CN109612423A - 基于位移传感器的巷道坍塌预测方法及系统 - Google Patents

基于位移传感器的巷道坍塌预测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于位移传感器的巷道坍塌预测方法及系统，其中，所述方法包括如下步骤：S1：在巷道内壁布设位移传感器；S2：实时获得各位移传感器的相对位移量，并根据每个采样断面上的位移传感器的相对位移量获得该采样断面的坍塌概率，其中，所述坍塌概率通过gr＝a1rx1r+a2rx2r+...+anrxnr计算；S3：实时显示各采样断面的坍塌概率，并在坍塌概率大于预设值时，发出报警信号。该基于位移传感器的巷道坍塌预测方法及系统通过位移传感器可以实时监测巷道内四周墙壁的相对位移情况，并通过算法实时计算巷道坍塌的概率，降低了作业风险，保障了人身安全。

Description

基于位移传感器的巷道坍塌预测方法及系统
技术领域
本发明涉及巷道坍塌技术领域，特别提供了一种基于位移传感器的巷道坍塌预测方法及系统。
背景技术
矿井巷道贯通是安全生产的重要环节，由其产生的事故对矿井的打击最为致命，不仅会对整个矿井造成毀灭性的打击，而且直接威胁到在井下工作的矿工安全。
因此，如何有效的对矿井内部的地质灾害进行监测，并做到有效的预警和防护，对提高矿井的生产安全有着十分重要的意义。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于位移传感器的巷道坍塌预测方法及系统，以至少现有的巷道坍塌预测方法及系统复杂、布设不方便等问题。
本发明一方面提供了一种基于位移传感器的巷道坍塌预测方法，包括如下步骤：
S1：在巷道内壁布设位移传感器，其中，沿所述巷道的深度方向间隔设置多个采样断面，每个采样断面上间隔设置多个位移传感器，每个位移传感器用于检测其所在位置与其相对面的相对位移量；
S2：实时获得各位移传感器的相对位移量，并根据每个采样断面上的位移传感器的相对位移量获得该采样断面的坍塌概率，其中，所述坍塌概率通过式(1)计算，
gr＝a1rx1r+a2rx2r+...+anrxnr (1)
其中，gr表示第r个采样断面的坍塌概率，xnr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量，anr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量对gr的影响权重；
S3：实时显示各采样断面的坍塌概率，并在坍塌概率大于预设值时，发出报警信号。
优选，每个采样断面上间隔设置3个位移传感器，所述3个位置传感器的位置设置如下：对采样断面的底边进行三等分，产生两个横向等分点，第一位移传感器和第二位移传感器分别设置于两个横向等分点的正上方，对采样断面的纵向最大高度进行2等分，产生1个纵向等分点，第三位移传感器与所述纵向等分点位于同一水平高度。
进一步优选，式(1)中的anr通过对样本训练得到，其中，样本中相对位移量越大的位移传感器对应的影响权重越大。
进一步优选，采样断面沿所述巷道的深度方向等间隔设置，相邻采样断面之间均设置有通信分站，用于采集相邻采样断面上的位移传感器的相对位移量，并发送给控制总站。
进一步优选，每个位移传感器向通信分站发送的相对位移量数据中均包括该位移传感器的标识信息，所述标识信息包括位移传感器所在的采样断面的信息和其位于采样断面上的位置信息。
本发明还提供了一种基于位移传感器的巷道坍塌预测系统，包括：
位移传感器：设置在巷道内壁上，其中，沿所述巷道的深度方向间隔设置多个采样断面，每个采样断面上间隔设置多个位移传感器，每个位移传感器用于检测其所在位置与其相对面的相对位移量；
控制器：实时获得各位移传感器的相对位移量，并根据每个采样断面上的位移传感器的相对位移量获得该采样断面的坍塌概率，其中，所述坍塌概率通过式(1)计算，
gr＝a1rx1r+a2rx2r+...+anrxnr (1)
其中，gr表示第r个采样断面的坍塌概率，xnr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量，anr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量对gr的影响权重；
显示器：实时显示各采样断面的坍塌概率，并在坍塌概率大于预设值时，发出报警信号。
优选，每个采样断面上间隔设置3个位移传感器，所述3个位置传感器的位置设置如下：对采样断面的底边进行三等分，产生两个横向等分点，第一位移传感器和第二位移传感器分别设置于两个横向等分点的正上方，对采样断面的纵向最大高度进行2等分，产生1个纵向等分点，第三位移传感器与所述纵向等分点位于同一水平高度。
进一步优选，式(1)中的anr通过对样本训练得到，其中，样本中相对位移量越大的位移传感器对应的影响权重越大。
进一步优选，采样断面沿所述巷道的深度方向等间隔设置，相邻采样断面之间均设置有通信分站，用于采集相邻采样断面上的位移传感器的相对位移量，并发送给控制总站。
