本发明专利技术公开了一种矿区水害水源辨别方法及系统，首先利用旋转平台带动样品池转动，然后将激光器与传输光纤连接，传入传输光纤，经过光纤传感器探头，通过反射镜反射照射在样品池中，水体中分子受激发出光谱信号，由光纤光谱仪采集分析出待测水体的光谱图数据，送入数据处理PC机内利用距离判别分析算法，对待测水体归类。本发明专利技术构建了一个采集水样、在线预处理和水样检测的矿区突水识别的框架，可以动态评价和预估待测矿区突水的危险性，为预防矿区突水事故提供参考数据，能够提前避免经济损失。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了及系统，首先利用旋转平台带动样品池转动，然后将激光器与传输光纤连接，传入传输光纤，经过光纤传感器探头，通过反射镜反射照射在样品池中，水体中分子受激发出光谱信号，由光纤光谱仪采集分析出待测水体的光谱图数据，送入数据处理PC机内利用距离判别分析算法，对待测水体归类。本专利技术构建了一个采集水样、在线预处理和水样检测的矿区突水识别的框架，可以动态评价和预估待测矿区突水的危险性，为预防矿区突水事故提供参考数据，能够提前避免经济损失。【专利说明】
本专利技术属于煤矿开采
，具体涉及及系统。
技术介绍
随着我国⑶P逐渐增长，煤炭作为最主要的能源耗材需求量也随之大大上升。然 而日趋复杂的矿区地质条件，越来越深的开采深度，极大地挑战着现有科学技术。各地质含 水层中的水样以及地下水、地表水由于不同途径进入巷道，致使水害事故频繁发生，不仅严 重危及矿工生命财产安全，而且也阻滞正常煤矿生产。 目前尚无一种设备能实现煤矿井下的突水在线预警，传统的水源识别全部采用水 化学方法，测量水中代表离子的离子浓度进行建模识别。此类方法需要人员定时在涌水点 采集水样，且检测离子浓度耗时需要一小时以上，完全不能适应在线预警的要求。 因此，在突水事故发生之前及时对矿区排出水源进行识别，判断是否属于矿区已 知突水水样，提前排出可能存在的水害危险，对矿区安全生产尤其重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供及系统，以解决现有技术预测方 法耗时长和准确率低的问题。 为了实现上述目的，本专利技术技术方案如下： -种矿区水害水源辨别方法，其特征在于：包括以下步骤： (1)匀速转动装有待测水体的样品池，采用激光照射水样，采集荧光光谱图数据； (2)将采集的光谱图数据通过距离判别分析算法与标准光谱图数据进行比较，确 定待测水体的种类，并显示待测水体的光谱图数据变化趋势。 进一步地，所述标准光谱图数据包括多个矿区已知的多种突水水样的光谱图数 据，假设具有k个q元标准光谱图数据：G1,G2，一Gk，（k多2)，各自的均值向量和协方差阵分 别为μi和Σi，其中i= 1，2,…k，待测水体的q元光谱图数据为X(XDX2，…xq)τ，则所述 将采集的光谱图数据通过距离判别分析算法与标准光谱进行比较，确定待测水体的种类， 包括步骤： 计算待测水体的q元光谱图数据乂0^1，12，"1/与任一标准光谱图数据6 1的马氏 距离d2 (X，Gi): 【权利要求】1. ，其特征在于：包括以下步骤： (1) 匀速转动装有待测水体的样品池，采用激光照射待测水体，采集待测水体的光谱图 数据； (2) 将采集的光谱图数据通过距离判别分析算法与标准光谱图数据进行比较，确定待 测水体的种类，并显示待测水体的光谱图数据变化趋势。2. 根据权利要求1所述的矿区水害水源辨别方法，其特征在于，所述标准光谱图数据 包括多个矿区已知的多种突水水样的标准光谱图数据，假设具有k个q元标准光谱图数据： GpG2，…Gk，（k彡2)，各自的均值向量和协方差阵分别为ydP2i，其中i= 1，2,…k，待 测水体的q元光谱图数据为X(Xl，x2, 一x/，则所述将采集的光谱图数据通过距离判别分 析算法与标准光谱进行比较，确定待测水体的种类，包括步骤： 计算待测水体的q元光谱图数据乂(11，12，"^(1) 1与任一标准光谱图数据61的马氏距离 d^X.Gi)：选择马氏距离最小的标准光谱图数据对应的突水种类为待测水体的突水种类。