【技术实现步骤摘要】
本专利技术申请涉及煤矿安全评估，具体涉及基于三维场模型的煤矿安全预测模型的构建与应用。
技术介绍
1、
2、传统的煤矿安全评估方法主要基于统计分析和经验判断，它通常包括对煤矿的物理环境、设备设施、管理制度和人员素质等方面进行评估，以确定存在的安全隐患和风险，它可以帮助煤矿管理者了解煤矿的安全状况，发现存在的问题和不足，并采取相应的措施进行改进，可以一定程度上减少事故的发生概率，保障矿工的安全。但另一方面，传统煤矿安全要素评估也存在一些局限性。首先，因为传统评估方法主要依靠人工巡查和经验判断，其有着主观性强，评估结果不准确等问题。其次，虽然通过一些统计分析的手段，可以对局部的一些安全风险进行评估和预测，但是数据收集存在针对性不强，空有基础地质、矿产地质、水文地质、工程地质、环境地质、灾害地质等方面的数据，但数据各维度各尺度乱而杂的问题突出，另外，也存在安全因素权重分配不明等问题；此外，传统评估方法通常是定期进行的，无法及时发现和解决突发的安全问题。缺乏一种实时的态势分析，无法对煤矿安全的全局的把控。评估缺乏立体性、结构性、层次性。
3、目前，国内外对于多源数据融合与集成已开展广泛的应用和研究。美国的national map和globe项目、英国的ordnance survey和landinformation new zealand、中国地质调查局的全国地质信息集成与服务系统等通过整合不同来源的地质环境数据，提供全面的地理空间信息服务，为政府决策、资源管理、环境保护等领域提供了重要的数据支持。但是在煤矿安全评
4、现有技术中，专利文献cn113390395a公开了一种基于三维实景的绿色矿山立体规划方法，其通过计算机设计辅助软件对矿山开采设计图二维转三维，形成三维矿山开采设计模型；另一方面，通过无人机倾斜摄影技术多视角采集矿山原始实景的倾斜影像；将获得的原始实景影像通过三维实景建模软件进行三维实景建模；最后将二者坐标系转换为同一坐标系，进行叠加和调整，得到分区分期开采模型。此方法采用虚拟现实方法构建的虚拟场景，难以对客观真实场景进行表达，无法进行精准定量分析的问题，用以解决决策者判断开采规划方案是否适宜的准确性问题，并没有关注煤矿安全评估领域，也没有将其它诸如水文地质，灾害地质，污染地质等数据与三维模型进行融合，为煤矿安全评估做一个系统化的技术支撑。
5、因此，亟待建立一种基于三维场模型的煤矿安全要素评估方法，收集多元(源)异构的地质环境数据，建立多尺度、多时相的综合三维场模型，为煤矿安全状况的调查、监测、评估，维护和应急管理提供数据和可视化支撑。
6、公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本公开的
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、专利技术人通过研究发现：现有技术中所存在的分区分期模型，仅能为开采规划方案是否适宜提供参考和决策基础，但是并没有将水文地质、灾害地质等安全评估因素融入进三维模型中，决策者无法对煤矿安全的要素有一个清晰明确的认知和掌握，从而无法准确系统地为煤矿安全隐患做出评估和管理。
2、鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种基于三维场模型的煤矿安全预测方法，基于安全要素评估、插值、时空演化等方法，构建三维场模型，全面地、准确地评估整个煤矿系统的安全性，模拟煤矿系统中的各种可能因素的变化和交互作用，对潜在的事故风险进行预测和分析，提供科学依据和决策支持，减少煤矿事故的发生。
3、根据本公开的一个方面，提供一种基于三维场模型的煤矿安全预测模型的构建方法，包括：
4、s1)获取对应煤矿的地质数据和矿井结构数据；
5、s2)结合所述地质数据和矿井结构数据生成对应煤矿的三维仿真模型；
6、s3)选取包含水温、水压、气体浓度、瓦斯涌出量、矿井通风的安全要素，并将其评估指标与对应的煤矿场景关联形成评估因素；
7、s4)获取所述安全要素的属性值，将其与所述三维仿真模型相融合，构建得到对应的三维场模型；
8、s5)针对各安全要素使用相对应的时空演化算法，推演获取一段时间后的安全要素状态；
9、s6)基于遗传神经网络分析包括水温、水压、微震、瓦斯浓度的历史安全要素属性值，推出未来地质三维场时序数据，从而获得地质的演化规律或异常情况。
