CN113236364B - 基于激光器的矿井安全预警方法、设备、存储介质及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于激光器的矿井安全预警方法、设备、存储介质及装置，本发明通过获取激光器组件的发射激光数据和反射激光数据确定光谱吸收信息及位移信息，并根据光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，根据位移信息对矿井内的支架位置进行标定，并确定矿井安全等级信息，并进行预警。本发明根据光谱吸收信息及位移信息对矿井下的气体及矿井支架位置进行监测，从而根据气体监测信息及矿井支架位移信息对矿井安全进行预警，相对于现有技术机器人巡检，导致预警不及时，实现了对矿井下气体快速分析和对矿井危险区域精确定位，从而实现对矿井气体及矿井支架综合探测预警判断，提升预警精准性，并保证人员财产安全。
Description
技术领域
本发明涉及矿井安全领域，尤其涉及一种基于激光器的矿井安全预警方法、设备、存储介质及装置。
背景技术
目前，煤炭开采面临的危险多种多样，如瓦斯、火灾、塌陷、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产，目前采用的各种采空区等煤层自然发火预警技术都存在着一定的缺陷，还远远不能满足矿井火灾预警的需要，现有技术通过巡检机器人对矿井下的气体进行监测，容易导致对气体识别不及时，对气体监测范围具有局限性，从而导致预警不及时。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于激光器的矿井安全预警方法、设备、存储介质及装置，旨在解决现有技术中通过巡检机器人对矿井安全进行排查导致预警不及时的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于激光器的矿井安全预警方法，所述基于激光器的矿井安全预警方法包括以下步骤：
获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据；
根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据所述光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息；
根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息，并根据所述位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息；
根据所述气体监测信息及所述位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警。
优选地，所述根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据所述光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息的步骤，包括：
根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，根据所述光谱吸收信息中多束光谱对应的吸收波长与预设波长确定各束光谱衰减度；
根据各束光谱衰减度对矿井内混合气体类型进行标定，并获得混合气体对应的气体类型；
根据各束光谱衰减度和所述气体类型拟合预设气体浓度曲线，并获得拟合结果；
根据所述拟合结果确定各气体类型对应的气体浓度；
根据所述气体浓度和所述气体类型确定气体监测信息。
优选地，所述根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息，并根据所述位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息的步骤，包括：
根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息；
根据所述位移信息确定各光斑中心位置信息及各中心位置处的像素信息；
根据各光斑中心位置信息及各中心位置处的像素信息计算光斑位移量；
根据所述光斑位移量对应的空间移动距离对矿井内的支架位置进行标定，并获得位移标定信息。
优选地，所述根据所述气体监测信息及所述位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警的步骤，包括:
根据所述气体监测信息与预设燃爆报警信息生成第一报警信息；
根据所述位移标定信息与预设位移信息生成第二报警信息；
根据所述第一报警信息和所述第二报警信息确定矿井异常区域信息；
根据所述第一报警信息和所述第二报警信息对矿井异常区域进行危险等级判断，并获得判断结果；
根据所述异常区域信息和所述判断结果确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警。
优选地，所述根据所述气体监测信息与预设燃爆报警信息生成第一报警信息的步骤，包括：
根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息进行拟合，获得拟合曲线；
根据所述拟合曲线生成第一报警信息；
相应地，所述根据所述位移标定信息与预设位移信息生成第二报警信息的步骤，包括：
根据所述位移标定信息与预设位移信息进行比对，并获得比对结果；
根据所述比对结果生成第二报警信息。
