CN114912060A - 一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，本发明通过对井下运输隧道内的井下运输情况进行监测，获取各隧道子区域内煤矿带式输送机、噪音和煤矿散落的相关参数，处理得到各隧道子区域内煤矿带式输送机综合安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数，进一步分析得到各隧道子区域的总运输安全系数，进而提高井下运输安全监测结果的准确性和可靠性，精准判断井下运输隧道的安全运输状态，从而避免井下运输过程中出现安全隐患时无法及时处理的问题，保证井下运输人员和机械的绝对安全，为后期井下运输隧道的煤矿运输提供保障。

Description

一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理 系统

技术领域

本发明涉及井下运输安全监测管理领域，涉及到一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统。

背景技术

随着工业的发展，对煤矿、石油和天然气等资源的需求大大增加，开采资源的技术和安全问题愈发得到重视，而井下运输安全是其中一个重要方面。因此，对井下运输安全进行监测管理具有重要的意义。

目前，现有技术中的井下运输安全监测管理方式主要采用人工在现场勘察，即通过安全员到施工现场检查每一处可能存在安全隐患的地方，再做出相应的修正和完善。该方式虽然简单，但是存在着弊端：

安全员只能凭借工作经验查看煤矿带式输送机的支撑部件、传动滚件和输送带的状态，由此判断是否有安全隐患，无法获得详细数据进行理论性分析，判断结果的准确性并不高，且安全员在对各处存在安全隐患的地方进行排查的时候可能存在遗漏，从而无法对井下运输安全进行全方位无死角、高判别度的监测管理，进而存在井下运输出现安全隐患时无法及时辨别并处理的问题，进一步威胁井下运输人员的生命安全，且对井下运输机械的运行安全造成影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，实现对井下运输安全监测管理的功能。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

本发明提供一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，包括：

井下运输隧道区域划分模块用于将井下运输隧道区域按照隧道长度等距划分方式进行划分，得到井下运输隧道区域中各隧道子区域，将各隧道子区域按照顺序依次编号为1,2,...,i,...,n；

存储数据库用于存储井下运输隧道区域的标准煤矿带式输送机输送带弧面半径和存储井下运输隧道区域的噪音设定音色、噪音设定响度和噪音设定音高。

煤矿带式输送机参数采集模块用于对各隧道子区域内煤矿带式输送机的相关参数进行监测，其中相关参数包括支撑部件参数、传动滚件参数和输送带参数；

煤矿带式输送机参数分析模块用于对各隧道子区域内煤矿带式输送机的相关参数进行分析，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的综合运输安全系数；

隧道子区域噪音参数采集模块用于采集各隧道子区域的声音振动波，根据各隧道子区域的声音振动波，获得各隧道子区域内声音音色、声音响度和声音音高；

隧道子区域噪音参数分析模块用于根据各隧道子区域内噪音音色、噪音响度和噪音音高，分析得到各隧道子区域的噪音综合影响系数；

煤矿散落面积采集模块用于监测各隧道子区域内各级危险掉落区域的煤矿散落面积；

煤矿散落参数分析模块用于分析各隧道子区域的各级危险区域煤矿散落面积，得到各隧道子区域的煤矿散落面积安全影响系数；

井下运输安全综合分析模块用于对各隧道子区域的煤矿带式输送机综合运输安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数进行分析，得到各隧道子区域的总运输安全系数；

风险预警模块用于分析各隧道子区域的总运输安全系数，评估各隧道子区域的运输状态，根据各隧道子区域的运输状态进行相应的处理。

在上述实施例的基础上，所述煤矿带式输送机参数采集模块包括支撑部件参数采集单元、传动滚件参数采集单元和输送带参数采集单元，其中：

所述支撑部件参数采集单元用于通过第一摄像头分别采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件左侧图像和支撑部件右侧图像，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值、支撑部件垂直角度差值、支撑部件总裂纹长度和支撑部件总腐蚀面积，将各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值、支撑部件垂直角度差值、支撑部件总裂纹长度和支撑部件总腐蚀面积分别记为

