场景02：瓦斯浓度异常预警

当前阶段： 🔍 探索中 | 行业： 矿山安全 | 关键词： 瓦斯监测、环境监测、异常预警 | 返回矿山场景 →

一、需求探索

1.1 痛点时刻

具体场景：

某日下午，井下B区采煤面的瓦斯传感器显示浓度持续上升：
初始浓度：0.3%（正常）
中间浓度：0.45%（上升中）
当前浓度：0.6%（超过预警线）
在短时间内，瓦斯浓度从0.3%上升到0.6%，上升幅度达0.3%。这是典型的瓦斯突出前兆，但调度室没有及时发现，直到浓度已经超标才注意到。

业务背景：

监测规模：井下布设200-500个瓦斯传感器，覆盖所有作业面
监测频率：定期采集数据，实时上传到地面监控系统
作业环境：采煤作业会扰动煤层，可能导致瓦斯突然涌出
安全标准：《煤矿安全规程》规定瓦斯浓度 > 1.0%必须停止作业

1.2 核心痛点

问题1：发现滞后

瓦斯浓度缓慢上升时，调度员可能不会注意
只关注绝对值（是否超标），忽略变化趋势（快速上升）
夜班或疲劳时，容易漏看监控数据

问题2：判断困难

不知道是正常波动还是异常上升
不知道是局部问题还是大面积问题
不知道该立即撤人还是先加强通风

问题3：响应慢

发现异常后，人工通知、人工决策、人工执行，耗时长
应急预案在纸上，执行时容易遗漏步骤
事后追溯困难，责任不清

1.3 业务规则（行业标准）

《煤矿安全规程》相关要求：

采煤工作面瓦斯浓度 > 1.0% → 必须停止作业，撤出人员（第148条）
瓦斯浓度 > 1.5% → 必须停电撤人（第149条）
瓦斯监测系统应具备超限报警功能（第150条）

实际业务规则（基于行业调研）：

预警规则：瓦斯浓度 > 0.5% → 黄色预警，加强通风
报警规则：瓦斯浓度 > 0.8% → 红色报警，准备撤人
强制撤离：瓦斯浓度 > 1.0% → 立即停止作业，撤出人员
快速上升规则：时间窗口内上升超过阈值 → 立即报警（可能是瓦斯突出前兆）

成本测算：

误报成本：停止作业、撤出人员，损失产量约5000元/次
漏报成本：瓦斯爆炸，可能造成重大伤亡（无法估量）
平衡点：宁可误报，不可漏报

二、方案设计

2.1 业务规则设计

规则1：绝对值预警规则

接口名称: checkConcentration

接口签名:

typescript

function checkConcentration(concentration: number): GasConcentrationAlert

数据模型:

typescript

interface GasConcentrationAlert {
  concentration: number;  // 当前浓度（%）
  level: 'NORMAL' | 'WARNING' | 'ALARM' | 'CRITICAL';
  action: string;  // 应采取的措施
}

业务规则:

concentration >= 1.0% → CRITICAL（立即停止作业，撤出人员，切断电源）
concentration >= 0.8% → ALARM（准备撤人，加强通风，停止爆破作业）
concentration >= 0.5% → WARNING（加强通风，增加监测频率，通知现场负责人）
concentration < 0.5% → NORMAL（正常作业）

算法要求:

阈值判断采用分级策略
阈值可配置，支持运营调整
返回结果包含当前浓度、预警级别和建议措施

规则2：快速上升预警规则

接口名称: checkRapidRise

接口签名:

typescript

function checkRapidRise(
  sensorData: SensorRecord[],
  timeWindow?: number
): RapidRiseAlert

参数说明:

sensorData: 传感器历史数据数组
timeWindow: 时间窗口（分钟），默认15分钟

数据模型:

typescript

interface RapidRiseAlert {
  startConcentration: number;  // 起始浓度
  endConcentration: number;    // 结束浓度
  duration: number;            // 时间窗口（分钟）
  riseAmount: number;          // 上升幅度
  isRapidRise: boolean;        // 是否快速上升
  severity: 'warning' | 'critical';
}

interface SensorRecord {
  id: string;
  sensorId: string;
  location: string;
  concentration: number;
  timestamp: Date;
  status: 'NORMAL' | 'FAULT';
}

