БЕЗОПАСНОСТЬ

Оригинальная статья

УДК 622.41:622.412:622.817.47 © В.Н. Захаров, С.С. Кубрин, О.В. Тайлаков, В.В. Соболев, 2021

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 7-2021 /1144/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2021-7-39-44

Название

Использование вариации Аллана при обработке измеренных величин параметров рудничной атмосферы и параметров метановоздушной смеси дегазационной системы угольной шахты

Авторы

Захаров В.Н., доктор техн. наук, профессор, чл.-корр. РАН, директор ИПКОН РАН, 111020, г. Москва, Россия, e-mail: dir_ipkonran@mail.ru

Кубрин С.С., доктор техн. наук, профессор, заведующий лабораторией ИПКОН РАН, 111020, г. Москва, Россия, e-mail: kubrin_s@ipkonran.ru

Тайлаков О.В., доктор техн. наук, профессор, генеральный директор АО «НЦ ВостНИИ», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: tailakov@nc-vostnii.ru

Соболев В.В., доктор техн. наук, заместитель генерального директора АО «НЦ ВостНИИ», 650000, г. Кемерово, Россия, e-mail: Sobolev567@gmail.com

Аннотация

В настоящее время для анализа параметров измерений используется регрессивный метод. Тренды изменения параметров характеризуются линейными, степенными и периодическими функциями, но при таком анализе точность и достоверность прогноза мала, а вероятность ошибки велика. В приборостроении используется наиболее точный метод вариации Аллана, который позволяет выявить тип возникающих стохастических процессов и может быть использован для эмпирической оценки рассеивания (дисперсии) при исследовании параметров метановоздушной смеси в дегазационной системе угольной шахты. В этом случае представляется возможным выявить вид стохастического процесса, а также учесть его влияние по отклонению моментов проведения измерений и по самим измерениям. Сопоставление процессов, влияющих на измеренные временные ряды параметров, характеризующих массоперенос метановоздушной смеси в дегазационной системе угольной шахты, в работах отечественных и зарубежных исследований не производилось.

Ключевые слова

Регрессивный анализ рядов измерений, дегазационные установки и сети, достоверность прогноза, точность измерений, метановоздушная смесь, стохастические процессы, вариация Аллана, эмпирическая оценка рассеивания.

Список литературы

1. Glyn Jones. Trolex Group. Cost and Complexity vs Health and Safety // American coal. January/February 2019. Vol. 28. N 1. P. 22–25.

2. IEEE Std 1554-2005 IEEE recommended practice for inertial sensor test equipment, instrumentation, data acquisition, and analysis. [Электронный ресурс]. URL: IEEE 1554-2005 (techstreet.com) (дата обращения: 15.06. 2021).

3. Крамер Г., Лидбеттер М. Стационарные случайные процессы. М.: Мир, 1969.

4. Свешников А.А. Прикладные методы теории случайных функций. М.: Наука, 1968. 464 с.

5. Яглом А.М. Корреляционная теория стационарных случайных функций. Л.: Гидрометеоиздат, 1981.

6. Аллан Д.У. Вариации Аллана: история создания, преимущества и недостатки, основные области применения / XXII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. СПб.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2015.

7. Allan D.W. Statistics of atomic frequency standards // Proccedings of the IEEE. 1966. Vol. 54. N 2. P. 221.

8. Barnes J.A., Allan D.W. A Statistical model of Flicker noise // Proccedings of the IEEE. 1966. Vol. 54. N 2.

9. Barnes J.A. Atomic timekeeping and statistics of precision signal generators // Proccedings of the IEEE. 1966. Vol. 54. N 2.

10. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. М.: Физматгиз, 1962.

11. Браунли К.А. Статистическая теория и методология в науке и технике. М.: Наука, 1977.

12. Аллан Д.У. Вариации Аллана: история создания, преимущества и недостатки, основные области применения // Гироскопия и навигация. 2015. № 4(91).