优选地，所述根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息进行拟合，获得拟合曲线的步骤，包括：
根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息中各气体浓度进行拟合，获得拟合曲线；
相应地，所述根据所述位移标定信息与预设位移信息进行比对，并获得比对结果的步骤，包括：
根据所述位移标定信息中的空间移动距离与预设位移信息进行比对，并获得比对结果。
优选地，所述根据所述安全等级信息进行预警的步骤，包括：
根据所述异常区域信息中的异常位置信息及预设安全路线信息确定逃生路线信息；
根据所述安全等级信息和所述逃生路线信息确定预警信息；
根据所述预警信息进行预警，并向矿井内工作人员及矿井安全管理平台推送紧急疏散信息。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种基于激光器的矿井安全预警设备，所述基于激光器的矿井安全预警设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于激光器的矿井安全预警程序，所述基于激光器的矿井安全预警程序配置为实现如上文所述的基于激光器的矿井安全预警方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有基于激光器的矿井安全预警程序，所述基于激光器的矿井安全预警程序被处理器执行时实现如上文所述的基于激光器的矿井安全预警方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种基于激光器的矿井安全预警装置，所述基于激光器的矿井安全预警装置包括：
数据获取模块，用于获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据；
信息确定模块，用于根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据所述光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息；
所述信息确定模块，还用于根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息，并根据所述位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息；
安全预警模块，用于根据所述气体监测信息及所述位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警。
本发明通过获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据，根据发射激光数据及反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息；根据发射激光数据及反射激光数据确定位移信息，并根据位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息；根据气体监测信息及位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据矿井安全等级信息进行预警。由于本发明根据设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据中光谱吸收信息及位移信息对矿井下的气体及矿井支架位置进行监测，从而根据气体监测信息及矿井支架位移信息对矿井安全进行预警，本发明相对于现有技术机器人巡检，本发明实现了对矿井下气体快速分析和对矿井危险区域精确定位，从而实现对矿井气体及矿井支架综合探测预警判断，提升预警精准性，并保证人员财产安全。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的基于激光器的矿井安全预警设备的结构示意图；
图2为本发明基于激光器的矿井安全预警方法第一实施例的流程示意图；
图3为本发明基于激光器的矿井安全预警方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明基于激光器的矿井安全预警方法第三实施例的流程示意图；
图5为本发明基于激光器的矿井安全预警装置第一实施例的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的基于激光器的矿井安全预警设备结构示意图。
如图1所示，该基于激光器的矿井安全预警设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口，对于用户接口1003的有线接口在本发明中可为USB接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的存储器(Non-volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对基于激光器的矿井安全预警设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，认定为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及基于激光器的矿井安全预警程序。
