CN117782226A - 矿山安全预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了矿山安全预警系统，包括：坡面扫描机构，坡面扫描机构用于对矿山坡面变化情况进行实时扫描；震动感应机构，震动感应机构用于感应坡面震动情况；内层面反馈机构，内层面反馈机构用于矿山内层面结构进行探测；坡面扫描机构上设置有装盒，装盒内设置有开发板，开发板上设置有统筹分析模组和控输模组，统筹分析模组用于结合坡面扫描机构所获坡面变化信息、震动感应机构所获坡面震动信息以及内层面反馈机构所获矿山内层面结构信息，进行安全预警信息分析。能够针对矿山坡面受到的震动、坡面内部结构和坡面外貌综合性分析，在矿山滑坡前，提供较为可靠的安全预警信息。

Description

矿山安全预警系统

技术领域

本发明属于安全预警信号处理技术领域，具体涉及矿山安全预警系统。

背景技术

露天矿山开采过程中，通常采用的阶梯式开采方式来进行，主要特点在于：这种从上至下的开采方式，能够大大降低开采过程中带来的矿山坡面滑坡，间接性提高开采安全性。

而在实际开展矿山开采工作过程中，矿山坡面形貌是发生矿山滑坡的原因之一，但促发矿山滑坡原因主要在于：开采过程中，受到开采设备的影响造成的坡面震动，使得本来不太稳定的坡面结构变得更加不稳定；再者就是坡面内部构造也存在一定的影响，若坡面内部存在的空包较多，受到震动或者其它因素的影响下，坡面较容易出现滑坡。

授权公告号为：CN116739183B的发明专利，公开了一种矿山安全风险预警预测系统，图像建模模块，用于对平面转换后的矿山山体图像进行频率分解并融合，获得融合图像，并基于融合图像搭建出初步山体结构模型；范围确定模块，用于对融合图像进行单位面积分解和边界增强，获得边界增强子图像，并基于边界增强子图像的修正值确定出区域修正范围；激光建模模块，用于对区域修正范围进行重新建模，获得区域修正范围模型；方位确定模块，用于基于初步山体模型和区域修正范围模型进行处理，并确定出区域修正范围模型在初步山体结构模型中的融合方位；区域确定模块，用于基于融合方位获得完整山体结构模型，通过完整山体结构模型和预设山体结构模型确定出矿山的形变区域；危险预测模块，用于对矿山的形变区域进行凹陷曲率计算，获得形变区域的当前曲率，并基于当前曲率和形变区域在预设山体结构模型中对应的初始曲率预测出矿山危险区域；危险预警模块，用于基于矿山危险区域位置发送预警信号；范围确定模块，包括：边界优化子模块，用于将构建出初步山体结构模型的融合图像分割为多个单位面积的第二子图像，对所有第二子图像进行图像边界检测，确定所有第二子图像的边界部分，对所有第二子图像的边界部分进行边界增强，得到边界增强子图像集合；修正值计算子模块，用于基于以下公式确定边界增强子图像集合中每个边界增强子图像的修正值：式中，θ为边界增强子图像的修正值，a为边界增强子图像的下边界在平面直角坐标系中的纵坐标值，b为边界增强子图像的上边界在平面直角坐标系中的纵坐标值，c为边界增强子图像的左边界在平面直角坐标系中的横坐标值，d为边界增强子图像的右边界在平面直角坐标系中的横坐标值，P(x,y)为边界增强子图像中坐标(x,y)处的像素点与对应边界增强子图像中增强边界中每个像素点之间的像素差值中的最大值，Q(x,y)为边界增强子图像中坐标(x,y)处的像素点与对应边界增强子图像中增强边界中每个像素点之间的像素差值中的最小值，dx、dy为自变量微分；范围判断子模块，用于将边界增强子图像集合中修正值大于额定修正值的边界增强子图像当作待修正区域，将所有待修正区域在初步山体结构模型中对应的区域范围当作区域修正范围；激光建模模块，包括：激光采样子模块，在区域修正范围中确定出多个扫描点，控制无人机在扫描点在矿山山体中对应的实际位置进行扫描，得到对应扫描点的三维点云数据；重合度计算子模块，用于对计算出所有相邻扫描点的三维点云数据的重合度；补充扫描子模块，用于在重合度小于最小重合度阈值的相邻扫描点之间插入新的扫描点，并补充获取新的扫描点的三维点云数据，直至最新确定出的所有相邻扫描点的三维点云数据之间的重合度都不小于最小重合度阈值时，则获得第一三维点云数据；点云去重子模块，用于将第一三维点云数据中重合度超出最大重合度阈值的相邻扫描点的三维点云数据随机去除一组，获得第二三维点云数据；配准点子模块，用于将第二三维点云数据中相邻扫描点的三维点云数据中的相同三维点云确定为对应相邻扫描点的配准点；点云合成子模块，用于基于配准点将对应相邻扫描点的三维点云数据进行点云合成，得到区域修正范围的完整点云；模型构建子模块，用于基于区域修正范围的完整点云构建出区域修正范围模型。

