本發(fā)明涉及煤礦安全以及煤與瓦斯預(yù)測(cè)，尤其涉及基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)階段，研究者通過(guò)各種傳感器收集數(shù)據(jù)，并對(duì)傳感器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，從而對(duì)煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行預(yù)測(cè)和告警，在降低煤礦災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和提升礦工安全等方面具有重要的實(shí)際意義。研究結(jié)果表明：再大的地應(yīng)力如果處于靜止的、恒定狀態(tài)，就不會(huì)激發(fā)突出，主要以吸附狀態(tài)存在的瓦斯，本身沒(méi)有驅(qū)動(dòng)突出能量。同時(shí)當(dāng)開(kāi)采方法和開(kāi)采強(qiáng)度發(fā)生了很大變化時(shí)，會(huì)大大加劇工作面的應(yīng)力緊張程度，沒(méi)有給工作面的集中應(yīng)力足夠多的緩解應(yīng)力緊張的空間和時(shí)間，發(fā)生突出的直接原因不取決于煤層中的瓦斯，而是取決于地應(yīng)力的集中程度能否破壞起主要承載作用的頂板巖石，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力，所以實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面的遠(yuǎn)程預(yù)警監(jiān)測(cè)分析、指導(dǎo)和規(guī)范管理，是解決和防范突出事故的一個(gè)十分有效的途徑和方法。但是大多沒(méi)有解決如何將獲取的多參數(shù)數(shù)據(jù)融合并提取特征，以構(gòu)建預(yù)警模型和預(yù)警策略識(shí)別礦井異常，同時(shí)生成預(yù)警信號(hào)和預(yù)警危險(xiǎn)區(qū)并可視化顯示，同時(shí)根據(jù)預(yù)警效果動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)警模型和預(yù)警策略。

2、如公開(kāi)號(hào)為cn113374525a的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種基于多參量數(shù)據(jù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)綜合預(yù)警方法，該方法以可定量表征的常規(guī)指標(biāo)對(duì)煤層工作面進(jìn)行突出危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，并對(duì)常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重系數(shù)分配，再引入用于定性表征的基礎(chǔ)信息作為綜合指標(biāo)系數(shù)，將定量表征的常規(guī)指標(biāo)和定性表征的多參量基礎(chǔ)信息相互融合進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合預(yù)警，該預(yù)警方法能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)區(qū)域真實(shí)情況的一致性進(jìn)行描述，以更真實(shí)、更全面的反映事物本質(zhì)，彌補(bǔ)了常規(guī)指標(biāo)預(yù)警的不足，為煤礦現(xiàn)場(chǎng)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)提供更精準(zhǔn)的預(yù)警。

3、如授權(quán)公告號(hào)為cn110043317b的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種礦山災(zāi)害多參量局部危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法，能準(zhǔn)確地判識(shí)局部危險(xiǎn)區(qū)的位置和危險(xiǎn)等級(jí)，能有針對(duì)性地指導(dǎo)礦井進(jìn)行災(zāi)害防護(hù)，能夠滿足各礦井現(xiàn)場(chǎng)需求。上述預(yù)警方法包括步驟1，礦山災(zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn)空間定位；步驟2，獲得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的初始危險(xiǎn)指數(shù)i單點(diǎn)初始；步驟3，檢索各監(jiān)測(cè)點(diǎn)周邊其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況；步驟4，監(jiān)測(cè)點(diǎn)初始危險(xiǎn)指數(shù)修正；步驟5，獲得局部危險(xiǎn)區(qū)位置及危險(xiǎn)等級(jí)。解決了現(xiàn)有預(yù)警方法無(wú)法準(zhǔn)確判識(shí)局部危險(xiǎn)區(qū)的位置和危險(xiǎn)等級(jí)，不能有針對(duì)性地指導(dǎo)礦井進(jìn)行災(zāi)害防護(hù)的問(wèn)題。