业务规则:

获取时间窗口内的数据（默认15分钟）
计算上升幅度 = 结束浓度 - 起始浓度
上升幅度 > 0.3% → 快速上升
上升幅度 > 0.5% → 严重级别(critical)
上升幅度 ≤ 0.5% → 警告级别(warning)

算法要求:

时间窗口滑动计算
数据量不足时返回非快速上升
支持时间窗口和阈值配置

规则3：自动响应规则

数据模型:

typescript

interface AutoResponse {
  // 黄色预警（浓度 > 0.5%）
  warning: {
    alert: {
      channels: string[];  // ['调度室大屏', '现场负责人手机']
      message: string;
    };
    autoActions: string[];  // 自动执行的动作列表
  };

  // 红色报警（浓度 > 0.8% 或 快速上升）
  alarm: {
    alert: {
      channels: string[];  // ['调度室大屏', '现场负责人', '安全科长', '值班矿长']
      sound: string;
      message: string;
    };
    autoActions: string[];
  };

  // 强制撤离（浓度 > 1.0%）
  critical: {
    alert: {
      channels: string[];  // ['全矿广播', '所有管理人员']
      sound: string;
      message: string;
    };
    autoActions: string[];
  };
}

业务规则:

黄色预警：推送到调度室和现场负责人，增加通风量和监测频率
红色报警：推送到管理层，停止爆破作业，准备撤人
强制撤离：全矿广播，切断电源，启动应急预案

算法要求:

根据预警级别选择不同的推送通道
支持多通道并发推送
记录所有推送结果和确认状态

2.2 技术方案

技术架构

瓦斯传感器 → 数据采集 → 规则引擎 → 报警推送
                 ↓
           数据存储（时序数据）
                 ↓
           可视化大屏 + 移动端

**核心技术点

1. 瓦斯传感器数据采集

采集频率：正常模式和预警模式可配置
数据格式：{ sensorId, location, concentration, timestamp }
数据校验：排除异常值（如传感器故障导致的突变）

2. 时序数据存储

使用时序数据库（如InfluxDB）存储历史数据
支持快速查询时间窗口内的数据
支持数据聚合（如计算时间窗口内的上升幅度）

3. 规则引擎

实时监测：定期检查所有传感器数据
双重判断：绝对值 + 变化趋势
支持规则配置（阈值、时间窗口可调整）

4. 报警推送

分级推送：黄色预警、红色报警、强制撤离
多通道推送：大屏、手机APP、短信、广播
推送确认：必须确认收到，否则持续推送

数据模型

typescript

// 传感器数据记录
interface SensorRecord {
  id: string;
  sensorId: string;           // 传感器ID
  location: string;           // 位置（如"B区采煤面"）
  concentration: number;      // 瓦斯浓度（%）
  timestamp: Date;
  status: 'NORMAL' | 'FAULT'; // 传感器状态
}

// 预警事件记录
interface AlertEvent {
  id: string;
  sensorId: string;
  location: string;
  alertType: 'ABSOLUTE' | 'RAPID_RISE';  // 预警类型
  level: 'WARNING' | 'ALARM' | 'CRITICAL';
  detectedAt: Date;

  // 预警详情
  details: {
    concentration?: number;      // 当前浓度
    riseAmount?: number;         // 上升幅度
    duration?: number;           // 时间窗口
  };

  // 处置记录
  disposal: {
    confirmedBy: string;
    confirmedAt: Date;
    actions: string[];          // 采取的措施
    result: string;             // 处置结果
    resolvedAt: Date;
  };
}

