Improving efficiency of information measurement system of coal mine air gas protection

Abstract

Purpose. Development of scientific approaches to creation of high-precision and high-speed optoelectronic measurement systems within the complex of air gas safety of coal mines by means of the developed and implemented methods and means of measurement systems efficiency improvement taking into account compensation of the effect of destabilizing factors. Methods. Experimental studies have been carried out in mine production conditions and laboratories on the physical models of information measurement systems using metrologically certified measuring instruments. Findings. It has been proposed to determine the efficiency of the developed information and measurement systems on the basis of the arithmetic mean of n groups and the geometric mean of the information data rate of m meters measuring mine atmosphere parameters in coal mines for each group separately. It has been found that the use of the developed information system measuring methane and dust concentration within the UTSSC increases data rate of mine air gas protection system by 16.5 bits/s. Originality. For the first time, logical design of information and measurement system of methane and dust concentration has been proposed and implemented, which, in contrast to the existing ones, is based on increasing accuracy and speed of measuring channels response to methane and dust concentration, which allowed to increase probability of detecting explosive situations from 0.90 to 0.98 and provide enhancement of mine air gas protection. Practical implications. The developed methods and techniques allowed to implement a number of projects for the mining industry: high-speed measurement system evaluating methane concentration in a mine complex of monitoring telephone communication and notification “SAT” (private company “Deyta Express”, Ukraine); measurement system of polydisperse dust concentration for unified telecommunication systems of supervisory control and automated management of mining machines and technological complexes “UTSSC” (State Enterprise “Petrovsky Plant of Mining Machinery”, Ukraine).

Мета. Розробка наукових підходів до створення високоточних швидкодіючих оптоелектронних вимірювальних систем у складі комплексу забезпечення аерогазової безпеки шахт за рахунок використання запропонованих і реалізованих методів та засобів підвищення ефективності вимірювальних систем на основі обліку й компенсації впливу дестабілізуючих факторів. Методика. Експериментальні дослідження виконано у виробничих умовах шахт і в лабораторіях на фізичних моделях інформаційно-вимірювальних систем з використанням метрологічно-атестованих засобів вимірювань. Результати. Запропоновано визначати ефективність досліджуваної інформаційно-вимірювальної системи на основі середнього арифметичного n груп від середнього геометричних значень інформаційних пропускних спроможностей m вимірювачів параметрів рудничної атмосфери вугільних шахт за кожною групою окремо. Встановлено, що використання розробленої інформаційно-вимірювальної системи концентрації метану та пилу у складі УТАС підвищує пропускну спроможність системи аерогазового захисту шахт на 16.5 біт/с. Наукова новизна. Вперше запропоновано і реалізовано логічну побудову інформаційно-вимірювальної системи концентрації метану та пилу, яка, на відміну від існуючих, заснована на підвищенні точності та швидкодії вимірювальних каналів концентрації метану і пилу, що дозволило збільшити вірогідність виявлення вибухонебезпечних ситуацій з 0.90 до 0.98 та забезпечити зростання рівня аерогазового захисту шахт. Практична значимість. Розроблені методи і засоби дозволили реалізувати низку проектів для підприємств гірничої промисловості: швидкодіюча вимірювальна система концентрації метану для комплексу шахтного диспетчерського телефонного зв’язку та оповіщення “САТ” (Приватна компанія “Дейта Експрес”, Україна); вимірювальна система концентрації полідисперсного пилу для уніфікованої телекомунікаційної системи диспетчерського контролю та автоматизованого управління гірничими машинами і технологічними комплексами “УТАС” (Державне підприємство “Петровський завод вугільного машинобудування”, Україна).

Цель. Разработка научных подходов к созданию высокоточных быстродействующих оптоэлектронных измерительных систем в составе комплекса обеспечения аэрогазовой безопасности шахт за счет использования предложенных и реализованных методов и средств повышения эффективности измерительных систем на основе учета и компенсации влияния дестабилизирующих факторов. Методика. Экспериментальные исследования выполнены в производственных условиях шахт и в лабораториях на физических моделях информационно-измерительных систем с использованием метрологически-аттестованных средств измерений. Результаты. Предложено определять эффективность исследуемой информационно-измерительной системы на основе среднего арифметического n групп среднего геометрических значений информационных пропускных способностей m измерителей параметров рудничной атмосферы угольных шахт по каждой группе отдельно. Установлено, что использование разработанной информационно-измерительной системы концентрации метана и пыли в составе УТАС повышает пропускную способность системы аэрогазового защиты шахт на 16.5 бит/с. Научная новизна. Впервые предложено и реализовано логическое построение информационно-измерительной системы концентрации метана и пыли, которая, в отличие от существующих, основана на повышении точности и быстродействия измерительных каналов концентрации метана и пыли, что позволило увеличить вероятность обнаружения взрывоопасных ситуаций с 0.90 до 0.98 и обеспечить рост уровня аэрогазовой защиты шахт. Практическая значимость. Разработанные методы и средства позволили реализовать ряд проектов для предприятий горной промышленности: быстродействующая измерительная система концентрации метана для комплекса шахтной диспетчерской телефонной связи и оповещения “САТ” (Частная компания “Дейта Экспресс”, Украина); измерительная система концентрации полидисперсной пыли для унифицированной телекоммуникационной системы диспетчерского контроля и автоматизированного управления горными машинами и технологическими комплексами “УТАС” (Государственное предприятие “Петровский завод угольного машиностроения”, Украина).