在图1所示的基于激光器的矿井安全预警设备中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与所述后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接用户设备；所述基于激光器的矿井安全预警设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的基于激光器的矿井安全预警程序，并执行本发明实施例提供的基于激光器的矿井安全预警方法。
基于上述硬件结构，提出本发明基于激光器的矿井安全预警方法的实施例。
参照图2，图2为本发明基于激光器的矿井安全预警方法第一实施例的流程示意图，提出本发明基于激光器的矿井安全预警方法第一实施例。
在本实施例中，所述基于激光器的矿井安全预警方法包括以下步骤：
步骤S10：获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据。
需说明的是，本实施例执行主体可以是基于激光器的矿井安全预警系统，也可以是包含安全预警功能的设备。该设备可以是计算机、笔记本、电脑、手机等，本实施例对此不加以限制。本实施例以安全预警系统为执行主体进行说明。
应理解的是，激光器组件可以是用于对气体进行监测的激光器及用于对矿井支架进行距离及位移监测的激光器，激光器组件可以是由多个激光器组成的，激光器可以根据工作物质物态进行分类，激光器可以是固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器、自由电子激光器等，本实施例对激光器具体类型不做具体限制。
可理解的是，发射激光数据可以是指激光器组件发射激光是对应的数据，如：激光器发射激光对应的频率、入射光的光程、光强及发射时对应的温度，反射激光数据可以是激光器组件接接收发射激光被物质反射光或散射光对应的数据，如：反射光对应的光程、光强及波长等数据。
具体实现中，安全预警系统获取设置于矿井内用于检测矿井内气体、粉尘及矿井内支架的发射激光数据和反射激光数据。
步骤S20：根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据所述光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息。
需说明的是，光谱吸收信息可以是用于监测矿井气体及粉尘对应的发射激光数据和反射激光数据确定的信息，光谱吸收信息可以包含对矿进内气体及粉尘对应的发射济钢数据和反射激光数据计算得到的光谱吸收率，也可以包含光谱强度信息。
可理解的是，气体监测信息可以是通过激光传感器对矿井内的气体及粉尘等易燃爆物质进行监测信息。气体监测信息可以包含矿井内混合气体的气体浓度、环境温度及环境压强等信息，本实施例对此不加以限制。
具体实现中，安全预警系统可以根据对矿井内用于监测气体及粉尘等易燃爆物质的激光传感器采集的数据确定光谱吸收信息，从而获得气体监测信息。以提升对矿井内的气体浓度、气体环境温度及压强实时监测，该激光器采集的数据可以是实时数据也可以是历史数据。
步骤S30：根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息，并根据所述位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息。
需说明的是，位移信息可以是根据激光器组件对矿井内承载柱及支架等进行位置监测对应的激光传感器采集的发射激光数据和反射激光数据所确定的位移信息，位移信息可以是根据发射激光数据和反射激光数据中包含的激光光斑图像计算得到，位移信息可以是探测器通过接收激光回波信号，包括激光后向散射信号及激光光斑反射信号，将接收到的回波信号通过信号处理系统，提取激光光斑反射信号，并将激光光斑反射信号通过卷积算法完成图像复原，减弱矿井内气体对激光光斑成像的影响，然后校正激光光斑畸变，并可以利用高斯曲面拟合激光光斑位置，从而确定光斑在成像处的位移信息。
可理解的是，矿井内的支架可以是液压支架，根据支架作用进行分类，即可以分为支撑式支架，掩护式支架、支撑掩护式支架，本实施例对支架类型不做具体限制。
应理解的是，位移标定信息可以是针对矿井支架空间物理距离及位置对应的位移进行标定的信息，位移标定信息可以是根据位移信息中光斑位移量转换得到的空间位移量。
具体实现中，安全预警系统可以根据发射激光数据及反射激光数据确定位移信息，并根据位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息。
步骤S40：根据所述气体监测信息及所述位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警。
需说明的是，矿井安全等级信息可以是根据气体监测信息及所述位移标定信息对矿井危害的等级程度进行标定的等级信息。矿井安全等级可以是根据煤矿安全等级分类标准进行标定的信息。
具体实现中，安全预警系统可以根据气体监测信息和位移标定信息确定矿井危害等级，并根据危害等级进行预警。
本实施例获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据，根据发射激光数据及反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息；根据发射激光数据及反射激光数据确定位移信息，并根据位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息；根据气体监测信息及位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据矿井安全等级信息进行预警。由于本实施例根据设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据中光谱吸收信息及位移信息对矿井下的气体及矿井支架位置进行监测，从而根据气体监测信息及矿井支架位移信息对矿井安全进行预警，本实施例相对于现有技术机器人巡检，导致预警不及时，本实施例实现了对矿井下气体快速分析和对矿井危险区域精确定位，从而实现对矿井气体及矿井支架综合探测预警判断，提升预警精准性，并保证人员财产安全。