和

所述传动滚件参数采集单元用于通过第二高清摄像头采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件左侧图像和传动滚件右侧图像，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件中点垂直高度差值和传动滚件垂直角度差值，并通过第一x射线检测仪分别对各隧道子区域内煤矿带式输送机的左侧传动滚件和右侧传动滚件的表面进行扫描，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件表面总裂纹长度、传动滚件表面总腐蚀面积和传动滚件表面总粘连异物面积，将各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件滚筒中点垂直高度差值、传动滚件滚筒垂直角度差值、传动滚件滚筒总裂纹长度、传动滚件滚筒总腐蚀面积、传动滚件滚筒表面总粘连异物面积分别记为

和

所述输送带参数采集单元用于对各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带弧面进行若干检测点的布设，通过激光测距仪采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带上各检测点处弧面半径，并通过第二x射线检测仪采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带空载时附着异物厚度。

在上述实施例的基础上，所述煤矿带式输送机参数分析模块包括支撑部件安全系数分析单元、传动滚件安全系数分析单元和输送带安全系数分析单元，其中所述支撑部件安全系数分析单元用于分析各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件安全系数，具体方法为：

将各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值

支撑部件垂直角度差值

支撑部件总裂纹长度

和支撑部件总腐蚀面积

代入公式

得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件安全系数

i表示第i个隧道子区域的编号，i＝1,2,3...n，Δh_1阈、Δθ_1阈、l_1阈、S_1阈分别表示预设的煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值阈值、支撑部件垂直角度差值阈值、支撑部件总裂纹长度阈值和支撑部件总腐蚀面积阈值，α₁表示预设的支撑部件垂直高度差值补偿系数，β₁表示预设的支撑部件垂直角度差值，γ₁表示预设的支撑部件总裂纹长度补偿系数，λ₁表示预设的支撑部件的总腐蚀面积补偿系数。

在上述实施例的基础上，所述传动滚件安全系数分析单元用于分析各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件安全系数，具体分析方法为：

将各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件垂直高度差值、传动滚件垂直角度差值、传动滚件总裂纹长度、传动滚件总腐蚀面积和传动滚件表面总粘连异物面积代入公式

得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件安全系数

Δh_2阈表示预设的传动滚件垂直高度差值阈值，α₂表示预设的传动滚件垂直高度差值系数，Δθ_2阈表示预设的传动滚件垂直角度差值阈值，β₂表示预设的传动滚件垂直角度差值补偿系数，l_2阈表示预设的传动滚件总裂纹长度阈值，γ₂表示预设的传动滚件总裂纹长度补偿系数，S_2阈表示预设的传动滚件总腐蚀面积阈值，λ₂表示预设的传动滚件总腐蚀面积补偿系数，S_粘阈表示预设的传动滚件表面总粘连异物面积阈值，ν表示预设的传动滚件表面总粘连异物面积补偿系数。

在上述实施例的基础上，所述输送带安全系数分析单元用于分析各隧道子区域内输送带安全系数，具体步骤为：

D₁:提取各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带上各检测点处弧面半径和输送带空载时附着异物厚度；

D₂:将上述参数代入公式

得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带安全系数

r₀表示为井下运输隧道区域的标准煤矿带式输送机输送带弧面半径，α₃表示输送带弧面半径补偿系数，h_附阈表示预设的输送带空载时附着异物厚度阈值，β₃表示输送带空载时附着异物厚度补偿系数，e表示自然常数，π表示圆周率，

表示第i个隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带上第j个检测点处弧面半径，j＝1,2,3,...t，

表示第i个隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带空载时附着异物厚度。

在上述实施例的基础上，所述煤矿带式输送机参数分析模块中各隧道子区域的煤矿带式输送机的综合运输安全系数的具体分析方式为：

将各隧道子区域内支撑部件安全系数、传动滚件安全系数和输送带安全系数代入公式

得到各隧道子区域的煤矿带式输送机的综合运输安全系数T₁ ⁱ。

在上述实施例的基础上，所述隧道子区域噪音参数分析模块中分析计算各隧道子区域内噪音综合影响系数的具体步骤为如下：

B₁:将各隧道子区域内噪音音色、噪音响度和噪音音高分别与存储数据库中存储的井下运输隧道区域的噪音设定音色、噪音设定响度和噪音设定音高进行匹对，获得各隧道子区域内噪音音色匹配度χⁱ、噪音响度匹配度φⁱ和噪音音高匹配度κⁱ；

