广东省安全生产和应急管理科学技术研究院王建德获国家专利权
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龙图腾网获悉广东省安全生产和应急管理科学技术研究院申请的专利基于地下矿山的多维联动智能化监测的防排水系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119933792B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510366133.9,技术领域涉及:E21F17/00;该发明授权基于地下矿山的多维联动智能化监测的防排水系统及方法是由王建德;杨厚强;贺胜寒设计研发完成,并于2025-03-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于地下矿山的多维联动智能化监测的防排水系统及方法在说明书摘要公布了:一种基于地下矿山的多维联动智能化监测的防排水系统及方法,系统:大气降雨量监测模块设置在矿区的地表处;地表水监测模块设置在矿区的地表处及塌陷区中;地下水监测模块设置在矿区的采空区和溶洞中;涌水量监测模块安装在矿区已知易涌水点处;水仓水位监测模块安装在水仓中;环境监测模块设置在矿区的地表处;自动化控制模块与各个排水泵组连接;智能分析与决策模块分别与大气降雨量监测模块、地表水监测模块、地下水监测模块、涌水量监测模块、水仓水位监测模块、环境监测模块、自动化控制模块和预警模块连接。方法:建立动态风险评估模型,并获得动态风险等级;制定排水策略。该系统及方法能基于多维联动智能控制方式进行排水过程控制。
本发明授权基于地下矿山的多维联动智能化监测的防排水系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种基于地下矿山的多维联动智能化监测的防排水方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一:收集矿区所在地的历史大气降雨量数据,并基于历史大气降雨量数据建立矿区降雨预测模型; 步骤二:利用安装在矿区地表处的高精度雨量计实时监测矿区大气降雨量信号,并发送至智能分析与决策模块;利用安装在矿区地表处的地表水位传感器实时监测矿区地表积水量信号,并发送至智能分析与决策模块;利用安装在矿区塌陷区处的毫米波雷达液位计实时监测矿区塌陷区的塌陷区积水量信号,并发送至智能分析与决策模块;利用安装在采空区中的采空区水位传感器实时监测采空区水位信号,并发送至智能分析与决策模块;利用安装在溶洞中的溶洞水位传感器实时监测溶洞水位信号,并发送至智能分析与决策模块;利用安装在已知易涌水点处的涌水量监测模块实时监测涌水量信号,并发送至智能分析与决策模块;利用安装在水仓中的水仓水位传感器实时监测水仓水位信号,并发送至智能分析与决策模块;利用安装在矿区的温度传感器、湿度传感器和风速传感器分别实时监测温度信号、湿度信号和风速信号,并发送至智能分析与决策模块; 步骤三:智能分析与决策模块基于矿区大气降雨量信号获得矿区大气降雨量数据Q1;基于矿区地表水量信号获得地表积水量数据Q21,基于塌陷区积水量信号获得塌陷区积水量数据Q22,基于地表积水量数据Q21和塌陷区积水量数据Q22的和获得地表总积水量Q2;基于采空区水位信号获得采空区积水量数据Q31,基于溶洞水位信号获得溶洞积水量数据Q32,基于采空区积水量数据Q31和溶洞积水量数据Q32的和获得地下总积水量Q3;基于监测涌水量信号获得矿井总涌水量Q4;基于水仓水位信号获得水仓积水量Q51;基于温度信号、湿度信号和风速信号获得温度数据、湿度数据和风速数据; 同时,将当前矿区大气降雨量数据Q1,当前矿区温度数据、湿度数据及风速数据输入至矿区降雨预测模型中,利用矿区降雨预测模型对未来降雨量进行预测,得到未来降雨量预测数据; 步骤四:根据公式1建立动态风险评估模型,并获得动态风险等级; 1; 式中,表示实时矿区大气降雨量数据;表示实时地表总积水量;表示实时地下总积水量;表示实时矿井总涌水量;表示水仓总容量;表示矿区大气降雨量的预设警戒阈值;表示地表总积水量的预设警戒阈值;表示地下总积水量的预设警戒阈值;表示矿区大气降雨量数据的历史极值;表示矿区降雨预测模型的预测调整系数,取值范围为0.1~0.3,用于调整未来降雨对当前风险的影响; 步骤五:根据动态风险等级制定排水策略,当0.5时,判定为L1级低风险,保持当前正常排水状态,生成低风险预警指令,并发送至预警模块; 当0.5≤1.0时,判定为L2级中风险,生成按设定比例启动地表水排水泵组和地下水排水泵组中部分排水泵进行排水作业的控制指令,并发送至自动化控制模块,同时,生成中等预警指令,并发送至预警模块; 当≥1.0时,判定为L3级高风险,生成启动全部地表水排水泵组和地下水排水泵组中排水泵进行排水作业的控制指令,并发送至自动化控制模块,同时,生成紧急预警指令,并发送至预警模块; 同时,当≥0.5时,基于贝叶斯理论和历史降雨数据,根据公式2计算未来降雨对水仓容量的影响,并预测提前启动水仓排水泵组进行排水的概率,当≥0.5时,生成启动水仓排水泵组进行排水作业的控制指令,并发送至自动化控制模块; 2; 步骤六:自动化控制模块在接收到按设定比例启动地表水排水泵组和地下水排水泵组中部分排水泵进行排水作业的控制指令后,控制启动地表水排水泵组中的部分地表水泵对矿区地表水进行排水作业,控制启动地下水排水泵组中的部分地下水泵对矿区地下水进行排水作业,直至0.5时停止;在接收到启动全部地表水排水泵组和地下水排水泵组进行排水作业的控制指令后,控制启动地表水排水泵组中的全部排水泵对矿区地表水进行排水作业,控制启动地下排水泵组中的全部排水泵对矿区地下水进行排水作业,直至0.5时停止;在接收到启动水仓排水泵组进行排水作业的控制指令后,控制启动水仓排水泵组中的全部排水泵对水仓进行排水作业,直至0.5时停止; 同时,在地表水排水泵组、地下水排水泵组和水仓排水泵组同步运行期间,基于多智能体系统的有限时间一致性理论,根据公式3获得对同时运行的地表水泵、地下水泵和水仓水泵的控制输入,以实现多维联动智能控制; 3; 式中,表示第个排水泵的控制输入;表示第个排水泵的当前状态;表示目标状态;表示控制增益,用于调整系统的响应速度;表示多个排水泵之间的连接权重;表示排水泵与目标状态之间的权重;表示预测性调整系数,取值范围为0.1~.0.5,用于根据未来降雨量调整当前排水策略; 同时,预警模块在接收到低风险预警指令后,执行低风险预警动作,在接收到中等预警指令后,执行中等风险预警动作,在接收到紧急预警指令后,执行紧急风险预警动作,以有效提醒相关管理人员及时采取有效的应对措施。
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