【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿安全监测，特别涉及一种用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法。
技术介绍
1、煤矿在开采以及储存时，容易出现自燃现象，煤矿自燃不但会损毁大量资源，还会产生大量有毒有害气体污染环境的同时危害煤矿工作人员的人身安全。基于上述原因，煤矿防自燃监测技术成为了煤矿开采的重要工作之一。
2、煤矿埋藏在地下深处，一般的监测手段无法有效预警。经研究发现在自燃之前，因热量升高会热解生成co、c2h4等多种特征气体，根据此原因提出了基于束管监测的防自燃方法。束管监测是将束管埋设在煤矿采空区，束管实时采集采空区的空气质量，通过解析空气中特征气体的含量，判断煤矿采空区内是否有自燃风险。
3、其不足之处在于：采空区的空间大，当温度逐渐升高时，初期热解的特征气体含量较低，若采集点位置选择错误，会延后自燃可能的发现时间，错过最佳干涉时间。由于采空区地形复杂多变，寻找最佳采集点是一件很难度很大的研究，目前并没有相关的理论公开。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，它可以优化煤矿采空区内束管的采样位置。
2、它通过这样的技术方案实现的，具体方法如下：
3、将待监测采空区划分为若干段特征地形通道；
4、针对每段特征地形通道，计算其最优采样位置；
5、根据最优采样位置布置束管采样点。
6、该实施例的优点在于，可以将不同空间形状的采空区解构为若干特征地形通道，分解
7、进一步地，所述特征地形通道的划分方法如下：
8、将监测采空区划分为若干首尾相连的通道；
9、针对每段通道，获取划分为若干预设长度范围的特征地形通道。
10、该实施例的优点在于，提供了一种解构采区的实施方法，该方法只按长度为各单位依次解构采空区，易于实现便于执行，且解构出来的特征地形通道多大为单通道，单通道的变化有限易于统计，为后续优化统计提供了实施基础。
11、进一步地，设当前通道的长度为l，预设最小长度为lmin，预设最大长度为lmax，则具体划分特征地形通道的方法如下：
12、若l<lmin，则当前通道划分为特征地形通道passage；
13、若lmin<l<lmax，则当前通道划为分特征地形通道passage；
14、若lmax<l，且floor(l/lmax)＝amax，floor(l/lmin)＝amin，则将当前通道划分为k个特征地形通道passagek，其中amin≤k≤amax，k为整数，每段特征地形通道的长度为l/k。
15、该实施例的优点在于，提供了一种以通道长度为变量，如何确定通道数量的方法，该方法可人为确定通道最大长度和最小长度，由此确保通道监测的灵敏性；同时，由数学整除最整的方式计算可划分通道数量，便于实现，且为工作人员留出来可调整空间，使通道划分更为合理。
16、针对每段特征地形通道计算最优采样位置，具体方法如下：
17、获取每段特征地形通道的特征参数；
18、将特征参数输入特征地形通道分类模型，获取每段特征地形通道的主分类编号；
19、根据特征参数查询每段特征地形通道的子分类编号；
20、根据特征地形通道的主分类编号和子分类编号，查询位置优化数据库，获取该类别特征地形通道的最优采样位置及采样数量。
21、该实施例的优点在于，根据特征地形通道的特征参数，分配了主分类编号和子分类编号，通过主分类编号和子分类编号可在位置优化数据库中查询优化方案，实现了每段特征地形通道的采样位置优化。由于主分类编号和子分类编号由特征参数决定，因此相同主分类编号和子分类编号的特征地形通道具有形状及优化方案的相似性，可合并为一类，由此可为有限类别的特征地形通道单独提供优化方案。
22、所述特征参数包括：特征地形通道中轴线构成的样条曲线、特征地形通道弧段长度、特征地形通道直线段长度以及特征地形通道弧段最大弧度。
23、该实施例的优点在于，样条曲线代表了特征地形通道的具体形状，经大量实验统计发现具体形状、弧段长度、直线段长度以及最大弧度是影响具体采集优化方案的主要因素。
24、进一步地，所述特征地形通道分类模型为卷积神经网络模型，具体训练方法如下：
25、获取若干用于训练的特征地形通道中轴线样条曲线，作为样本曲线；
26、根据样本曲线的形状，人为标注主分类编号；
27、以样本曲线及对应主分类编号构建训练数据；
28、以训练数据训练卷积神经网络模型。
29、该实施例的优点在于，利用了卷积神经网络在图像识别上的突出能力，代替人工进行分类识别，不再依赖人工分类，提高了分类及识别的准确性和统一性。
30、进一步地，根据特征参数查询每段特征地形通道子分类编号，具体方法如下：
