CN117235461B - 巷道支护等级确定方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种巷道支护等级确定方法、装置、电子设备及存储介质。包括:获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合;针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置;基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面;基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。由此提高巷道支护情况监测的全面性和覆盖率。
Description
技术领域
本申请涉及巷道监测技术领域,尤其涉及一种巷道支护等级确定方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
大规模开发矿产资源是我国矿业发展的必然趋势,深井开采已成为我国乃至世界矿业特别关注的问题。深井开采过程中,往往面临着深井岩爆和冲击地压等地质灾害,严重威胁人员和设备的安全。因此,为了保障矿山的安全生产,需要对岩体的变形和破坏进行全面的监测和预测,建立立体化防控体系,制定科学合理的支护措施,以减少事故的发生。
然而,目前的监测方法多为单点单类数据监测或单点多类数据监测,对于整个巷道面或者巷道一定范围内变动掌控程度低,监测难以同时掌握巷道各处的情况,易造成误测漏测情况。
发明内容
为了解决上述技术问题,本申请提供了一种巷道支护等级确定方法、装置、电子设备及存储介质。
第一方面,本申请实施例提供一种巷道支护等级确定方法,包括:
获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合;
针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置;
基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面;
基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述参数类型包括轮廓面位移量、外轮廓面位移量、振动量及轴力。
在一个可能的实施方式中,所述巷道围岩表面包括多个支撑面,所述支护参数集合包括与每个所述支撑面对应的子参数集合。
所述基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面,包括:
针对每个支撑面,基于所述支撑面对应的子参数集合及所述子参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建对应的参数曲面;
对多个所述支撑面对应的参数曲面进行拟合处理,得到所述支护参数集合对应的支护参数包络面。
在一个可能的实施方式中,所述基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级,包括:
针对每个支护参数包络面,确定所述支护参数包络面对应的多个监测单元,每个所述监测单元对应的监测数值,以及所述监测数值的数值总数量;
将所有所述监测数值划分为预设数量的数值范围,其中,每个所述数值范围对应一种风险级别;
针对每个数值范围,确定处于所述数值范围中的数值数量在所述数值总数量中的占比;
基于每个所述数值范围对应的占比,构建所述支护参数包络面对应的参数分析矩阵;
基于所有支护参数包络面对应的参数分析矩阵,构建所述目标巷道对应的第一风险分析矩阵;
基于所述第一风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述基于所述第一风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级,包括:
获取权重集,其中,所述权重集中包括每个所述支护参数集合对应的参数权重;
将所述权重集与所述第一风险分析矩阵相乘,得到第二风险分析矩阵;
基于所述第二风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述基于所述第二风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级,包括:
获取评分向量,其中,所述评分向量由至少一种评价等级的等级分数构建得到;
将所述评分向量和所述第二风险分析矩阵相乘,得到所述目标巷道对应的支护评价分数;
按照预设的评价分数与支护等级的对应关系,确定所述支护评价分数对应的支护等级,为所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述方法还包括:
对每个所述支护参数包络面执行以下处理:
针对所述支护参数包络面对应的每个监测数值,确定所述监测数值对应监测单元在所述支护参数包络面中的位置,以及,确定所述监测数值所处的目标数值范围;
利用所述目标数值范围对应的渲染颜色对所述位置进行渲染,得到所述支护参数包络面对应的支护效果图。
第二方面,本申请实施例提供一种巷道支护等级确定装置,包括:
获取模块,用于获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合;
位置确定模块,用于针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置;
构建模块,用于基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面;
等级确定模块,用于基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述参数类型包括轮廓面位移量、外轮廓面位移量、振动量及轴力。
在一个可能的实施方式中,所述巷道围岩表面包括多个支撑面,所述支护参数集合包括与每个所述支撑面对应的子参数集合。
所述构建模块,具体用于:
针对每个支撑面,基于所述支撑面对应的子参数集合及所述子参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建对应的参数曲面;
对多个所述支撑面对应的参数曲面进行拟合处理,得到所述支护参数集合对应的支护参数包络面。
在一个可能的实施方式中,所述等级确定模块,具体用于:
针对每个支护参数包络面,确定所述支护参数包络面对应的多个监测单元,每个所述监测单元对应的监测数值,以及所述监测数值的数值总数量;
将所有所述监测数值划分为预设数量的数值范围,其中,每个所述数值范围对应一种风险级别;
针对每个数值范围,确定处于所述数值范围中的数值数量在所述数值总数量中的占比;
基于每个所述数值范围对应的占比,构建所述支护参数包络面对应的参数分析矩阵;
基于所有支护参数包络面对应的参数分析矩阵,构建所述目标巷道对应的第一风险分析矩阵;
基于所述第一风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述等级确定模块,还用于:
获取权重集,其中,所述权重集中包括每个所述支护参数集合对应的参数权重;
将所述权重集与所述第一风险分析矩阵相乘,得到第二风险分析矩阵;
基于所述第二风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述等级确定模块,还用于:
获取评分向量,其中,所述评分向量由至少一种评价等级的等级分数构建得到;
将所述评分向量和所述第二风险分析矩阵相乘,得到所述目标巷道对应的支护评价分数;
按照预设的评价分数与支护等级的对应关系,确定所述支护评价分数对应的支护等级,为所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述装置还包括渲染模块,用于:
对每个所述支护参数包络面执行以下处理:
针对所述支护参数包络面对应的每个监测数值,确定所述监测数值对应监测单元在所述支护参数包络面中的位置,以及,确定所述监测数值所处的目标数值范围;
利用所述目标数值范围对应的渲染颜色对所述位置进行渲染,得到所述支护参数包络面对应的支护效果图。
第三方面,提供了一种电子设备,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现第一方面任一所述的方法步骤。
第四方面,提供了一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一所述的方法步骤。
第五方面,提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述任一所述的巷道支护等级确定方法。
本申请实施例有益效果:
本申请实施例提供了一种巷道支护等级确定方法、装置、电子设备及存储介质,本申请实施例中,首先,获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合,然后,针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置,并基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面,最后,基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。通过本方案,可以基于在巷道围岩表面采集的多种参数类型的支护参数集合,构建多个相应支护参数包络面,进而,通过多个支护参数包络面确定目标巷道对应的目标支护等级,由此提高巷道支护情况监测的全面性和覆盖率。
当然,实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种巷道支护等级确定方法的流程图;