4、以上專(zhuān)利存在本背景技術(shù)提出的問(wèn)題：上述煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)綜合預(yù)警方法通過(guò)可定量表征的常規(guī)指標(biāo)對(duì)煤層工作面進(jìn)行突出危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，并對(duì)常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重系數(shù)分配，再引入用于定性表征的基礎(chǔ)信息作為綜合指標(biāo)系數(shù)，將定量表征的常規(guī)指標(biāo)和定性表征的多參量基礎(chǔ)信息相互融合進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合預(yù)警；上述礦山災(zāi)害多參量局部危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法通過(guò)對(duì)礦山災(zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn)空間定位，獲取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的初始危險(xiǎn)指數(shù)i單點(diǎn)初始，并檢索各監(jiān)測(cè)點(diǎn)周邊其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)初始危險(xiǎn)指數(shù)修正以獲得局部危險(xiǎn)區(qū)位置及危險(xiǎn)等級(jí)。上述兩個(gè)專(zhuān)利沒(méi)有解決如何將獲取的多參數(shù)數(shù)據(jù)融合并提取特征，以構(gòu)建預(yù)警模型和預(yù)警策略識(shí)別礦井異常，同時(shí)生成預(yù)警信號(hào)和預(yù)警危險(xiǎn)區(qū)并可視化顯示，同時(shí)根據(jù)預(yù)警效果動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)警模型和預(yù)警策略的問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，本發(fā)明提出基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本技術(shù)的說(shuō)明書(shū)摘要和發(fā)明名稱(chēng)中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說(shuō)明書(shū)摘要和發(fā)明名稱(chēng)的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、鑒于上述現(xiàn)有基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

3、因此，本發(fā)明目的是提供基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法。

4、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

5、基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法，包括：通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取多參數(shù)數(shù)據(jù)，并通過(guò)監(jiān)測(cè)傳輸策略連接傳感器網(wǎng)絡(luò)，將多參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)；

6、通過(guò)特征融合策略提取傳輸至云平臺(tái)的多參數(shù)數(shù)據(jù)的特征，生成多參數(shù)特征，并進(jìn)行融合處理；

7、根據(jù)多參數(shù)特征構(gòu)建突出預(yù)警模型和突出預(yù)警策略，通過(guò)獲取歷史突出事件和正常事件訓(xùn)練突出預(yù)警模型；

8、通過(guò)突出預(yù)警模型和突出預(yù)警策略識(shí)別異常狀態(tài)，若識(shí)別出異常，生成信號(hào)，并定位至信號(hào)區(qū)，同時(shí)發(fā)送控制指令；

9、將信號(hào)和信號(hào)區(qū)在云平臺(tái)中可視化顯示，同時(shí)傳輸至管理人員和專(zhuān)業(yè)分析人員，并遠(yuǎn)程分析和判斷預(yù)測(cè)效果；

10、根據(jù)多參數(shù)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)效果動(dòng)態(tài)調(diào)整突出預(yù)警模型和突出預(yù)警策略。

11、作為本發(fā)明所述基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述傳感器網(wǎng)絡(luò)包括微震傳感器、瓦斯傳感器、風(fēng)速傳感器、設(shè)備開(kāi)停傳感器、斷電控制器、語(yǔ)音播放報(bào)警器和可視化攝像儀；

12、所述多參數(shù)數(shù)據(jù)包括微震信號(hào)、瓦斯?jié)舛?、瓦斯涌出量、風(fēng)速和設(shè)備運(yùn)行工況；

13、通過(guò)所述傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取所述多參數(shù)數(shù)據(jù)，并通過(guò)所述監(jiān)測(cè)傳輸策略連接所述傳感器網(wǎng)絡(luò)，將所述多參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)，所述監(jiān)測(cè)傳輸策略包括：

14、整合所述傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取的所述多參數(shù)數(shù)據(jù)，將所述多參數(shù)數(shù)據(jù)按照時(shí)間序列同步，并將所述多參數(shù)數(shù)據(jù)壓縮成數(shù)據(jù)包，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動(dòng)態(tài)選擇數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，同時(shí)在云平臺(tái)接收端設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，將接收到的數(shù)據(jù)包放至所述數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，并根據(jù)數(shù)據(jù)量動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)包的傳輸帶寬。

15、作為本發(fā)明所述基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動(dòng)態(tài)選擇數(shù)據(jù)包的傳輸路徑，傳輸路徑選擇的函數(shù)表達(dá)式如下所示：

16、

17、式中，t表示根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況選擇的傳輸路徑，d表示網(wǎng)絡(luò)延遲，max(d)表示網(wǎng)絡(luò)延遲的最大值，min(d)表示網(wǎng)絡(luò)延遲的最小值，l表示網(wǎng)絡(luò)丟包率，max(l)表示網(wǎng)絡(luò)丟包率的最大值，min(l)表示網(wǎng)絡(luò)丟包率的最小值。

18、作為本發(fā)明所述基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述突出預(yù)警策略包括：

19、獲取所述微震信號(hào)的事件數(shù)和釋放的能量，提取所述微震信號(hào)的振幅和持續(xù)時(shí)間，配置門(mén)限閾值、振幅閾值和持續(xù)時(shí)間閾值，判斷所述微震信號(hào)的狀態(tài)，若所述微震信號(hào)的振幅大于或等于振幅閾值且所述微震信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于或等于持續(xù)時(shí)間閾值，則說(shuō)明出現(xiàn)大事件，記為地應(yīng)力活動(dòng)異常；