参照图3，图3为本发明基于激光器的矿井安全预警方法第二实施例的流程示意图，基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明基于激光器的矿井安全预警方法的第二实施例。
在本实施例中，所述步骤S20，包括：
步骤S201：根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，根据所述光谱吸收信息中多束光谱对应的吸收波长与预设波长确定各束光谱衰减度。
需说明的是，光谱可以是指复色光经过色散系统分光后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案，由于混合气体中气体分子不同，气体对特定波长光的吸收不同，混合气体中可以是指有害气体及无害气体，例如：氧化氮、一氧化碳、氢气、氨气及二氧化碳、甲烷等，本实施例对混合气体中具体包含的气体不加以限制，矿井有害气体是指矿内对人体有害的气体。主要有一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、氨等及爆炸性气体，如：沼气(甲烷)、氢气和甲烷同系物(乙烷、丙烷等)。在煤矿中有害气体主要成分是沼气，多束光谱可以是指激光穿过混合气体时，混合气体中的气体分子对应的光谱线束。
可理解的是，吸收波长可以是指激光穿过混合气体时，混合气体中的气体分子将发射光吸收后的波长。预设波长可以是指气体分子在正常情况下，各气体对激光吸收率对应的波长。
应理解的是，光谱衰减度可以是指发射激光在穿过气体分子时，光谱线强衰减程度。
具体实现中，安全预警系统通过激光组件采集的数据，根据发射激光数据及反射激光数据确定光谱吸收信息，根据光谱吸收信息中多束光谱对应的吸收波长与预设波长确定各束光谱衰减度。
步骤S202：根据各束光谱衰减度对矿井内混合气体类型进行标定，并获得混合气体对应的气体类型。
需说明的是，气体类型可以指混合气体中气体分子对应的类型，例如：混合气体中空气中含有氧气和二氧化碳，即混合气体中的气体类型为氧气和二氧化碳。
具体实现中，由于不同气体对应的吸收谱线的线强不同，即在激光器对混合气体中的气体浓度测量过程中，根据各束光谱衰减度查找预设光谱映射表对应各种气体的吸收谱线强确定混合气体中的气体类型，从而实现对混合气体中气体类型精准监测。
步骤S203：根据各束光谱衰减度和所述气体类型拟合预设气体浓度曲线，并获得拟合结果。
需说明的是，预设气体浓度曲线可以是指在各类型气体在不同衰减度对应的气体浓度曲线。
可理解的是，拟合结果可以是指不同时间段对混合气体进行监测时，各气体类型对应的气体浓度，从而实现对混合气体的精准监测，以便于后期预警。
具体实现中，安全预警系统根据各束光谱衰减度和气体类型拟合预设气体浓度曲线，获得拟合结果。
步骤S204：根据所述拟合结果确定各气体类型对应的气体浓度；
具体实现中，安全预警系统可以根据拟合结果确定各气体类型对应的气体浓度，例如：在某一时刻，根据激光器组件采集的数据与预设气体浓度曲线进行比对，获得当前时刻对应的各气体类型的气体浓度。
步骤S205：根据所述气体浓度和所述气体类型确定气体监测信息。
需说明的是，气体监测信息可以包含各时刻气体类型对应的气体浓度，气体监测信息也可以包含各时刻的环境压强及温度，由于不同的压强和温度下，气体分子大小不同，因此，通过对环境压强及温度的监测，以提升对气体监测的精准性。
在本实施例中，所述步骤S30包括：根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息；根据所述位移信息确定各光斑中心位置信息及各中心位置处的像素信息；根据各光斑中心位置信息及各中心位置处的像素信息计算光斑位移量；根据所述光斑位移量对应的空间移动距离对矿井内的支架位置进行标定，并获得位移标定信息。
需说明的是，光斑中心位置信息可以是指激光器在对矿井内的支架位置进行监测时，反射光在成像透镜上的光斑对应的中心位置信息，中心位置处的像素信息可以是指对定标图像通过matlab处理后的中心位置的像素值信息。
可理解的是光斑位移量可以是通过matlab软件处理定标图像，估计每个光斑中心处的行位置，编程选取该行，读取该位置处的像素值，并计算等间距移动后像素值移动的距离，从而根据像素值的运动确定光斑位移量。
应理解的是，位移标定信息可以是针对光斑位移量转化为空间移动距离后对支架位置进行标定的信息。
具体实现中，安全预警系统可以根据对矿井内支架进行位置监测激光器采集的光斑图像确定支架的空间移动距离。
