一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法及系统，属于矿山地质环境监测技术领域，本发明专利技术引入马尔科夫链来获取地质灾害的演化状态转移概率矩阵，从而构建地质灾害预测模型，并根据地质灾害的演化状态转移概率矩阵以及地质灾害预测模型预测当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态，最后通过对当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态进行评估，获取评估结果，并基于评估结果生成相关的恢复治理方案

【技术实现步骤摘要】
一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法及系统


[0001]本专利技术涉及地质环境监测
，尤其涉及一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法及系统
。

技术介绍

[0002]矿产资源开发中会伴随着各种各样的安全问题，然而，由于各个行业对矿山资源的需求只增不减，从减少矿山开采方面来减少矿山事故发生不可行
。
在早期的矿井开采中，安排人工定时查巡矿井来减少灾害事故的发生
。
随着科技快速发展，计算机技术
、
传感技术
、
通信技术等应用于矿山行业，建立矿山灾害监测监控系统来代替人工查巡，大大降低了矿山灾害的发生
。
矿山灾害监测监控系统主要分为监测和控制功能
。
监测功能可将矿山内部的环境参数
、
机械设备运行参数
、
生产情况等通过传感器进行收集，然后传输到地面
。
控制功能是根据收集的数据去控制井下各设备的运行状况，当危险源发生时，能够及时警报并提醒井下工作人员及时撤离，避免生命财产的损失
。
然而，现有技术中，由于发生某一地质灾害往往是一个演化的过程，即从一种演化状态转移为另一种演化状态，最终发生地质灾害，现有技术中往往不能监测整个每个演化阶段，监测精度低下
。

