一种用于矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延系统技术方案

一种用于矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延系统是将客户端、突水漫延子系统、无线传感器终端、PC机输入端和数据库服务器，数据库服务器与无线传感器终端和PC机输入端连接，以存储传感器坐标信息、矿井采掘位置信息、巷道线状走向信息、巷道长度宽度信息和巷道障碍物位置信息；无线传感器终端和PC机输入端将现场监测信息传输给数据库服务器，突水漫延子系统用于向数据库请求实时更新信息同步加载到GIS空间图层中，实现与数据库服务器的同步，运用井下多巷道任意角度耦合的LBM方法，得出巷道实时水害漫延图层，客户端同步接收来自数据库服务器的图表数据和突水漫延子系统返回的巷道实时漫延图层，客户端共享信息，最终实现矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延仿真。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种矿井下突水检测预警及水害漫延方法的系统，更具体地是一种用于煤矿井下突水在线监测预警及模拟水害在矿井巷道中漫延方法的系统。
技术介绍
煤矿事故频繁发生，其中水害事故是仅次于瓦斯事故的煤矿“第二杀手”。随着开采深度逐渐加大和下组煤大规模开发，水患问题更加突出。有效地对矿井下突水事故进行在线监测，并系统地研究水在地下复杂拓扑结构巷道的蔓延规律，以及快速得出水害蔓延路径及范围，能够在发生灾害前制定有效的避灾路线，最大程度保证矿工生命安全，减少煤矿损失。现有国内外关于矿井突水漫延模型系统的主要研究成果有：吴建松、秦跃平等人专利技术了《一种矿井透水漫延过程模拟实验装置》，公开了一种矿井透水漫延过程模拟实验装置，包括透水源、透水触发装置、立体化透水漫延巷道和数据采集系统，该数据采集系统使用一卡六路图像采集卡实现五组CCD摄像机同步采样，采用数据传输电缆线将摄像机记录图像数据传输到计算机内存进行存储。而本专利技术采用传感器同步采集数据，获得数据不需要进行太大处理即可传输和使用，数据的存储采用数据库服务器专门进行存储，服务器的单独运行极大地提高整个系统的运作效率，简单的实时存储的过程具有安全性高的特点。其装置还运用数字图像处理技术较全面地模拟分析透水量、透水速度、巷道断面参数、巷道布置方式等因素对透水漫延的影响，以获得典型的矿井透水水流动力学特征和透水漫延规律。而本专利技术采用的是多巷道任意角度耦合的LBM方法进行突水漫延的仿真，该方法从突水的物理特性出发，研究了水流漫延趋势，计算了漫延速度和到达时间等要素，尤其针对井下复杂的多巷道任意角度耦合情况更具有实用性和普遍性。整个系统实现了井下突水漫延问题的全方位仿真，LBM方法流程如图1所示。李翠平、李仲学等人在北京科技大学学报上公开发表了《地下矿突水过程的三维动态仿真模型构建》文献，通过分析突水水流井巷中漫延时空性变化的影响因素,提出了突水过程的三维动态仿真模型架构。首先生成井巷空间网络系统.，通过研究水流在井巷空间网络中下向漫延和上向升涨的路径算法，构建了突水水流流经井巷的路径网络。结合水力特征，解算了突水水流的漫延速度和到达时间。但是该模型的建立基于历史地图信息，缺乏实时更新的数据的输入，没有实现现场数据采集、存储和传输的接口，缺乏突水漫延仿真的实时性、及时性。其突水漫延过程是通过神经网络模型训练出来的突水速度，具有较强的专业型，很难在实际的煤矿现场中得到应用和推广。
技术实现思路
本专利技术要解决的具体技术问题是如何在现有技术的基础上，提供一种用于矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延系统。解决问题的方案是这样实现的。一种用于矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延系统，所述系统是将多个客户端、突水漫延子系统、多个无线传感器终端、多个人工PC机输入端和数据库服务器集成与一体，数据库服务器与多个无线传感器终端和多个人工PC机输入端连接，以存储传感器坐标信息、矿井采掘位置信息、巷道线状走向信息、巷道长度宽度信息和巷道障碍物位置信息；所述无线传感器终端和所述多个PC机输入端将现场监测或人工采集信息传输给所述数据库服务器；所述突水漫延子系统用于向数据库请求实时更新的上述信息同步加载到GIS空间图层中，实现与所述数据库服务器的同步，运用井下多巷道任意角度耦合的LBM方法，得出巷道实时水害漫延图层；客户端同步接收来自数据库服务器的图表数据和突水漫延子系统返回的巷道实时漫延图层，所述多个客户端共享信息并及时掌握井下实时情况，实现矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延仿真。进一步地，附件技术特征如下。所述多个无线传感器终端和所述多个人工PC机输入端是用于传输实时监测和人工测量、计算开采现场地质信息。所述数据库服务器是与所述多个无线传感器终端以及所述多个人工PC机输入端连接，以存储上述信息，并直接将信息输出到多个客户端或传输到突水漫延子系统。