B₂:将上述参数代入公式

得到各隧道子区域的噪音综合影响系数

δ₁表示噪音音色匹配度补偿系数，δ₂表示噪音响度匹配度补偿系数，δ₃表示噪音音高匹配度补偿系数。

在上述实施例的基础上，所述煤矿散落参数分析模块中各隧道子区域的煤矿散落面积安全影响系数的分析方法如下：

将各隧道子区域内各级危险掉落区域的煤矿散落面积代入公式

得到各隧道子区域的煤矿散落面积安全影响系数

其中

为第i个隧道子区域内一级危险掉落区域、二级危险掉落区域和三级掉落区域的煤矿散落面积，C_1阈为预设的一级危险掉落区域的允许煤矿散落面积，C_2阈为预设的二级危险掉落区域的允许煤矿散落面积，C_3阈为预设的三级危险掉落区域的允许煤矿散落面积，η₁、η₂、η₃分别为预设的一、二、三级危险掉落区域的权重因子。

在上述实施例的基础上，所述井下运输安全综合分析模块中分析各隧道子区域的总运输安全系数的方法具体为：

将各隧道子区域的煤矿带式输送机综合影响系数T₁ ⁱ、噪音综合影响系数

和煤矿散落面积安全影响系数

代入公式

得到各隧道子区域的总运输安全系数

在上述实施例的基础上，所述风险预警模块中评估各隧道子区域的运输状态，根据各隧道子区域的运输状态进行相应的处理，具体步骤为：

F₁:将各隧道子区域的总运输安全系数分别与预设的标准总运输安全系数进行比对，若某隧道子区域的总运输安全系数小于预设的标准总运输安全系数，表明该隧道子区域的运输处于危险运输状态，则执行F₂；

F₂:将各隧道子区域的煤矿带式输送机的综合运输安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数分别与预设的标准煤矿带式输送机综合影响系数、预设的标准噪音综合影响系数和预设的标准煤矿散落面积安全影响系数进行比对分析，根据对比分析的结果进行相应的处理。

相对于现有技术，本发明所述的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统以下有益效果：

本发明提供的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，通过对井下运输隧道内的井下运输情况进行监测，获取各隧道子区域内煤矿带式输送机、噪音和煤矿散落的相关参数，处理得到各隧道子区域内煤矿带式输送机综合安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数，从而避免井下运输过程中出现安全隐患时无法及时处理的问题，保证井下运输人员和机械的绝对安全。

本发明提供的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，通过获取的各隧道子区域内煤矿带式输送机综合安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数，分析得到各隧道子区域的总运输安全系数，评估各隧道子区域的运输状态，从而能够精准判断井下运输隧道的安全运输状态，进一步提高井下运输安全监测结果的准确性和可靠性，为后期井下运输隧道的煤矿运输提供保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统模块连接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明提供一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，包括井下运输隧道区域划分模块、存储数据库、煤矿带式输送机参数采集模块、煤矿带式输送机参数分析模块、隧道子区域噪音参数采集模块、隧道子区域噪音参数分析模块、煤矿散落面积采集模块、煤矿散落参数分析模块、井下运输安全综合分析模块和风险预警模块。

所述井下运输隧道区域划分模块分别与煤矿带式输送机参数采集模块、隧道子区域噪音参数采集模块和煤矿散落面积采集模块连接，煤矿带式输送机参数采集模块与煤矿带式输送机参数分析模块连接，隧道子区域噪音参数采集模块与隧道子区域噪音参数分析模块连接，煤矿散落面积采集模块与煤矿散落参数分析模块连接，存储数据库分别与煤矿带式输送机参数分析模块、隧道子区域噪音参数分析模块和井下运输安全综合分析模块连接，井下运输安全综合分析模块与风险预警模块连接。

所述井下运输隧道区域划分模块用于将井下运输隧道区域按照隧道长度等距划分方式进行划分，得到井下运输隧道区域中各隧道子区域，将各隧道子区域按照顺序依次编号为1,2,...,i,...,n。

所述存储数据库用于存储井下运输隧道区域的标准煤矿带式输送机输送带弧面半径和存储井下运输隧道区域的噪音设定音色、噪音设定响度和噪音设定音高。

所述煤矿带式输送机参数采集模块用于对各隧道子区域内煤矿带式输送机的相关参数进行监测，其中相关参数包括支撑部件参数、传动滚件参数和输送带参数。

作为一种优选方案，所述煤矿带式输送机参数采集模块包括支撑部件参数采集单元、传动滚件参数采集单元和输送带参数采集单元。

进一步地，所述支撑部件参数采集单元用于通过第一摄像头分别采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件左侧图像和支撑部件右侧图像，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值、支撑部件垂直角度差值、支撑部件总裂纹长度和支撑部件总腐蚀面积，将各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值、支撑部件垂直角度差值、支撑部件总裂纹长度和支撑部件总腐蚀面积分别记为

