【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地下注浆，具体涉及智能控制膨胀胶囊注浆系统。
技术介绍
1、在地下煤层开采过程中需要进行灌浆处理主要是为了提高矿山的稳定性和安全性，减少环境影响，并确保有效的资源回收。具体来说，灌浆可以填充煤矿开采留下的空隙、裂缝和弱化区域，从而减少地表沉降、控制地下水流动和防止有害气体的溢出。此外，灌浆还有助于增强煤层围岩的结构完整性，防止煤层塌陷和提高开采区域的整体稳定性，确保矿工的安全和提高开采效率。在环保方面，灌浆能够减少矿区对周边环境的影响，如减轻对地表水和地下水资源的污染。综上所述，灌浆处理是地下煤层开采中不可或缺的一项技术，它通过提高地质结构稳定性、保护环境和保障安全生产，为煤矿开采的可持续发展提供支持。
2、针对现有技术中，地下注浆的过程为：首先对煤层及其周边地质结构进行勘探和评估，确定注浆的目标区域和具体需求，包括了解裂缝分布、岩层条件、煤层厚度等，钻孔：在确定的注浆区域钻设注浆孔，孔的位置、深度和角度需根据地质条件和注浆目标精确计算，选择浆料：根据地质条件和注浆目的选择合适的浆料。常见浆料包括水泥浆、化学浆(如硅酸盐浆料、有机高分子浆料等)、泡沫浆料等。选择时考虑其流动性、固化时间、强度和耐久性等因素。
3、授权公开号为：cn116427996b的专利公开了利用地面瓦斯抽采管实现注浆充填的管理系统及方法，主要是针对利用地面瓦斯抽采管实现注浆充填的管理方法，将瓦斯抽采管与注浆管进行二合一整合放置在钻孔中，进行瓦斯抽采和灌浆处理，在实际工作中，而二合一管道管径较小，注浆管与注浆口卡合过程中，
4、为此本专利提出了智能控制膨胀胶囊注浆系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供智能控制膨胀胶囊注浆系统，用于解决现
技术介绍
中提出的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：智能控制膨胀胶囊注浆系统，包括注浆管及设置在注浆管一端的膨胀卡扣，
3、所述注浆管靠近膨胀卡扣的一端的一段为非直线性；
4、膨胀胶囊，与注浆管靠近膨胀卡扣的一端的一段固定连接；
5、膨胀压力管，用于对膨胀胶囊进行膨胀控制膨胀胶囊上的膨胀卡扣与注浆口密封。
6、优选的，所述系统还包括：
7、压力传感器和流量传感器，设置在所述注浆管靠近膨胀卡扣的一端中的一段中，压力传感器用于检测注浆管中的注浆压力，流量传感器用于检测注浆管中的注浆流量；
8、电磁阀，设置于注浆管上；
9、中央处理器，与压力传感器、流量传感器和电磁阀之间通信连接，通过中央处理器控制电磁阀，进而控制注浆管中的流量与压力。
10、优选的，所述系统还包括用于预测未来的压力和流量的mlp模型模块，所述用于预测未来的压力和流量的mlp模型训练步骤如下：
11、获取历史训练输入数据及历史标签数据；
12、基于历史训练输入数据及历史标签数据训练出用于预测未来的压力和流量的mlp模型。
13、优选的，所述系统还包括第一控制策略，步骤如下：：
14、依据历史流量值获取历史流量均值v历史，依据历史压力值获取历史压力均值p历史；
15、获取当前地质条件指数g和流体动力学参数φ；
16、计算获得实时流量调整值v调整和实时压力调整值p调整，具体如下：
17、v调整＝v当前×(1+λ·(v历史-v当前)+μ·g)；
18、其中，v调整为调整后的注浆量，v当前为当前注浆量，r历史和r当前分别为最佳和当前的注浆效率，λ和μ为调整系数，v历史为历史平均管道流量值，v当前为当前时刻通过流量传感器测量的流量值；
19、p调整＝p当前+ξ·(p历史-p地下)+ζ·φ；
20、其中，p调整为调整后的压力，p当前为当前压力，p历史为历史平均管道压力值，ξ和ζ为调整系数。
21、优选的，所述系统还包括：所述膨胀胶囊中设置有体积传感器
22、所述历史训练输入数据为裂缝密度、地下压力、浆料密度、管道的直径、温度、浆液流动阻力，历史标签数据为对应的第i时刻下的压力数据和流量数据。
23、所述mlp模型的loss函数为：
24、
25、其中，表示第i时刻压力预测值，表示第i时刻实测值，表示第i时刻流量的预测值，表示第i时刻实测流量值，n表示样本数据个数。
26、优选的，所述系统还包括第二控制策略，步骤如下：
27、基于压力和流量的mlp模型获得压力预测值p预测和流量预测值v实际；
