CN117495157A - 煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统，所述系统包括特征信息获取模块、监测预警感知模块、施工质量追溯模块和施工安全管控模块，本发明基于隧道施工现场内所有施工设备的定位信号和运行状态信息建立多源特征信息融合系统和数据库，能够在隧道施工过程中实时监测设备的运行状态并及时提取出异常信号，且能够快速识别追踪出异常设备的位置信息，进行精准报警，有效提高施工现场的管控能力；利用施工质量追溯数据库，系统采集和记录隧道施工过程中的质量数据，了解施工工艺各个环节的质量，从而最终控制煤矿采空区岩溶隧道整体的施工工程质量。

Description

煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯 系统

技术领域

本发明属于隧道施工领域，涉及一种煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统。

背景技术

在岩溶隧道施工过程中，需要对煤矿采空区施工现场内所有设备的运行状态进行检测和监管，由于施工现场内的设备安装数量繁多，易导致不能够在设备出现异常时及时感知并快速确定异常设备的位置，需要工作人员逐一进行排查，工作效率低，且在排查过程中容易出现安全事故。此外，由于岩溶隧道工程施工工艺稳定性较差，工艺复杂、过程数据采集量大，施工过程中重要数据不能回溯和有效分析，难以控制和管理施工工艺过程，也不能形成有效的知识积累，并且行业内一直缺少有效的管理手段对施工生产过程中的工艺数据进行有效管理，致使施工过程工艺数据难以保持完整性、准确性、实时性和一致性。

发明内容

为了解决当前煤矿采空区岩溶隧道施工过程中，现场不能够在出现异常状态信息时及时感知并快速确定异常设备位置的困难，本发明提供了一种煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统，包括特征信息获取模块、监测预警感知模块、施工质量追溯模块和施工安全管控模块，其中：

所述特征信息获取模块用于获取煤矿采空区岩溶隧道工程施工作业场景多源设备的动态实时信息，并对目标进行检测、识别、跟踪和定位处理；

所述监测预警感知模块用于将煤矿采空区岩溶隧道施工全周期中的历史多维信息与特征信息获取模块获取的实况多维信息进行融合，从而进行危险态势感知，并根据感知结果发出预警信号；

所述施工质量追溯模块包括施工质量数据库和施工数据云平台，通过搭建施工质量数据库，将岩溶隧道施工全周期的工程地质、水文地质、施工原材料、运输、监控、质量记录、过程记录等信息实时上传到监控端并显示，同时备份数据传输至施工数据云平台，实现隧道全周期施工质量可追溯；

所述施工安全管控模块分别与特征信息获取模块、监测预警感知模块和施工质量追溯模块连接，用于根据识别感知结果对煤矿采空区岩溶隧道施工场景进行统一管控。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

本发明基于煤矿采空区岩溶隧道施工现场内所有施工设备的定位信号和运行状态信息建立多源特征信息融合系统和数据库，能够在隧道施工过程中实时监测设备的运行状态并及时提取出异常信号，且能够快速识别追踪出异常设备的位置信息，进行精准报警，有效提高施工现场的管控能力；利用施工质量追溯数据库，系统采集和记录隧道施工过程中的质量数据，了解施工工艺各个环节的质量，从而最终控制煤矿采空区岩溶隧道整体的施工工程质量。

附图说明

图1为本发明煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统的整体结构示意图，图中：1-特征信息获取模块；2-监测预警感知模块；3-施工质量追溯模块；4-施工安全管控模块；5-运行信息获取单元；6-信息识别检测单元；7-施工定位追踪单元；8-特征信息融合单元；9-预警感知响应单元；10-施工质量数据库；11-施工数据云平台；12-预警信息反馈单元；13-施工设备管控单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统，如图1所示，所述系统包括特征信息获取模块、监测预警感知模块、施工质量追溯模块和施工安全管控模块，其中：

所述特征信息获取模块包括隧道施工过程中运行信息获取单元、信息识别检测单元和施工定位追踪单元，用于获取隧道工程施工作业场景多源设备的动态实时信息，并对目标进行检测、识别、跟踪和定位处理；