和

更进一步地，上述各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值的获取方式为：通过各隧道子区域内煤矿带式输送机左侧支撑部件的图像和右侧支撑部件的图像，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的左侧支撑部件垂直高度和右侧支撑部件垂直高度，对比分析得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值；

上述各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直角度差值的获取方式为：通过各隧道子区域内煤矿带式输送机左侧支撑部件的图像和右侧支撑部件的图像，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的左侧支撑部件垂直角度和右侧支撑部件垂直角度，对比分析得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直角度差值；

上述各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件总裂纹长度的获取方式为：通过各隧道子区域内煤矿带式输送机左侧支撑部件的图像和右侧支撑部件的图像，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的左侧支撑部件各条裂纹长度和右侧支撑部件各条裂纹长度，进行累加得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件总裂纹长度；

上述各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件总腐蚀面积的获取方式为：通过各隧道子区域内煤矿带式输送机左侧支撑部件的图像和右侧支撑部件的图像，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的左侧支撑部件各处腐蚀面积和右侧支撑部件各处腐蚀面积，进行累加得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件总腐蚀面积。

进一步地，所述传动滚件参数采集单元用于通过第二高清摄像头采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件左侧图像和传动滚件右侧图像，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件中点垂直高度差值和传动滚件垂直角度差值，并通过第一x射线检测仪分别对各隧道子区域内煤矿带式输送机的左侧传动滚件和右侧传动滚件的表面进行扫描，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件表面总裂纹长度、传动滚件表面总腐蚀面积和传动滚件表面总粘连异物面积，将各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件滚筒中点垂直高度差值、传动滚件滚筒垂直角度差值、传动滚件滚筒总裂纹长度、传动滚件滚筒总腐蚀面积、传动滚件滚筒表面总粘连异物面积分别记为

和

进一步地，所述输送带参数采集单元用于对各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带弧面进行若干检测点的布设，通过激光测距仪采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带上各检测点处弧面半径，并通过第二x射线检测仪采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带空载时附着异物厚度。

所述煤矿带式输送机参数分析模块用于对各隧道子区域内煤矿带式输送机的相关参数进行分析，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的综合运输安全系数。

作为一种优选方案，所述煤矿带式输送机参数分析模块包括支撑部件安全系数分析单元、传动滚件安全系数分析单元和输送带安全系数分析单元。

进一步地，所述支撑部件安全系数分析单元用于分析各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件安全系数，具体方法为：

将各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值

支撑部件垂直角度差值

支撑部件总裂纹长度

和支撑部件总腐蚀面积

代入公式

得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件安全系数

i表示第i个隧道子区域的编号，i＝1,2,3...n，Δh_1阈、Δθ_1阈、l_1阈、S_1阈分别表示预设的煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值阈值、支撑部件垂直角度差值阈值、支撑部件总裂纹长度阈值和支撑部件总腐蚀面积阈值，α₁表示预设的支撑部件垂直高度差值补偿系数，β₁表示预设的支撑部件垂直角度差值，γ₁表示预设的支撑部件总裂纹长度补偿系数，λ₁表示预设的支撑部件的总腐蚀面积补偿系数。

进一步地，所述传动滚件安全系数分析单元用于分析各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件安全系数，具体分析方法为：

将各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件垂直高度差值、传动滚件垂直角度差值、传动滚件总裂纹长度、传动滚件总腐蚀面积和传动滚件表面总粘连异物面积代入公式

得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件安全系数

Δh_2阈表示预设的传动滚件垂直高度差值阈值，α₂表示预设的传动滚件垂直高度差值系数，Δθ_2阈表示预设的传动滚件垂直角度差值阈值，β₂表示预设的传动滚件垂直角度差值补偿系数，l_2阈表示预设的传动滚件总裂纹长度阈值，γ₂表示预设的传动滚件总裂纹长度补偿系数，S_2阈表示预设的传动滚件总腐蚀面积阈值，λ₂表示预设的传动滚件总腐蚀面积补偿系数，S_粘阈表示预设的传动滚件表面总粘连异物面积阈值，ν表示预设的传动滚件表面总粘连异物面积补偿系数。