由此可以看出，该种安全风险预警预测系统，通过对山体扫描并进行三维重构，并通过完整山体结构模型和预设山体结构模型确定出矿山的形变区域，并且还可对矿山的形变区域进行凹陷曲率计算，获得形变区域的当前曲率，并基于当前曲率和形变区域在预设山体结构模型中对应的初始曲率预测出矿山危险区域。

然而，针对矿山坡面的滑坡预警处理方面，由于滑坡的发生一般速度较快，仅对矿山坡面形貌变化监测是不够的，部分滑坡的出现前，矿山坡面形貌变化较小，或者很难被监测到，若坡面内部存在的空包较多，再受到开采设备的影响造成的坡面震动，会促发坡面结构的不稳定性，因此在预警前，容易出现滑坡现象，为此有必要开发一种能够针对矿山坡面受到的震动、坡面内部结构和坡面外貌综合性分析，在矿山滑坡前，提供较为可靠的安全预警信息的矿山安全预警系统。

发明内容

本发明的目的在于提供矿山安全预警系统，以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：矿山安全预警系统，包括：

坡面扫描机构，所述坡面扫描机构用于对矿山坡面变化情况进行实时扫描；

震动感应机构，所述震动感应机构用于感应坡面震动情况；

内层面反馈机构，所述内层面反馈机构用于矿山内层面结构进行探测；

坡面扫描机构上设置有装盒，所述装盒内设置有开发板，所述开发板上设置有统筹分析模组和控输模组，所述统筹分析模组用于结合坡面扫描机构所获坡面变化信息、震动感应机构所获坡面震动信息以及内层面反馈机构所获矿山内层面结构信息，进行安全预警信息分析，并将安全预警信息传输至外设电脑；所述控输模组用于控制坡面扫描机构扫描转量和转速，并结合统筹分析模组所获非安全注意点，针对非安全注意点的矿山区域控制坡面扫描机构密集扫描。

为了更好的控制激光测距仪对矿山坡面各位置点进行距离测定，优选的，所述坡面扫描机构包括底板，所述底板的底部四侧连接有插板，所述底板的上端中侧连接有螺柱一，所述螺柱一上套设有支撑架，所述螺柱一上螺接有螺母一，所述支撑架的顶部设置有中板，所述底板上且位于螺柱一的两侧位置连接有撑筒，所述撑筒内插接有撑杆且撑杆的顶部连接在中板上；

所述中板上设置有顶架，所述顶架的顶部设置有电机一，所述电机一的转子轴贯穿顶架并连接有撑架，所述撑架的一侧设置有电机二，所述电机二的转子轴贯穿撑架并连接有旋板，所述旋板上设置有激光测距仪，所述激光测距仪传输连接开发板；

其中，所述装盒设置在顶架的一侧。

优选的，所述中板上设置有RFID阅读器。

为了更好的感应坡面震动信息，优选的，所述震动感应机构包括插入矿山坡面内的插管，所述插管上环向均匀设置有边肋板，所述插管螺接有震动感应器，所述震动感应器传输连接开发板；

所述震动感应器上设置有RFID标签。

为了更好的对坡面内部空包点检测，优选的，所述内层面反馈机构包括撑板，所述撑板的两侧插接有插杆且插杆插入矿山坡面内，所述撑板的上侧位置设置有固定架，所述固定架的底部连接有顶撑板，所述顶撑板的底部以及撑板的顶部连接有丝杆，所述丝杆上螺接有丝管，所述丝杆上还螺接有螺母二；