3. 根据权利要求2所述的矿区水害水源辨别方法，其特征在于，所述将采集的光谱图 数据通过距离判别分析算法与标准光谱进行比较，确定待测水体的种类，采用的是MATLAB 算法软件，所述显示待测水体的光谱图数据变化趋势采用的是组态王，所述MATLAB算法软 件、组态网利用OPC协议进行通信。4. 根据权利要求1所述的矿区水害水源辨别方法，其特征在于：所述待测水体均来源 于矿区井下正常的排出水样。5. 根据权利要求1所述的矿区水害水源辨别方法，其特征在于：所述采集荧光光谱图 数据是采用光纤光谱仪采集，所述光纤光谱仪集成了多通道探测器，内置了脉冲延迟器，当 接收到触发脉冲信号，选择不同时间的延迟进行光谱图数据采集，多次采集不同平面各点 反射的荧光分析得到待测水体的光谱图数据。6. -种矿区水害水源辨别系统，其特征在于，该系统包括： 旋转平台，用于匀速旋转装有待测水体的样品池； 激光器，用于通过传输光纤采用激光照射待测水体； 光纤光谱仪，用于采用光纤探头采集待测水体反射的荧光，分析处理出待测水体的光 谱图数据； 数据处理PC机，用于从所述光纤光谱仪获取待测水体的光谱图数据，通过距离判别分 析算法与标准光谱图数据进行比较，确定待测水体的种类，并显示待测水体的光谱图数据 变化趋势。7. 根据权利要求6所述的矿区水害水源辨别系统，其特征在于，所述数据处理PC机配 置有多个矿区已知的多种突水水样的标准光谱图数据，假设具有k个q元标准光谱图数据： GpG2，…Gk，（k彡2)，各自的均值向量和协方差阵分别为ydP2i，其中i= 1，2,…k，待 测水体的的q元光谱图数据为X(Xl，x2，…Xq)T，则数据处理PC机执行如下操作将采集的光 谱图数据通过距离判别分析算法与标准光谱进行比较，确定待测水体的种类： 计算待测水体的q元光谱图数据乂(11，12，"^(1) 1与任一标准光谱图数据61的马氏距离 d^X.Gi)：选择马氏距离最小的标准光谱图数据对应的突水种类为待测水体的突水种类。8. 根据权利要求7所述的矿区水害水源辨别系统，其特征在于，所述数据处理PC机装 有SQLServer数据库、MATLAB和组态王软件，所述将采集的光谱图数据通过距离判别分析 算法与标准光谱进行比较，确定待测水体的种类，采用的是MATLAB算法软件，所述显示待 测水体的光谱图数据变化趋势采用的是组态王，它们利用OPC协议进行通信。9. 根据权利要求6所述的矿区水害水源辨别系统，其特征在于，所述待测水体均来源 于矿区井下正常的排出水样。10. 根据权利要求6所述的矿区水害水源辨别系统，其特征在于，所述光纤光谱仪集成 了多通道探测器，内置了脉冲延迟器，当接收到触发脉冲信号，选择不同时间的延迟进行光 谱图数据采集，多次采集不同平面各点反射的荧光分析得到待测水体的光谱图数据。【文档编号】G01N21/64GK104483299SQ201410757797【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日 【专利技术者】周孟然, 聂梦雅, 闫鹏程, 宫关, 曲鹏, 张开远 申请人:安徽理工大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种矿区水害水源辨别方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)匀速转动装有待测水体的样品池，采用激光照射待测水体，采集待测水体的光谱图数据；(2)将采集的光谱图数据通过距离判别分析算法与标准光谱图数据进行比较，确定待测水体的种类，并显示待测水体的光谱图数据变化趋势。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周孟然，聂梦雅，闫鹏程，宫关，曲鹏，张开远，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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