传感网络的监测服务器通过互联网发布的数据，并将数据存储在数据中心；数据预处理及管理系统对数据进行预处理，并将预处理后的数据传输至预警分析发布系统；预警分析发布系统通过梯度分析和趋势分析，并与存储在数据中心的指标体系库中的预警级别进行比对，发出相应级别的瓦斯的预测预警。

2.如权利要求1所述的瓦斯预测预警系统，其特征在于，所述预警分析发布系统中设置有短信报警设备，自动通过短信的形式将预警结果发送至相关的负责人。

3.如权利要求1所述的瓦斯预测预警系统，其特征在于，所述预警分析发布系统中设置有在线一键通话设备，位于控制中心的监控人员，只需要按下相应的按键，就可以直接接通相关负责人员的电话，或者手动拨打电话，进行电话报警，并根据相关负责人员的职务或级别不同，发布相应等级的预警信息。

4.一种基于传感网络的瓦斯预测预警系统的预测预警方法，其特征在于，所述预测预警方法包括以下步骤：

1)布置在煤矿内的多个瓦斯传感器采集瓦斯数据，并分别通过安全专用网络传输至监测服务器；

2)传感网络节点获取监测服务器的数据，并基于传感器观测服务SOS协议发布至互联网，数据采集系统通过互联网采集传感网络节点的数据，并将数据存储到数据中心；

3)数据预处理及管理系统对数据进行预处理，并将处理后的数据传输至预警分析发布系统；

4)预警分析发布系统对数据进行过滤和压缩，通过梯度分析和趋势分析，并与存储在数据中心的指标体系库中的预警级别进行比对，发出相应级别的瓦斯的预测预警，同时，根据负责人职务级别不同，发布不同级别的预警信息。

5.如权利要求4所述的预测预警方法，其特征在于，在步骤1)中，每个瓦斯传感器的参数包括地理位置、报警值、数据单位和数据类型，瓦斯传感器的参数通过安全专用网络传输至监测服务器。

6.如权利要求4所述的预测预警方法，其特征在于，在步骤3)中，数据预处理包括：对瓦斯传感器统一编码；根据实际需求，对瓦斯传感器的地理位置进行坐标转换，转换成相应的坐标。

7.如权利要求4所述的预测预警方法，其特征在于，在步骤4)中，梯度分析是指，根据最近一段时间内的历史数据进行取样，由下式求得实时的梯度值，

A=1tΣi=1tDi]]>

AI(n)=Dn-AA×100%]]>

其中，D_i为最近一段时间内样本的历史数据，t为最近一段时间内的取样个数，A为取样的均值，D_n为当前的数据，根据取样的均值和当前的数据求得实时的梯度值，然后将梯度值与存储在数据中心的梯度指标体系库进行比对，如果梯度值满足梯度指标体系库中相应的预警级别，则按照相应的级别发出预警。

8.如权利要求4所述的预测预警方法，其特征在于，在步骤4)中，趋势分析是指：利用一元回归分析算法，根据最近一段时间内的历史数据，求得瓦斯数据与时间的一元线性回归方程，结合传感器报警值，从而预测到传感器达到传感器报警值所需要的提前预警时间，然后与存储在数据中心的趋势指标体系库进行比对，如果提前预警满足趋势指标体系库中相应的预警级别，则按照相应的级别发出预警。