本实施例通过获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据；根据发射激光数据及反射激光数据确定光谱吸收信息，根据光谱吸收信息中多束光谱对应的吸收波长与预设波长确定各束光谱衰减度；根据各束光谱衰减度对矿井内混合气体类型进行标定，并获得混合气体对应的气体类型；根据各束光谱衰减度和所述气体类型拟合预设气体浓度曲线，并获得拟合结果；根据拟合结果确定各气体类型对应的气体浓度；根据气体浓度和所述气体类型确定气体监测信息。根据发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息，并根据位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息；根据气体监测信息及位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据矿井安全等级信息进行预警。由于本实施例根据设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据中光谱吸收信息及位移信息对矿井下的气体及矿井支架位置进行监测，从而根据气体监测信息及矿井支架位移信息对矿井安全进行预警，本实施例相对于现有技术机器人巡检，导致预警不及时，本发明实现了对矿井下气体快速分析和对矿井危险区域精确定位，从而实现对矿井气体及矿井支架综合探测预警判断，提升预警精准性，并保证人员财产安全。
参照图4，图4为本发明基于激光器的矿井安全预警方法第三实施例的流程示意图，基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明基于激光器的矿井安全预警方法的第三实施例。
在本实施例中，所述步骤S40，包括：
步骤S401：根据所述气体监测信息与预设燃爆报警信息生成第一报警信息。
需说明的是，预设燃爆报警信息可以是指针对矿井内的混合气体各气体浓度会引发燃爆危险对应的信息，燃爆报警信息可以包含混合气体的浓度阈值，例如：在煤矿的矿井内，空气中常魂有可燃性的气体和粉末，当气体和粉末达到一定浓度时，会因为机器做工产生的火花导致燃爆，因此对矿井内各气体浓度的监测尤为重要，针对不同的施工区域对气体浓度的安全限制范围不同，因此预设燃爆报警信息可以根据施工区域的不同设定气体浓度报警阈值。
可理解的是，第一报警信息可以是根据矿井内的气体浓度与预设气体安全浓度范围生成报警信号，并进行报警，报警信息可以包含气体浓度、气体类型以及针对气体浓度的报警等级。
具体实现中，安全预警系统可以根据气体监测信息与预设燃爆报警信息对矿井内的气体安全进行预判，并生成第一报警信息。
步骤S402：根据所述位移标定信息与预设位移信息生成第二报警信息。
需说明的是，预设位移信息可以是针对矿井内巷道及施工区域的支架可偏移距离范围。
可理解的是，第二报警信息可以是针对矿井内支架位移生成的报警信息，第二报警信息中可以包含矿井内发生位移的位置信息。
具体实现中，安全预警系统可以根据对位移进行监测的激光器组件采集的位移信息对矿井内的支架进行位置标定，根据支架空间位移与预设可偏移距离范围进行比对，在位移标定信息超出该范围时，生成报警信息，以提升对矿井内的支架稳定性监测，避免因矿井塌陷导致的人员伤害，以便于后期安排逃生路线时，保证通道安全性。
步骤S403：根据所述第一报警信息和所述第二报警信息确定矿井异常区域信息。
需说明的是，矿井异常区域信息可以包含矿井发生异常的区域信息，即可以是气体浓度异常及支架位移异常对应的区域信息，该区域信息可以根据矿井内的架构、深度及编号生成的信息。
具体实现中，安全预警系统可以根据第一报警信息和第二报警信息确定矿井异常区域。从而提升对矿井内异常区域精准定位，以便于后期规划逃生路方案。
步骤S404：根据所述第一报警信息和所述第二报警信息对矿井异常区域进行危险等级判断，并获得判断结果。
需说明的是，判断结果可以是根据第一报警信息中气体浓度异常信息及第二报警信息中支架位移程度所确定危险等级结果。
具体实现中，针对不同的报警信息生成的危险等级类型不同，例如：在只有第一报警信息时，生成的是燃爆危险等级，在只有第二报警信息时，生成的是塌陷危险等级，在第一报警信息及第二报警信息都存在时，根据两者报警信息权重信息判断当前危险等级。
步骤S405：根据所述异常区域信息和所述判断结果确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警。
需说明的是，矿井安全等级可以分为重大风险、较大风险、一般风险和低风险，矿井安全等级信息可以包含发生异常的区域位置信息及根据发生异常的危险类型所确定的信息。
具体实现中，安全预警系统可以根据异常区域信息和判断结果确定矿井安全等级信息，从而实现对发生异常的区域精准定位，提升预警精准性。
进一步地，为了预判矿井中混合气体中可燃爆的气体浓度增减趋势，从而实现对矿井安全及时预警，所述步骤S401，包括：根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息进行拟合，获得拟合曲线；根据所述拟合曲线生成第一报警信息；相应地，所述步骤S402，包括：根据所述位移标定信息与预设位移信息进行比对，并获得比对结果；根据所述比对结果生成第二报警信息。
需说明的是，拟合曲线可以是根据气体检测信息与预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度进行拟合生成的曲线，所述拟合曲线可以用于预判矿井中气体浓度走势，即可以用于预判矿井中混合气体中可燃爆的气体浓度增减趋势，从而实现对矿井安全及时预警。
可理解的是，比对结果可以是根据位移标定信息与预设位移信息进行比对确定矿井中支架实际空间位置变化是否超出安全范围，在对比结果超出安全范围时，生成第二报警信息。
具体实现中，安全预警系统根据气体监测信息中包含的各气体浓度与预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度进行拟合，获得拟合曲线，并确定矿井内的气体是否超出燃爆气体安全浓度范围，在超出范围时，生成第一报警信息，根据位移标定信息与预设位移信息进行比对确定矿井中支架实际空间位置变化是否超出安全范围，在对比结果超出安全范围时，生成第二报警信息。通过对矿井内的气体及矿井支架进行实时监测，并对气体浓度及支架位移进行变化趋势预判，从而实现对矿井安全的精准预警。