三、AI辅助开发方案

3.1 技术迁移分析

复用已有资产：生鲜场景的"冷库温度监测"规则

相似点：

都是基于传感器数据的环境监测
都需要判断绝对值 + 变化趋势
都需要分级预警 + 自动响应

差异点：

维度	生鲜场景	矿山场景
监测对象	冷库温度	瓦斯浓度
阈值判断	> 8°C预警	> 0.5%预警
变化趋势	2小时上升 > 3°C	15分钟上升 > 0.3%
响应动作	检查制冷设备	加强通风、撤人
数据采集	5分钟/次	1分钟/次

技术复用度：80%

规则引擎逻辑：100%复用（绝对值 + 变化趋势）
报警推送逻辑：100%复用
数据采集层：需要适配瓦斯传感器（20%新开发）

3.2 Cursor Skill设计

Skill名称： environment-monitoring-alert.md

Skill内容： （见下一节"开发资产"）

3.3 PROMPT模板

PROMPT 1：生成环境监测代码

你是一个业务逻辑开发专家。请根据以下业务规则，生成环境监测异常预警的代码。

## 业务场景
矿山井下瓦斯浓度监测，需要实时判断绝对值是否超标，以及是否快速上升。

## 业务规则
1. 绝对值判断：
   - > 0.5%：黄色预警，加强通风
   - > 0.8%：红色报警，准备撤人
   - > 1.0%：强制撤离，切断电源

2. 变化趋势判断：
   - 15分钟内上升 > 0.3%：立即报警（可能是瓦斯突出前兆）

3. 自动响应：
   - 黄色预警：通知现场负责人，增加监测频率
   - 红色报警：通知管理层，停止爆破作业
   - 强制撤离：启动应急广播，切断电源

## 数据模型
- SensorRecord：传感器数据记录（sensorId, concentration, timestamp）
- AlertEvent：预警事件记录（alertType, level, details, disposal）

## 技术要求
- 使用TypeScript
- 实时监测（每分钟检查一次）
- 支持规则配置（阈值、时间窗口可调整）
- 记录所有预警事件和处置过程

请基于以上规范生成代码。

PROMPT 2：生成分级报警逻辑

你是一个业务逻辑开发专家。请根据以下业务规则，生成分级报警推送的代码。

## 业务场景
瓦斯浓度异常需要分级推送报警，不同级别推送给不同的人员。

## 业务规则
1. 黄色预警（浓度 > 0.5%）：
   - 推送到：调度室大屏、现场负责人
   - 推送内容：当前浓度、位置、建议措施

2. 红色报警（浓度 > 0.8% 或 快速上升）：
   - 推送到：调度室、现场负责人、安全科长、值班矿长
   - 推送内容：当前浓度、上升趋势、应急措施

3. 强制撤离（浓度 > 1.0%）：
   - 推送到：全矿广播、所有管理人员
   - 触发：启动应急预案、切断电源

## 技术要求
- 支持多通道推送（APP、短信、广播）
- 推送确认机制（必须确认收到）
- 推送失败重试（最多3次）

请基于以上规范生成代码。

3.4 技术迁移复杂度评估

阶段一：原型验证

验证目标：确认规则引擎能否满足瓦斯监测需求
技术难点：
- 瓦斯传感器数据采集接口适配
- 时序数据存储和查询性能优化
- 规则引擎复用度验证
关键依赖：
- 瓦斯传感器接口文档
- 历史监测数据样本
- 现有监控系统架构

阶段二：首版上线

核心模块：
1. 传感器数据采集模块（新开发，复杂度：中）
2. 规则引擎模块（复用生鲜场景，复杂度：低）
3. 报警推送模块（复用生鲜场景，复杂度：低）
技术风险：
- 传感器设备兼容性
- 数据采集稳定性
- 规则引擎性能（需要实时监测200-500个传感器）
性能要求：
- 异常检测延迟要求低
- 报警推送延迟要求低
- 支持高并发数据采集

