井下工程安全监控方法和系统

本发明涉及工程建设的，特别涉及井下工程安全监控方法和系统。

背景技术：

1、地下隧道挖掘和地下采矿等井下工程的地下空间大小有限，并且井下工程场所的人员分布密集，为了保证井下工程的正常安全进行，需要保证井下工程具有良好的通风条件以及坚实的地质结构。现有井下工程会建设配置有多个通风通道，并且在通风通道内部设置电机设备实现地下空间与地上空间之间的空气交换与通风，避免地下空间发生缺氧险情。但是井下工程的地下空间的人员分布并不均匀，人员数量较多的区域氧气消耗速度较快，更加需要进行高强度的通风换气，而目前井下工程的通风换气并未针对地下空间的氧气消耗进行针对性操作，同时也并对通风换气过程中引发的地质结构动作情况进行监测和预测，不能准确确定通风换气导致的地质结构安全隐患，降低井下工程的安全监控全面性和可靠性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了井下工程安全监控方法和系统，基于井下工程场所的人员状态数据和空气环境变化数据，估计场所内的氧气消耗特征信息和气体成分变化特征信息，实现场所内的氧气消耗和气体成分变化的时域变化表征，以此判断场所内是否发生缺氧风险事件；基于缺氧风险事件的发生属性，确定进行通风操作的目标通道，及时对场所内潜在缺氧区域通风换气，避免发生缺氧安全事故；基于目标通道进行通风操作过程的地质结构动态数据，确定场所的地质结构形变趋势信息，以此预测场所内的地质安全隐患区域；还基于地质安全隐患区域的位置信息和场所内的人员分布信息，确定人员安全疏散属性信息，以此向相应人员所持终端发送通知消息，排查通风换气导致的地质结构安全隐患，提高井下工程的安全监控全面性和可靠性。

2、本发明提供井下工程安全监控方法，包括如下步骤：

3、步骤s1，获取井下工程场所的人员状态数据，基于所述人员状态数据，估计所述井下工程场所的氧气消耗特征信息；获取所述井下工程场所内的空气环境变化数据，基于所述空气环境变化数据，估计所述井下工程场所的气体成分变化特征信息；

4、步骤s2，基于所述氧气消耗特征信息和所述气体成分变化特征信息，判断所述井下工程场所内是否发生缺氧风险事件；基于所述缺氧风险事件的发生属性信息，确定对所述井下工程场所进行通风操作的目标通道；

5、步骤s3，获取所述目标通道进行通风操作过程的地质结构动态数据，基于所述地质结构动态数据，确定所述井下工程场所的地质结构形变趋势信息；基于所述地质结构形变趋势信息，预测所述井下工程场所内的地质安全隐患区域；

6、步骤s4，基于所述地质安全隐患区域在所述井下工程场所内的位置信息与所述井下工程场所的人员分布信息，确定所述井下工程场所内进行人员安全疏散属性信息；基于所述人员安全疏散属性信息，向所述井下工程场所内相应人员所持终端发送通知消息。

7、在本技术公开的一个实施例中，在所述步骤s1中，获取井下工程场所的人员状态数据，基于所述人员状态数据，估计所述井下工程场所的氧气消耗特征信息；获取所述井下工程场所内的空气环境变化数据，基于所述空气环境变化数据，估计所述井下工程场所的气体成分变化特征信息，包括：

8、对井下工程场所内部进行可见光扫描拍摄和热红外扫描拍摄，得到所述井下工程场所内部的人员可见光影像和人员热红外影像；对所述人员可见光影像进行分析，得到所述井下工程场所内的人员分布数据；对所述人员热红外影像进行分析，得到所述井下工程场所内所有人员各自的呼吸状态数据；基于所述人员分布数据和所述呼吸状态数据，估计所述井下工程场所内部所有作业区域的氧气消耗速率信息；

9、对所述井下工程场所内的空气环境进行分布式检测，得到所述空气环境内若干位置点的氧气含量变化数据；基于所有位置点的三维空间坐标，对所有位置的氧气含量变化数据进行整合分析，估计所述井下工程场所的氧气成分含量变化速率信息。

10、在本技术公开的一个实施例中，在所述步骤s2中，基于所述氧气消耗特征信息和所述气体成分变化特征信息，判断所述井下工程场所内是否发生缺氧风险事件；基于所述缺氧风险事件的发生属性信息，确定对所述井下工程场所进行通风操作的目标通道，包括：