20、若所述微震信號(hào)的振幅大于門(mén)限閾值且所述微震信號(hào)的振幅小于振幅閾值，則說(shuō)明出現(xiàn)小事件，記為地應(yīng)力活動(dòng)異常；

21、若所述微震信號(hào)的振幅小于或等于門(mén)限閾值且所述微震信號(hào)的持續(xù)時(shí)間小于或等于持續(xù)時(shí)間閾值，則工作面顯示地應(yīng)力活動(dòng)正常。

22、作為本發(fā)明所述基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述突出預(yù)警策略還包括：

23、獲取所述瓦斯?jié)舛鹊臉O值，配置濃度安全閾值，判斷所述瓦斯?jié)舛鹊臓顟B(tài)，若所述瓦斯?jié)舛鹊臉O值大于或等于濃度安全閾值，則記為濃度異常；

24、若所述瓦斯?jié)舛鹊臉O值小于濃度安全閾值，則工作面顯示濃度正常；

25、獲取所述瓦斯涌出量的極值，配置涌出安全閾值，判斷所述瓦斯涌出量的狀態(tài)，若所述瓦斯涌出量的極值大于或等于涌出安全閾值，則記為涌出異常；

26、若所述瓦斯涌出量的極值小于涌出安全閾值，則工作面顯示涌出正常；

27、獲取風(fēng)速異常波動(dòng)，提取風(fēng)速變化量，配置風(fēng)速變量閾值，判斷所述風(fēng)速的狀態(tài)，若風(fēng)速變化量大于或等于風(fēng)速變量閾值，則記為通風(fēng)狀態(tài)異常；

28、若風(fēng)速變化量小于風(fēng)速變量閾值，則工作面顯示通風(fēng)狀態(tài)正常；

29、獲取設(shè)備異常情況，判斷設(shè)備的狀態(tài)，若設(shè)備出現(xiàn)異常，則記為設(shè)備異常；

30、若設(shè)備沒(méi)有出現(xiàn)異常，則工作面顯示設(shè)備正常。

31、作為本發(fā)明所述基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法的一種優(yōu)選方案，其中：通過(guò)所述突出預(yù)警模型和所述突出預(yù)警策略識(shí)別異常狀態(tài)，識(shí)別異常狀態(tài)的策略包括：

32、判斷所述突出預(yù)警模型的輸出結(jié)果，若顯示無(wú)突出危險(xiǎn)，則說(shuō)明工作面處于正常狀態(tài)，持續(xù)監(jiān)測(cè)所述多參數(shù)數(shù)據(jù)，生成安全信號(hào)；

33、若顯示有突出危險(xiǎn)，則通過(guò)所述突出預(yù)警策略綜合識(shí)別異常狀態(tài)，若工作面都處于正常狀態(tài)，則說(shuō)明沒(méi)有識(shí)別出異常，持續(xù)監(jiān)測(cè)所述多參數(shù)數(shù)據(jù)，生成安全信號(hào)；

34、若工作面存在異常狀態(tài)，判斷設(shè)備的狀態(tài)，若工作面顯示設(shè)備異常，則識(shí)別出異常，生成預(yù)警信號(hào)；

35、若工作面顯示設(shè)備正常，則判斷所述微震信號(hào)的狀態(tài)，若工作面顯示地應(yīng)力活動(dòng)異常，則判斷微震能量的狀態(tài)，若微震能量異常，則識(shí)別出異常，生成危急信號(hào)；

36、若微震能量正常，則綜合判斷微震事件的狀態(tài)和地應(yīng)力活動(dòng)異常的情況；

37、若工作面顯示地應(yīng)力活動(dòng)正常，則判斷所述瓦斯?jié)舛?、所述瓦斯涌出量和所述風(fēng)速的狀態(tài)，若工作面顯示濃度異常、涌出異常且通風(fēng)狀態(tài)異常，則識(shí)別出異常，生成預(yù)警信號(hào)；

38、若工作面顯示濃度異?；蛴砍霎惓；蛲L(fēng)狀態(tài)異常，則持續(xù)監(jiān)測(cè)所述多參數(shù)數(shù)據(jù)，生成安全信號(hào)。

39、作為本發(fā)明所述基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法的一種優(yōu)選方案，其中：識(shí)別異常狀態(tài)的策略還包括：

40、判斷微震事件的狀態(tài)和微震能量的狀態(tài)，提取微震信號(hào)的微震事件頻率和微震能量，配置事件頻率閾值和微震能量閾值，若微震事件頻率小于或等于事件頻率閾值，則說(shuō)明微震事件正常；

