[发明专利]一种基于大数据的煤矿资源开采区地质灾害监测预警管理系统

权利要求书

1.一种基于大数据的煤矿资源开采区地质灾害监测预警管理系统，其特征在于：包括开采地区划分模块、坡度角检测模块、监测点布设深度分析模块、监测点分布模块、土质松软度监测模块、地下水压力监测模块、地壳位置监测模块、预警显示模块、分析服务器和存储数据库；

所述分析服务器分别与土质松软度监测模块、地下水压力监测模块、地壳位置监测模块、预警显示模块和存储数据库连接，存储数据库分别与开采地区划分模块和监测点布设深度分析模块连接，监测点布设深度分析模块分别与坡度角检测模块和监测点分布模块连接，监测点分布模块与土质松软度监测模块连接；

所述开采地区划分模块用于将煤矿资源开采地区进行划分，根据地形特征，将煤矿资源开采地区划分为平地区域、坡地区域和巷道区域，将平地区域按照网格化的划分方式划分成若干面积相同的平地子区域，对划分的若干平地子区域按照设定的从左到右再从上到下的顺序依次进行编号，分别为a₁,a₂,...,a_i,...,a_n，将坡地区域按照斜坡面的长度和宽度等分方式划分成若干斜面面积相同的坡地子区域，对划分后的若干坡地子区域按照设定的从左到右再从上到下的顺序依次进行编号，分别为b₁,b₂,...,b_j,...,b_m，同时将巷道区域按照顶部的长度等分方式划分成若干面积相同的巷道子区域，对划分后的若干巷道子区域按照顺序依次进行编号，分别为c₁,c₂,...,c_r,...,c_k，并将若干平地子区域的编号、若干坡地子区域的编号和若干巷道子区域的编号发送至存储数据库；

所述坡度角检测模块包括坡度检测仪，用于检测坡地区域的坡度角，通过坡度检测仪对坡地区域的坡度进行检测，得到坡地区域的坡度角，记为θ，将检测的坡度角发送至监测点布设深度分析模块；

所述监测点布设深度分析模块用于接收坡度角检测模块发送的坡度角，提取数据库中存储的布设监测点离地面的标准距离h_标，测量若干坡地子区域离坡底的坡面直线距离，构成若干坡地子区域离坡底的坡面直线距离集合表示为第j个坡地子区域离坡底的坡面直线距离，计算若干坡地子区域中监测点的布设深度，将若干坡地子区域中监测点的布设深度发送至监测点布设模块，同时将若干平地子区域中监测点的布设深度设定为离地面距离h_标，并将若干巷道子区域中监测点的布设深度设定为离巷道顶部距离h_标，将若干平地子区域中监测点的布设深度和若干巷道子区域中监测点的布设深度发送至监测点布设模块；

所述监测点布设模块用于接收监测点深度分析模块发送的若干平地子区域中监测点的布设深度、若干坡地子区域中监测点的布设深度和若干巷道子区域中监测点的布设深度，对布设的监测点采用均匀分布的方式与各子区域一一对应，根据接收的平地子区域中监测点的布设深度在各平地子区域中按照相应的布设深度进行监测点布设，根据计算的坡地子区域中监测点的布设深度在各坡地子区域中按照相应的布设深度进行监测点布设，同时根据接收的巷道子区域中监测点的布设深度在各巷道子区域的顶部按照相应的布设深度进行监测点布设，将若干平地子区域、若干坡地子区域和若干巷道子区域布设的监测点发送至土质松软度监测模块；

所述土质松软度监测模块包括若干土壤紧实度测定仪，用于接收监测点布设模块发送的若干平地子区域、若干坡地子区域和若干巷道子区域布设的监测点，根据接收的监测点，在各监测点进行土质松软度检测，将土壤紧实度测定仪的探针压入土壤中，统计探针受到土壤的阻力，其统计的土壤阻力为土壤松软度，分别构成若干平地子区域的土质松软度集合若干坡地子区域的土质松软度集合和若干巷道子区域顶部的土质松软度集合表示为第i个平地子区域的土质松软度，表示为第j个坡地子区域的土质松软度，表示为第r个巷道子区域顶部的土质松软度，将若干平地子区域的土质松软度集合、若干坡地子区域的土质松软度集合和若干巷道子区域顶部的土质松软度集合发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收土质松软度监测模块发送的若干平地子区域的土质松软度集合、若干坡地子区域的土质松软度集合和若干巷道子区域顶部的土质松软度集合，提取存储数据库中存储的平地区域的标准土质松软度、坡地区域的标准土质松软度和巷道区域顶部的标准土质松软度，将若干平地子区域的土质松软度集合与平地区域的标准土质松软度进行对比，得到对比平地子区域的土质松软度集合表示为第i个平地子区域的土质松软度与对应的标准土质松软度对比差值，并将若干坡地子区域的土质松软度集合与坡地区域的标准土质松软度进行对比，得到对比坡地子区域的土质松软度集合表示为第j个坡地子区域的土质松软度与对应的标准土质松软度对比差值，同时将若干巷道子区域顶部的土质松软度集合与巷道区域顶部的标准土质松软度进行对比，得到对比巷道子区域顶部的土质松软度集合表示为第r个巷道子区域顶部的土质松软度与与对应的标准土质松软度对比差值；

所述地下水压力监测模块包括压力式水位计，用于对煤矿资源开采区域的地下水位进行监测，根据压力与水深成正比关系的静水压力原理，通过压力式水位计中的水位传感器检测地下水与大气压共同作用下的压力和，记为P₁,将检测的地下水与大气压共同作用下的压力和发送至分析服务器；

所述地壳位置监测模块包括GPS定位仪，用于实时监测地壳运动发生的位置变化，采用卫星空间定位技术，全天候监测地壳运动，记录地壳运动后的位置坐标，将地壳运动后的位置坐标发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收地下水位监测模块发送的地下水与大气压共同作用下的压力和，同时接收地壳位置监测模块发送的地壳运动后的位置坐标，提取存储数据库中存储的标准大气压力和地下水位离地面的标准高度，同时提取存储数据库中存储的地下水的标准密度，计算开采后的地下水位的高度，并提取存储数据库中存储的地壳运动前的标准位置坐标，计算地壳的偏移距离，记为ΔL；

同时计算地质灾害风险评估系数,提取存储数据库中存储的地质灾害风险评估安全系数，将地质灾害风险评估系数与地质灾害风险评估安全系数进行对比，若地质灾害风险评估系数小于或等于地质灾害风险评估安全系数，表示为该子区域处于安全区域，若地质灾害风险评估系数大于地质灾害风险评估安全系数，表示为该子区域处于危险潜伏区域，统计若干处于危险潜伏的子区域对应的编号，将若干处于危险潜伏的子区域对应的编号，发送至预警显示模块；

所述存储数据库用于接收开采地区划分模块发送的若干平地子区域的编号、若干坡地子区域的编号和若干巷道子区域的编号，存储布设监测点离地面的标准高度h_标，并存储平地区域的标准土质松软度、坡地区域的标准土质松软度和巷道区域顶部的标准土质松软度，存储标准大气压力P₂、地下水位离地面的标准高度h_标和地下水的标准密度ρ，同时存储地壳运动前的标准位置和地质灾害风险评估安全系数；

所述预警显示模块用于接收分析服务器发送的若干处于危险潜伏的子区域对应的编号，将接收的若干处于危险潜伏的子区域对应的编号进行预警显示，相关人员根据若干处于危险潜伏的子区域对应的编号进行预防处理。