一种煤矿井筒围岩智能监控方法与流程

本发明涉及数据监控，具体是一种煤矿井筒围岩智能监控方法。

背景技术：

1、对于煤矿的井筒围岩进行数据监控是确保煤矿安全运营的重要措施之一，通过在煤矿井筒围岩周围布置各种传感器，对传感器采集到的数据进行实时处理和分析，基于数据分析结果，建立智能预警系统，当监测到围岩发生异常变化时，及时发出警报并采取相应的措施，这种方法可以帮助矿山管理者及时发现围岩的异常变化，预防煤矿事故的发生，保障矿工的安全；

2、在现有技术中，在采集到数据后如何实现警报大多都是基于简单的范围比较方法，当数据超出一定范围后即判断存在异常，可现有技术对于判断的基础或比较的范围大多是针对整个井筒围岩壁面进行的，这种方法忽略了不同区域由于地下水位的不同、应力的不同，往往在日积月累中形成了不同的井筒围岩情况，这种情况下就应该限缩比较的范围，将同类或相近的区域放在一起进行比较，但现有技术中缺乏解决这一问题的方法，为此，本发明提供了一种煤矿井筒围岩智能监控方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种煤矿井筒围岩智能监控方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种煤矿井筒围岩智能监控方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：对井筒围岩的尺寸信息进行采集，根据所采集的尺寸信息获得井筒围岩的壁面区域，对所获得的壁面区域进行划分以获得若干个壁面子区域；

4、步骤s2：设置监测周期并获得各个壁面子区域的湿度数据，根据同一监测周期的湿度数据获得井筒围岩的潮湿区域，根据不同监测周期的潮湿区域获得井筒围岩的变化区域；

5、步骤s3：对各个壁面子区域的应力数据进行监测，根据所监测的应力数据将井筒围岩划分为不同的应力层，对各个壁面子区域的振动幅度进行监测，获得不同应力层中各个变化区域在变化前后的振动变化幅度；

6、步骤s4：设置评估周期并获得各个变化区域的变化频率，将所获得的变化频率划分为不同的变化频率区间，将属于同一应力层、同一变化频率区间的变化区域的振动变化幅度进行比较以获得相应的异常振幅区域，生成异常振幅信号并反馈。

7、进一步的，对井筒围岩的尺寸信息进行采集，根据所采集的尺寸信息获得井筒围岩的壁面区域，对所获得的壁面区域进行划分以获得若干个壁面子区域的过程包括：

8、设置采集单元，通过所述采集单元对井筒围岩的尺寸信息进行采集，所述尺寸信息是指能够描述井筒围岩大小的各项数据，包括但不限于井筒围岩的垂直距离、倾斜角度、井筒壁厚、井口直径、井架高度、井筒内径和外径；

9、根据所采集的尺寸信息将井筒围岩的内壁面转换为相应的二维平面，所获得的二维平面近似为矩形，将所获得的二维平面标记为井筒围岩的壁面区域，对所获得的壁面区域采取等分的方法将其划分为若干个子区域，并将其标记为壁面子区域。

10、进一步的，设置监测周期并获得各个壁面子区域的湿度数据，根据同一监测周期的湿度数据获得井筒围岩的潮湿区域的过程包括：

11、在所获得的壁面子区域的中心分别设置一个湿度监测单元，设置监测周期，当达到一个监测周期时，通过所述湿度监测单元对各个壁面子区域的湿度数据进行一次采集，所述湿度数据包括壁面子区域的当前湿度以及相应的采集时刻；

12、将同一监测周期内所采集的各个壁面子区域的湿度数据纳入该监测周期的湿度数据集合，获得不同监测周期的湿度数据集合，对其中的各项湿度数据进行编号，分别标记为wi，为井筒围岩设置湿度范围[wmin，wmax]，将所获得的湿度数据与所设置的湿度范围进行比较，根据比较结果将壁面子区域标记为不同状态，包括干燥状态、正常状态、潮湿状态，若wi＜wmin，则将该壁面子区域标记为干燥状态，若wi＞wmax，则将该壁面子区域标记为潮湿状态，若wmin≤wi≤wmax，则将该壁面子区域标记为正常状态，将被标记为潮湿状态的壁面子区域作为井筒围岩的潮湿区域。