所述固定架内转动设置有旋杆，所述旋杆的中部设置有中节板，所述旋杆上套设有扭簧，所述扭簧的两端分别连接在固定架上和中节板上；

所述中节板的顶部连接有顶连杆，所述顶连杆的顶部连接有连柱，所述连柱的两端中心位置连接有螺柱二，所述螺柱二上套设有固接板，所述螺柱二上还套设有垫片并通过螺母三锁紧，所述固接板的顶部设置有夹套，所述夹套内插接有超声波探伤头，所述夹套的两侧设置有快拆杆。

为了更好的对矿山坡面安全性评价，优选的，所述统筹分析模组包括距离数据接收模块、超声图像过帧模块、震动信号接收模块和标签信号接收模块，所述距离数据接收模块用于实时接收激光测距仪采集的各个位点距离数据，所述超声图像过帧模块用于将超声波探伤头反馈的超声阵点信号转化成超声图像，并对超声图像进行过帧细化处理，所述震动信号接收模块用于实时接收震动感应器上传的震动数据，所述标签信号接收模块用于实时接收RFID阅读器上传的标签信息；

所述距离数据接收模块传输连接有坐标面层建立模块，所述坐标面层建立模块用于将各个位点距离数据建立在面层坐标上，所述坐标面层建立模块传输连接有变化点解析模块，所述变化点解析模块用于对各位点变化情况进行解析确定；

所述超声图像过帧模块传输连接有空包点扫描计算模块，所述空包点扫描计算模块用于对超声图像中空包点进行扫描，并计算空包点数量；

所述震动信号接收模块和标签信号接收模块传输连接有编号处理模块，所述编号处理模块用于将震动信号与标签信号匹配，并进行编号处理；

所述空包点扫描计算模块、变化点解析模块和编号处理模块传输连接有综变分析模块，所述综变分析模块用于结合坡面变化情况、坡面内部空包情况和坡面震动情况进行综合安全性分析，并对其安全性评价，所述综变分析模块传输连接有预警信息处理模块，所述预警信息处理模块传输连接有信息发送模块，所述预警信息处理模块用于在综变分析模块安全性评价不高时，转化成预警信息，连同坡面变化情况、坡面内部空包情况和坡面震动情况，通过信息发送模块传输至外设电脑上。

为了实现坡面扫描机构按照预设的转量值进行循环扫描运行，以及在坡面出现变化时，针对性对变化区域密集扫描运行，优选的，所述控输模组包括转速限角信息接收模块，所述转速限角信息接收模块用于配合外设电脑设定坡面扫描机构最大转动角度以及转速，所述转速限角信息接收模块传输连接有转量计算模块，所述转量计算模块用于结合最大转动角度计算电机一和电机二所需控制的转量，所述转量计算模块传输连接有扫描控输模块，所述扫描控输模块用于按照转量计算模块计算出的转量信息控制电机一和电机二运行；

所述转量计算模块还传输连接有注意点划定模块，所述注意点划定模块传输连接变化点解析模块，注意点划定模块对发生变化的位点进行区划，并通过区划位置计算所对应的激光测距仪区域转角，并由转量计算模块计算区域转量，让扫描控输模块重复执行区域转量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明涉及的矿山安全预警系统，在坡面扫描机构、震动感应机构、内层面反馈机构和统筹分析模组共同配合下，通过对坡面变化信息、坡面震动信息以及矿山内层面结构信息的分析，即便在坡面出现滑坡前外表面变化不大，当坡面内层面空包数量超过阈值，可发出安全预警；另外当坡面存在震动，并且内层面空包数量变化速度较快时，通过监测，并进行安全评价，若存在安全风险，可发出安全预警，因此能够针对矿山坡面受到的震动、坡面内部结构和坡面外貌综合性分析，在矿山滑坡前，提供较为可靠的安全预警信息；而在坡面扫描机构和控输模组配合下，在前期可进行预设转量运行，当矿山坡面出现形貌变化，可自运行控制坡面扫描机构针对性的对形貌变化区域密集扫描，以获得更精准的形貌变化信息，统筹分析模组针对存在形貌变化的矿山边坡进行安全分析时，可获得更加精准的范围判定信息。