进一步优选，每个位移传感器向通信分站发送的相对位移量数据中均包括该位移传感器的标识信息，所述标识信息包括位移传感器所在的采样断面的信息和其位于采样断面上的位置信息。
本发明提供的基于位移传感器的巷道坍塌预测方法及系统，通过位移传感器可以实时监测巷道内四周墙壁的相对位移情况，并通过算法实时计算巷道坍塌的概率，为煤矿、隧道等巷道坍塌预测技术领域提供一种可借鉴的预测方法，降低作业风险，保障人身安全。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明提供的基于位移传感器的巷道坍塌预测方法的流程图；
图2为本发明提供的基于位移传感器的巷道坍塌预测系统的结构框图；
图3为巷道内每个采样断面上的位移传感器的布设图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。
如图1所示，本发明提供了一种基于位移传感器的巷道坍塌预测方法，包括如下步骤：
S1：在巷道内壁布设位移传感器，其中，沿所述巷道的深度方向间隔设置多个采样断面，每个采样断面上间隔设置多个位移传感器，每个位移传感器用于检测其所在位置与其相对面的相对位移量；
S2：实时获得各位移传感器的相对位移量，并根据每个采样断面上的位移传感器的相对位移量获得该采样断面的坍塌概率，其中，所述坍塌概率通过式(1)计算，
gr＝a1rx1r+a2rx2r+...+anrxnr (1)
其中，gr表示第r个采样断面的坍塌概率，xnr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量，anr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量对gr的影响权重；
S3：实时显示各采样断面的坍塌概率，并在坍塌概率大于预设值时，发出报警信号。
该基于位移传感器的巷道坍塌预测方法通过位移传感器可以实时监测巷道内四周墙壁的相对位移情况，并通过算法实时计算巷道坍塌的概率，为煤矿、隧道等巷道坍塌预测技术领域提供一种可借鉴的预测方法，降低作业风险，保障人身安全。
如图3所示，每个采样断面上间隔设置3个位移传感器，所述3个位置传感器的位置设置如下：对采样断面的底边进行三等分，产生两个横向等分点，第一位移传感器和第二位移传感器分别设置于两个横向等分点的正上方，对采样断面的纵向最大高度进行2等分，产生1个纵向等分点，第三位移传感器与所述纵向等分点位于同一水平高度，通过对位移传感器采用该种形式进行布设，可以最大限度地实现均匀取点，能够利用最少量的位移传感器更准确地衡量每个采样断面的坍塌概率。
其中，因巷道各位置的环境不同，故各位置的坍塌率不尽相同，作为技术方案的改进，式(1)中的anr通过对样本训练得到，其中，样本中相对位移量越大的位移传感器对应的影响权重越大。
采样断面沿所述巷道的深度方向等间隔设置，相邻采样断面之间均设置有通信分站，用于采集相邻采样断面上的位移传感器的相对位移量，并发送给控制总站。
为了准确定位坍塌位置，作为技术方案的改进，每个位移传感器向通信分站发送的相对位移量数据中均包括该位移传感器的标识信息，所述标识信息包括位移传感器所在的采样断面的信息和其位于采样断面上的位置信息。
如图2所示，本发明还提供了一种基于位移传感器的巷道坍塌预测系统，包括：
位移传感器1：设置在巷道5内壁上，其中，沿所述巷道5的深度方向间隔设置多个采样断面，每个采样断面上间隔设置多个位移传感:1，每个位移传感器1用于检测其所在位置与其相对面的相对位移量；
控制器2：实时获得各位移传感器1的相对位移量，并根据每个采样断面上的位移传感器1的相对位移量获得该采样断面的坍塌概率，其中，所述坍塌概率通过式(1)计算，
gr＝a1rx1r+a2rx2r+...+anrxnr (1)
其中，gr表示第r个采样断面的坍塌概率，xnr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量，anr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量对gr的影响权重；
显示器3：实时显示各采样断面的坍塌概率，并在坍塌概率大于预设值时，发出报警信号，其中，报警信号可以通过报警器发出，也可以在显示器上显示。
该基于位移传感器的巷道坍塌预测系统通过位移传感器可以实时监测巷道内四周墙壁的相对位移情况，并通过算法实时计算巷道坍塌的概率，为煤矿、隧道等巷道坍塌预测技术领域提供一种可借鉴的预测方法，降低作业风险，保障人身安全
作为技术方案的改进，如图3所示，每个采样断面上间隔设置3个位移传感器1，所述3个位置传感器1的位置设置如下：对采样断面的底边进行三等分，产生两个横向等分点，第一位移传感器和第二位移传感器分别设置于两个横向等分点的正上方，对采样断面的纵向最大高度进行2等分，产生1个纵向等分点，第三位移传感器与所述纵向等分点位于同一水平高度，通过对位移传感器采用该种形式进行布设，可以最大限度地实现均匀取点，能够利用最少量的位移传感器更准确地衡量每个采样断面的坍塌概率。
其中，因巷道各位置的环境不同，故各位置的坍塌率不尽相同，作为技术方案的改进，式(1)中的anr通过对样本训练得到，其中，样本中相对位移量越大的位移传感器1对应的影响权重越大。