所述监测预警感知模块包括特征信息融合单元和预警感知响应单元，用于将岩溶隧道施工全周期中的历史多维信息与特征信息获取模块获取的实况多维信息进行融合，从而进行危险态势感知，并根据感知结果发出预警信号；

所述施工质量追溯模块包括施工质量数据库和施工数据云平台，通过搭建施工质量数据库，将岩溶隧道施工全周期的工程地质、水文地质、施工原材料、运输、监控、质量记录、过程记录等信息实时上传到监控端并显示，同时备份数据传输至施工数据云平台，实现隧道全周期施工质量可追溯；

所述施工安全管控模块包括预警信息反馈单元和施工设备管控单元，此模块分别与特征信息获取模块、监测预警感知模块和施工质量追溯模块连接，用于根据识别感知结果对煤矿采空区岩溶隧道施工场景进行统一管控。

本发明中，所述特征信息获取模块中的运行信息获取单元用于实时获取施工设备的运行状态信息，并将状态信息实时发送至信息识别检测单元；信息识别检测单元用于将施工设备的运行状态信息与施工质量追溯模块中的历史信息进行比较，并识别出异常的运行信号，将异常信号发送至施工定位追踪单元；施工定位追踪单元用于提取异常运行信号所对应的施工设备，并输出异常施工设备的位置信息。

本发明中，所述监测预警感知模块中的特征信息融合单元，将基于SENet等深度学习算法将岩溶隧道施工全周期中的历史多维信息与特征信息获取模块的实况多维信息进行特征级融合，预警感知响应单元根据施工风险评估准则设置相应的预警分级和分级阈值，对不同危险态势进行等级划分，并针对不同危险等级发出不同的警报信号。

本发明中，所述施工安全管控模块中的施工安全管控模块根据监测预警感知模块报告的警报信息向施工管控人员实时反馈，施工设备管控单元对出现异常信号且达到预警等级的施工设备进行处理。

上述煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统的具体使用方法如下：

步骤一：在煤矿采空区岩溶隧道施工过程中，由特征信息获取模块1中的运行信息获取单元5实时获取施工设备的运行状态信息，并将状态信息实时发送至信息识别检测单元6；信息识别检测单元6将施工设备的运行状态信息与施工质量追溯模块3中施工质量数据库10中记录的信息进行比较，并识别出异常的运行信号，将异常信号发送至施工定位追踪单元7；施工定位追踪单元7提取出异常运行信号所对应的施工设备，并追踪出异常施工设备的定位信息；

步骤二：在施工出现异常情况时，监测预警感知模块2将施工质量数据库10中的历史多维信息与特征信息获取模块1获取的实时多源异构信息通过SENet等深度学习算法，在特征信息融合单元8进行特征级融合，根据施工风险评估准则设置相应的预警分级和分级阈值，对不同危险态势进行等级划分，并针对不同危险等级由预警感知响应单元9发出不同的警报信号；

步骤三：煤矿采空区岩溶隧道施工全周期的工程地质、水文地质、施工原材料、运输、监控、质量记录、过程记录等信息由现场人员录入施工质量数据库10，并将所述信息传输至监控端，由监控端实时显示所述接收的信息；备份数据上传至施工数据云平台11，可追溯施工全周期的工程地质、水文地质资料，隧道施工原材料信息、隧道开挖信息、隧道支护信息、混凝土浇筑信息、隧道龙架结构信息及龙架变形信息；

步骤四：施工安全管控模块4与特征信息获取模块1、监测预警感知模块2和施工质量追溯模块3连接，根据监测预警感知模块2报告的警报信息，由预警信息反馈单元12向现场管控人员实时反馈，管理人员可结合工程施工经验，通过施工设备管控单元13对出现异常信号且达到预警等级的施工设备进行处理。

Claims (5)

1.一种煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统，其特征在于所述系统包括特征信息获取模块、监测预警感知模块、施工质量追溯模块和施工安全管控模块，其中：

