一种基于人工智能的煤矿井下注浆智能监测系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于人工智能的煤矿井下注浆智能监测系统，涉及煤矿智能监测技术领域。本发明专利技术用于解决无法对多种注浆参数进行实时监测管控，无法对不达标的注浆组件进行及时补救以保障注浆质量，无法对注浆质量进行评估以反映每个注浆组件的注浆效果的技术问题，通过实时采集注浆相关的物化数据和安全数据，分析处理得到反映煤矿井下注浆组件注浆安全情况的三种信号，便于后续针对三种信号做出针对性的注浆管控和注浆质量评估；通过对注浆危险信号和注浆调整信号对应的煤矿井下注浆组件，进行阀门关闭和自动调整注浆水灰比、注浆压力或注浆流量结合的方式，利于在注浆参数不达标时及时补救，同时保障补救过程中的安全性。同时保障补救过程中的安全性。同时保障补救过程中的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工智能的煤矿井下注浆智能监测系统


[0001]本专利技术涉及煤矿智能监测
，具体涉及一种基于人工智能的煤矿井下注浆智能监测系统。

技术介绍

[0002]随着采矿深度的日益加大，巷道围岩压力也越来越大，尤其是围岩软弱、破碎的巷道支护非常困难，常规支护方式不能对巷道围岩形成有效的控制，影响巷道的安全性和稳定性。注浆锚杆融合锚固支护技术和注浆加固技术，极大提高围岩强度和自承能力，可以有效控制软弱围岩，保持巷道稳定。注浆锚杆在注浆过程中注浆量的多少和注浆压力的高低将直接影响注浆效果，因此每个注浆锚杆的注浆压力、注浆流量将对整体支护效果产生重要影响。
[0003]目前煤矿技术人员对巷道注浆质量进行现场检测时，主要依据现场施工人工记录的注浆数据或现场视屏监控，易受虚假虚报数据误导。如果需要对煤矿井下注浆进行智能化的监测管控，会存在以下技术问题：无法对多种注浆参数进行实时监测管控，无法对不达标的注浆组件进行及时补救以保障注浆质量，无法对注浆质量进行评估以反映每个注浆组件的注浆效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于人工智能的煤矿井下注浆智能监测系统，用于解决现有技术中无法对多种注浆参数进行实时监测管控，无法对不达标的注浆组件进行及时补救以保障注浆质量，无法对注浆质量进行评估以反映每个注浆组件的注浆效果的技术问题。
[0005]通过采集煤矿井下注浆组件的物化过程数据和安全过程数据，物化过程分析和安全过程分析结合的方式利于对注浆相关参数进行科学合理的分析处理，得到反映煤矿井下注浆组件注浆安全情况的三种信号；通过对注浆危险信号和注浆调整信号对应的煤矿井下注浆组件，进行阀门关闭和自动调整注浆水灰比、注浆压力或注浆流量结合的方式，利于在注浆参数不达标时及时补救，同时保障补救过程中的安全性；解决了无法对多种注浆参数进行实时监测管控、无法对不达标的注浆组件进行及时补救以保障注浆质量的技术问题；
[0006]通过对地面安全数据和注浆物化因子进行标记、综合修正、预设权重、公式计算结合的地面综合分析方法，得到反映煤矿井下注浆组件注浆质量情况的三种信号，便于后续针对三种信号做出针对性的注浆质量分析反馈，提高了注浆过程的监管质量；通过对注浆质量不合格信号对应的煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力或注浆流量进行自动调整；对注浆质量良好信号、注浆质量合格信号对应煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力和注浆流量，进行固定时间段单位时间的众数、平均数求取，并与阈值进行比较选定最优参数的统计分析方式，能够为注浆参数提供最优参考，提高后续的注浆质量；解决了无法对注浆质量进行评估以反映每个注浆组件的注浆效果的技术问题。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]一种基于人工智能的煤矿井下注浆智能监测系统，包括注浆数据库、注浆数据采集模块、注浆数据分析模块、注浆管控模块、地面数据采集模块、注浆质量评估模块、注浆质量反馈模块和煤矿井下注浆组件；
[0009]煤矿井下注浆组件包括浆液储存桶、注浆泵、加压阀、注浆管和注浆锚杆，多个注浆泵的进料端与浆液储存桶连通，注浆泵的出料端连接有注浆管，注浆管的末端连接有注浆锚杆，注浆管从注浆泵侧至注浆锚杆侧的路径上依次设有加压阀、第一电子感应阀门和第二电子感应阀门，加压阀与第一电子感应阀门之间设有高精度密度传感器，第一电子感应阀门与第二电子感应阀门之间并联有高精度压力传感器和高精度流量传感器；