10、地质数据和矿井结构数据主要通过地质传感器、压力传感器、加速传感器、温度、湿度、气体等传感器收集，通过有线或无线方式与数据采集系统连接，数据采集系统可以将传感器采集到的数据整合、处理和分析；然后，结合矿井地质勘探报告、矿井水文地质报告、矿井采掘工程平面图等资料，通过数据分析和处理，可以形成有关煤矿地质数据和矿井结构数据的详细信息。
11、在本公开一些实施例中，按如下方式构建所述三维仿真模型：
12、s21)使用3d扫描仪器对矿场进行扫描，将实际场景转化为数字化的三维点云数据；再通过公式p＝r*p′+t将点云数据转化为仿真模型，其中，p是三维物体在实际场景中的坐标，p′是物体经过扫描仪器采集后得到的点云数据中的坐标，r是旋转矩阵，t是平移矩阵；
13、s22)使用计算机辅助设计软件，根据所述矿场的平面图和立体图，手工建模或者辅助建模，构建出完整的煤矿三维仿真模型。最后使用计算机辅助设计(cad)软件，根据矿场的平面图和立体图，手工建模或者辅助建模，构建出矿场的完整仿真模型。
14、在本公开一些实施例中，在所述步骤s3)中，获取如下安全要素的评估指标：
15、s31)设置包括水温水压指标、微震相关指标、瓦斯涌出量、气体浓度、矿井通风的安全监测指标；
16、s32)采用层次分析w(i，j)＝c(i，j)/∑(c(i，j))、模糊综合评判w(i)＝∑(w(i，j)*s(j))方法构建指标层次结构和判断矩阵，其中，c(i，j)代表指标i相对于指标j的重要性判断，w(i，j)代表指标i与指标j之间的关联权重，s(j)代表指标j的评估值，w(i)代表指标i的权重；将评估因素与煤矿场景相互关联，采用动态更新的方式实时检测场景中各要素指标的变化，并将其反映到评估结果中，保证评估的实时性和准确性；最后构建煤矿研究区的安全要素评价体系，对研究区安全进行评价，进而为煤矿安全作业提供合理依据。
17、s33)构建所述煤矿的安全要素评价体系。
18、在本公开一些实施例中，在所述步骤s4)中，按如下方式构建三维场模型：
19、s41)使用3d克里金方法进行空间插值，填补现有安全要素的属性值点之间缺失的值：
20、z(p)＝∑(λi*zi(p))，
21、其中，z(p)代表在插值点p处的预测值，zi(p)代表已知数据点i处的观测值，λi代表插值点p与已知数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于三维场模型的煤矿安全预测模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在所述步骤S2)中，按如下步骤构建三维仿真模型：
3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在所述步骤S3)中，获取如下安全要素的评估指标：
4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在所述步骤S4)中，构建三维场模型的步骤如下：
5.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在所述步骤S5)中，关于水温的时空演化算法为：
6.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述步骤S6)具体包括：
7.一种煤矿安全预测方法，基于权利要求1中所述煤矿安全预测模型而实施，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于三维场模型的煤矿安全预测模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在所述步骤s2)中，按如下步骤构建三维仿真模型：
3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在所述步骤s3)中，获取如下安全要素的评估指标：
4.根据权利要求1所述的构建方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦学军，刘青，王文杰，魏磊，尚宾，张长杰，郝先虎，王金娜，梁彦军，李冬志，潘越，陈豪，雷震，白洁，张惠怡，张敬华，李想，索超，张瑞香，王瑞瑞，徐宇豪，游志宏，马岩，王晓凡，李君丽，黄超，王一鸣，陈广斋，
申请(专利权)人：鹤壁煤电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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