图2为在目标巷道的巷道围岩表面布置监测装置的立体示意图;
图3为在目标巷道的巷道围岩表面布置监测装置的剖面示意图;
图4为一种Bezier曲线拟合效果图的示例;
图5为本申请实施例提供的另一种巷道支护等级确定方法的流程图;
图6为一种支护效果图的示例;
图7为本申请实施例提供的一种巷道支护优化流程图;
图8为本申请实施例提供的一种巷道支护等级确定装置的结构示意图;
图9为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
下面结合附图以具体实施例对本申请提供的巷道支护等级确定方法做出解释说明,实施例并不构成对本申请实施例的限定。
参见图1,为本申请实施例提供的一种巷道支护等级确定方法的实施例流程图。如图1所示,该流程可包括以下步骤:
S101,获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合。
上述参数类型包括轮廓面位移量、外轮廓面位移量、振动量及轴力。
轮廓面位移量,指巷道内壁或顶部/底部相对于设计位置发生的位移量。
外轮廓面位移量,指巷道内壁或顶部/底部相对于原有地面或相邻工作面地质体发生的位移量。
振动量,指在巷道开采或施工过程中,由于人工或机器设备的震动、爆破等原因引起的巷道实体产生的振动幅度。
轴力,指沿着巷道轴线方向作用在巷道内壁上的拉力或推力,它的方向是沿着巷道轴线的,可以是压力也可以是张力。
上述支护参数集合中包含某一采集时刻采集的、对应参数类型的所有参数,即,轮廓面位移量集合中包含在某一采集时刻,于巷道围岩表面采集的所有轮廓面位移量;外轮廓面位移量集合中包含在该采集时刻,于巷道围岩表面采集的所有外轮廓面位移量;振动量集合中包含在该采集时刻,于巷道围岩表面采集的所有振动量;轴力集合中包含在该采集时刻,于巷道围岩表面采集的所有轴力值。
应用中,可以预先在目标巷道的巷道围岩表面设置多个采集点,并在每个采集点上布置监测装置。其中,监测装置可以包括监测锚、感知桩、多点位移计。检测锚,用于监测振动量;感知桩,用于监测轴力;多点位移计,用于监测轮廓面位移量、外轮廓面位移量。
本申请实施例中,通过多个监测装置对对应采集点处的支护参数进行采集,并通过有线或者无线传输的传输方式将采集到的支护参数,传输到用于进行后续计算的计算机,由计算机的DTU (Data Transfer unit,数据传输单元)实时接收各个监测装置上传的数据,并进行储存,从而得到多种参数类型的支护参数集合。
具体的,可以利用LoRa(Long Range Radio,远距离无线电)无线信号进行支护数据的传输,不需布线,受现场施工扰动影响小。
图2所示,为在目标巷道的巷道围岩表面布置监测装置的立体示意图,图3所示,为在目标巷道的巷道围岩表面布置监测装置的剖面示意图。如图2和图3所示,监测装置(即,监测锚、感知桩、多点位移计)可以实时采集对应采集点位置上的支护参数,由某一采集时刻多个采集装置采集的多个同参数类型的支护参数构成对应的支护参数集合。
S102,针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置。
本申请实施例中,对于每个支护参数集合,首先,确定采集该支护参数集合中包含的每个支护参数的监测装置,将这些监测装置对应的采集点确定为该支护参数集合对应的采集点,进而,将这些采集点在巷道围岩表面的位置确定为该支护参数集合对应的采集位置。
S103,基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面。
本申请实施例中,巷道围岩表面包括多个支撑面,支护参数集合包括与每个支撑面对应的子参数集合(即,在对应支撑面上采集的对应参数类型的所有参数构成的集合),应用中,多个支撑面包括巷道上方的一个顶面,以及巷道两侧的两个侧面。
基于此,基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面的具体实现可包括:针对每个支撑面,基于所述支撑面对应的子参数集合及所述子参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建对应的参数曲面,对多个所述支撑面对应的参数曲面进行拟合处理,得到所述支护参数集合对应的支护参数包络面。
具体的,对于每个参数类型对应的支护参数集合执行以下处理:
针对每个支撑面,以该支撑面所在平面构建平面坐标系(X轴,Y轴),结合在该支撑面上多个采集点采集的子参数集合作为Z轴的值,构建三维坐标系。对于该支撑面上每个采集点而言,将其在对应支撑面上的位置作为平面坐标,以其采集的支护参数的值作为Z轴坐标,得到对应的三维坐标,将该支撑面上所有采集点对应的三维坐标作为对应点云数据。结合贝塞尔曲面进行点云曲面拟合运算,运算过程如下:
给定个空间点列/>,即,子参数集合对应的点云数据,可以定义张量积形式的参数多项式曲面为 m × n 次的 Bezier 曲面:
(1)
(2)
(3)
其中,为各点的位置坐标,/>与/>为伯恩斯坦基函数,表示第/>个m阶的伯恩斯坦多项式,/>表示第/>个n阶的伯恩斯坦多项式,u、v均为曲面参数。对于0到1范围内的所有u和v,所有/>和/>之和为1。
以 m = n = 2 为例,得到双二次 Bezier 曲面的定义如下:
矩阵形式如下:
图4所示为一种Bezier曲线拟合效果图的示例,如图4所示,一张双两次Bezier曲面由共9个采集点采集的数据确定,/>构成参数曲面/>的点矩阵,基于该点矩阵勾画出 Bezier 曲面的形状。/>是曲面的四个角点,决定了对应曲面的空间位置。交互地调整这9个点就可以改变曲面的形状。
按照上述方法构建每个支撑面对应的参数曲面后,将各个参数曲面进行拟合,构建支护参数集合对应的支护参数包络面。
以感知桩在某一时刻所测的轴力集合为例:
对于巷道顶面,假设巷道顶面一共存在9个采集点(其中,采集点越多,拟合结果越准确),通过感知桩采集某时刻这9个采集点的轴力,并将数据传输到计算机后,根据这9个采集点的经纬度坐标(X,Y轴)和轴力值(Z轴)构建三维坐标系。通过Bezier曲线拟合技术形成最终的三维图,即,巷道顶面对应的轴力参数曲面。同理,确定巷道两个侧面对应的轴力参数曲面。进而,将顶面对应的轴力参数曲面和两个侧面对应的轴力参数曲面进一步拟合,得到对应的轴力包络面。
同理,可以得到其他支护参数集合对应的支护参数包络面。
需要说明的是,在通过多点位移计监测巷道轮廓面和外轮廓面位移量时,可以通过每个多点位移计上的多个监测点,采集深度方向上的多个位移量,基于此,对于多个多点位移计上同一层的监测点采集的位移量,可以按照上述方法构建对应的位移包络面。例如,通过所有多点位移计上第一层监测点采集的数据建立位移包络面1,通过所有多点位移计上第二层监测点采集的数据建立位移包络面2,以此类推,建立多个位移包络面,位移包络面的数量与一个多点位移计上的监测点的数量相同。如此,可以在深度方向上构建多个位移包络面。
在一实施例中,可以基于多个位移包络面构建位移包络体,基于位移包络体进行后续计算。如此,实现了体域监测,使监测深入内部,而不是拘泥于表层监测,全面获取位移参数的变化,从而可以更加准确的描述和研究巷道空间深度范围的内部状态和动态变化。
S104,基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
本申请实施例中,在得到各个支护参数集合对应的支护参数包络面后,可以通过支护参数包络面实现对整个三维空间的监测,即,通过支护参数包络面,全面获取巷道围岩表面各个位置支护参数的变化情况,从而确定目标巷道对应的目标支护等级。如此,可以更加全面、准确的确定巷道的支护情况。
应用中,在确定目标支护等级后,可以根据目标支护等级反馈对应的优化支护建议。例如,目标支护等级表征目标巷道的支护系统安全性不足时,反馈增加一些支护;目标支护等级表征目标巷道的支护体系符合安全要求时,反馈可以沿用当前方案;目标支护等级表征目标巷道的支护体系有些过剩时,反馈适当减少一些支护,以保证系统的经济效应。从而辅助工作人员优化支护方案。
至于具体如何基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级,将通过后文实施例进行详细的解释说明,这里先不详述。
本申请实施例中,首先,获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合,然后,针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置,并基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面,最后,基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。通过本方案,可以基于在巷道围岩表面采集的多种参数类型的支护参数集合,构建多个相应支护参数包络面,进而,通过多个支护参数包络面确定目标巷道对应的目标支护等级,由此提高巷道支护情况监测的全面性和覆盖率。
参见图5,为本申请实施例提供的另一种巷道支护等级确定方法的实施例流程图。该图5所示流程在上述图1所示流程的基础上,描述如何基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。如图5所示,该流程可包括以下步骤:
S501,针对每个支护参数包络面,确定所述支护参数包络面对应的多个监测单元,每个所述监测单元对应的监测数值,以及所述监测数值的数值总数量;
S502,将所有所述监测数值划分为预设数量的数值范围,其中,每个所述数值范围对应一种风险级别;
S503,针对每个数值范围,确定处于所述数值范围中的数值数量在所述数值总数量中的占比;