进一步地，所述输送带安全系数分析单元用于分析各隧道子区域内输送带安全系数，具体步骤为：

D₁:提取各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带上各检测点处弧面半径和输送带空载时附着异物厚度；

D₂:将上述参数代入公式

得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带安全系数

r₀表示为井下运输隧道区域的标准煤矿带式输送机输送带弧面半径，α₃表示输送带弧面半径补偿系数，h_附阈表示预设的输送带空载时附着异物厚度阈值，β₃表示输送带空载时附着异物厚度补偿系数，e表示自然常数，π表示圆周率，

表示第i个隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带上第j个检测点处弧面半径，j＝1,2,3,...t，

表示第i个隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带空载时附着异物厚度。

进一步地，所述煤矿带式输送机参数分析模块中各隧道子区域的煤矿带式输送机的综合运输安全系数的具体分析方式为：

将各隧道子区域内支撑部件安全系数、传动滚件安全系数和输送带安全系数代入公式

得到各隧道子区域的煤矿带式输送机的综合运输安全系数T₁ ⁱ。

所述隧道子区域噪音参数采集模块用于采集各隧道子区域的声音振动波，根据各隧道子区域的声音振动波，获得各隧道子区域内声音音色、声音响度和声音音高。

进一步地，所述隧道子区域噪音参数采集模块中获得各隧道子区域内声音音色、声音响度和声音音高的具体方法为:

根据各隧道子区域的声音振动波，得到各隧道子区域的声音振动波对应类型，并将各隧道子区域的声音振动波对应类型与预设的各隧道子区域的设定声音对应的振动波类型进行对比，筛选各隧道子区域的声音音色；

根据各隧道子区域的声音振动波，得到各隧道子区域的声音振动波对应幅值，并将各隧道子区域的声音振动波对应幅值与预设的各隧道子区域的设定声音对应的振动波幅值进行对比，筛选各隧道子区域的声音响度；

根据各隧道子区域的声音振动波，得到各隧道子区域的声音振动波对应频率，并将各隧道子区域的声音振动波对应频率与预设的各隧道子区域的设定声音对应的振动波频率进行对比，筛选各隧道子区域的声音音高。

所述隧道子区域噪音参数分析模块用于根据各隧道子区域内噪音音色、噪音响度和噪音音高，分析得到各隧道子区域的噪音综合影响系数。

进一步地，所述隧道子区域噪音参数分析模块中各隧道子区域内噪音音色匹配度、噪音响度匹配度和噪音音高匹配度的获取方式为：

将各隧道子区域的声音音色与存储数据库中存储的各隧道子区域的噪音设定音色进行对比，若某隧道子区域的声音音色与噪音设定音色相同，则该隧道子区域的噪音音色匹配度为σ₁，反之，则该隧道子区域的噪音音色匹配度为σ′₁，并统计各隧道子区域的噪音音色匹配度χⁱ，其中χⁱ＝σ₁或σ′₁；

将各隧道子区域的声音响度与存储数据库中存储的各隧道子区域的噪音设定响度进行对比，若某隧道子区域的声音响度大于噪音设定响度，则该隧道子区域的噪音响度匹配度为σ₂，反之，则该隧道子区域的噪音响度匹配度为σ′₂，并统计各隧道子区域的噪音响度匹配度φⁱ，其中φⁱ＝σ₂或σ′₂；

将各隧道子区域的声音音高与存储数据库中存储的各隧道子区域的噪音设定音高进行对比，若某隧道子区域的声音音高大于噪音设定音高，则该隧道子区域的噪音音高匹配度为σ₃，反之，则该隧道子区域的噪音音高匹配度为σ′₃，并统计各隧道子区域的噪音音高匹配度κⁱ，其中κⁱ＝σ₃或σ′₃。

作为一种优选方案，所述隧道子区域噪音参数分析模块中分析计算各隧道子区域内噪音综合影响系数的具体步骤如下：

B₁:将各隧道子区域内噪音音色、噪音响度和噪音音高分别与存储数据库中存储的井下运输隧道区域的噪音设定音色、噪音设定响度和噪音设定音高进行匹对，获得各隧道子区域内噪音音色匹配度χⁱ、噪音响度匹配度φⁱ和噪音音高匹配度κⁱ；