进一步地，为了实现对矿井安全的精准预警，所述根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息进行拟合，获得拟合曲线的步骤，包括：根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息中各气体浓度进行拟合，获得拟合曲线；相应地，所述根据所述位移标定信息与预设位移信息进行比对，并获得比对结果的步骤，包括：根据所述位移标定信息中的空间移动距离与预设位移信息进行比对，并获得比对结果。
具体实现中，安全预警系统根据气体监测信息中包含的各气体浓度与预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度进行拟合，获得拟合曲线，并确定矿井内的气体是否超出燃爆气体安全浓度范围，在超出范围时，生成第一报警信息，根据位移标定信息与预设位移信息进行比对确定矿井中支架实际空间移动距离是否超出安全范围，在对比结果超出安全范围时，生成第二报警信息。通过对矿井内的气体及矿井支架进行实时监测，并对气体浓度及支架位移进行变化趋势预判，从而实现对矿井安全的精准预警。
进一步地，为了实现更高效的救援疏散，所述根据所述安全等级信息进行预警的步骤，包括：根据所述异常区域信息中的异常位置信息及预设安全路线信息确定逃生路线信息；根据所述安全等级信息和所述逃生路线信息确定预警信息；根据所述预警信息进行预警，并向矿井内工作人员及矿井安全管理平台推送紧急疏散信息。
需说明的是，预设安全路线信息可以是根据矿井内的架构信息，即矿井内安全通道及对应的逃生物资预先设置的人员疏散路线信息。
可理解的是，预警信息可以是根据当前危害发生的紧急程度及对应的疏散路线所确定的信息，安全预警系统可以将预警信息推送至矿井内的工作人员及安全管理平台，安全管理平台可以跟当地救援平台连接，以实现在危害发生时，救援部署及时到达现场。
具体实现中，安全预警系统可以根据矿井内异常区域的异常位置信息确定逃生路线，并根据逃生路线信息生成预警信息推送至矿井内的工作人员、现场管理人员及安全管理平台，现场管理人员可以根据预警信息将矿井外的工作人员进行疏散，从而实现更高效的救援疏散。
本实施例中通过获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据；根据发射激光数据及反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息；根据发射激光数据及反射激光数据确定位移信息，并根据位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息；根据气体监测信息与预设燃爆报警信息生成第一报警信息；根据位移标定信息与预设位移信息生成第二报警信息；根据第一报警信息和第二报警信息确定矿井异常区域信息；根据第一报警信息和第二报警信息对矿井异常区域进行危险等级判断，并获得判断结果；根据异常区域信息和判断结果确定矿井安全等级信息，并根据矿井安全等级信息进行预警。本实施例通过对矿井内内的气体及支架实时监测，并根据监测信息生成报警信息，并确定矿井内异常区域信息，进行危险等级判断，从而进行预警，本实施例相对于现有技术机器人巡检，导致预警不及时，本实施例实现了对矿井下气体快速分析和对矿井危险区域精确定位，从而实现对矿井气体及矿井支架综合探测预警判断，提升预警精准性，并保证人员财产安全。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有基于激光器的矿井安全预警程序，所述基于激光器的矿井安全预警程序被处理器执行时实现如上文所述的基于激光器的矿井安全预警方法的步骤。
参照图5，图5为本发明基于激光器的矿井安全预警装置第一实施例的结构框图。
如图5所示，本发明实施例提出的基于激光器的矿井安全预警装置包括：
数据获取模块10，用于获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据；
信息确定模块20，用于根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据所述光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息；
所述信息确定模块20，还用于根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息，并根据所述位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息；
安全预警模块30，用于根据所述气体监测信息及所述位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警。
本实施例获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据，根据发射激光数据及反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息；根据发射激光数据及反射激光数据确定位移信息，并根据位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息；根据气体监测信息及位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据矿井安全等级信息进行预警。由于本实施例根据设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据中光谱吸收信息及位移信息对矿井下的气体及矿井支架位置进行监测，从而根据气体监测信息及矿井支架位移信息对矿井安全进行预警，本实施例相对于现有技术机器人巡检，导致预警不及时，本实施例实现了对矿井下气体快速分析和对矿井危险区域精确定位，从而实现对矿井气体及矿井支架综合探测预警判断，提升预警精准性，并保证人员财产安全。
