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一、應(yīng)用場(chǎng)景 涌突水危害發(fā)生將導(dǎo)致人員傷亡、停產(chǎn)整頓、工區(qū)被淹和設(shè)備報(bào)廢，對(duì)礦山開(kāi)采作業(yè)的安全進(jìn)行影響極大。為了預(yù)測(cè)預(yù)防涌突水危害，礦區(qū)上了各種水情災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、涌水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和突水點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）。各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)礦山生產(chǎn)中引發(fā)的涌突水危害都起到了一定預(yù)測(cè)預(yù)防的作用，但都未能預(yù)測(cè)預(yù)防所有的涌突水危害。礦上需要一套能夠全面分析水情災(zāi)害的系統(tǒng)，指導(dǎo)安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。水情災(zāi)害綜合預(yù)警系統(tǒng)正是這樣的一套系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了微震、涌水量、突水量、水位等常規(guī)的用于水情災(zāi)害監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)于一體。通過(guò)對(duì)多種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的危害狀況做出合理的預(yù)測(cè)預(yù)警。保障生產(chǎn)的安全進(jìn)行。 二、現(xiàn)狀分析 市場(chǎng)現(xiàn)狀：現(xiàn)在市場(chǎng)上尚沒(méi)有針對(duì)水情災(zāi)害的預(yù)警系統(tǒng)，公司的水情災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)是首例。 技術(shù)現(xiàn)狀：水情數(shù)據(jù)能夠很好的反映了礦上水害的狀況。微震數(shù)據(jù)能夠刻畫(huà)巖石破裂、展布的狀況，對(duì)涌水通道發(fā)育情況的研究提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。安徽萬(wàn)泰地球物理技術(shù)有限公司聯(lián)合中科大地球物理科研團(tuán)隊(duì)，通過(guò)研究大量水情和與之關(guān)聯(lián)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立了一套綜合的算法模型。達(dá)到了通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)，智能綜合分析水情災(zāi)害的目的。 三、技術(shù)方案 3.1、系統(tǒng)架構(gòu) 
圖3-1 系統(tǒng)架構(gòu)圖 本系統(tǒng)分為兩個(gè)子系統(tǒng)：預(yù)警平臺(tái)分析展示系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。預(yù)警平臺(tái)分析展示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合展示、分析和預(yù)警功能。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集并將數(shù)據(jù)上傳到預(yù)警平臺(tái)系統(tǒng)的功能。 3.2、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集器 
圖3-2 支持的數(shù)據(jù)類(lèi)型 數(shù)據(jù)采集器，負(fù)責(zé)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)和采集，通過(guò)TCP協(xié)議將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳到水情災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。 3.3、子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采標(biāo)準(zhǔn)化功能 
圖3-3 標(biāo)準(zhǔn)化整體配置界面 
圖3-4 預(yù)警平臺(tái)服務(wù)器設(shè)置界面 
圖3-5 數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置界面 配置預(yù)警平臺(tái)服務(wù)器參數(shù)、子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的類(lèi)別、監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)位置偏移、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間偏移和數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)信息。通過(guò)位置偏移和時(shí)間偏移可以將多監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不同坐標(biāo)空間和時(shí)區(qū)統(tǒng)一到相同的坐標(biāo)空間和時(shí)區(qū)。 3.5、采集數(shù)據(jù)回顯功能 