附图说明

图1为本发明的坡面扫描机构整体示意图；

图2为图1的主视示意图；

图3为图2的局部剖切示意图；

图4为本发明的震动感应机构安装示意图；

图5为本发明的震动感应机构主视示意图；

图6为本发明的震动感应机构整体示意图；

图7为本发明的内层面反馈机构安装示意图；

图8为本发明的内层面反馈机构主视局部剖切示意图；

图9为本发明的统筹分析模组中模块连接示意图；

图10为本发明的控输模组中模块连接示意图。

图中：1底板、2插板、3螺柱一、4支撑架、5螺母一、6中板、7撑筒、8撑杆、9顶架、10RFID阅读器、11电机一、12撑架、13旋板、14激光测距仪、15电机二、16装盒、17开发板、18插管、19边肋板、20震动感应器、21 RFID标签、22撑板、23插杆、24丝杆、25丝管、26螺母二、27顶撑板、28固定架、29旋杆、30中节板、31扭簧、32顶连杆、33连柱、34螺柱二、35固接板、36垫片、37螺母三、38夹套、39超声波探伤头、40快拆杆。

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。

参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8，矿山安全预警系统，包括：

坡面扫描机构，坡面扫描机构用于对矿山坡面变化情况进行实时扫描；

因此，当坡面外貌出现变化时，通过坡面扫描机构，能够实时获得变化区域的变化信息。

震动感应机构，震动感应机构用于感应坡面震动情况；

当受到矿山开采设备运行的影响下，坡面出现震动，通过震动感应机构实时对坡面震动信息采集。

内层面反馈机构，内层面反馈机构用于矿山内层面结构进行探测；

由内层面反馈机构实时对矿山坡面内部构造进行检查，以获得矿山坡面内部空包信息。

坡面扫描机构上设置有装盒16，装盒16内螺丝固定有开发板17，开发板17上设置有统筹分析模组和控输模组，统筹分析模组用于结合坡面扫描机构所获坡面变化信息、震动感应机构所获坡面震动信息以及内层面反馈机构所获矿山内层面结构信息，进行安全预警信息分析，并将安全预警信息传输至外设电脑；控输模组用于控制坡面扫描机构扫描转量和转速，并结合统筹分析模组所获非安全注意点，针对非安全注意点的矿山区域控制坡面扫描机构密集扫描。

通过对坡面变化信息、坡面震动信息以及矿山内层面结构信息的分析，即便在坡面出现滑坡前外表面变化不大，当坡面内层面空包数量超过阈值，可发出安全预警；另外当坡面存在震动，并且内层面空包数量变化速度较快，也可发出安全预警。

其次，就是针对坡面扫描机构的运行控制，在前期可进行预设转量运行，当矿山坡面出现形貌变化，可自运行控制坡面扫描机构针对性的对形貌变化区域密集扫描，以获得更精准的形貌变化信息。

参阅图1、图2和图3，坡面扫描机构包括底板1，底板1的底部四侧焊接有插板2，底板1的上端中侧焊接有螺柱一3，螺柱一3上滑动套设有支撑架4，螺柱一3上螺接有螺母一5，通过上下部的螺母一5的锁紧在螺柱一3上，可稳定支撑架4的高度；支撑架4的顶部螺栓固定有中板6，底板1上且位于螺柱一3的前后两侧位置螺栓固定有撑筒7，撑筒7内滑动插接有撑杆8且撑杆8的顶部螺栓固定在中板6上，通过撑筒7与撑杆8的滑动配合，使得支撑架4及其上部连接机构上下移动稳定；

而通过调节支撑架4在螺柱一3上的高度，并锁紧上下部的螺母一5，可实现调节激光测距仪14的高度。

中板6上螺丝固定有顶架9，顶架9的顶部螺栓固定有电机一11，电机一11的电源受控端通过线缆连接驱动器一的电源控输端，电机一11的主电源输入端通过线缆连接外设电源，电机一11的转子轴贯穿顶架9并法兰连接有撑架12，撑架12的前侧螺栓固定有电机二15，电机二15的电源受控端通过线缆连接驱动器二的电源控输端，驱动器二的主电源输入端通过线缆连接外设电源，电机二15的转子轴贯穿撑架12并过盈键连接有旋板13，旋板13内螺丝固定有激光测距仪14，装盒16设置在顶架9的右侧，激光测距仪14传输连接开发板17；