采样断面沿所述巷道的深度方向等间隔设置，相邻采样断面之间均设置有通信分站，用于采集相邻采样断面上的位移传感器的相对位移量，并发送给控制总站。
为了准确定位坍塌位置，作为技术方案的改进，每个位移传感器1向通信分站发送的相对位移量数据中均包括该位移传感器的标识信息，所述标识信息包括位移传感器所在的采样断面的信息和其位于采样断面上的位置信息。
本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。
上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.基于位移传感器的巷道坍塌预测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在巷道内壁布设位移传感器，其中，沿所述巷道的深度方向间隔设置多个采样断面，每个采样断面上间隔设置多个位移传感器，每个位移传感器用于检测其所在位置与其相对面的相对位移量；
S2：实时获得各位移传感器的相对位移量，并根据每个采样断面上的位移传感器的相对位移量获得该采样断面的坍塌概率，其中，所述坍塌概率通过式(1)计算，
gr＝a1rx1r+a2rx2r+...+anrxnr (1)
其中，gr表示第r个采样断面的坍塌概率，xnr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量，anr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量对gr的影响权重；
S3：实时显示各采样断面的坍塌概率，并在坍塌概率大于预设值时，发出报警信号。
2.按照权利要求1所述的基于位移传感器的巷道坍塌预测方法，其特征在于：每个采样断面上间隔设置3个位移传感器，所述3个位置传感器的位置设置如下：对采样断面的底边进行三等分，产生两个横向等分点，第一位移传感器和第二位移传感器分别设置于两个横向等分点的正上方，对采样断面的纵向最大高度进行2等分，产生1个纵向等分点，第三位移传感器与所述纵向等分点位于同一水平高度。
3.按照权利要求1所述的基于位移传感器的巷道坍塌预测方法，其特征在于：式(1)中的anr通过对样本训练得到，其中，样本中相对位移量越大的位移传感器对应的影响权重越大。
4.按照权利要求1所述的基于位移传感器的巷道坍塌预测方法，其特征在于：采样断面沿所述巷道的深度方向等间隔设置，相邻采样断面之间均设置有通信分站，用于采集相邻采样断面上的位移传感器的相对位移量，并发送给控制总站。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的基于位移传感器的巷道坍塌预测方法，其特征在于：每个位移传感器向通信分站发送的相对位移量数据中均包括该位移传感器的标识信息，所述标识信息包括位移传感器所在的采样断面的信息和其位于采样断面上的位置信息。
6.基于位移传感器的巷道坍塌预测系统，其特征在于，包括：
位移传感器：设置在巷道内壁上，其中，沿所述巷道的深度方向间隔设置多个采样断面，每个采样断面上间隔设置多个位移传感器，每个位移传感器用于检测其所在位置与其相对面的相对位移量；
控制器：实时获得各位移传感器的相对位移量，并根据每个采样断面上的位移传感器的相对位移量获得该采样断面的坍塌概率，其中，所述坍塌概率通过式(1)计算，
gr＝a1rx1r+a2rx2r+...+anrxnr (1)
其中，gr表示第r个采样断面的坍塌概率，xnr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量，anr表示第r个采样断面上的第n个位移传感器的相对位移量对gr的影响权重；
显示器：实时显示各采样断面的坍塌概率，并在坍塌概率大于预设值时，发出报警信号。
7.按照权利要求6所述的基于位移传感器的巷道坍塌预测系统，其特征在于：每个采样断面上间隔设置3个位移传感器，所述3个位置传感器的位置设置如下：对采样断面的底边进行三等分，产生两个横向等分点，第一位移传感器和第二位移传感器分别设置于两个横向等分点的正上方，对采样断面的纵向最大高度进行2等分，产生1个纵向等分点，第三位移传感器与所述纵向等分点位于同一水平高度。
8.按照权利要求6所述的基于位移传感器的巷道坍塌预测系统，其特征在于：式(1)中的anr通过对样本训练得到，其中，样本中相对位移量越大的位移传感器对应的影响权重越大。
9.按照权利要求6所述的基于位移传感器的巷道坍塌预测系统，其特征在于：采样断面沿所述巷道的深度方向等间隔设置，相邻采样断面之间均设置有通信分站，用于采集相邻采样断面上的位移传感器的相对位移量，并发送给控制总站。
10.按照权利要求6至9中任一项所述的基于位移传感器的巷道坍塌预测系统，其特征在于：每个位移传感器向通信分站发送的相对位移量数据中均包括该位移传感器的标识信息，所述标识信息包括位移传感器所在的采样断面的信息和其位于采样断面上的位置信息。
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