B₂:将上述参数代入公式

得到各隧道子区域的噪音综合影响系数

δ₁表示噪音音色匹配度补偿系数，δ₂表示噪音响度匹配度补偿系数，δ₃表示噪音音高匹配度补偿系数。

所述煤矿散落面积采集模块用于监测各隧道子区域内各级危险掉落区域的煤矿散落面积。

所述煤矿散落参数分析模块用于分析各隧道子区域的各级危险区域煤矿散落面积，得到各隧道子区域的煤矿散落面积安全影响系数。

进一步地，所述煤矿散落参数分析模块中各隧道子区域的煤矿散落面积安全影响系数的分析方法如下：

将各隧道子区域内各级危险掉落区域的煤矿散落面积代入公式

得到各隧道子区域的煤矿散落面积安全影响系数

其中

为第i个隧道子区域内一级危险掉落区域、二级危险掉落区域和三级掉落区域的煤矿散落面积，C_1阈为预设的一级危险掉落区域的允许煤矿散落面积，C_2阈为预设的二级危险掉落区域的允许煤矿散落面积，C_3阈为预设的三级危险掉落区域的允许煤矿散落面积，η₁、η₂、η₃分别为预设的一、二、三级危险掉落区域的权重因子。

需要说明的是，本发明通过对井下运输隧道内的井下运输情况进行监测，获取各隧道子区域内煤矿带式输送机、噪音和煤矿散落的相关参数，处理得到各隧道子区域内煤矿带式输送机综合安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数，从而在井下运输时对各处可能存在安全隐患的地方进行全方位无死角、高判别度的监测管理，进而避免井下运输时出现安全隐患时无法及时处理的问题，保证井下运输的人员和机械的绝对安全。

所述井下运输安全综合分析模块用于对各隧道子区域的煤矿带式输送机综合运输安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数进行分析，得到各隧道子区域的总运输安全系数。

进一步地，所述井下运输安全综合分析模块中分析各隧道子区域的总运输安全系数的方法具体为：

将各隧道子区域的煤矿带式输送机综合影响系数T₁ ⁱ、噪音综合影响系数

和煤矿散落面积安全影响系数

代入公式

得到各隧道子区域的总运输安全系数

所述风险预警模块用于分析各隧道子区域的总运输安全系数，评估各隧道子区域的运输状态，根据各隧道子区域的运输状态进行相应的处理。

进一步地，所述风险预警模块中评估各隧道子区域的运输状态，根据各隧道子区域的运输状态进行相应的处理，具体步骤为：

F₁:将各隧道子区域的总运输安全系数分别与预设的标准总运输安全系数进行比对，若某隧道子区域的总运输安全系数小于预设的标准总运输安全系数，表明该隧道子区域的运输处于危险运输状态，则执行F₂；

F₂:将各隧道子区域的煤矿带式输送机的综合运输安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数分别与预设的标准煤矿带式输送机综合影响系数、预设的标准噪音综合影响系数和预设的标准煤矿散落面积安全影响系数进行比对分析，根据对比分析的结果进行相应的处理。

进一步地，上述将各隧道子区域的煤矿带式输送机综合安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数分别与预设的标准煤矿带式输送机综合安全系数、标准噪音综合影响系数和标准煤矿散落面积安全影响系数进行比对分析的具体方法为：

安全影响系数分别与存储数据库中存储的井下运输隧道区域的标准煤矿带式输

以分析各隧道子区域的煤矿带式输送机综合安全系数为例，若某隧道子区域的煤矿带式输送机综合安全系数小于预设的标准煤矿带式输送机综合安全系数，表明该隧道子区域的煤矿带式输送机存在运输风险，则该隧道子区域的煤矿带式输送机对应的报警灯发出预警。

需要说明的是，本发明通过获取的各隧道子区域内煤矿带式输送机综合安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数，分析得到各隧道子区域的总运输安全系数，评估各隧道子区域的运输状态，且在不安全的情况下能够进一步判断风险的来源，根据各隧道子区域的运输状态进行相应的处理。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，其特征在于，包括：

井下运输隧道区域划分模块用于将井下运输隧道区域按照隧道长度等距划分方式进行划分，得到井下运输隧道区域中各隧道子区域，将各隧道子区域按照顺序依次编号为1,2,...,i,...,n；