由电机一11驱动下，可带动激光测距仪14横向旋转，而由电机二15的驱动下，可带动激光测距仪14纵向旋转，因此能够实现激光测距仪14按照一个上下左右角度范围循环运行扫描测距；另外，坡面扫描机构可安装在矿山坡面脚下，并根据扫描测距遮挡情况适当安装，需满足扫描测距区域能够覆盖所需监测预警的矿山坡面区域。

参阅图1、图2和图3，中板6上螺丝固定有RFID阅读器10，RFID阅读器10用于识别RFID标签21的具体定位信息和预先读入的信息。

参阅图4、图5和图6，震动感应机构包括插入矿山坡面内的插管18，插管18上环向均匀一体设置有边肋板19，这样的设置，使得插管18打入矿山坡面内更加稳定，插管18螺接有震动感应器20，震动感应器20上设置有RFID标签21，震动感应器20传输连接开发板17。

当矿山坡面因开采设备的运行而出现震动时，可由震动感应器20感应矿山坡面震动幅度，而在实际布设震动感应机构时，可针对需检测的矿山坡面进行布设，以20米为间距安装。

参阅图7和图8，内层面反馈机构包括撑板22，撑板22的两侧滑动插接有插杆23且插杆23插入矿山坡面内，撑板22的上侧位置安装有固定架28，固定架28的底部螺栓固定有顶撑板27，顶撑板27的底部以及撑板22的顶部螺栓固定有丝杆24，丝杆24上螺接有丝管25，顺旋丝管25时，丝管25上下端旋出丝杆24，逆旋丝管25时，丝管25上下端旋入丝杆24，从而可用于调节超声波探伤头39的高度；丝杆24上还螺接有螺母二26，通过螺母二26的锁紧，使得螺母二26压紧在丝管25两端，从而稳定了超声波探伤头39的高度；

固定架28内左右两侧设有轴槽，轴槽内滑动插入旋杆29，旋杆29的中部一体设置有中节板30，旋杆29上套设有扭簧31，扭簧31为扭旋回弹型，扭簧31的初始扭旋回弹力为20牛顿，自然状态下，顶连杆32与丝管25呈90度，扭簧31的两端分别熔接在固定架28上和中节板30上，安装后由扭簧31的回旋力作用下，使得超声波探伤头39的探测面有效与矿山坡面接触；

中节板30的顶部螺接有顶连杆32，顶连杆32的顶部一体设置有连柱33，连柱33的两端中心位置螺接有螺柱二34，螺柱二34上滑动套设有固接板35，螺柱二34上还套设有垫片36并通过螺母三37锁紧，通过螺母三37的锁紧，使得垫片36压紧在固接板35上，从而使得固接板35压紧在连柱33上，限制夹套38前后翻转，这样的设置，用于方便改变超声波探伤头39与顶连杆32的夹角；固接板35的顶部设置有夹套38，下部的夹套38熔接在固接板35的顶部，夹套38内插接有超声波探伤头39，夹套38的两侧设置有快拆杆40，当压紧快拆杆40的压杆时，夹套38夹紧在超声波探伤头39上。

在实际安装时，可针对超声波探伤头39高度以及翻转角度调节，值得注意是，超声波探伤头39能够有效贴附在矿山坡面上，由超声波探伤头39对矿山坡面发出超声波，并接收反馈阵点信号。

参阅图9，统筹分析模组包括距离数据接收模块、超声图像过帧模块、震动信号接收模块和标签信号接收模块，距离数据接收模块用于实时接收激光测距仪14采集的各个位点距离数据，超声图像过帧模块用于将超声波探伤头39反馈的超声阵点信号转化成超声图像，并对超声图像进行过帧细化处理，震动信号接收模块用于实时接收震动感应器20上传的震动数据，标签信号接收模块用于实时接收RFID阅读器10上传的标签信息；

更具体地，激光测距仪14的传输线连接距离数据接收模块的信号接入引脚，震动传感器20的传输线连接震动信号接收模块的信号接入引脚，RFID阅读器10的传输线连接标签信号接收模块的信号接入引脚，超声波探伤头39的传输线连接超声图像过帧模块的信号接入引脚。