进一步地，所述信息确定模块20还用于根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，根据所述光谱吸收信息中多束光谱对应的吸收波长与预设波长确定各束光谱衰减度；根据各束光谱衰减度对矿井内混合气体类型进行标定，并获得混合气体对应的气体类型；根据各束光谱衰减度和所述气体类型拟合预设气体浓度曲线，并获得拟合结果；根据所述拟合结果确定各气体类型对应的气体浓度；根据所述气体浓度和所述气体类型确定气体监测信息。
进一步地，所述信息确定模块20还用于根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息；根据所述位移信息确定各光斑中心位置信息及各中心位置处的像素信息；根据各光斑中心位置信息及各中心位置处的像素信息计算光斑位移量；根据所述光斑位移量对应的空间移动距离对矿井内的支架位置进行标定，并获得位移标定信息。
进一步地，所述安全预警模块30还用于根据所述气体监测信息与预设燃爆报警信息生成第一报警信息；根据所述位移标定信息与预设位移信息生成第二报警信息；根据所述第一报警信息和所述第二报警信息确定矿井异常区域信息；根据所述第一报警信息和所述第二报警信息对矿井异常区域进行危险等级判断，并获得判断结果；根据所述异常区域信息和所述判断结果确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警。
进一步地，所述信息确定模块20还用于根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息进行拟合，获得拟合曲线；根据所述拟合曲线生成第一报警信息；根据所述位移标定信息与预设位移信息进行比对，并获得比对结果；根据所述比对结果生成第二报警信息。
进一步地，所述信息确定模块20还用于根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息中各气体浓度进行拟合，获得拟合曲线；根据所述位移标定信息中的空间移动距离与预设位移信息进行比对，并获得比对结果。
进一步地，所述安全预警模块30，所述根据所述异常区域信息中的异常位置信息及预设安全路线信息确定逃生路线信息；根据所述安全等级信息和所述逃生路线信息确定预警信息；根据所述预警信息进行预警，并向矿井内工作人员及矿井安全管理平台推送紧急疏散信息。
本发明基于激光器的矿井安全预警装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。
此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有基于激光器的矿井安全预警程序，所述基于激光器的矿井安全预警程序被处理器执行时实现如上文所述的基于激光器的矿井安全预警方法的步骤。
应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。
需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。
另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的基于激光器的矿井安全预警方法，此处不再赘述。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为名称。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器镜像(Read Only Memory image，ROM)/随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于激光器的矿井安全预警方法，其特征在于，所述基于激光器的矿井安全预警方法包括以下步骤：
获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据；
根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据所述光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息；
根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息，并根据所述位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息；
根据所述气体监测信息及所述位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警；
所述根据所述气体监测信息及所述位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警的步骤，包括:
根据所述气体监测信息与预设燃爆报警信息生成第一报警信息；
根据所述位移标定信息与预设位移信息生成第二报警信息；
根据所述第一报警信息和所述第二报警信息确定矿井异常区域信息；