圖3-6 采集數(shù)據(jù)回顯界面 子系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集信息的回顯。監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)切換區(qū)域，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回顯子系統(tǒng)切換；數(shù)據(jù)回顯區(qū)域，將實(shí)時(shí)上傳的子系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息（系統(tǒng)編碼、位置和時(shí)間等信息）以文本的形式在界面顯示，方便用戶(hù)查看、追蹤。 3.6、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合展示功能 
圖3-7 綜合展示主窗口界面 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分種類(lèi)、分危害程度，以不同形狀和顏色的方式展示在三維場(chǎng)景中。結(jié)合三維場(chǎng)景中巷道模型和地質(zhì)模型，可以更直觀的掌握導(dǎo)水通道的發(fā)展?fàn)顩r，有利于更快速的做好防護(hù)措施。 3.7、構(gòu)建地質(zhì)模型功能 
圖3-8 地質(zhì)模型設(shè)置界面 本系統(tǒng)能夠構(gòu)建層狀地質(zhì)模型。 3.8、地質(zhì)模型三維展示功能 
圖3-9 地質(zhì)模型三維展示 裂縫展布形態(tài)和地質(zhì)模型相結(jié)合，可以更好、更方便的判斷裂縫是否同滲水層或含水層導(dǎo)通，是否存在涌水危害發(fā)生的危險(xiǎn)。三維場(chǎng)景中同時(shí)將煤層的開(kāi)采過(guò)程實(shí)時(shí)的展現(xiàn)出來(lái)，能夠更好的分析裂縫展布跟煤礦開(kāi)采活動(dòng)相結(jié)合起來(lái)。 3.9、三維場(chǎng)景展示和操作功能 
圖3-10 三維場(chǎng)景點(diǎn)選界面 本系統(tǒng)集成三維引擎（OSG庫(kù)），實(shí)現(xiàn)了加載DXF礦山模型、Surpac礦山模型、導(dǎo)水裂隙帶模型、地質(zhì)模型和各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，立體展示更形象。 三維場(chǎng)景提供了旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、改變旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)、俯視投影、側(cè)視投影、正視投影和點(diǎn)選功能。雙擊點(diǎn)選查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)詳細(xì)信息（位置、檢測(cè)值等），可以全方位查看導(dǎo)水裂隙帶的發(fā)展發(fā)育狀況。 3.10、空間切片云圖功能 
圖3-11 切片云圖界面 本系統(tǒng)提供了任意走向的垂直切片云圖。同時(shí)云圖跟地質(zhì)模型相結(jié)合，能夠更清晰直觀的對(duì)涌水危害發(fā)生做到分析預(yù)警。 3.11、分析圖表功能 
圖3-12 聯(lián)合分析圖表 本系統(tǒng)提供了涌水量、突水量、水位和微震密度以及能量之間的趨勢(shì)分析圖表。輔助對(duì)水情災(zāi)害預(yù)警做出更精準(zhǔn)的判斷。 3.12、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查看編輯功能 
圖3-13 數(shù)據(jù)查看編輯界面 本系統(tǒng)提供了查看、編輯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的功能。可以對(duì)無(wú)效的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工修正。 3.13、自動(dòng)報(bào)表的功能 
圖3-14 報(bào)表生成瀏覽界面 提供了報(bào)表自動(dòng)生成和一鍵導(dǎo)出的功能，方便用戶(hù)對(duì)礦區(qū)生產(chǎn)安全狀況數(shù)據(jù)的備份和管理。 3.14、實(shí)時(shí)預(yù)警功能 
圖3-15 微信預(yù)警信息 本系統(tǒng)擁有軟件界面預(yù)警提示，聲光預(yù)警和微信預(yù)警的功能。微信預(yù)警將預(yù)警信息分種類(lèi)、分級(jí)別推送給授權(quán)用戶(hù)。 3.15基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能預(yù)警功能 
圖3-16 微信預(yù)警信息 本系統(tǒng)在自建算法模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，得到了一套卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刻畫(huà)導(dǎo)水裂隙帶和實(shí)時(shí)分析水情危害。該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還具備自學(xué)習(xí)的功能，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和水情災(zāi)害狀況的自學(xué)習(xí)，不斷的調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部的權(quán)重參數(shù)，從而達(dá)到可靠的水情災(zāi)害預(yù)警的目的。 四、平臺(tái)系統(tǒng)搭建 a) 安裝液晶拼接屏。 b) 安裝水情災(zāi)害綜合預(yù)警系統(tǒng)軟件。 c) 安裝數(shù)據(jù)采集上傳工具。 d) 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。 e) 系統(tǒng)培訓(xùn) 系統(tǒng)安裝完畢后,公司派遣專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員方進(jìn)行系統(tǒng)軟件使用、設(shè)備操作、檢修、維護(hù)和保養(yǎng)的培訓(xùn)。 
表4-1 培訓(xùn)內(nèi)容信息表
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