煤炭作为我国能源支柱,2024 年国内原煤产量达 47.6 亿吨,煤炭消费占能源总比重 53.2%。国内超九成煤层属于易自燃煤层,每年因煤层自燃损毁原煤超 4146 万吨,碳排放量超 8728 万吨,经济损失超 200 亿元,多地曾发生自燃诱发的重特大煤矿安全事故。受监测技术限制,传统束管、单点测温设备存在监测滞后、盲区量大、误报偏高弊病,煤矿防火智能化升级迫在眉睫。由重庆城市科技学院陈洁牵头的创业团队,依托校企科研资源,打造煤火智感多源感知融合预警系统,依靠多技术跨界融合,补齐行业监测短板。

长期以来,国内煤矿防灭火监测普遍陷入 “重硬件、轻融合,重单点、轻全域” 困境。传统气体束管采样管线最长可达 30 公里,气体传输滞后十余分钟;红外测温仅能检测煤体表面,难以预判内部阴燃;单一参数预警模式受风流干扰,系统误报率普遍在 1% 以上,采空区、沿空巷道成为火情监测盲区。针对行业痛点,团队融合无线传感、分布式光纤、TDLAS 激光光谱、人工智能四大前沿技术,研发三套硬件监测系统与一体化云管控平台,构建全链条煤火主动防控体系。

硬件层面,项目自主研发矿用本安型多参数无线传感器,一站式采集 8 类特征气体、温湿度、井下压差十余项关键参数,依托 MESH 无线自组网灵活布点;创新倒 “弓” 光纤铺设工艺,搭配阻燃铠装光缆,实现采空区全域温度网格化监测,测温精度 ±1℃、空间定位误差≤1 米;搭载 TDLAS 激光气体检测设备,实现 ppm 级微量气体同步检测,有效克服井下高粉尘、高湿度干扰。算法端,团队创新 PSO-RF 两级信息融合模型,利用最小二乘法补齐缺失监测数据,结合优化随机森林算法开展分级风险研判,经矿区实测,系统整体误报率控制在 0.01% 以内,可在煤炭阴燃阶段提前预警,实现从被动救灾到超前防控的模式变革。

目前整套系统已落地山东赵楼煤矿完成工业性试验,在 5304 工作面布设 8 个监测点位,长时间实地运行稳定,监测数据同步接入 PC 端与手机 APP,管理人员远程即可查看井下实时数据、风险预警信息。项目已收获 4 项专利受理授权,拿下中国国际大学生创新大赛、创青春等多项省赛和国赛金奖,入选重庆省级大学生创新创业训练计划,团队汇聚物联网、安全工程、财务、法务多学科人才,聘请矿山防火领域资深博导担任技术顾问,院校实验室与孵化基地持续提供研发支撑。

商业化布局方面,团队筹备设立重庆煤火智感科技有限公司,采用设备销售 + 云平台订阅 + 维保服务 + 定制开发的多元化盈利模式,产品分 2.98 万、4.98 万、8.98 万元三档模块化套餐,年度运维服务费不超过合同额 5%,适配大中小各类煤矿采购需求。项目核心市场聚焦晋陕蒙黔新五大煤炭产区 3600 余座易自燃矿井,同步拓展非煤矿山、储煤堆场、粮库自燃监测新赛道。财务数据显示,项目 2026 年进入市场培育期,营收目标 90 万元,后续三年保持 35%~50% 稳步增长,2030 年营收有望突破 408.2 万元。融资规划上,团队计划分天使轮、Pre-A 轮合计融资 220 万元,资金主要用于矿用 MA 安全认证、示范矿井落地与产品迭代。

陈洁 罗歆茹 陈婉莹 张毅 李欣怡 周雨 邱芮婷