【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿井下安全领域，涉及矿井突水逃生多级规划方法，具体是一种结合物理参数及gis分析的矿井突水逃生多级规划方法。
技术介绍
1、在井工煤矿开采过程中，突水灾害是影响矿山安全生产的“五大灾害”之一。而随着当前煤矿开采往深部发展，隐蔽致灾因素越加复杂，导致突水事故频发，一旦矿井发生严重的突水事故，不仅影响煤矿的正常开采，更直接关系到突水区作业人员的生命安全。而当突水事故发生时，井下人员往往不清楚巷道内水流蔓延情况及自身与巷道坡度、水淹的真实物理空间关系，从而导致无法及时撤离或者选择了错误的逃生路径，此外，现有的一些关于矿井逃生路径规划方法大多基于人为指定安全区从而进行算法执行，未对逃生路径进行多级规划。因此，当突水水流在巷道内快速蔓延时，如何为作业人员提供动态、多级、高效的逃生路线是突水事故发生时应解决的重大安全保障问题之一。
2、为此，亟需一种结合物理参数及gis分析的矿井突水逃生多级规划方法，在基于构建巷道网络图模型的基础上，综合考虑人员定位、巷道安全点与路径空间连通关系特征、巷道坡度、巷道通风及水流蔓延时空特征，同时根据逃生人员位置进行路径多级规划及级别间的转化，克服了以往逃生路径规划考虑因素静态性及缺少物理场景因素的不足，为逃生人员撤离到安全位置提供了实时动态的多级路径规划方案，起到了保障井下工作人员的生命安全的重要作用。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种结合物理参数及gis分析的矿井突水逃生多级规划方法，以解决现
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
3、一种结合物理参数及gis分析的矿井突水逃生多级规划方法，该方法包括以下步骤：
4、步骤一，收集井下导线测量的巷道三维坐标，得到巷道三维坐标集合和连通关系集合；
5、步骤二，根据巷道三维坐标集合和连通关系集合构建三维巷道网模型；
6、步骤三，根据三维巷道网模型，计算边节点的距离权值，并构建三维巷道网图模型；
7、步骤四，根据步骤三建立距离矩阵d，同时初始化序列矩阵p；
8、步骤五，计算巷道的通过系数，根据巷道的通过系数确定可行进的三维巷道网图模型；
9、步骤六，更新得到距离矩阵d′和全局最优的序列矩阵p′；
10、步骤七，通过定位装置实时标记逃生人员位置，通过逃生人员的实时位置建立不同级别的gis缓冲区si，并在标记处各个gis缓冲区si中的巷道安全点；
11、步骤八，逃生人员根据当前位置和公式10选取最近的巷道安全点，根据选取的巷道安全点在序列矩阵p′中选取最优路径，并按照最优路径进行逃生；
12、
13、步骤九，判断逃生人员是否安全逃生至步骤八选定的巷道安全点，是则逃生结束，否则返回步骤八。
14、本专利技术还包括以下技术特征：
15、步骤二具体包括以下操作：
16、步骤2.1，分别对步骤一收集的巷道三维坐标集合和连通关系集合进行整理和编号；
17、步骤2.2，根据经过步骤2.1处理的巷道三维坐标集合和连通关系集合构建井下巷道拓扑结构，即得到三维巷道网模型。
18、所述的步骤三具体包括以下子步骤：
19、步骤3.1，将三维巷道网模型中的巷道段连接点视为非欧几何空间图结构中的顶点节点，将巷道段连接点的空间坐标视为非欧几何空间图结构的数据特征，将巷道段视为非欧几何空间图结构中的边节点，根据公式(1)计算顶点节点之间的欧氏距离d；
20、
21、其中：
22、x1，y1，z1及x2，y2，z2为相互连接的两个顶点节点的空间坐标，且x1，y1，z1为起始点坐标，x2，y2，z2为终点坐标；
23、步骤3.2，采用slope修正因子对欧氏距离d补偿，得到补偿后的欧氏距离
24、
25、
26、步骤3.3，将补偿后的欧式距离作为边节点的距离权值进行特征标记，同时建立坡度slope矩阵s；
27、
28、其中：snn表示两个巷道段连接点之间的坡度；
29、步骤3.4，通过步骤3.1中所述的非欧几何空间图结构的数据特征与步骤3.3中得到的边节点的距离权值构建三维巷道网图模型。
30、所述的步骤四具体包括以下子步骤：
31、步骤4.1，对步骤三生成的三维巷道网图模型中的顶点节点进行编号，建立距离矩阵d；