31、构建子分类编号查询表格，所述子分类编号查询表格包括若干分类项目，每条分类项目均包括特征地形通道弧段长度范围、特征地形通道直线段长度范围以及特征地形通道弧段最大弧度范围；
32、根据特征地形通道的具体特征参数所在范围，获取特征地形通道子分类编号。
33、该实施例的优点在于，特征地形通道弧段长度范围、特征地形通道直线段长度范围以及特征地形通道弧段最大弧度范围，以上内容不但包括了影响分配方案的主因变量，还包括了特征地形通道划分子分类统计发现号所有变量，使方案整体可实施。
34、进一步地，所述位置优化数据库的构建方法如下：
35、构建若干试验特征地形通道；
36、获取每段试验特征地形通道的主分类编号和子分类编号；
37、采用煤自燃特性测试系统均匀加热每段试验特征地形通道至不同温度；
38、通过传感器获取每段试验特征地形通道中不同位置的特征气体含量；
39、选取特征气体含量高于预设排名的位置作为最优采样位置；
40、以试验特征地形通道的主分类编号、子分类编号、最优采样位置以及最优采样位置的数量，构建位置优化数据库。
41、该实施例的优点在于，采用了类似于山东科技大学矿山安全实验室的煤自燃特征综合测试装置，针对每个类别的特征地形通道都可获取实际数据。
42、进一步地，选取高特征气体含量的位置，具体方法如下：
43、在每段试验特征地形通道中，均匀选取若干气体采集点；
44、记录每个气体采集点的空间坐标；
45、当煤自燃特性测试系统均匀加热试验特征地形通道时，分别记录每个本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，具体方法如下：
2.如权利要求1所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，所述特征地形通道的划分方法如下：
3.如权利要求2所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，设当前通道的长度为l，预设最小长度为lmin，预设最大长度为lmax，则具体划分特征地形通道的方法如下：
4.如权利要求1所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，针对每段特征地形通道计算最优采样位置，具体方法如下：
5.如权利要求4所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，所述特征参数包括：特征地形通道中轴线构成的样条曲线、特征地形通道弧段长度、特征地形通道直线段长度以及特征地形通道弧段最大弧度。
6.如权利要求5所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，所述特征地形通道分类模型为卷积神经网络模型，具体训练方法如下：
7.如权利要求5所述的用于煤矿采空区防自燃
8.如权利要求4所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，所述位置优化数据库的构建方法如下：
9.如权利要求8所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，选取高特征气体含量的位置，具体方法如下：
10.如权利要求8所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，所述特征气体包括：CO和C2H4。
...【技术特征摘要】
1.一种用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，具体方法如下：
2.如权利要求1所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，所述特征地形通道的划分方法如下：
3.如权利要求2所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，设当前通道的长度为l，预设最小长度为lmin，预设最大长度为lmax，则具体划分特征地形通道的方法如下：
4.如权利要求1所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，针对每段特征地形通道计算最优采样位置，具体方法如下：
5.如权利要求4所述的用于煤矿采空区防自燃监测束管的采样位置优化方法，其特征在于，所述特征参数包括：特征地形通道中轴线构成的样条曲线、特征地形通道弧段长度、特征地形通道直线段...
【专利技术属性】
技术研发人员：张碧勇，向祥荣，冯诗哲，向潇，周定宏，
申请(专利权)人：重庆电子工程职业学院，
类型：发明
国别省市：
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