S504,基于每个所述数值范围对应的占比,构建所述支护参数包络面对应的参数分析矩阵;
S505,基于所有支护参数包络面对应的参数分析矩阵,构建所述目标巷道对应的第一风险分析矩阵;
S506,基于所述第一风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
以下对S501- S506进行统一说明:
应用中,可以对目标巷道的巷道围岩表面进行划分,得到多个监测单元。对于每个监测单元而言,可以根据该监测单元在巷道围岩表面的位置,确定其在每个支护参数包络面上的位置(即,平面坐标X轴和Y轴上的值),则,该位置对应支护参数值(即,Z轴上的值),为该监测单元对应的监测数值。对于每个支护参数包络面来说,监测数值的数值总数量,与监测单元的总数量一致。
对于位移包络体来说,确定每个监测单元在该位移包络体上对应的位置(即,平面坐标X轴和Y轴上的值)后,对于每个监测单元,可以将该监测单元对应位置上的、处于不同深度的多个支护参数值,作为该监测单元对应的监测数值。其中,所有监测单元对应的监测数值取相同深度。例如,对于每个监测单元,取其在位移包络体对应位置上的、深度为1的值作为监测数值,以及,取其在位移包络体对应位置上的、深度为2的值作为监测数值。对于位移包络体来说,监测数值的数值总数量是监测单元的总数量整倍数。
数值范围,用于划分所有监测单元对应的监测数值,用户可以根据实际需求具体设置,每个数值范围对应一种风险级别,例如,无风险、低风险、中风险、高风险等。
本申请实施例中,针对每个支护参数包络面,通过计算处于每个数值范围中的监测数值的数值数量在数值总数量中的占比,构建该支护参数包络面对应的参数分析矩阵,并基于所有支护参数包络面对应的参数分析矩阵,构建目标巷道对应的第一风险分析矩阵,以对目标巷道对应的目标支护等级进行确定。
作为一种可能的实施方式,基于所述第一风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级的实现可包括:获取权重集,其中,所述权重集中包括每个所述支护参数集合对应的参数权重,将所述权重集与所述第一风险分析矩阵相乘,得到第二风险分析矩阵,基于所述第二风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。其中,权重集中所有参数权重的和为1。
由于各个类型支护参数的重要性不同,每个类型支护参数在综合质量评价中所占的比重就不同。该方案中,通过设置权重对支护参数进行量化,可以提高评价的准确性。
具体的,基于所述第二风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级的实现可包括:获取评分向量,其中,所述评分向量由至少一种评价等级的等级分数构建得到,将所述评分向量和所述第二风险分析矩阵相乘,得到所述目标巷道对应的支护评价分数,按照预设的评价分数与支护等级的对应关系,确定所述支护评价分数对应的支护等级,为所述目标巷道对应的目标支护等级。如此,可以更清晰地体现不同巷道支护情况的细微差别。
为方便理解,以下对S501- S506的整体流程进行详细说明:
(1)建立评价指标集
单项指标集={轮廓面位移变形评价,外轮廓位移变形评价,振动评价,轴力评价}=,U1指根据轮廓面位移包络面得到的参数分析矩阵,U2指根据外轮廓面位移包络面得到的参数分析矩阵,U3指根据振动包络面得到的参数分析矩阵,U4指根据轴力包络面得到的参数分析矩阵。
(2)建立权重集
建立权重集为。需要说明的是,a,b,c,b是通过归一化取得的,a+b+c+d=1。
(3)建立评语集
评语集是评价者对被评价对象可能做出的各种总的评价结果组成的集合,用V表示。本申请对质量评价分为过量、适量、次少量、少量四个等级,记为V={过量,适量,次少量,少量}。
(4)进行单因素评价
其中,因素指轮廓面位移变形评价、外轮廓位移变形评价、振动评价或轴力评价,表示第/>个因素的第/>个评语(/>=1,2,3,4),表示目标对象从因素/>对等级论域/>的隶属度。其中,每一行元素,即,一个因素对应的不同评语构成的矩阵(即,参数分析矩阵)。所有因素对应的矩阵所构成的矩阵R,即,第一风险分析矩阵。
具体字母所代表的含义见表1:
表1
其中,每行各个元素相加均为一,例如,。
(5)逐级进行矩阵运算
得到单因素评价矩阵后,结合上文得到的权重集,逐级进行模糊综合评价运算,得到最后的结果。
(6)确立评价等级和分数
为了清晰明了地体现不同项目之间质量的细微差别,使用百分制量化的方式得到最终的质量评价结果,量化过程如下。
首先,对于质量评价“过量、适量、次少量,少量”四个等级,依次分别赋予相应的分数95,85,75,65,得到评分向量。
然后,将上文得到的模糊综合评价最终结果C和评分向量VT相乘,得到该目标巷道最终的支护评价分数G。