[0010]注浆数据库用于存储每个煤矿井下注浆组件的注浆水灰比阈值、注浆压力阈值和注浆流量阈值；
[0011]注浆数据采集模块用于采集煤矿井下注浆组件的物化过程数据和安全过程数据，并将其发送至注浆数据分析模块；
[0012]注浆数据分析模块用于对物化过程数据进行物化过程分析生成注浆物化因子并将其发送至注浆质量评估模块，对安全过程数据进行安全过程分析生成注浆安全因子，将注浆物化因子与注浆安全因子综合分析处理后生成注浆危险信号、注浆调整信号或注浆安全信号，并将注浆危险信号、注浆调整信号或注浆安全信号发送至注浆管控模块；
[0013]注浆管控模块用于自动关闭注浆危险信号对应的煤矿井下注浆组件的加压阀、第一电子感应阀门和第二电子感应阀门，自动调整该煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力或注浆流量；还用于自动关闭注浆调整信号对应的煤矿井下注浆组件的加压阀，自动调整该煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力或注浆流量；
[0014]地面数据采集模块用于采集煤矿井下注浆组件的地面安全数据，并将其发送至注浆质量评估模块；其中，地面安全数据包括每个煤矿井下注浆组件的注浆深度、注浆底部横截面积和注浆倾斜角度；
[0015]注浆质量评估模块用于对地面安全数据和注浆物化因子进行地面综合分析生成注浆质量良好信号、注浆质量合格信号或注浆质量不合格信号，并将注浆质量良好信号、注浆质量合格信号或注浆质量不合格信号发送至注浆质量反馈模块；
[0016]通过采集煤矿井下注浆组件的物化过程数据和安全过程数据，物化过程分析和安全过程分析结合的方式得到反映煤矿井下注浆组件注浆安全情况的三种信号；通过对注浆危险信号和注浆调整信号对应的煤矿井下注浆组件，进行阀门关闭和自动调整注浆水灰比、注浆压力或注浆流量结合的方式，利于在注浆参数不达标时及时补救，保障补救过程中的安全性；通过对地面安全数据和注浆物化因子进行综合分析得到反映煤矿井下注浆组件注浆质量情况的三种信号，对注浆质量不合格信号对应的煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力或注浆流量进行自动调整；对注浆质量良好信号、注浆质量合格信号对应煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力和注浆流量，以固定时间段单位时间的统计分析方式选定最优参数，为注浆参数提供最优参考。
[0017]进一步的，所述物化过程数据包括每个煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力、注浆流量以及单位时间内的注浆压力变化率、注浆流量变化率；安全过程数据包括每个煤矿井下注浆组件的注浆处煤壁垂直方向振动频率、注浆处煤壁水平方向振动频率以及注
浆泵瞬时排液量、注浆泵瞬时工作压力；
[0018]物化过程分析的过程如下：获取煤矿井下注浆组件的物化过程数据，并将其中的注浆水灰比、注浆压力、注浆流量以及单位时间内的注浆压力变化率、注浆流量变化率分别标记为WSi、WPi、WLi、WAi和WBi，i＝1，...，n，n为大于1的正整数；处理得到每个煤矿井下注浆组件的注浆物化因子WHi；
[0019]安全过程分析的过程如下：获取煤矿井下注浆组件的安全过程数据，并将其中的注浆处煤壁垂直方向振动频率、注浆处煤壁水平方向振动频率以及注浆泵瞬时排液量、注浆泵瞬时工作压力分别标记为ACi、ASi、ALi和APi，i＝1，...，n，n为大于1的正整数；处理得到每个煤矿井下注浆组件的注浆安全因子AQi；