13、进一步的，根据不同监测周期的潮湿区域获得井筒围岩的变化区域的过程包括：

14、将相邻两个监测周期中时间靠前的监测周期标记为变化前监测周期，将时间靠后的监测周期标记为变化后监测周期；

15、获得在变化前监测周期内的变化前潮湿区域，同时获得在变化后监测周期内的变化后潮湿区域，将在变化前潮湿区域和变化后潮湿区域中保持潮湿状态不变的壁面子区域标记为无变化区域，将两者中除了无变化区域之外的其他区域均标记为变化后监测周期的变化区域；

16、获得各个变化区域的变化状态，若该变化区域由潮湿状态转变为正常状态或干燥状态，则将其标记为变干状态，若该变化区域由正常状态或干燥状态转变为潮湿状态，则将其标记为变湿状态。

17、进一步的，对各个壁面子区域的应力数据进行监测，根据所监测的应力数据将井筒围岩划分为不同的应力层的过程包括：

18、在各个壁面子区域的中心分别设置一个应力监测单元，通过所述应力监测单元对各个壁面子区域的应力数据分别进行实时监测，为应力数据设置不同且连续的数值区间，一个数值区间对应一个应力层，不同数值区间内部的数值差距相等，通过将所监测的应力数据划分入相应的数值区间，进而将整个井筒围岩划分为不同的应力层，同一应力层内的壁面子区域的应力数据均属于同一数值区间。

19、进一步的，对各个壁面子区域的振动幅度进行监测，获得不同应力层中各个变化区域在变化前后的振动变化幅度的过程包括：

20、在各个壁面子区域的中心分别设置一个振动监测单元，通过所述振动监测单元对各个壁面子区域的振动幅度分别进行实时监测，将该变化区域在变化前监测周期和变化后监测周期两个相邻监测周期内所监测的振动幅度纳入该变化区域在该相邻监测周期内的振动幅度集合，根据所获得的振动幅度集合构建振动变化折线图；

21、在振动变化折线图中，获得变化前监测周期和变化后监测周期的分界点，将此前的振动幅度的均值作为变化前振幅均值，将此后的振动幅度的均值作为变化后振幅均值，将后者减去前者的差值作为该变化区域在变化前后的振动变化幅度，并将所获得的振动变化程度与该变化区域所属于的应力层进行绑定。

22、进一步的，设置评估周期并获得各个变化区域的变化频率，将所获得的变化频率划分为不同的变化频率区间的过程包括：

23、设置评估周期，所述评估周期由若干个监测周期组成，当达到一个评估周期时，获得一次变化区域在该评估周期内的变化次数，所述变化次数是指变化区域在该评估周期内状态变化的次数，将所获得的变化次数与评估周期的比值作为该变化区域在该评估周期内的变化频率；

24、获得各个变化区域在同一评估周期内的变化频率，为所获得的变化频率设置不同的变化频率区间，不同的变化频率区间内部的数值差距相等，将各个变化区域的变化频率划分入相应的变化频率区间，进而获得各个变化区域在该评估周期内的变化频率区间。

25、进一步的，将属于同一应力层、同一变化频率区间的变化区域的振动变化幅度进行比较以获得相应的异常振幅区域，生成异常振幅信号并反馈的过程包括：

26、获得在同一评估周期内属于同一应力层、同一变化频率区间的变化区域的振动变化幅度，对所获得的振动变化幅度进行编号，获得各个变化区域的评估系数r，设置评估标准r0，将所获得的评估系数与评估标准进行比较，若r≤r0，则将其标记为正常振幅，不对该变化区域进行其他任何操作，若r＞r0，则将其标记为异常振幅，将该变化区域标记为异常振幅区域，生成相应的异常振幅信号并将其反馈至相关人员处。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

28、1、本发明通过将井筒围岩内壁面划分为若干个壁面子区域，有利于提高数据监控的精度，对各个壁面子区域在相邻监测周期的湿度数据进行监测，首先根据同一监测周期的湿度数据获得潮湿区域，进而根据不同监测周期的湿度数据获得变化区域，能够根据所监测的湿度数据有效地反映出各个壁面子区域在不同监测周期的湿度变化情况，根据变化区域在一定时间内状态变化的次数获得变化频率，结合所监测的振动幅度能够反映出湿度对于井筒围岩的振动影响；

29、2、通过对同一壁面子区域在不同状态下的振动幅度进行比较，能够获得壁面子区域的振动变化幅度，通过将属于同一应力层、同一变化频率区间的变化区域的振动变化幅度作为比较的基础，有利于避免以往对照范围过大，导致数据监控缺乏精度的情况，根据不同监测周期的各项监测数据获得动态变化的对照范围，有利于提高数据监控的灵活性。