最后,按照预设的评价分数与支护等级的对应关系,确定支护评价分数G对应的支护等级,为目标巷道对应的目标支护等级。
如表2所示,为评价分数与支护等级的对应关系:
表2
应用中,若是最后的得分在60和80之间,即目标支护等级为少或次少量,此时,认为该目标巷道的支护系统安全性不足,需要进行改进,例如,增加锚杆。
若是最后的得分在80到90之间,即目标支护等级为适量,此时,认为该目标巷道的支护体系符合安全要求,可以继续使用。
若是最后的得分在90到100之间,即目标支护等级为过量,此时,认为该目标巷道的支护体系有些过剩,可以适当减少一些支护,以保证系统的经济效应。
通过图5所示流程,可以根据各个类型支护参数对应的支护参数包络面,确定目标巷道对应的目标支护等级。如此,可以更加全面、准确的描述巷道空间深度范围的内部状态和动态变化。
此外,在本申请又一实施例中,所述方法还可以包括以下步骤:
对每个所述支护参数包络面执行以下处理:
针对所述支护参数包络面对应的每个监测数值,确定所述监测数值对应监测单元在所述支护参数包络面中的位置,以及,确定所述监测数值所处的目标数值范围,利用所述目标数值范围对应的渲染颜色对所述位置进行渲染,得到所述支护参数包络面对应的支护效果图。
本申请实施例中,对于每个支护参数包络面,可以根据该支护参数包络面上每个监测单元对应的监测数值,对对应监测单元所在的位置进行不同颜色的渲染,得到对应的支护效果图。
如图6所示为一种支护效果图的示例,其中,颜色越深,对应的监测数值越大,该位置需要增加锚杆的可能性越大。
应用中,通过展示该支护效果图,可以方便工作人员直观了解目标巷道各个位置的支护情况,从而辅助工作人员确定增加锚杆的位置。
为方便理解,对S101-S104应用在支护方案优化场景中进行说明:
图7所示为一种巷道支护优化流程图,如图7所示,首先,获取巷道现场布设的支护方案,然后,通过监测锚采集巷道上对应采集点的振动量,并构建对应振动包络面,通过感知桩采集巷道上对应采集点的轴力,并构建对应轴力包络面,以及,通过多点位移计采集巷道上对应采集点的位移量,并构建多个对应位移包络面,基于多个位移包络面构建位移包络体。
接下来,基于振动包络面确定振动评价,基于轴力包络面确定轴力评价,基于位移包络体确定位移变形评价(轮廓面位移变形评价和外轮廓面位移变形评价),最后,基于振动评价、轴力评价及位移变形评价确定目标支护等级,即,对当前支护方案的效果评价,并基于该效果评价反馈优化支护方案。
由此,实现对目标巷道的支护效果的监测,以及,对目标巷道当前支护方案的优化。
基于相同的技术构思,本申请实施例还提供了一种巷道支护等级确定装置,如图8所示,该装置包括:
获取模块701,用于获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合;
位置确定模块702,用于针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置;
构建模块703,用于基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面;
等级确定模块704,用于基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述参数类型包括轮廓面位移量、外轮廓面位移量、振动量及轴力。
在一个可能的实施方式中,所述巷道围岩表面包括多个支撑面,所述支护参数集合包括与每个所述支撑面对应的子参数集合,
所述构建模块,具体用于:
针对每个支撑面,基于所述支撑面对应的子参数集合及所述子参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建对应的参数曲面;
对多个所述支撑面对应的参数曲面进行拟合处理,得到所述支护参数集合对应的支护参数包络面。
在一个可能的实施方式中,所述等级确定模块,具体用于:
针对每个支护参数包络面,确定所述支护参数包络面对应的多个监测单元,每个所述监测单元对应的监测数值,以及所述监测数值的数值总数量;
将所有所述监测数值划分为预设数量的数值范围,其中,每个所述数值范围对应一种风险级别;
针对每个数值范围,确定处于所述数值范围中的数值数量在所述数值总数量中的占比;
基于每个所述数值范围对应的占比,构建所述支护参数包络面对应的参数分析矩阵;
基于所有支护参数包络面对应的参数分析矩阵,构建所述目标巷道对应的第一风险分析矩阵;
基于所述第一风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述等级确定模块,还用于:
获取权重集,其中,所述权重集中包括每个所述支护参数集合对应的参数权重;
将所述权重集与所述第一风险分析矩阵相乘,得到第二风险分析矩阵;
基于所述第二风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述等级确定模块,还用于:
获取评分向量,其中,所述评分向量由至少一种评价等级的等级分数构建得到;
将所述评分向量和所述第二风险分析矩阵相乘,得到所述目标巷道对应的支护评价分数;
按照预设的评价分数与支护等级的对应关系,确定所述支护评价分数对应的支护等级,为所述目标巷道对应的目标支护等级。
在一个可能的实施方式中,所述装置还包括渲染模块,用于:
对每个所述支护参数包络面执行以下处理:
针对所述支护参数包络面对应的每个监测数值,确定所述监测数值对应监测单元在所述支护参数包络面中的位置,以及,确定所述监测数值所处的目标数值范围;
利用所述目标数值范围对应的渲染颜色对所述位置进行渲染,得到所述支护参数包络面对应的支护效果图。
本申请实施例中,首先,获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合,然后,针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置,并基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面,最后,基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。通过本方案,可以基于在巷道围岩表面采集的多种参数类型的支护参数集合,构建多个相应支护参数包络面,进而,通过多个支护参数包络面确定目标巷道对应的目标支护等级,由此提高巷道支护情况监测的全面性和覆盖率。
基于相同的技术构思,本申请实施例还提供了一种电子设备,如图9所示,包括处理器111、通信接口112、存储器113和通信总线114,其中,处理器111,通信接口112,存储器113通过通信总线114完成相互间的通信,
存储器113,用于存放计算机程序;
处理器111,用于执行存储器113上所存放的程序时,实现如下步骤:
获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合;
针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置;
基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面;
基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect,PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture,EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本申请提供的又一实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一巷道支护等级确定方法的步骤。
在本申请提供的又一实施例中,还提供了一种包含指令的计算机程序产品,当其在计算机上运行时,使得计算机执行上述实施例中任一巷道支护等级确定方法。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如,DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk (SSD))等。
需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,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、物品或者设备不仅包括那些要素,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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种巷道支护等级确定方法,其特征在于,所述方法包括:
获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合;
针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置;
基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面;
基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级;
其中,所述巷道围岩表面包括多个支撑面,多个支撑面包括巷道上方的一个顶面,以及巷道两侧的两个侧面,所述支护参数集合包括与每个所述支撑面对应的子参数集合;
所述基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面,包括:
针对每个支撑面,基于所述支撑面对应的子参数集合及所述子参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建对应的参数曲面,包括巷道顶面对应的参数曲面,以及巷道两个侧面对应的参数曲面;