根据所述第一报警信息和所述第二报警信息对矿井异常区域进行危险等级判断，并获得判断结果；
根据所述异常区域信息和所述判断结果确定矿井安全等级信息，并根据所述异常区域信息中的异常位置信息及预设安全路线信息确定逃生路线信息；
根据所述安全等级信息和所述逃生路线信息确定预警信息；
根据所述预警信息进行预警，并向矿井内工作人员及矿井安全管理平台推送紧急疏散信息。
2.如权利要求1所述的基于激光器的矿井安全预警方法，其特征在于，所述根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据所述光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息的步骤，包括：
根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，根据所述光谱吸收信息中多束光谱对应的吸收波长与预设波长确定各束光谱衰减度；
根据各束光谱衰减度对矿井内混合气体类型进行标定，并获得混合气体对应的气体类型；
根据各束光谱衰减度和所述气体类型拟合预设气体浓度曲线，并获得拟合结果；
根据所述拟合结果确定各气体类型对应的气体浓度；
根据所述气体浓度和所述气体类型确定气体监测信息。
3.如权利要求1所述的基于激光器的矿井安全预警方法，其特征在于，所述根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息，并根据所述位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息的步骤，包括：
根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息；
根据所述位移信息确定各光斑中心位置信息及各中心位置处的像素信息；
根据各光斑中心位置信息及各中心位置处的像素信息计算光斑位移量；
根据所述光斑位移量对应的空间移动距离对矿井内的支架位置进行标定，并获得位移标定信息。
4.如权利要求1所述的基于激光器的矿井安全预警方法，其特征在于，所述根据所述气体监测信息与预设燃爆报警信息生成第一报警信息的步骤，包括：
根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息进行拟合，获得拟合曲线；
根据所述拟合曲线生成第一报警信息；
相应地，所述根据所述位移标定信息与预设位移信息生成第二报警信息的步骤，包括：
根据所述位移标定信息与预设位移信息进行比对，并获得比对结果；
根据所述比对结果生成第二报警信息。
5.如权利要求4所述的基于激光器的矿井安全预警方法，其特征在于，所述根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息进行拟合，获得拟合曲线的步骤，包括：
根据预设燃爆报警信息中的预设燃爆气体浓度对所述气体监测信息中各气体浓度进行拟合，获得拟合曲线；
相应地，所述根据所述位移标定信息与预设位移信息进行比对，并获得比对结果的步骤，包括：
根据所述位移标定信息中的空间移动距离与预设位移信息进行比对，并获得比对结果。
6.一种基于激光器的矿井安全预警设备，其特征在于，所述基于激光器的矿井安全预警设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于激光器的矿井安全预警程序，所述基于激光器的矿井安全预警程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的基于激光器的矿井安全预警方法的步骤。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有基于激光器的矿井安全预警程序，所述基于激光器的矿井安全预警程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的基于激光器的矿井安全预警方法的步骤。
8.一种基于激光器的矿井安全预警装置，其特征在于，所述基于激光器的矿井安全预警装置包括：
数据获取模块，用于获取设置于矿井内的激光器组件的发射激光数据和反射激光数据；
信息确定模块，用于根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定光谱吸收信息，并根据所述光谱吸收信息对矿井内的混合气体进行监测，以获得气体监测信息；
所述信息确定模块，还用于根据所述发射激光数据及所述反射激光数据确定位移信息，并根据所述位移信息对矿井内的支架位置进行标定，以获得位移标定信息；
安全预警模块，用于根据所述气体监测信息及所述位移标定信息确定矿井安全等级信息，并根据所述矿井安全等级信息进行预警；
所述安全预警模块，还用于根据所述气体监测信息与预设燃爆报警信息生成第一报警信息；根据所述位移标定信息与预设位移信息生成第二报警信息；根据所述第一报警信息和所述第二报警信息确定矿井异常区域信息；根据所述第一报警信息和所述第二报警信息对矿井异常区域进行危险等级判断，并获得判断结果；根据所述异常区域信息和所述判断结果确定矿井安全等级信息，并根据所述异常区域信息中的异常位置信息及预设安全路线信息确定逃生路线信息；根据所述安全等级信息和所述逃生路线信息确定预警信息；根据所述预警信息进行预警，并向矿井内工作人员及矿井安全管理平台推送紧急疏散信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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