近日，中国科学院合肥物质科学研究院研究员张志荣团队自主研发全激光气体监测装置，攻克了复杂工业环境中多组分气体精准监测的技术难题，实现了煤矿、工业等环境下的多组分气体亚ppm（百万分之一）级安全精准预警，为煤矿自燃火灾预警提供了解决方案。相关研究成果已发表于《安全科学》。

研究聚焦煤矿自燃初期产生的关键指标气体一氧化碳和乙烯，这两种气体在煤矿、油气、燃气等行业具有重要预警价值。针对传统监测手段的局限性——电化学传感器易受温湿度干扰、气相色谱法难以实时监测等问题，团队创新性地构建了双波段激光监测系统：采用2326纳米和1626纳米可调谐激光器配合长光程多通池，将监测灵敏度提升至亚ppm级别。

针对多组分气体光谱混叠这一关键共性技术难题，团队创设了光谱“干扰度”“分离度”判识方法，构建了自适应变换非负最小二乘的识别处理算法、智能校正光谱漂移处理模型，结合创新的插值降噪方法，成功突破了高浓度甲烷背景干扰下一氧化碳监测误差≤0.1ppm、乙烯误差≤0.61ppm的突破性的实时测量精度。实验选取了乌兰煤矿的煤样高温氧化进行实验测试分析，系统精准捕捉到了一氧化碳和乙烯随温度、时间变化的释放规律，为研究自然发火过程及极早期火灾预警提供了可靠的数据支撑。

目前该技术已实现产业化应用，自主研发的全激光气体监测装置在安徽、新疆等地十余个煤矿完成部署，并可以结合课题组研发的光纤测温系统融合测量，经过实际运行数据显示，系统可提前数天预警潜在的煤矿自燃风险，显著提升了煤矿井下安全防护水平，为我国建设智慧矿山安全生产提供了重要的技术积累。后期团队将聚焦传感器研发，尽快提升工程化水平，推进应用的进一步实施。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.ssci.2025.106869