技术实现思路

[0003]本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法及系统
。
[0004]为达上述目的，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术第一方面提供了一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法，包括以下步骤：通过监测网络获取矿山区域的地质监测数据信息，并通过对矿山区域的地质监测数据信息进行评价，获取矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息；引入马尔科夫链，通过马尔科夫链对矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息进行处理，获取地质灾害的演化状态转移概率矩阵；构建地质灾害预测模型，并根据地质灾害的演化状态转移概率矩阵以及地质灾害预测模型预测当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态；通过对当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态进行评估，获取评估结果，并基于评估结果生成相关的恢复治理方案
。
[0005]进一步的，在本方法中，通过监测网络获取矿山区域的地质监测数据信息，具体包括：通过大数据获取与各矿山区域中历史发生的地质灾害类型相关的影响因子数据信息，并根据影响因子数据信息设置相关的监控设备，并根据相关的监控设备初始化监控网络；初始化监控网络中信息汇聚节点的布局点位置信息，通过对监控网络进行测试，
获取监控设备传输信息的速率信息，并引入粒子群算法，通过粒子群算法设置迭代代数；预设速率阈值信息，当监控设备传输信息的速率信息低于速率阈值信息时，调整监控网络中信息汇聚节点的布局点位置信息，直至监控设备传输信息的速率信息不低于速率阈值信息，迭代结束，输出信息汇聚节点的布局点位置信息；根据信息汇聚节点的布局点位置信息以及监控设备构建监控网络，并通过监控网络获取矿山区域的地质监测数据信息
。
[0006]进一步的，在本方法中，通过对矿山区域的地质监测数据信息进行评价，获取矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息，具体包括：获取矿山区域历史发生的地质灾害类型，并对矿山区域历史发生的地质灾害类型设置若干地质灾害演化状态，将地质灾害演化状态确定每种演化状态所对应监测数据阈值范围；将演化状态所对应监测数据阈值范围作为分裂标准，引入决策树算法，将矿山区域的地质监测数据信息作为根节点，根据分裂标准对根节点进行分裂，获取若干叶节点；获取每个叶节点的演化状态隶属度，并设置每种地质灾害类型的隶属度阈值范围，并判断演化状态隶属度是否在地质灾害类型的隶属度阈值范围之内；当演化状态隶属度在地质灾害类型的隶属度阈值范围之内时，则将对应的演化状态隶属度作为矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息进行输出
。
[0007]进一步的，在本方法中，引入马尔科夫链，通过马尔科夫链对矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息进行处理，获取地质灾害的演化状态转移概率矩阵，具体包括：构建时间戳，获取每个时间戳的矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息，引入马尔科夫链，并通过马尔科夫链计算每个时间戳中异常的演化状态转移到下一个演化状态的实时转移概率值；通过大数据获取影响每一地质灾害类型演化状态转移概率值相关的气象特征数据信息，并通过灰色关联分析法计算出气象特征数据与地质灾害类型演化状态转移概率值之间的关联系数；构建演化状态的转移概率修正模型，并基于关联系数以及演化状态的转移概率修正模型对实时转移概率值进行修正，获取修正后的实时转移概率值；根据修正后的实时转移概率值构建地质灾害的演化状态转移概率矩阵，并将地质灾害的演化状态转移概率矩阵输出
。
[0008]进一步的，在本方法中，构建地质灾害预测模型，并根据地质灾害的演化状态转移概率矩阵以及地质灾害预测模型预测当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态，具体包括：基于深度神经网络构建地质灾害预测模型，并将地质灾害的演化状态转移概率矩阵输入到地质灾害预测模型中进行编码学习，并融合循环空间注意力机制；通过循环空间注意力机制对地质灾害的演化状态转移概率矩阵进行处理，使得注意力集中在演化状态转移概率中，并更新隐含层的状态，当地质灾害预测模型的模型参数符合预设参数要求之后，输出地质灾害预测模型；获取预设时间之内各地质灾害类型的实时演化状态隶属度信息，并将实时演化状
态隶属度信息输入到地质灾害预测模型中，获取转移到下一演化状态的转移概率值；当转移概率值大于转移概率值时，则将实时演化状态隶属度信息的下一级别演化状态作为当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态
。
[0009]进一步的，在本方法中，通过对当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态进行评估，获取评估结果，并基于评估结果生成相关的恢复治理方案，包括以下步骤：预设地质灾害预警状态阈值范围信息，判断当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态是否在地质灾害预警状态阈值范围信息之内；当地质灾害类型的演化状态在地质灾害预警状态阈值范围信息之内时，则获取对应的地质灾害类型，并根据对应的地质灾害类型生成即将发生的地质灾害类型；通过大数据获取各地质灾害类型的恢复治理方案，并构建治理方案知识图谱，将地质灾害类型的恢复治理方案依次输入到治理方案知识图谱中；基于即将发生的地质灾害类型生成评估结果，并将评估结果输入到治理方案知识图谱中进行数据匹配，获取相关的恢复治理方案
。
[0010]本专利技术第二方面提供了一种矿山地质环境特征监测与恢复治理系统，系统包括存储器以及处理器，存储器中包括矿山地质环境特征监测与恢复治理方法程序，矿山地质环境特征监测与恢复治理方法程序被处理器执行时，实现如下步骤：通过监测网络获取矿山区域的地质监测数据信息，并通过对矿山区域的地质监测数据信息进行评价，获取矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法，其特征在于，包括以下步骤：通过监测网络获取矿山区域的地质监测数据信息，并通过对所述矿山区域的地质监测数据信息进行评价，获取矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息；引入马尔科夫链，通过所述马尔科夫链对所述矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息进行处理，获取地质灾害的演化状态转移概率矩阵；构建地质灾害预测模型，并根据所述地质灾害的演化状态转移概率矩阵以及地质灾害预测模型预测当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态；通过对所述当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态进行评估，获取评估结果，并基于所述评估结果生成相关的恢复治理方案
。2.
根据权利要求1所述的一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法，其特征在于，通过监测网络获取矿山区域的地质监测数据信息，具体包括：通过大数据获取与各矿山区域中历史发生的地质灾害类型相关的影响因子数据信息，并根据所述影响因子数据信息设置相关的监控设备，并根据所述相关的监控设备初始化监控网络；初始化所述监控网络中信息汇聚节点的布局点位置信息，通过对所述监控网络进行测试，获取监控设备传输信息的速率信息，并引入粒子群算法，通过粒子群算法设置迭代代数；预设速率阈值信息，当所述监控设备传输信息的速率信息低于所述速率阈值信息时，调整监控网络中信息汇聚节点的布局点位置信息，直至所述监控设备传输信息的速率信息不低于所述速率阈值信息，迭代结束，输出信息汇聚节点的布局点位置信息；根据所述信息汇聚节点的布局点位置信息以及监控设备构建监控网络，并通过所述监控网络获取矿山区域的地质监测数据信息
。3.
根据权利要求1所述的一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法，其特征在于，通过对所述矿山区域的地质监测数据信息进行评价，获取矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息，具体包括：获取矿山区域历史发生的地质灾害类型，并对所述矿山区域历史发生的地质灾害类型设置若干地质灾害演化状态，将所述地质灾害演化状态确定每种演化状态所对应监测数据阈值范围；将所述演化状态所对应监测数据阈值范围作为分裂标准，引入决策树算法，将所述矿山区域的地质监测数据信息作为根节点，根据所述分裂标准对所述根节点进行分裂，获取若干叶节点；获取每个叶节点的演化状态隶属度，并设置每种地质灾害类型的隶属度阈值范围，并判断所述演化状态隶属度是否在所述地质灾害类型的隶属度阈值范围之内；当所述演化状态隶属度在所述地质灾害类型的隶属度阈值范围之内时，则将对应的演化状态隶属度作为矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息进行输出
。4.
根据权利要求1所述的一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法，其特征在于，引入马尔科夫链，通过所述马尔科夫链对所述矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信息进行处理，获取地质灾害的演化状态转移概率矩阵，具体包括：构建时间戳，获取每个时间戳的矿山区域中各地质灾害类型异常的演化状态隶属度信
息，引入马尔科夫链，并通过所述马尔科夫链计算每个时间戳中异常的演化状态转移到下一个演化状态的实时转移概率值；通过大数据获取影响每一地质灾害类型演化状态转移概率值相关的气象特征数据信息，并通过灰色关联分析法计算出气象特征数据与地质灾害类型演化状态转移概率值之间的关联系数；构建演化状态的转移概率修正模型，并基于所述关联系数以及演化状态的转移概率修正模型对实时转移概率值进行修正，获取修正后的实时转移概率值；根据所述修正后的实时转移概率值构建地质灾害的演化状态转移概率矩阵，并将所述地质灾害的演化状态转移概率矩阵输出
。5.
根据权利要求1所述的一种矿山地质环境特征监测与恢复治理方法，其特征在于，构建地质灾害预测模型，并根据所述地质灾害的演化状态转移概率矩阵以及地质灾害预测模型预测当前矿山区域各地质灾害类型的演化状态，具体包括：基于深度神经网络构建地质灾害预测模型，并将所述地质灾害的演化状态转移概率矩阵输入到所述地质灾害预测模型中进行编码学习，并融合循环空间注意力机制；通过所述循环空间注意力机制对所述地质灾害的演化状态转移概率矩阵进行处理，使得注意力集中在演化状态转移概率中，并更新隐含层的状态，当所述地质灾害预测模型的模型参数符合预设参数要求之后，输出地质灾害预测模型；获取预设时间之内各地质灾害类型的实时演化状态隶属度信息，并将所述实时演...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙双海，王杰亭，谢建平，卢俊华，郭豪坤，王自力，卢邦飞，刘争，薛燕萍，
申请(专利权)人：天津市地质研究和海洋地质中心，
类型：发明
国别省市：