32、
33、表示两个顶点节点之间的欧氏距离
34、步骤4.2，初始化得到最优路径序列矩阵p；
35、
36、所述的步骤五具体包括以下子步骤：
37、步骤5.1，根据下述公式动态计算每个巷道的通过系数q；
38、
39、其中：
40、h为巷道内水流蔓延高度；
41、h为逃生人员身高；
42、v为当前巷道风量；
43、[vmin,vmax]表示能够通行的巷道风量区间；
44、步骤5.2，根据步骤5.1得到的所有巷道的通过系数q建立巷道通过系数矩阵q；
45、
46、步骤5.3，利用通过系数q更新其对应的边节点的距离权值根据下述公式计算动态距离矩阵得到可行进的三维巷道网图模型；
47、
48、其中：
49、qt表示q的转置；
50、所述的不可通过巷道为通过系数q为0的巷道。
51、所述的步骤六具体包括以下子步骤：
52、步骤6.1，将顶点节点当作中间节点，计算三维巷道网图模型中的顶点节点的欧氏距离得到新的距离矩阵d和新的序列矩阵p；
53、步骤6.2，更新顶点节点连接的边节点的距离权值判断通过系数q是否大于0，是则返回步骤5.3，否则剔除对应的边节点；
54、6.3，重复步骤6.1～6.2，直到遍历完所有的顶点节点及其对应的边节点，得到距离矩阵d′和全局最优的序列矩阵p′。
55、所述的步骤九包括以下步骤：
56、步骤9.1，实时监测巷道内水流蔓延高度h和当前巷道风量v，并实时动态计算最优路径所在的巷道的通过系数q；
57、步骤9.2，判断步骤9.1实时计算得到的巷道的通过系数q是否大于0，是则，继续逃生，否则到达所在的巷道的最近出口或入口，并将其作为逃生人员新的当前位置，返回步骤八。
58、本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：
59、本专利技术中逃生人员通过调用巷道三维坐标和连通关系，结合突水水流蔓延动态、巷道风量和人员位置信息，建立多级gis缓冲区，分析出离逃生人员最近的巷道安全点，通过不断更新距离矩阵d和序列矩阵p，向逃生人员提供当前位置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种结合物理参数及GIS分析的矿井突水逃生多级规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的结合物理参数及GIS分析的矿井突水逃生多级规划方法，其特征在于，步骤二具体包括以下操作：
3.如权利要求1所述的结合物理参数及GIS分析的矿井突水逃生多级规划方法，其特征在于，所述的步骤三具体包括以下子步骤：
4.如权利要求1所述的结合物理参数及GIS分析的矿井突水逃生多级规划方法，其特征在于，所述的步骤四具体包括以下子步骤：
5.如权利要求1所述的结合物理参数及GIS分析的矿井突水逃生多级规划方法，其特征在于，所述的步骤五具体包括以下子步骤：
6.如权利要求5所述的结合物理参数及GIS分析的矿井突水逃生多级规划方法，其特征在于，所述的步骤六具体包括以下子步骤：
7.如权利要求1所述的结合物理参数及GIS分析的矿井突水逃生多级规划方法，其特征在于，所述的步骤九包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种结合物理参数及gis分析的矿井突水逃生多级规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的结合物理参数及gis分析的矿井突水逃生多级规划方法，其特征在于，步骤二具体包括以下操作：
3.如权利要求1所述的结合物理参数及gis分析的矿井突水逃生多级规划方法，其特征在于，所述的步骤三具体包括以下子步骤：
4.如权利要求1所述的结合物理参数及gis分析的矿井突水逃生多级规划方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：晏俊生，刘再斌，李西萍，安林，刘晨光，王少龙，王新苗，
申请(专利权)人：西安煤科透明地质科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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