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水情灾害预警系统

一、应用场景

涌突水危害发生将导致人员伤亡、停产整顿、工区被淹和设备报废,对矿山开采作业的安全进行影响极大。为了预测预防涌突水危害,矿区上了各种水情灾害监测系统(微震监测系统、涌水量监测系统、水位监测系统和突水点监测系统)。各监测系统对矿山生产中引发的涌突水危害都起到了一定预测预防的作用,但都未能预测预防所有的涌突水危害。矿上需要一套能够全面分析水情灾害的系统,指导安全生产的顺利进行。水情灾害综合预警系统正是这样的一套系统。本系统集成了微震、涌水量、突水量、水位等常规的用于水情灾害监测的监测系统数据于一体。通过对多种监测数据的联合分析,对监测区域的危害状况做出合理的预测预警。保障生产的安全进行。

二、现状分析

市场现状:现在市场上尚没有针对水情灾害的预警系统,公司的水情灾害预警系统是首例。

技术现状:水情数据能够很好的反映了矿上水害的状况。微震数据能够刻画岩石破裂、展布的状况,对涌水通道发育情况的研究提供了数据依据。安徽万泰地球物理技术有限公司联合中科大地球物理科研团队,通过研究大量水情和与之关联的监测数据,建立了一套综合的算法模型。达到了通过机器学习,智能综合分析水情灾害的目的。

三、技术方案

3.1、系统架构

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3-1 系统架构图

本系统分为两个子系统:预警平台分析展示系统和监测数据采集系统。预警平台分析展示系统实现了监测数据的综合展示、分析和预警功能。监测数据采集系统实现了监测数据的自动采集并将数据上传到预警平台系统的功能。

3.2、监测数据采集器

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3-2 支持的数据类型

数据采集器,负责各种监测数据的访问和采集,通过TCP协议将监测数据上传到水情灾害预警系统,完成数据的自动采集。

3.3、子系统数据采标准化功能

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3-3 标准化整体配置界面

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3-4 预警平台服务器设置界面

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3-5 数据采集参数设置界面

配置预警平台服务器参数、子系统监测数据的类别、监测数据位置偏移、监测数据时间偏移和数据库相关信息。通过位置偏移和时间偏移可以将多监测数据不同坐标空间和时区统一到相同的坐标空间和时区。

3.5、采集数据回显功能

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3-6 采集数据回显界面

子系统数据实时采集信息的回显。监测子系统切换区域,实现数据回显子系统切换;数据回显区域,将实时上传的子系统监测数据信息(系统编码、位置和时间等信息)以文本的形式在界面显示,方便用户查看、追踪。

3.6、监测数据综合展示功能

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3-7 综合展示主窗口界面

监测数据分种类、分危害程度,以不同形状和颜色的方式展示在三维场景中。结合三维场景中巷道模型和地质模型,可以更直观的掌握导水通道的发展状况,有利于更快速的做好防护措施。

3.7、构建地质模型功能

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3-8 地质模型设置界面

本系统能够构建层状地质模型。

3.8、地质模型三维展示功能

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3-9 地质模型三维展示

裂缝展布形态和地质模型相结合,可以更好、更方便的判断裂缝是否同渗水层或含水层导通,是否存在涌水危害发生的危险。三维场景中同时将煤层的开采过程实时的展现出来,能够更好的分析裂缝展布跟煤矿开采活动相结合起来。

3.9、三维场景展示和操作功能

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3-10 三维场景点选界面

本系统集成三维引擎(OSG库),实现了加载DXF矿山模型、Surpac矿山模型、导水裂隙带模型、地质模型和各种监测数据,立体展示更形象。

三维场景提供了旋转、平移、缩放、改变旋转中心点、俯视投影、侧视投影、正视投影和点选功能。双击点选查看监测数据详细信息(位置、检测值等),可以全方位查看导水裂隙带的发展发育状况。

3.10、空间切片云图功能

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3-11 切片云图界面

本系统提供了任意走向的垂直切片云图。同时云图跟地质模型相结合,能够更清晰直观的对涌水危害发生做到分析预警。

3.11、分析图表功能

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3-12 联合分析图表

 

本系统提供了涌水量、突水量、水位和微震密度以及能量之间的趋势分析图表。辅助对水情灾害预警做出更精准的判断。

3.12、监测数据查看编辑功能

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3-13 数据查看编辑界面

 

本系统提供了查看、编辑监测数据的功能。可以对无效的数据进行人工修正。

3.13、自动报表的功能

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3-14 报表生成浏览界面

提供了报表自动生成和一键导出的功能,方便用户对矿区生产安全状况数据的备份和管理。

3.14、实时预警功能

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3-15 微信预警信息

本系统拥有软件界面预警提示,声光预警和微信预警的功能。微信预警将预警信息分种类、分级别推送给授权用户。

3.15基于机器学习的智能预警功能

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3-16 微信预警信息

本系统在自建算法模型的基础上,通过大量监测数据的训练,得到了一套卷积神经网络系统。该神经网络系统能够根据监测数据实时刻画导水裂隙带和实时分析水情危害。该神经网络系统还具备自学习的功能,通过对监测数据和水情灾害状况的自学习,不断的调整系统内部的权重参数,从而达到可靠的水情灾害预警的目的。

四、平台系统搭建

a) 安装液晶拼接屏。

b) 安装水情灾害综合预警系统软件。

c) 安装数据采集上传工具。

d) 系统联调。

e) 系统培训

系统安装完毕后,公司派遣专业技术人员方进行系统软件使用、设备操作、检修、维护和保养的培训。

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4-1 培训内容信息表


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