所述突水漫延子系统是从所述数据库服务器获取实时信息并结合GIS技术，将实时信息加载到巷道历史图层，对突水敏感信息采用井下多巷道任意角度耦合的LBM方法，得到水害漫延的空间和属性信息，反馈到多个客户端和数据库服务器；多巷道任意角度耦合的LBM方法构建突水漫延模型对多个巷道的耦合进行数值模拟，并对虚拟巷道模型每点的宏观速度进行直观显示，为避灾路线提供依据。所述多巷道任意角度耦合的LBM方法是先将巷道进行分块再划分网格，根据park变换对所有巷道耦合边界的所有点进行坐标变换，对边界附近的点进行筛选，完成对这些点的赋值并计算，得出每次迭代之后网格各个节点的宏观密度以及速度等物理量，采用GIS软件输出突水漫延的结果。所述的GIS软件输出结果是运用GIS技术将该方法计算得出的平面多个巷道的突水速度和压力结果制成属性信息表，与历史巷道空间信息一道，加载到突水漫延图层。上述方法得出的速度，用来模拟巷道水流向前推移，结合巷道地理位置因素，在巷道岔口出得到巷道在哪条路径漫延，并最终反映到漫延结果GIS图中。所述突水漫延子系统的突水漫延方法是向数据库请求实时更新上述信息并同步加载到空间图层中，实现与数据库服务器的同步；以及用于将矿井动态信息和现场地质信息制成采掘平面图层形式展现到多个客户端；所述多个客户端用于同步接收来自数据库服务器的图表数据和突水漫延子系统返回的巷道实时漫延图层，多个客户端共享信息，及时跟进井下实时情况，利用客户端显示井下突水信息，同时建立人性化界面，从数据库服务器获取水害漫延图层，实现模拟水害流动的真实情况。实施本专利技术上述所提供的一种用于矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延系统，与现有技术相比，其直接带来的和必然产生的优点与积极效果在于：该系统为传感器硬件系统、计算机软件系统和巷道漫延仿真模型的结合，实现了集数据采集、实时传输、历史数据分析保存、敏感信息瞬时反应等功能于一体的全方位仿真技术。该系统能够及时、有效、广泛地提取地图中的关键信息以用于煤矿突水漫延规律、事故发生规律的研究，有利于煤矿内部数据共享，这项系统的研究在一定程度上满足了矿山信息化建设的需求。该系统使用的方法能够对多巷道任意角度耦合的巷道系统进行突水漫延仿真，针对煤矿错综复杂的井下巷道系统漫延仿真研究更具有普遍性，能够在实际的煤矿现场中得到应用和推广。综上所述，该系统是集井下巷道突水在线监测、大量历史数据的分析处理以及水害漫延仿真于一体的综合性的水害漫延信息化系统。附图说明图1是本专利技术的LBM求解物理问题的基本流程图。图2是本专利技术的矿井下多巷道任意角度耦合的水害本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延系统，所述系统是将多个客户端、突水漫延子系统、多个无线传感器终端、多个人工PC机输入端和数据库服务器与多个无线传感器终端连接，以存储传感器坐标信息、矿井采掘位置信息、巷道线状走向信息、巷道长度宽度信息和巷道障碍物位置信息；所述无线传感器终端和所述多个PC机输入端将现场监测或人工采集信息传输给所述数据库服务器；所述突水漫延子系统用于向数据库请求实时更新的上述信息同步加载到GIS空间图层中，实现与所述数据库服务器的同步，运用井下多巷道任意角度耦合的LBM方法，得出巷道实时水害漫延图层；客户端同步接收来自数据库服务器的图表数据和突水漫延子系统返回的巷道实时漫延图层，所述多个客户端共享信息并及时掌握井下实时情况，实现矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延仿真。

【技术特征摘要】
1.一种用于矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延系统，所述系统是将多个客户端、
突水漫延子系统、多个无线传感器终端、多个人工PC机输入端和数据库服务器与多个无线
传感器终端连接，以存储传感器坐标信息、矿井采掘位置信息、巷道线状走向信息、巷道长
度宽度信息和巷道障碍物位置信息；所述无线传感器终端和所述多个PC机输入端将现场监
测或人工采集信息传输给所述数据库服务器；所述突水漫延子系统用于向数据库请求实时
更新的上述信息同步加载到GIS空间图层中，实现与所述数据库服务器的同步，运用井下多
巷道任意角度耦合的LBM方法，得出巷道实时水害漫延图层；客户端同步接收来自数据库服
务器的图表数据和突水漫延子系统返回的巷道实时漫延图层，所述多个客户端共享信息并
及时掌握井下实时情况，实现矿井下多巷道任意角度耦合的水害漫延仿真。
2.如权利要求1所述的系统，所述多个无线传感器终端和所述多个人工PC机输入端是
用于传输实时监测和人工测量、计算开采现场地质信息。
3.如权利要求1所述的系统，所述数据库服务器是与所述多个无线传感器终端以及所
述多个人工PC机输入端连接，以存储传感器坐标信息、矿井采掘位置信息、巷道线状走向信
息、巷道长度宽度信息和巷道障碍物位置信息，并直接将信息输出到多个客户端或传输到
突水漫延子系统。
4.如权利要求1所述的系统，所述突水漫延子系统是从所述数据库...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪英，李凤莲，陈桂军，李智勇，李文杰，黄丽霞，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14