对多个所述支撑面对应的参数曲面进行拟合处理,得到所述支护参数集合对应的支护参数包络面;
所述基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级,包括:
针对每个支护参数包络面,确定所述支护参数包络面对应的多个监测单元,每个所述监测单元对应的监测数值,以及所述监测数值的数值总数量;
将所有所述监测数值划分为预设数量的数值范围,其中,每个所述数值范围对应一种风险级别;
针对每个数值范围,确定处于所述数值范围中的数值数量在所述数值总数量中的占比;
基于每个所述数值范围对应的占比,构建所述支护参数包络面对应的参数分析矩阵;
基于所有支护参数包络面对应的参数分析矩阵,构建所述目标巷道对应的第一风险分析矩阵;
基于所述第一风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述参数类型包括轮廓面位移量、外轮廓面位移量、振动量及轴力。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述第一风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级,包括:
获取权重集,其中,所述权重集中包括每个所述支护参数集合对应的参数权重;
将所述权重集与所述第一风险分析矩阵相乘,得到第二风险分析矩阵;
基于所述第二风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述基于所述第二风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级,包括:
获取评分向量,其中,所述评分向量由至少一种评价等级的等级分数构建得到;
将所述评分向量和所述第二风险分析矩阵相乘,得到所述目标巷道对应的支护评价分数;
按照预设的评价分数与支护等级的对应关系,确定所述支护评价分数对应的支护等级,为所述目标巷道对应的目标支护等级。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
对每个所述支护参数包络面执行以下处理:
针对所述支护参数包络面对应的每个监测数值,确定所述监测数值对应监测单元在所述支护参数包络面中的位置,以及,确定所述监测数值所处的目标数值范围;
利用所述目标数值范围对应的渲染颜色对所述位置进行渲染,得到所述支护参数包络面对应的支护效果图。
6.一种巷道支护等级确定装置,其特征在于,所述装置包括:
获取模块,用于获取在目标巷道的巷道围岩表面采集的支护数据,其中,所述支护数据包括多种参数类型的支护参数集合;
位置确定模块,用于针对每个支护参数集合,在所述巷道围岩表面确定采集所述支护参数集合的多个采集点的采集位置;
构建模块,用于基于所述支护参数集合及所述支护参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建所述支护参数集合对应的支护参数包络面;
等级确定模块,用于基于多个所述支护参数集合对应的支护参数包络面,确定所述目标巷道对应的目标支护等级;
其中,所述巷道围岩表面包括多个支撑面,多个支撑面包括巷道上方的一个顶面,以及巷道两侧的两个侧面,所述支护参数集合包括与每个所述支撑面对应的子参数集合;
所述构建模块,进一步用于:
针对每个支撑面,基于所述支撑面对应的子参数集合及所述子参数集合对应的多个所述采集点的采集位置,构建对应的参数曲面,包括巷道顶面对应的参数曲面,以及巷道两个侧面对应的参数曲面;
对多个所述支撑面对应的参数曲面进行拟合处理,得到所述支护参数集合对应的支护参数包络面;
所述等级确定模块,进一步用于:
针对每个支护参数包络面,确定所述支护参数包络面对应的多个监测单元,每个所述监测单元对应的监测数值,以及所述监测数值的数值总数量;
将所有所述监测数值划分为预设数量的数值范围,其中,每个所述数值范围对应一种风险级别;
针对每个数值范围,确定处于所述数值范围中的数值数量在所述数值总数量中的占比;
基于每个所述数值范围对应的占比,构建所述支护参数包络面对应的参数分析矩阵;
基于所有支护参数包络面对应的参数分析矩阵,构建所述目标巷道对应的第一风险分析矩阵;
基于所述第一风险分析矩阵,确定所述目标巷道对应的目标支护等级。
7.一种电子设备,其特征在于,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现权利要求1-5任一所述的方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一所述的方法的步骤。
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