阶段三：迭代优化

优化方向：根据实际使用反馈调整阈值、优化报警策略
关键指标：误报率、漏报率、响应时长

四、开发资产

4.1 Cursor Skill

文件名： environment-monitoring-alert.md

内容：

markdown

# 环境监测异常预警规则

## 业务场景
矿山、冷链、化工等场景中，需要实时监测环境参数（如瓦斯浓度、温度、湿度），发现异常时自动报警。

## 核心业务规则

### 1. 绝对值预警规则

**规则一：阈值判断**

**接口签名:**
```typescript
function checkThreshold(
  value: number,
  thresholds: { warning: number; alarm: number; critical: number }
): 'NORMAL' | 'WARNING' | 'ALARM' | 'CRITICAL'

业务规则:

value >= thresholds.critical → 'CRITICAL'
value >= thresholds.alarm → 'ALARM'
value >= thresholds.warning → 'WARNING'
value < thresholds.warning → 'NORMAL'

算法要求:

阈值可配置
支持多级阈值判断

2. 变化趋势预警规则

规则一：快速上升检测

接口签名:

typescript

function checkRapidRise(
  sensorData: SensorRecord[],
  timeWindow: number,
  riseThreshold: number
): boolean

参数说明:

sensorData: 传感器历史数据数组
timeWindow: 时间窗口（分钟）
riseThreshold: 上升阈值

业务规则:

获取时间窗口内的数据
计算上升幅度 = 结束值 - 起始值
上升幅度 > 阈值 → 返回 true
数据不足 → 返回 false

算法要求:

时间窗口滑动计算
支持时间窗口和阈值配置

3. 自动响应规则

规则一：分级报警

接口签名:

typescript

async function triggerAlert(
  level: 'WARNING' | 'ALARM' | 'CRITICAL',
  sensor: Sensor,
  details: any
): Promise<void>

参数说明:

level: 报警级别
sensor: 传感器信息
details: 报警详情

业务规则:

WARNING: 推送到现场负责人，执行基础应急措施
ALARM: 推送到管理层，执行高级应急措施
CRITICAL: 全矿广播，执行最高级应急措施

算法要求:

根据级别选择推送通道
支持多通道并发推送
记录推送结果和确认状态

数据模型

传感器数据记录

typescript

interface SensorRecord {
  id: string;
  sensorId: string;
  location: string;
  value: number;              // 监测值
  unit: string;               // 单位
  timestamp: Date;
  status: 'NORMAL' | 'FAULT';
}

预警事件记录

typescript

interface AlertEvent {
  id: string;
  sensorId: string;
  location: string;
  alertType: 'ABSOLUTE' | 'RAPID_RISE';
  level: 'WARNING' | 'ALARM' | 'CRITICAL';
  detectedAt: Date;
  details: {
    value?: number;
    riseAmount?: number;
    duration?: number;
  };
  disposal: {
    confirmedBy: string;
    confirmedAt: Date;
    actions: string[];
    result: string;
    resolvedAt: Date;
  };
}

关键处理流程

实时监测 → 每分钟检查所有传感器数据
双重判断 → 绝对值 + 变化趋势
分级报警 → 根据严重程度推送给不同人员
自动响应 → 触发预设的应急措施
处置闭环 → 记录处置过程 + 自动归档

开发注意事项

阈值可配置：不要硬编码阈值，支持运营人员配置
数据校验：排除传感器故障导致的异常值
推送确认：必须确认收到，否则持续推送
数据留痕：所有预警事件和处置过程必须记录

相似场景复用

这个规则可以复用到：

冷链物流：冷库温度监测
化工厂：有毒气体浓度监测
数据中心：机房温湿度监测
医院：手术室温湿度监测


### 4.2 技术迁移说明

**可复用的已有资产：**

1. **生鲜场景：冷库温度监测规则**
   - 复用：规则引擎框架（绝对值 + 变化趋势）、报警推送逻辑
   - 调整：温度 → 瓦斯浓度，阈值调整
   - 复用度：80%

2. **医废场景：超期预警规则**
   - 复用：时间窗口判断、分级报警
   - 调整：时间窗口（46/47/48小时 → 15分钟）
   - 复用度：70%

**需要新开发的部分：**
- 瓦斯传感器数据采集接口（20%）
- 应急广播系统对接（井下广播）

### 4.3 实施指南

**步骤1：准备环境**
```bash
# 安装依赖
npm install