11、将所述氧气消耗特征信息包含的氧气消耗速率信息和所述气体成分变化特征信息包含的氧气成分含量变化速率信息进行对比，判断所述井下工程场所内氧气成分增加量是否大于或等于人员的氧气消耗量；若是，则判断所述井下工程场所内未发生缺氧风险事件；若否，则判断所述井下工程场所内发生缺氧风险事件；

12、基于所述缺氧风险事件在所述井下工程场所内的发生位置信息，确定与所述缺氧风险事件发生所在位置之间具有最短空气连通距离的通风通道，以此作为对所述井下工程场所进行通风操作的目标通道。

13、在本技术公开的一个实施例中，在所述步骤s3中，获取所述目标通道进行通风操作过程的地质结构动态数据，基于所述地质结构动态数据，确定所述井下工程场所的地质结构形变趋势信息；基于所述地质结构形变趋势信息，预测所述井下工程场所内的地质安全隐患区域，包括：

14、对所述目标通道进行通风操作过程中邻近的地下区域进行位移动态检测，得到所述地下区域的位移幅度变化数据和位移方向变化数据，以此作为地质结构动态数据；对所述位移幅度变化数据和所述位移方向变化数据进行时空演变分析，确定所述井下工程场所的地质结构沉降速度变化信息；

15、基于所述地质结构沉降速度变化信息，对所述地下区域进行地质结构沉降速度差异识别，预测所述地下区域内在水平方向上存在沉降速度不均匀的子区域，以此作为所述井下工程场所内的地质安全隐患区域。

16、在本技术公开的一个实施例中，在所述步骤s4中，基于所述地质安全隐患区域在所述井下工程场所内的位置信息与所述井下工程场所的人员分布信息，确定所述井下工程场所内进行人员安全疏散属性信息；基于所述人员安全疏散属性信息，向所述井下工程场所内相应人员所持终端发送通知消息，包括：

17、将所述地质安全隐患区域对应在所述井下工程场所内的投影范围位置信息与所述井下工程场所的人员分布信息进行对比，确定位于所述地质安全隐患区域在所述井下工程场所内的投影范围中的人员进行安全疏散的最短疏散路径信息，以此作为人员安全疏散属性信息；

18、对位于所述地质安全隐患区域在所述井下工程场所内的投影范围中的人员所持终端进行搜索定位，从而向所述人员所持终端发送包含所述最短疏散路径信息的导航通知消息。

19、本发明还提供井下工程安全监控系统，包括：

20、井下氧气消耗识别模块，用于获取井下工程场所的人员状态数据，基于所述人员状态数据，估计所述井下工程场所的氧气消耗特征信息；

21、井下空气成分变化识别模块，用于获取所述井下工程场所内的空气环境变化数据，基于所述空气环境变化数据，估计所述井下工程场所的气体成分变化特征信息；

22、缺氧风险事件判断模块，用于基于所述氧气消耗特征信息和所述气体成分变化特征信息，判断所述井下工程场所内是否发生缺氧风险事件；

23、通风通道确定模块，用于基于所述缺氧风险事件的发生属性信息，确定对所述井下工程场所进行通风操作的目标通道；

24、地质结构形变识别模块，用于获取所述目标通道进行通风操作过程的地质结构动态数据，基于所述地质结构动态数据，确定所述井下工程场所的地质结构形变趋势信息；

25、地质安全隐患区域识别模块，用于基于所述地质结构形变趋势信息，预测所述井下工程场所内的地质安全隐患区域；

26、安全疏散状态确定模块，用于基于所述地质安全隐患区域在所述井下工程场所内的位置信息与所述井下工程场所的人员分布信息，确定所述井下工程场所内进行人员安全疏散属性信息；

27、通知消息发送模块，用于基于所述人员安全疏散属性信息，向所述井下工程场所内相应人员所持终端发送通知消息。

28、在本技术公开的一个实施例中，所述井下氧气消耗识别模块用于获取井下工程场所的人员状态数据，基于所述人员状态数据，估计所述井下工程场所的氧气消耗特征信息，包括：

29、对井下工程场所内部进行可见光扫描拍摄和热红外扫描拍摄，得到所述井下工程场所内部的人员可见光影像和人员热红外影像；对所述人员可见光影像进行分析，得到所述井下工程场所内的人员分布数据；对所述人员热红外影像进行分析，得到所述井下工程场所内所有人员各自的呼吸状态数据；基于所述人员分布数据和所述呼吸状态数据，估计所述井下工程场所内部所有作业区域的氧气消耗速率信息；