存储数据库用于存储井下运输隧道区域的标准煤矿带式输送机输送带弧面半径和存储井下运输隧道区域的噪音设定音色、噪音设定响度和噪音设定音高。

煤矿带式输送机参数采集模块用于对各隧道子区域内煤矿带式输送机的相关参数进行监测，其中相关参数包括支撑部件参数、传动滚件参数和输送带参数；

煤矿带式输送机参数分析模块用于对各隧道子区域内煤矿带式输送机的相关参数进行分析，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的综合运输安全系数；

隧道子区域噪音参数采集模块用于采集各隧道子区域的声音振动波，根据各隧道子区域的声音振动波，获得各隧道子区域内声音音色、声音响度和声音音高；

隧道子区域噪音参数分析模块用于根据各隧道子区域内噪音音色、噪音响度和噪音音高，分析得到各隧道子区域的噪音综合影响系数；

煤矿散落面积采集模块用于监测各隧道子区域内各级危险掉落区域的煤矿散落面积；

煤矿散落参数分析模块用于分析各隧道子区域的各级危险区域煤矿散落面积，得到各隧道子区域的煤矿散落面积安全影响系数；

井下运输安全综合分析模块用于对各隧道子区域的煤矿带式输送机综合运输安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数进行分析，得到各隧道子区域的总运输安全系数；

风险预警模块用于分析各隧道子区域的总运输安全系数，评估各隧道子区域的运输状态，根据各隧道子区域的运输状态进行相应的处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，其特征在于：所述煤矿带式输送机参数采集模块包括支撑部件参数采集单元、传动滚件参数采集单元和输送带参数采集单元，其中：

所述支撑部件参数采集单元用于通过第一摄像头分别采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件左侧图像和支撑部件右侧图像，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值、支撑部件垂直角度差值、支撑部件总裂纹长度和支撑部件总腐蚀面积，将各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值、支撑部件垂直角度差值、支撑部件总裂纹长度和支撑部件总腐蚀面积分别记为

和

所述传动滚件参数采集单元用于通过第二高清摄像头采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件左侧图像和传动滚件右侧图像，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件中点垂直高度差值和传动滚件垂直角度差值，并通过第一x射线检测仪分别对各隧道子区域内煤矿带式输送机的左侧传动滚件和右侧传动滚件的表面进行扫描，得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件表面总裂纹长度、传动滚件表面总腐蚀面积和传动滚件表面总粘连异物面积，将各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件滚筒中点垂直高度差值、传动滚件滚筒垂直角度差值、传动滚件滚筒总裂纹长度、传动滚件滚筒总腐蚀面积、传动滚件滚筒表面总粘连异物面积分别记为

和

所述输送带参数采集单元用于对各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带弧面进行若干检测点的布设，通过激光测距仪采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带上各检测点处弧面半径，并通过第二x射线检测仪采集各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带空载时附着异物厚度。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，其特征在于：所述煤矿带式输送机参数分析模块包括支撑部件安全系数分析单元、传动滚件安全系数分析单元和输送带安全系数分析单元，其中所述支撑部件安全系数分析单元用于分析各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件安全系数，具体方法为：

将各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值

支撑部件垂直角度差值

支撑部件总裂纹长度

和支撑部件总腐蚀面积

代入公式

得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的支撑部件安全系数

i表示第i个隧道子区域的编号，i＝1,2,3...n，Δh_1阈、Δθ_1阈、l_1阈、S_1阈分别表示预设的煤矿带式输送机的支撑部件垂直高度差值阈值、支撑部件垂直角度差值阈值、支撑部件总裂纹长度阈值和支撑部件总腐蚀面积阈值，α₁表示预设的支撑部件垂直高度差值补偿系数，β₁表示预设的支撑部件垂直角度差值，γ₁表示预设的支撑部件总裂纹长度补偿系数，λ₁表示预设的支撑部件的总腐蚀面积补偿系数。

4.根据权利要求3所述的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，其特征在于：所述传动滚件安全系数分析单元用于分析各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件安全系数，具体分析方法为：

将各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件垂直高度差值、传动滚件垂直角度差值、传动滚件总裂纹长度、传动滚件总腐蚀面积和传动滚件表面总粘连异物面积代入公式