距离数据接收模块传输连接有坐标面层建立模块，坐标面层建立模块用于将各个位点距离数据建立在面层坐标上，由激光测距仪14第一次运行扫描测距为标准参照面层，依次将每次测距扫描后形成的面层与之匹配对应，并且保留各个位点距离值输入过程的激光测距仪14转角位置所构成的运行轨迹，而由面层坐标的建立下，若某个位点距离值发生变化，立即生成位点变化差值，并进行标记，形成被标记的变化点，坐标面层建立模块传输连接有变化点解析模块，变化点解析模块用于对各位点变化情况进行解析确定，若任一一个位点距离值为D,而标准参照面层状态下，该位点距离值为E，临界状态差值R=4厘米；

位点安全范围：0厘米≤∣D-E∣≤2厘米；

警戒范围：2厘米＜∣D-E∣≤4厘米；

危险范围：∣D-E∣＞4厘米；

危险范围还包括：出现D≠E相邻位点数量≥8，并且区域中存在震动。

超声图像过帧模块传输连接有空包点扫描计算模块，空包点扫描计算模块用于对超声图像中空包点进行扫描，并计算空包点数量Y，该空包点数量Y是在20厘米周长的圆形范围内空包点数量，安全数量为：Y≤3，警戒数量为：3＜Y≤8，危险数量为：Y＞8；

危险数量还包括：2秒内，空包点数量Y变化量高于2个，并且区域中存在震动。

震动信号接收模块和标签信号接收模块传输连接有编号处理模块，编号处理模块用于将震动信号与标签信号匹配，并进行编号处理；

由于每一个RFID标签21代表一个震动感应器20，而在RFID阅读器的对其读写下，能够获得RFID标签21和震动感应器20相应位置，

空包点扫描计算模块、变化点解析模块和编号处理模块传输连接有综变分析模块，综变分析模块用于结合坡面变化情况、坡面内部空包情况和坡面震动情况进行综合安全性分析，并对其安全性评价，安全性评价分为三个等级：一般安全A、存在安全风险B和危险C,这其中，变化点解析模块解析出均位点安全范围时，安全评价为A，变化点解析模块解析出存在警戒范围时，安全评价为B，变化点解析模块解析出存在警戒范围时，安全评价为C，空包点扫描计算模块计算出的数量均为安全数量时，安全评价为A,空包点扫描计算模块计算存在警戒数量时，安全评价为B，空包点扫描计算模块计算存在危险数量时，安全评价为C，警戒范围和警戒数量，安全评价为C；综变分析模块传输连接有预警信息处理模块，预警信息处理模块传输连接有信息发送模块，预警信息处理模块用于在综变分析模块安全性评价为B或者C时，连同坡面变化情况、坡面内部空包情况和坡面震动情况，转化成预警信息，通过信息发送模块传输至外设电脑上。

这样的设置，使得安全管理人员可实时掌握矿山坡面安全情况，并可为现场进行安全指导工作提供预先的引导。

而由于介入采矿设备震动因素以及坡面内部结构促发影响，作为安全评价的关键因素，使得针对矿山坡面的滑坡预警更加可靠。

参阅图10，控输模组包括转速限角信息接收模块，转速限角信息接收模块的信号接入引脚通过信号线与外设电脑连接，由转速限角信息接收模块向外设电脑映射转速值和最大转动角度值填入程序，通过在外设电脑中操作，实现向转速限角信息接收模块输入转速值和最大转动角度值；其次，转速限角信息接收模块还传输连接坐标面层建立模块，即在采集坡面距离数据过程中，会将各个位点距离值与激光测距仪14相应转角信息匹配，转速限角信息接收模块传输连接有转量计算模块，转量计算模块用于结合最大转动角度计算电机一11和电机二15所需控制的转量，转量为电机一11和电机二15执行激光测距仪14按照最大转动角度值所需转角，电机一11的转量代号为A,电机二15的转量为B，转量计算模块传输连接有扫描控输模块，扫描控输模块输出电机一11的转量信号接头为EA，扫描控输模块输出电机一11的转量信号接头为EB,扫描控输模块用于按照转量计算模块计算出的转量信息控制电机一11和电机二15运行，更具体地，驱动器一的信号接入端通过信号线连接扫描控输模块EA信号接头，驱动器二的信号接入端通过信号线连接扫描控输模块EB信号接头，扫描控输模块按照转量信息向驱动器一和驱动器二输入往复运行的控输指令；