28、设置标准允许压力值p标准和标准运行流量值v预测；
29、判断压力预测值与实际压力测量值之间的差值与标准允许压力值p标准大小，以及判断流量预测值与实际流量测量值之间的差值与标准允许流量值p标准大小；
30、若，p预测-p实际＞p标准且v预测-v实际＞v标准，则对所述膨胀胶囊进行膨胀，
31、若，若，p预测-p实际＜p标准且v预测-v实际＞v标准，调整对应的实施压力差值；
32、或者p预测-p实际＞p标准且v预测-v实际＜v标准，调整对应的实时流量差值；
33、或者p预测-p实际＜p标准且v预测-v实际＜v标准，同时调整对应的实时压力差值和流量差值。
34、优选的，所述膨胀胶囊进行膨胀所需要调整的膨胀体积的计算过程如下：：
35、s调整＝v基础+k4×g(p预测-p实际)+k5×h(v预测-v实际)+k6×j(p预测-p实际,v预测-v实际)
36、其中，v基础是胶囊膨胀的基础体积，k4,k5,k6是调整系数，g(δp),h(δq),j(δp,δq)是包含压力差和流量差的函数,s调整为所述膨胀胶囊进行膨胀所需要调整的膨胀体积。
37、优选的，所述注浆管靠近注浆管一侧锥形或圆台形中的任意一种，且与注浆孔相契合密封。
38、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
39、1、本专利技术通过将注浆管靠近注浆管一侧设置为锥形或圆台形中的任意一种，且与注浆孔相契合密封，以及注浆管靠近注浆口的一端的一段设置为非直线形，由于锥形或圆台形的形状特征，以及设置膨胀控制膨胀胶囊，通过膨胀胶囊的变形带动注浆管的移动，在注浆口为外大里小形状，在狭小的瓦斯抽采孔中，方便了注浆管与注浆口的对接，提高了对接效率。
40、2、本专利技术通过设置在该注浆系统中，设置压力传感器和流量传感器实时监测注浆管中的压力与流量，在正常情况下，可以在一定程度上避免该系统的机械设备超负荷工作，延长机器的使用寿命。
41、3、本专利技术通过训练出压力和流量的mlp模型，可以实时预测管道中的压力值和流量值，通过在考虑相关参数的情况下，对管道压力和流量进行调整，提高了系统运行工作的稳定性与准确性。
42、4、本专利技术通实判断压力预测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.智能控制膨胀胶囊注浆系统，包括注浆管(1)及设置在注浆管(1)一端的膨胀卡扣(2)，其特征在于，
2.如权利要求1所述的智能控制膨胀胶囊注浆系统，其特征在于，所述系统还包括：
3.如权利要求2所述的智能控制膨胀胶囊注浆系统，其特征在于，所述系统还包括用于预测未来的压力和流量的MLP模型模块，所述用于预测未来的压力和流量的MLP模型训练步骤如下：
4.如权利要求3所述的智能控制膨胀胶囊注浆系统，其特征在于，所述系统还包括第一控制策略，步骤如下：
5.如权利要求4所述的智能控制膨胀胶囊注浆系统，其特征在于，
6.如权利要求5所述的智能控制膨胀胶囊注浆系统，其特征在于，所述系统还包括第二控制策略，步骤如下：
7.如权利要求6所述的智能控制膨胀胶囊注浆系统，其特征在于，所述膨胀胶囊进行膨胀所需要调整的膨胀体积的计算过程如下：
8.如权利要求1-7中任一项所述的智能控制膨胀胶囊注浆系统，其特征在于，所述注浆管(1)靠近注浆管一侧为锥形或圆台形中的任意一种，且与注浆孔相契合密封。
【技术特征摘要】
1.智能控制膨胀胶囊注浆系统，包括注浆管(1)及设置在注浆管(1)一端的膨胀卡扣(2)，其特征在于，
2.如权利要求1所述的智能控制膨胀胶囊注浆系统，其特征在于，所述系统还包括：
3.如权利要求2所述的智能控制膨胀胶囊注浆系统，其特征在于，所述系统还包括用于预测未来的压力和流量的mlp模型模块，所述用于预测未来的压力和流量的mlp模型训练步骤如下：
4.如权利要求3所述的智能控制膨胀胶囊注浆系统，其特征在于，所述系统还包括第一控制策略，步骤如下...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦汝祥，刘印辉，秦晓欣，陈锐，王蓉，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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