得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的传动滚件安全系数

Δh_2阈表示预设的传动滚件垂直高度差值阈值，α₂表示预设的传动滚件垂直高度差值系数，Δθ_2阈表示预设的传动滚件垂直角度差值阈值，β₂表示预设的传动滚件垂直角度差值补偿系数，l_2阈表示预设的传动滚件总裂纹长度阈值，γ₂表示预设的传动滚件总裂纹长度补偿系数，S_2阈表示预设的传动滚件总腐蚀面积阈值，λ₂表示预设的传动滚件总腐蚀面积补偿系数，S_粘阈表示预设的传动滚件表面总粘连异物面积阈值，ν表示预设的传动滚件表面总粘连异物面积补偿系数。

5.根据权利要求3所述的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，其特征在于：所述输送带安全系数分析单元用于分析各隧道子区域内输送带安全系数，具体步骤为：

D₁:提取各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带上各检测点处弧面半径和输送带空载时附着异物厚度；

D₂:将上述参数代入公式

得到各隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带安全系数

r₀表示为井下运输隧道区域的标准煤矿带式输送机输送带弧面半径，α₃表示输送带弧面半径补偿系数，h_附阈表示预设的输送带空载时附着异物厚度阈值，β₃表示输送带空载时附着异物厚度补偿系数，e表示自然常数，π表示圆周率，

表示第i个隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带上第j个检测点处弧面半径，j＝1,2,3,...t，

表示第i个隧道子区域内煤矿带式输送机的输送带空载时附着异物厚度。

6.根据权利要求1所述的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，其特征在于：所述煤矿带式输送机参数分析模块中各隧道子区域的煤矿带式输送机的综合运输安全系数的具体分析方式为：

将各隧道子区域内支撑部件安全系数、传动滚件安全系数和输送带安全系数代入公式

得到各隧道子区域的煤矿带式输送机的综合运输安全系数

7.根据权利要求1所述的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，其特征在于：所述隧道子区域噪音参数分析模块中分析计算各隧道子区域内噪音综合影响系数的具体步骤如下：

B₁:将各隧道子区域内噪音音色、噪音响度和噪音音高分别与存储数据库中存储的井下运输隧道区域的噪音设定音色、噪音设定响度和噪音设定音高进行匹对，获得各隧道子区域内噪音音色匹配度χⁱ、噪音响度匹配度φⁱ和噪音音高匹配度κⁱ；

B₂:将上述参数代入公式

得到各隧道子区域的噪音综合影响系数

δ₁表示噪音音色匹配度补偿系数，δ₂表示噪音响度匹配度补偿系数，δ₃表示噪音音高匹配度补偿系数。

8.根据权利要求1所述的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，其特征在于：所述煤矿散落参数分析模块中各隧道子区域的各级危险区域煤矿散落面积安全影响系数的分析方法如下：

将各隧道子区域内各级危险掉落区域的煤矿散落面积代入公式

得到各隧道子区域的煤矿散落面积安全影响系数

其中

为第i个隧道子区域内一级危险掉落区域、二级危险掉落区域和三级掉落区域的煤矿散落面积，C_1阈为预设的一级危险掉落区域的允许煤矿散落面积，C_2阈为预设的二级危险掉落区域的允许煤矿散落面积，C_3阈为预设的三级危险掉落区域的允许煤矿散落面积，η₁、η₂、η₃分别为预设的一、二、三级危险掉落区域的权重因子。

9.根据权利要求1所述的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，其特征在于：所述井下运输安全综合分析模块中分析各隧道子区域的总运输安全系数的方法具体为：

将各隧道子区域的煤矿带式输送机的综合运输安全系数

噪音综合影响系数

和煤矿散落面积安全影响系数

代入公式

得到各隧道子区域的总运输安全系数

10.根据权利要求1所述的一种基于数字化技术的井下运输安全可视化智能监测管理系统，其特征在于：所述风险预警模块中评估各隧道子区域的运输状态，根据各隧道子区域的运输状态进行相应的处理，具体步骤为：

F₁:将各隧道子区域的总运输安全系数分别与预设的标准总运输安全系数进行比对，若某隧道子区域的总运输安全系数小于标准总运输安全系数，表明该隧道子区域的运输处于危险运输状态，则执行F₂；

F₂:将各隧道子区域的煤矿带式输送机的综合运输安全系数、噪音综合影响系数和煤矿散落面积安全影响系数分别与预设的标准煤矿带式输送机综合影响系数、预设的标准噪音综合影响系数和预设的标准煤矿散落面积安全影响系数进行比对分析，根据对比分析的结果进行相应的处理。

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