[0020]将注浆物化因子与注浆安全因子综合分析处理后生成注浆危险信号、注浆调整信号或注浆安全信号的过程如下：将注浆物化因子WHi和注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人工智能的煤矿井下注浆智能监测系统，其特征在于，包括注浆数据库、注浆数据采集模块、注浆数据分析模块、注浆管控模块、地面数据采集模块、注浆质量评估模块、注浆质量反馈模块和煤矿井下注浆组件；煤矿井下注浆组件包括浆液储存桶(1)、注浆泵(2)、加压阀(3)、注浆管(4)和注浆锚杆(5)，多个注浆泵(2)的进料端与浆液储存桶(1)连通，注浆泵(2)的出料端连接有注浆管(4)，注浆管(4)的末端连接有注浆锚杆(5)，注浆管(4)从注浆泵(2)侧至注浆锚杆(5)侧的路径上依次设有加压阀(3)、第一电子感应阀门(6)和第二电子感应阀门(7)，加压阀(3)与第一电子感应阀门(6)之间设有高精度密度传感器(8)，第一电子感应阀门(6)与第二电子感应阀门(7)之间并联有高精度压力传感器(9)和高精度流量传感器(10)；注浆数据库用于存储每个煤矿井下注浆组件的注浆水灰比阈值、注浆压力阈值和注浆流量阈值；注浆数据采集模块用于采集煤矿井下注浆组件的物化过程数据和安全过程数据，并将其发送至注浆数据分析模块；注浆数据分析模块用于对物化过程数据进行物化过程分析生成注浆物化因子并将其发送至注浆质量评估模块，对安全过程数据进行安全过程分析生成注浆安全因子，将注浆物化因子与注浆安全因子综合分析处理后生成注浆危险信号、注浆调整信号或注浆安全信号，并将注浆危险信号、注浆调整信号或注浆安全信号发送至注浆管控模块；注浆管控模块用于自动关闭注浆危险信号对应的煤矿井下注浆组件的加压阀、第一电子感应阀门和第二电子感应阀门，自动调整该煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力或注浆流量；还用于自动关闭注浆调整信号对应的煤矿井下注浆组件的加压阀，自动调整该煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力或注浆流量；地面数据采集模块用于采集煤矿井下注浆组件的地面安全数据，并将其发送至注浆质量评估模块；其中，地面安全数据包括每个煤矿井下注浆组件的注浆深度、注浆底部横截面积和注浆倾斜角度；注浆质量评估模块用于对地面安全数据和注浆物化因子进行地面综合分析生成注浆质量良好信号、注浆质量合格信号或注浆质量不合格信号，并将注浆质量良好信号、注浆质量合格信号或注浆质量不合格信号发送至注浆质量反馈模块；通过采集煤矿井下注浆组件的物化过程数据和安全过程数据，物化过程分析和安全过程分析结合的方式得到反映煤矿井下注浆组件注浆安全情况的三种信号；通过对注浆危险信号和注浆调整信号对应的煤矿井下注浆组件，进行阀门关闭和自动调整注浆水灰比、注浆压力或注浆流量结合的方式，利于在注浆参数不达标时及时补救，保障补救过程中的安全性；通过对地面安全数据和注浆物化因子进行综合分析得到反映煤矿井下注浆组件注浆质量情况的三种信号，对注浆质量不合格信号对应的煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力或注浆流量进行自动调整；对注浆质量良好信号、注浆质量合格信号对应煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力和注浆流量，以固定时间段单位时间的统计分析方式选定最优参数，为注浆参数提供最优参考。2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的煤矿井下注浆智能监测系统，其特征在于，所述物化过程数据包括每个煤矿井下注浆组件的注浆水灰比、注浆压力、注浆流量以及单位时间内的注浆压力变化率、注浆流量变化率；安全过程数据包括每个煤矿井下注浆组
件的注浆处煤壁垂直方向振动频率、注浆处煤壁水平方向振动频率以及注浆泵瞬时排液量、注浆泵瞬时工作压力；物化过程分析的过程如下：获取煤矿井下注浆组件的物化过程数据，并将其中的注浆水灰比、注浆压力、注浆流量以及单位时间内的注浆压力变化率、注浆流量变化率分别标记为WSi、WPi、WLi、WAi和WBi，i＝1，...，n，n为大于1的正整数；处理得到每个煤矿井下注浆组件的注浆物化因子WHi；安全过程分析的过程如下：获取煤矿井下注浆组件的安全过程数据，并将其中的注浆处煤壁垂直方向振动频率、注浆处煤壁水平方向振动频率以及注浆泵瞬时排液量、注浆泵瞬时工作压力分别标记为ACi、ASi、ALi和APi，i＝1，...，n，n为大于1的正整数；处理得到每个煤矿井下注浆组件的注浆安全因...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵光明，王健，朱世奎，马力，程详，刘崇岩，苏国用，吴旭坤，张若飞，孟祥瑞，李英明，许文松，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：