转量计算模块还传输连接有注意点划定模块，注意点划定模块传输连接变化点解析模块，注意点划定模块对发生变化的位点进行区划，更具体地，若变化点解析模块中获得D≠E变化点相邻位点数量≥4，对这些变化点的面层坐标区域进行线性边域划分，并通过区划位置计算所对应的激光测距仪14区域转角，更具体地，由于变化点被线性边域划分，在面层坐标中存留各个位点距离值输入过程的激光测距仪14转角位置所构成的运行轨迹，去除非变化点线性边域所对应的激光测距仪14转角位置所构成的运行轨迹，并计算激光测距仪14在此线性边域中横向转角和纵向转角，并由转量计算模块计算区域转量，并进行转速降低，该为密集扫描转速Q，若完整扫描测距转速为X r/min,变化点被线性边域占据完整边域为T%,Q=(X×T%)r/min，扫描控输模块重复执行区域转量。

这样的设置下，在进行完整扫描测距过程中，若因矿山边坡形貌变化出现，使得变化点解析模块中获得变化点集中边域，可自动控制激光测距仪14更加细密针对矿山边坡形貌变化区域扫描，再进一步由变化点解析模块解析，从而获得更加精准的范围判定信息。

本实施例的工作原理如下：

坡面扫描机构、震动感应机构、内层面反馈机构和统筹分析模组：通过对坡面变化信息、坡面震动信息以及矿山内层面结构信息的分析，即便在坡面出现滑坡前外表面变化不大，当坡面内层面空包数量超过阈值，可发出安全预警；另外当坡面存在震动，并且内层面空包数量变化速度较快时，通过监测，并进行安全评价，若存在安全风险，可发出安全预警，因此能够针对矿山坡面受到的震动、坡面内部结构和坡面外貌综合性分析，在矿山滑坡前，提供较为可靠的安全预警信息。

坡面扫描机构和控输模组：在前期可进行预设转量运行，当矿山坡面出现形貌变化，可自运行控制坡面扫描机构针对性的对形貌变化区域密集扫描，以获得更精准的形貌变化信息，统筹分析模组针对存在形貌变化的矿山边坡进行安全分析时，可获得更加精准的范围判定信息。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.矿山安全预警系统，其特征在于，包括：

坡面扫描机构，所述坡面扫描机构用于对矿山坡面变化情况进行实时扫描；

震动感应机构，所述震动感应机构用于感应坡面震动情况；

内层面反馈机构，所述内层面反馈机构用于矿山内层面结构进行探测；

坡面扫描机构上设置有装盒（16），所述装盒（16）内设置有开发板（17），所述开发板（17）上设置有统筹分析模组和控输模组，所述统筹分析模组用于结合坡面扫描机构所获坡面变化信息、震动感应机构所获坡面震动信息以及内层面反馈机构所获矿山内层面结构信息，进行安全预警信息分析，并将安全预警信息传输至外设电脑；所述控输模组用于控制坡面扫描机构扫描转量和转速，并结合统筹分析模组所获非安全注意点，针对非安全注意点的矿山区域控制坡面扫描机构密集扫描。

2.根据权利要求1所述的矿山安全预警系统，其特征在于：所述坡面扫描机构包括底板（1），所述底板（1）的底部四侧连接有插板（2），所述底板（1）的上端中侧连接有螺柱一（3），所述螺柱一（3）上套设有支撑架（4），所述螺柱一（3）上螺接有螺母一（5），所述支撑架（4）的顶部设置有中板（6），所述底板（1）上且位于螺柱一（3）的两侧位置连接有撑筒（7），所述撑筒（7）内插接有撑杆（8）且撑杆（8）的顶部连接在中板（6）上；

所述中板（6）上设置有顶架（9），所述顶架（9）的顶部设置有电机一（11），所述电机一（11）的转子轴贯穿顶架（9）并连接有撑架（12），所述撑架（12）的一侧设置有电机二（15），所述电机二（15）的转子轴贯穿撑架（12）并连接有旋板（13），所述旋板（13）上设置有激光测距仪（14），所述激光测距仪（14）传输连接开发板（17）；

