【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下采矿自动化与监控，具体为基于无线网络的地下采矿实施与监控方法及系统。
技术介绍
1、地下采矿是一种复杂且风险较高的活动，其安全和效率的保障一直是矿业技术发展的重点。随着无线通信技术的进步，近年来，地下采矿业已开始逐步实施无线网络系统来监控和控制采矿操作。这些系统通常包括传感器网络、实时数据传输、远程控制等功能，能够有效提升矿井安全和资源管理的效率。然而，尽管现有技术在远程监控和数据集成方面取得了进展，但在动态环境下实时响应和综合决策方面仍面临诸多挑战。
2、现有技术主要集中在使用有限的传感器数据进行基本的监控和控制。这些系统往往缺乏对数据的深度融合处理能力，不能有效预测和调整复杂的地下作业条件。例如，传统监控系统虽能检测瓦斯浓度和机械振动等单一指标，但通常无法实现对多种风险因素的综合分析和即时反应。此外，现有方法在输送系统的管理和优化上也显得力不从心，往往未能充分考虑运输过程中的动态变化，如煤仓和尾矿库的实时容量变化，以及急停后的快速恢复策略等。
3、针对以上不足，本专利技术提出了一种基于无线网络的地下采矿实施与监控方法及系统，旨在实现更高级的数据融合、决策支持及动态资源管理。该系统通过在地下设备上部署多种传感器，并利用无线网络实时传输摄像头及传感器数据至调度中心，使得监控更为全面和实时。此外，调度中心能够基于融合数据实施更为精准的控制决策，如在掘进机工作时根据实时数据判断是否需要急停，以及在挖煤机操作中根据预测数据调整开采量和管理输送系统。通过实时更新煤仓、尾矿库的剩余容量，并在必要时
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：如何解决现有地下采矿监控系统在实时数据融合、动态决策支持和资源管理方面的不足。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其包括如下步骤，
4、获取摄像头数据和传感器数据，将摄像头数据和传感器数据整合为融合数据；将融合数据传输至调度中心，调度中心根据融合数据判断掘进机是否开始掘进，掘进过程中根据实时的传感器数据判断是否采取急停；掘进机完成工作后，启动挖煤机开始工作，调度中心对挖煤机的工作状态进行实时监控；预测当前区域挖煤机的预计开采量与其他区域掘进机的废料产生量，将开采量和废料产生量与输送系统的承载量进行对比；调度主站结合煤仓、尾矿库的剩余容量进行综合判断，筛选出最优的输送方案。
5、作为本专利技术所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法的一种优选方案，其中：所述摄像头数据通过摄像头采集，摄像头部署在掘进机上，通过掘进机的摄像头观察掘进面是否存在水流或积水。
6、所述传感器包括岩层压力传感器、倾角传感器、振动传感器、瓦斯浓度传感器、湿度传感器以及一氧化碳传感器，其中岩层压力传感器部署在掘进面的岩壁上，倾角传感器部署在支护系统上，振动传感器、一氧化碳传感器部署在掘进隧道上，瓦斯浓度传感器部署在掘进机前方、顶板处以及通风口，湿度传感器部署在掘进机操作区域。
7、所述传感器数据包括岩石压力、掘进面与顶板的倾斜角度、岩层振动频率、瓦斯浓度、湿度以及一氧化碳浓度。
8、所述判断掘进机是否开始掘进包括，结合掘进面水流信息、岩石压力、掘进面与顶板的倾斜角度、岩层振动频率进行判断，表示为，
9、启动掘进机 水流存在
10、其中， 水流存在表示没有水流，表示岩层压力小于等于安全阈值，表示倾斜角度小于等于安全阈值， 表示振动频率处于安全区间内，表示逻辑与运算。
11、作为本专利技术所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法的一种优选方案，其中：所述判断是否采取急停包括，掘进机掘进过程中调度中心将传感器数据中的瓦斯浓度、湿度以及一氧化碳浓度输入急停判断模型中进行判断得出风险分数，表示为，
12、，
13、其中，表示风险分数，表示当前瓦斯浓度，表示瓦斯浓度安全阈值，表示当前湿度，表示湿度安全阈值，表示当前一氧化碳浓度，表示一氧化碳浓度安全阈值，表示逻辑或，分别表示瓦斯浓度、湿度以及一氧化碳浓度的权重，表示max函数，若当前浓度小于等于阈值，则max函数取0。
14、当风险分数大于0.165时，调度中心发出急停信号，控制掘进机施加急停操作，急停后针对急停原因采取针对性措施，待风险分数小于阈值时，掘进机重新开始工作。
15、所述针对性措施包括，若时，停止所有的电气操作，手动增加矿井通风量。
16、若时，检查所有电气设备和接线，增设除湿器。
17、作为本专利技术所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法的一种优选方案，其中：所述对挖煤机的工作状态进行实时监控包括，通过无线通信网络将挖煤机的传感器数据实时传输到调度中心，调度中心收集来自挖煤机的传感器数据，并利用数据融合技术整合信息，提供关于挖煤机的开采效率、安全状况和即时操作反馈的全面视图，监控工作周期内的煤炭采集量。
18、作为本专利技术所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法的一种优选方案，其中：所述预测当前区域挖煤机的预计开采量包括，当前区域的掘进机工作完成后，采煤机进行开采工作，所述挖煤机的预计开采量表示为，
19、，
20、其中，表示挖煤机的开采量，表示挖煤机每小时平均开采速率，表示预计工作小时数，表示煤层的可采面积系数。
21、所述掘进机的废料产生量表示为，
22、，
23、其中，表示废料产生量，表示每小时平均废料产生速率，表示预计工作小时数，表示掘进机的开挖系数。
24、所述输送系统的承载量应满足，
25、，