13. Mitri, Hani S. Special issue on advances in mine safety science & engineering // International Journal of Mining Science and Technology. 2017. Vol. 27. P. 589–590.

14. Hani S., Mitri, Beisheng Nie. Special issue on recent advances in mine safety // International Journal of Mining Science and Technology. 2019. Vol. 29. P. 527.

15. Li S., Sari Y.A., Kumral M. New approaches to cognitive work analysis through latent variable modeling in mining operations // International Journal of Mining Science and Technology. 2019. Vol. 29. P. 549–556.

16. Управление рисками при подземной добыче угля / К.Н. Копылов, И.М. Закоршменный, С.С. Кубрин и др. // Уголь. 2016. № 7. С. 39–43. DOI: 10.18796/0041-5790-2016-7-39-43.

17. Кубрин С.С., Мещеряков Д.А. Система контроля и мониторинга объема газа метана и его концентрации в погашенных пространствах и техногенных коллекторах // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. Специальный выпуск № 1. Труды международного научного симпозиума «Неделя горняка-2017». С. 424–439.

Для цитирования

Использование вариации Аллана при обработке измеренных величин параметров рудничной атмосферы и параметров метановоздушной смеси дегазационной системы угольной шахты / В.Н. Захаров, С.С. Кубрин, О.В. Тайлаков и др. // Уголь. 2021. № 7. С. 39-44. DOI: 10.18796/0041-5790-2021-7-39-44.

Информация о статье

Поступила в редакцию: 15.04.2021

Одобрена рецензентами: 26.05.2021

Принята к публикации: 15.06.2021

РЕЦЕНЗИЯ

на статью: «Использование вариации Аллана при обработке измеренных величин параметров рудничной атмосферы и параметров метановоздушной смеси дегазационной системы угольной шахты», авторы: Захаров В.Н., Кубрин С.С., Тайлаков О.В., Соболев В.В.

Рецензент

Попов В.В., доктор техн. наук, профессор, научный консультант АО «НЦ ВостНИИ».

Статья представляет несомненный интерес для ученых и специалистов, деятельность которых посвящена решению задач в области рудничной аэрогазодинамики, играющих предопределяющую роль в общей проблеме обеспечения безопасности подземного труда в угольной отрасли. В настоящее время для обработки экспериментальных данных в сфере рудничной аэрологии используется регрессивный метод, при котором не гарантируются точность и достоверность получаемых результатов, а вероятность ошибки может быть достаточно высокой. Между тем, в приборостроении применяется наиболее точный метод вариации Аллана, позволяющий выявлять тип возникающих стохастических процессов при проведении эмпирической оценки рассеивания (дисперсии) и учитывать их влияние по отклонению моментов проведения измерений и по самим измерениям.

Авторами обоснована целесообразность применения данного метода при исследовании параметров метановоздушной смеси в дегазационных системах угольных шахт, характеризующихся нестационарностью происходящих в них процессов изменения соотношения составляющих смесь газов.

При использовании математического аппарата вариации Аллана предоставляется возможность по измеренным временным рядам параметров, характеризующих массоперенос метановоздушной смеси в системе дегазационных трубопроводов, произвести разложение исследуемого процесса на типичные составляющие с установленными корреляционными функциями, выявить наиболее значимые стохастические процессы, и на этой основе дать текущую оценку и прогноз риска инцидентов и аварийных происшествий.

Несмотря на то, что на данном этапе проработки вопроса метод вариации Аллана позволяет пока получить только качественную картину протекания процесса в дегазационных системах шахт, дальнейшие исследования в этом направлении необходимо продолжить. В перспективе с привлечением информации, учитывающей специфику вопросов массопереноса метановоздушных смесей, можно добиться получения вполне конкретных и обоснованных результатов.

Таким образом, рассмотренный в статье вопрос является актуальным и считаю, что статью Использование вариации Аллана при обработке измеренных величин параметров рудничной атмосферы и параметров метановоздушной смеси дегазационной системы угольной шахты» следует рекомендовать к публикации в журнале «Уголь».