[发明专利]矿井底板水害实时可视化监测预警系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测预报系统，尤其是涉及一种用于煤矿矿井水害监测预报系统。

背景技术

近年来，随着煤矿开采的深度、速度、强度不断增加，矿井水文地质条件越来越复杂，导致煤矿突水、透水事故频繁发生。矿井水害事故不仅使国家公共财产遭受损失，更威胁到煤矿工作人员的生命安全。因此，开发一套实用的水害监测预报系统具有重要意义。

任何一次矿井突水事故的发生都有一个从孕育、发展到突发的由量变到质变的转换过程，在其中不同阶段，矿井水情变化会出现多种预兆；现有监测方法是通过监测水压、水位、底板电阻率等相关水文参数的变化来分析预测地下水的情况进而实现预报预警。水压、水位传感器虽然监测精确度高，但监测范围小、信息时效性差、操作复杂、设备成本高，无法应对煤矿井下复杂多变的情况；而底板电阻率监测计算机虽然监测范围广、深度深，但电阻率数据采集易受干扰、监测、预报准确度低、经常出现警情误报，为煤矿正常工作带来诸多不便，难以发挥水害监测、预报作用。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足，提供一种矿井水害监测预报系统与方法，该系统可实时监测、预报煤矿井下的水情，避免水害的发生。

为了达到上述目的，本发明通过以下的技术方案来实现：

1、矿井水害监测预报系统，由地面监测计算机、数据服务器、远程监控计算机、电阻率采集计算机、电极转换装置、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、网络交换机、网络组成，地面监测计算机连接一台网络交换机，网络交换机连接至少一台电阻率采集计算机、一台压力传感器、一台温度传感器、一台湿度传感器、一台水位传感器、一台水质传感器、一台管道流量传感器、一台明渠流量传感器，每台电阻率采集计算机至少连接一个电极转换装置，地面监测计算机、数据服务器、远程监控计算机之间通过网络连接，地面监测计算机、数据服务器可与多个远程监控计算机连接。

上述的至少一台电阻率采集计算机并行的连接到网络交换机上。

上述的至少一台压力传感器并行的连接到网络交换机上。

上述的至少一台温度传感器并行的连接到网络交换机上。

上述的至少一台湿度传感器并行的连接到网络交换机上。

上述的至少一台水位传感器并行的连接到网络交换机上。

上述的至少一台水质传感器并行的连接到网络交换机上。

上述的至少一台管道流量传感器并行的连接到网络交换机上。

上述的至少一台明渠流量传感器并行的连接到网络交换机上。

上述的至少一个电极转换装置串行的连接到电阻率采集计算机上。

上述的电极转换装置包括至少一根单元多芯电缆，每根单元多芯电缆串行连接至少一个电极控制器，每个电极控制器连接一个电极。

2、监测预警方法包括：人机交互步骤；数据采集命令下发步骤；数据采集步骤；数据处理步骤；数据存储步骤；可视化预警步骤。

上述的数据处理步骤通过综合考虑底板视电阻率信息、水位信息、温度信息、压力信息、水质信息、管道流量信息、明渠流量信息等进行数据融合，得到综合预警信息。

上述的数据来源包含底板视电阻率信息、水位信息、温度信息、压力信息、水质信息、管道流量信息、明渠流量信息等实时信息，并经统一多传感器所采集数据的时空基准，给多传感器采集到的多源数据增加时空标签，转化为统一格式；对格式统一的多源数据进行时空匹配，对匹配数据通过变量模糊化处理、模糊推理、模糊决断进行预警。

上述的底板视电阻率信息，包括视电阻率实时采样值、视电阻率的区域平均值、视电阻率低阻区域面积、视电阻率低阻区域边界据底板表面的距离、区域内每一点视电阻率的变化（后一时刻与前一时刻的差值）平均值等。

上述的基于多传感器的多源数据融合方法，其特征在于时空基准为WGS-84大地坐标系统和高精度时间基准上述的基于多传感器的多源数据融合方法采用模糊算法原理，对经时空匹配后的多源传感器数据经过模糊推理与模糊决断进行融合。

 

本发明具有以下优点：

1）监测、预报精确度高：采用压力传感器、温度传感器、湿度传感器、电阻率采集计算机等多种传感器，综合采集并分析多种数据；各数据相互验证，提供监测、预报精确度。