30、所述井下空气成分变化识别模块用于获取所述井下工程场所内的空气环境变化数据，基于所述空气环境变化数据，估计所述井下工程场所的气体成分变化特征信息，包括：

31、对所述井下工程场所内的空气环境进行分布式检测，得到所述空气环境内若干位置点的氧气含量变化数据；基于所有位置点的三维空间坐标，对所有位置的氧气含量变化数据进行整合分析，估计所述井下工程场所的氧气成分含量变化速率信息。

32、在本技术公开的一个实施例中，所述缺氧风险事件判断模块用于基于所述氧气消耗特征信息和所述气体成分变化特征信息，判断所述井下工程场所内是否发生缺氧风险事件，包括：

33、将所述氧气消耗特征信息包含的氧气消耗速率信息和所述气体成分变化特征信息包含的氧气成分含量变化速率信息进行对比，判断所述井下工程场所内氧气成分增加量是否大于或等于人员的氧气消耗量；若是，则判断所述井下工程场所内未发生缺氧风险事件；若否，则判断所述井下工程场所内发生缺氧风险事件；

34、所述通风通道确定模块用于基于所述缺氧风险事件的发生属性信息，确定对所述井下工程场所进行通风操作的目标通道，包括：

35、基于所述缺氧风险事件在所述井下工程场所内的发生位置信息，确定与所述缺氧风险事件发生所在位置之间具有最短空气连通距离的通风通道，以此作为对所述井下工程场所进行通风操作的目标通道。

36、在本技术公开的一个实施例中，所述地质结构形变识别模块用于获取所述目标通道进行通风操作过程的地质结构动态数据，基于所述地质结构动态数据，确定所述井下工程场所的地质结构形变趋势信息，包括：

37、对所述目标通道进行通风操作过程中邻近的地下区域进行位移动态检测，得到所述地下区域的位移幅度变化数据和位移方向变化数据，以此作为地质结构动态数据；对所述位移幅度变化数据和所述位移方向变化数据进行时空演变分析，确定所述井下工程场所的地质结构沉降速度变化信息；

38、所述地质安全隐患区域识别模块用于基于所述地质结构形变趋势信息，预测所述井下工程场所内的地质安全隐患区域，包括：

39、基于所述地质结构沉降速度变化信息，对所述地下区域进行地质结构沉降速度差异识别，预测所述地下区域内在水平方向上存在沉降速度不均匀的子区域，以此作为所述井下工程场所内的地质安全隐患区域。

40、在本技术公开的一个实施例中，所述安全疏散状态确定模块用于基于所述地质安全隐患区域在所述井下工程场所内的位置信息与所述井下工程场所的人员分布信息，确定所述井下工程场所内进行人员安全疏散属性信息，包括：

41、将所述地质安全隐患区域对应在所述井下工程场所内的投影范围位置信息与所述井下工程场所的人员分布信息进行对比，确定位于所述地质安全隐患区域在所述井下工程场所内的投影范围中的人员进行安全疏散的最短疏散路径信息，以此作为人员安全疏散属性信息；

42、所述通知消息发送模块用于基于所述人员安全疏散属性信息，向所述井下工程场所内相应人员所持终端发送通知消息，包括：

43、对位于所述地质安全隐患区域在所述井下工程场所内的投影范围中的人员所持终端进行搜索定位，从而向所述人员所持终端发送包含所述最短疏散路径信息的导航通知消息。

44、相比于现有技术，该井下工程安全监控方法和系统基于井下工程场所的人员状态数据和空气环境变化数据，估计场所内的氧气消耗特征信息和气体成分变化特征信息，实现场所内的氧气消耗和气体成分变化的时域变化表征，以此判断场所内是否发生缺氧风险事件；基于缺氧风险事件的发生属性，确定进行通风操作的目标通道，及时对场所内潜在缺氧区域通风换气，避免发生缺氧安全事故；基于目标通道进行通风操作过程的地质结构动态数据，确定场所的地质结构形变趋势信息，以此预测场所内的地质安全隐患区域；还基于地质安全隐患区域的位置信息和场所内的人员分布信息，确定人员安全疏散属性信息，以此向相应人员所持终端发送通知消息，排查通风换气导致的地质结构安全隐患，提高井下工程的安全监控全面性和可靠性。

45、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

46、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。