所述特征信息获取模块用于获取煤矿采空区岩溶隧道工程施工作业场景多源设备的动态实时信息，并对目标进行检测、识别、跟踪和定位处理；

所述监测预警感知模块用于将煤矿采空区岩溶隧道施工全周期中的历史多维信息与特征信息获取模块获取的实况多维信息进行融合，从而进行危险态势感知，并根据感知结果发出预警信号；

所述施工质量追溯模块包括施工质量数据库和施工数据云平台，通过搭建施工质量数据库，将岩溶隧道施工全周期的工程地质、水文地质、施工原材料、运输、监控、质量记录、过程记录信息实时上传到监控端并显示，同时备份数据传输至施工数据云平台，实现隧道全周期施工质量可追溯；

所述施工安全管控模块分别与特征信息获取模块、监测预警感知模块和施工质量追溯模块连接，用于根据识别感知结果对煤矿采空区岩溶隧道施工场景进行统一管控。

2.根据权利要求1所述的煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统，其特征在于所述特征信息获取模块包括隧道施工过程中运行信息获取单元、信息识别检测单元和施工定位追踪单元，运行信息获取单元用于实时获取施工设备的运行状态信息，并将状态信息实时发送至信息识别检测单元；信息识别检测单元用于将施工设备的运行状态信息与施工质量追溯模块中的历史信息进行比较，并识别出异常的运行信号，将异常信号发送至施工定位追踪单元；施工定位追踪单元用于提取异常运行信号所对应的施工设备，并输出异常施工设备的位置信息。

3.根据权利要求1所述的煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统，其特征在于所述监测预警感知模块包括特征信息融合单元和预警感知响应单元，特征信息融合单元用于将岩溶隧道施工全周期中的历史多维信息与特征信息获取模块获取的实况多维信息进行特征级融合，预警感知响应单元用于根据施工风险评估准则设置相应的预警分级和分级阈值，对不同危险态势进行等级划分，并针对不同危险等级发出不同的警报信号。

4.根据权利要求1所述的煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统，其特征在于所述施工安全管控模块包括预警信息反馈单元和施工设备管控单元，施工安全管控模块根据监测预警感知模块报告的警报信息向施工管控人员实时反馈，施工设备管控单元对出现异常信号且达到预警等级的施工设备进行处理。

5.一种权利要求1-4任一项所述煤矿采空区岩溶隧道全周期施工特征信息融合与质量追溯系统的使用方法，其特征在于所述使用方法包括如下步骤：

步骤一：在煤矿采空区岩溶隧道施工过程中，由特征信息获取模块中的运行信息获取单元实时获取施工设备的运行状态信息，并将状态信息实时发送至信息识别检测单元；信息识别检测单元将施工设备的运行状态信息与施工质量追溯模块中施工质量数据库中记录的信息进行比较，并识别出异常的运行信号，将异常信号发送至施工定位追踪单元；施工定位追踪单元提取出异常运行信号所对应的施工设备，并追踪出异常施工设备的定位信息；

步骤二：在施工出现异常情况时，监测预警感知模块将施工质量数据库中的历史多维信息与特征信息获取模块获取的实时多源异构信息在特征信息融合单元进行特征级融合，根据施工风险评估准则设置相应的预警分级和分级阈值，对不同危险态势进行等级划分，并针对不同危险等级由预警感知响应单元发出不同的警报信号；

步骤三：煤矿采空区岩溶隧道施工全周期的工程地质、水文地质、施工原材料、运输、监控、质量记录、过程记录信息由现场人员录入施工质量数据库，并将所述信息传输至监控端，由监控端实时显示所述接收的信息；备份数据上传至施工数据云平台，可追溯施工全周期的工程地质、水文地质资料，隧道施工原材料信息、隧道开挖信息、隧道支护信息、混凝土浇筑信息、隧道龙架结构信息及龙架变形信息；

步骤四：施工安全管控模块与特征信息获取模块、监测预警感知模块和施工质量追溯模块连接，根据监测预警感知模块报告的警报信息，由预警信息反馈单元向现场管控人员实时反馈，管理人员可结合工程施工经验，通过施工设备管控单元对出现异常信号且达到预警等级的施工设备进行处理。