# 配置传感器接口
# 编辑 config/sensor-config.json

步骤2：使用Cursor Skill

1. 将 environment-monitoring-alert.md 保存到 .cursor/rules/
2. 在Cursor中告诉AI：
   "参考 environment-monitoring-alert.md 中的业务规则，
   实现瓦斯浓度监测预警功能"
3. AI会基于规则生成代码

步骤3：调整配置

typescript

// config/alert-rules.ts
export const GAS_ALERT_CONFIG = {
  thresholds: {
    warning: 0.5,    // 黄色预警
    alarm: 0.8,      // 红色报警
    critical: 1.0    // 强制撤离
  },
  rapidRise: {
    timeWindow: 15,  // 时间窗口（分钟）
    threshold: 0.3   // 上升阈值
  }
};

步骤4：测试验证

bash

# 运行测试
npm test

# 模拟异常场景
npm run simulate:gas-alert

五、下一步行动

如果您对这个场景感兴趣

快速验证：我们可以用1-2天时间，基于模拟数据做原型演示
技术对接：提供传感器接口文档，评估对接工作量
成本预估：根据传感器数量、监测点位，给出详细报价

场景02：瓦斯浓度异常预警

一、需求探索

1.1 痛点时刻

1.2 核心痛点

1.3 业务规则（行业标准）

二、方案设计

2.1 业务规则设计

规则1：绝对值预警规则

规则2：快速上升预警规则

规则3：自动响应规则

2.2 技术方案

技术架构

数据模型

三、AI辅助开发方案

3.1 技术迁移分析

3.2 Cursor Skill设计

3.3 PROMPT模板

PROMPT 1：生成环境监测代码

PROMPT 2：生成分级报警逻辑

3.4 技术迁移复杂度评估

四、开发资产

4.1 Cursor Skill

2. 变化趋势预警规则

3. 自动响应规则

数据模型

传感器数据记录

预警事件记录

关键处理流程

开发注意事项

相似场景复用

五、下一步行动

如果您对这个场景感兴趣

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1.1 痛点时刻 ​

1.2 核心痛点 ​

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二、方案设计 ​

2.1 业务规则设计 ​

规则1：绝对值预警规则 ​

规则2：快速上升预警规则 ​

规则3：自动响应规则 ​

2.2 技术方案 ​

技术架构 ​

数据模型 ​

三、AI辅助开发方案 ​

3.1 技术迁移分析 ​

3.2 Cursor Skill设计 ​

3.3 PROMPT模板 ​

PROMPT 1：生成环境监测代码 ​

PROMPT 2：生成分级报警逻辑 ​

3.4 技术迁移复杂度评估 ​

四、开发资产 ​

4.1 Cursor Skill ​

2. 变化趋势预警规则 ​

3. 自动响应规则 ​

数据模型 ​

传感器数据记录 ​

预警事件记录 ​

关键处理流程 ​

开发注意事项 ​

相似场景复用 ​

五、下一步行动 ​

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2.1 业务规则设计

规则1：绝对值预警规则

规则2：快速上升预警规则

规则3：自动响应规则

2.2 技术方案

技术架构

数据模型

三、AI辅助开发方案

3.1 技术迁移分析

3.2 Cursor Skill设计

3.3 PROMPT模板

PROMPT 1：生成环境监测代码

PROMPT 2：生成分级报警逻辑

3.4 技术迁移复杂度评估

四、开发资产

4.1 Cursor Skill

2. 变化趋势预警规则

3. 自动响应规则

数据模型

传感器数据记录

预警事件记录

关键处理流程

开发注意事项

相似场景复用

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