41、若微震事件頻率大于事件頻率閾值，則說(shuō)明微震事件異常；

42、若微震能量小于或等于微震能量閾值，則說(shuō)明微震能量正常；

43、若微震能量大于微震能量閾值，則說(shuō)明微震能量異常。

44、作為本發(fā)明所述基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法的一種優(yōu)選方案，其中：識(shí)別異常狀態(tài)的策略還包括：

45、綜合判斷微震事件的狀態(tài)和地應(yīng)力活動(dòng)異常的情況，若出現(xiàn)大事件且微震事件正常，則識(shí)別出異常，生成危險(xiǎn)信號(hào)；

46、若出現(xiàn)大事件且微震事件異常，則識(shí)別出異常，生成危急信號(hào)；

47、若出現(xiàn)小事件且微震事件正常，則識(shí)別出異常，生成預(yù)警信號(hào)；

48、若出現(xiàn)小事件且微震事件異常，則判斷所述瓦斯?jié)舛取⑺鐾咚褂砍隽亢退鲲L(fēng)速的狀態(tài)，若工作面顯示濃度異常、涌出異常且通風(fēng)狀態(tài)正常，則識(shí)別出異常，生成危急信號(hào)；

49、若工作面顯示濃度異?；蛴砍霎惓；蛲L(fēng)狀態(tài)異常，則識(shí)別出異常，生成危險(xiǎn)信號(hào)。

50、作為本發(fā)明所述基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法的一種優(yōu)選方案，其中：識(shí)別異常狀態(tài)的策略還包括：

51、若生成所述安全信號(hào)，則所述信號(hào)區(qū)為安全區(qū)；

52、若生成所述預(yù)警信號(hào)，則所述信號(hào)區(qū)為威脅區(qū)；

53、若生成所述危險(xiǎn)信號(hào)，則所述信號(hào)區(qū)為危險(xiǎn)區(qū)；

54、若生成所述危急信號(hào)，則所述信號(hào)區(qū)為危急區(qū)。

55、作為本發(fā)明所述基于多參數(shù)融合的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)判識(shí)預(yù)警方法的一種優(yōu)選方案，其中：將所述信號(hào)和所述信號(hào)區(qū)在云平臺(tái)中可視化顯示包括：

56、根據(jù)工作面構(gòu)建三維地圖，并在所述三維地圖上標(biāo)記出所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的位置，并將所述多參數(shù)數(shù)據(jù)疊加至所述三維地圖上，并根據(jù)多參數(shù)數(shù)據(jù)的狀態(tài)對(duì)所述多參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記，區(qū)分所述信號(hào)和所述信號(hào)區(qū)，若為所述安全信號(hào)和所述安全區(qū)，則三維地圖正常顯示；

57、若非所述安全信號(hào)和非所述安全區(qū)，則三維地圖高亮顯示。

58、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取多參數(shù)數(shù)據(jù)，并通過(guò)監(jiān)測(cè)傳輸策略連接傳感器網(wǎng)絡(luò)，將多參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和云平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了礦井中突出預(yù)警的全面監(jiān)控，通過(guò)有效的監(jiān)測(cè)傳輸策略將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至云平臺(tái)，確保數(shù)據(jù)的時(shí)效性，這對(duì)于快速響應(yīng)可能的危險(xiǎn)情況至關(guān)重要；通過(guò)特征融合策略提取傳輸至云平臺(tái)的多參數(shù)數(shù)據(jù)的特征，生成多參數(shù)特征，并進(jìn)行融合處理，更準(zhǔn)確地表征礦井的安全狀態(tài)；根據(jù)多參數(shù)特征構(gòu)建突出預(yù)警模型和突出預(yù)警策略，通過(guò)獲取歷史突出事件和正常事件訓(xùn)練突出預(yù)警模型，提高了煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和可靠性；通過(guò)突出預(yù)警模型和突出預(yù)警策略識(shí)別異常狀態(tài)，若識(shí)別出異常，生成信號(hào)，并定位至信號(hào)區(qū)，同時(shí)發(fā)送控制指令，自動(dòng)識(shí)別異常狀態(tài)并定位危險(xiǎn)區(qū)，加快了決策過(guò)程，減少了對(duì)人工干預(yù)的依賴(lài)，能夠有效地分配逃生和救援資源；將信號(hào)和信號(hào)區(qū)在云平臺(tái)中可視化顯示，同時(shí)傳輸至管理人員和專(zhuān)業(yè)分析人員，并遠(yuǎn)程判斷預(yù)測(cè)效果，有助于減少傷亡事故，提高礦工的整體安全；根據(jù)多參數(shù)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)效果動(dòng)態(tài)調(diào)整突出預(yù)警模型和突出預(yù)警策略，能夠適應(yīng)不斷變化的礦井環(huán)境和開(kāi)采條件。