26、其中，表示输送系统的承载量，表示废料的密度，表示输送系统的工作时长。
27、若预计的开采量和废料产生量超过了输送系统的承载量，则根据优先级降低废料的产生量，直至满足输送系统的承载量。
28、作为本专利技术所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法的一种优选方案，其中：所述结合煤仓、尾矿库的剩余容量进行综合判断包括，遍历所有煤仓、尾矿库的当前剩余容量与排空速度，以及煤炭和废料到每个煤仓、尾矿库的时间，筛选出适配的储存煤仓i、尾矿库j，表示为，
29、，
30、其中，表示第i个煤仓的当前剩余容量，表示煤炭到达时第i个煤仓的预期容量，表示废料到达时第j个尾矿库的预期容量，表示第i个煤仓的排空速度，表示煤炭运输到第i个煤仓的时间，表示第j个尾矿库的当前剩余容量，表示第j个尾矿库的排空速度，表示废料运输到第j个尾矿库的时间。
31、煤炭、废料运输过程中调度主站实时获取当前煤炭、废料位置，输送过程中未适配的煤仓、尾矿库存在排空动作，当前适配的煤仓、尾矿库则存在被其他煤炭以及废料的填进动作，若当前最适配的煤仓、尾矿库被其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述摄像头数据通过摄像头采集，摄像头部署在掘进机上，通过掘进机的摄像头观察掘进面是否存在水流或积水；
3.如权利要求2所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述判断是否采取急停包括，掘进机掘进过程中调度中心将传感器数据中的瓦斯浓度、湿度以及一氧化碳浓度输入急停判断模型中进行判断得出风险分数，表示为，
4.如权利要求3所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述对挖煤机的工作状态进行实时监控包括，通过无线通信网络将挖煤机的传感器数据实时传输到调度中心，调度中心收集来自挖煤机的传感器数据，并利用数据融合技术整合信息，提供关于挖煤机的开采效率、安全状况和即时操作反馈的全面视图，监控工作周期内的煤炭采集量。
5.如权利要求4所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述预测当前区域挖煤机的预计开采量包括，当前区域的掘进机工作完成后，采煤机进行开采工作，所述挖煤机
6.如权利要求5所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述结合煤仓、尾矿库的剩余容量进行综合判断包括，遍历所有煤仓、尾矿库的当前剩余容量与排空速度，以及煤炭和废料到每个煤仓、尾矿库的时间，筛选出适配的储存煤仓i、尾矿库j，表示为，
7.如权利要求6所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述输送至新的煤仓、尾料库后，利用自动计量设备实时记录每次煤炭或废料的运输量，通过无线通信网络将运输量数据实时发送至调度主站，调度主站接收到数据后，自动更新煤仓或尾矿库的容量数据在中央数据库中，更新完成后，若存在任一煤仓或尾矿库的剩余容量低于预设阈值，则调度中心自动将对应的煤仓或尾矿库从当前输送方案中排除，定义为不可用，对于不可用的煤仓或尾矿库，持续监控排空进度，直至剩余容量大于等于阈值时，调度中心更改状态为可用，并纳入输送方案中。
8.一种采用如权利要求1~7任一所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法的系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据通信与处理模块，容量管理与优化模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述基于无线网络的地下采矿实施与监控方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述摄像头数据通过摄像头采集，摄像头部署在掘进机上，通过掘进机的摄像头观察掘进面是否存在水流或积水；
3.如权利要求2所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述判断是否采取急停包括，掘进机掘进过程中调度中心将传感器数据中的瓦斯浓度、湿度以及一氧化碳浓度输入急停判断模型中进行判断得出风险分数，表示为，
4.如权利要求3所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述对挖煤机的工作状态进行实时监控包括，通过无线通信网络将挖煤机的传感器数据实时传输到调度中心，调度中心收集来自挖煤机的传感器数据，并利用数据融合技术整合信息，提供关于挖煤机的开采效率、安全状况和即时操作反馈的全面视图，监控工作周期内的煤炭采集量。
5.如权利要求4所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述预测当前区域挖煤机的预计开采量包括，当前区域的掘进机工作完成后，采煤机进行开采工作，所述挖煤机的预计开采量表示为，
6.如权利要求5所述的基于无线网络的地下采矿实施与监控方法，其特征在于：所述结合煤仓、尾矿库的剩余容量进行综合判断包括，遍历所有煤仓、尾矿库的当...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵常雄，史宣明，高强，余志伟，
申请(专利权)人：华能庆阳煤电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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