其中，所述装盒（16）设置在顶架（9）的一侧。

3.根据权利要求2所述的矿山安全预警系统，其特征在于：所述中板（6）上设置有RFID阅读器（10）。

4.根据权利要求1所述的矿山安全预警系统，其特征在于：所述震动感应机构包括插入矿山坡面内的插管（18），所述插管（18）上环向均匀设置有边肋板（19），所述插管（18）螺接有震动感应器（20），所述震动感应器（20）传输连接开发板（17）；

所述震动感应器（20）上设置有RFID标签（21）。

5.根据权利要求1所述的矿山安全预警系统，其特征在于：所述内层面反馈机构包括撑板（22），所述撑板（22）的两侧插接有插杆（23）且插杆（23）插入矿山坡面内，所述撑板（22）的上侧位置设置有固定架（28），所述固定架（28）的底部连接有顶撑板（27），所述顶撑板（27）的底部以及撑板（22）的顶部连接有丝杆（24），所述丝杆（24）上螺接有丝管（25），所述丝杆（24）上还螺接有螺母二（26）；

所述固定架（28）内转动设置有旋杆（29），所述旋杆（29）的中部设置有中节板（30），所述旋杆（29）上套设有扭簧（31），所述扭簧（31）的两端分别连接在固定架（28）上和中节板（30）上；

所述中节板（30）的顶部连接有顶连杆（32），所述顶连杆（32）的顶部连接有连柱（33），所述连柱（33）的两端中心位置连接有螺柱二（34），所述螺柱二（34）上套设有固接板（35），所述螺柱二（34）上还套设有垫片（36）并通过螺母三（37）锁紧，所述固接板（35）的顶部设置有夹套（38），所述夹套（38）内插接有超声波探伤头（39），所述夹套（38）的两侧设置有快拆杆（40）。

6.根据权利要求1-5任一项所述的矿山安全预警系统，其特征在于：所述统筹分析模组包括距离数据接收模块、超声图像过帧模块、震动信号接收模块和标签信号接收模块，所述距离数据接收模块用于实时接收激光测距仪（14）采集的各个位点距离数据，所述超声图像过帧模块用于将超声波探伤头（39）反馈的超声阵点信号转化成超声图像，并对超声图像进行过帧细化处理，所述震动信号接收模块用于实时接收震动感应器（20）上传的震动数据，所述标签信号接收模块用于实时接收RFID阅读器（10）上传的标签信息；

所述距离数据接收模块传输连接有坐标面层建立模块，所述坐标面层建立模块用于将各个位点距离数据建立在面层坐标上，所述坐标面层建立模块传输连接有变化点解析模块，所述变化点解析模块用于对各位点变化情况进行解析确定；

所述超声图像过帧模块传输连接有空包点扫描计算模块，所述空包点扫描计算模块用于对超声图像中空包点进行扫描，并计算空包点数量；

所述震动信号接收模块和标签信号接收模块传输连接有编号处理模块，所述编号处理模块用于将震动信号与标签信号匹配，并进行编号处理；

所述空包点扫描计算模块、变化点解析模块和编号处理模块传输连接有综变分析模块，所述综变分析模块用于结合坡面变化情况、坡面内部空包情况和坡面震动情况进行综合安全性分析，并对其安全性评价，所述综变分析模块传输连接有预警信息处理模块，所述预警信息处理模块传输连接有信息发送模块，所述预警信息处理模块用于在综变分析模块安全性评价不高时，转化成预警信息，连同坡面变化情况、坡面内部空包情况和坡面震动情况，通过信息发送模块传输至外设电脑上。

7.根据权利要求6所述的矿山安全预警系统，其特征在于：所述控输模组包括转速限角信息接收模块，所述转速限角信息接收模块用于配合外设电脑设定坡面扫描机构最大转动角度以及转速，所述转速限角信息接收模块传输连接有转量计算模块，所述转量计算模块用于结合最大转动角度计算电机一（11）和电机二（15）所需控制的转量，所述转量计算模块传输连接有扫描控输模块，所述扫描控输模块用于按照转量计算模块计算出的转量信息控制电机一（11）和电机二（15）运行；

所述转量计算模块还传输连接有注意点划定模块，所述注意点划定模块传输连接变化点解析模块，注意点划定模块对发生变化的位点进行区划，并通过区划位置计算所对应的激光测距仪（14）区域转角，并由转量计算模块计算区域转量，让扫描控输模块重复执行区域转量。