一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法与流程

1.本发明涉及煤矿安全领域，特别是一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法。


背景技术：

2.当今社会，煤炭作为重要的能源资源，是我国能源工业的重要组成部分，具有不可替代的地位，在为国家经济发展做出重大贡献的同时，也面临着安全生产难题。由于煤矿开采环境的复杂性和不确定性，加之地质条件复杂，且煤矿井下空间狭小，通风条件差，瓦斯爆炸、煤尘爆炸、水害等隐蔽致灾现象频繁发生，给煤矿安全生产带来了极大的风险，给人们的生命财产带来极大的威胁。因此，实现煤矿安全建设已经成为煤炭企业和国家政府的共同任务。
3.目前，为了提高煤矿安全生产水平，各种技术手段被广泛应用。然而，目前的煤矿安全生产研究工作仍存在以下问题：
4.(1)当前研究工作大多基于二维数据，无法全面、准确反映煤矿地质和井下安全状况。(2)目前煤岩体识别和瓦斯地质可视化技术还存在不足，不能满足煤矿安全生产需要。(3)管理透明化方面，现有研究工作还不能有效提高煤矿安全管理的效率。(4)三维立体展示技术尚未得到广泛应用。
5.因此，需要提供一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，以便全面、准确、及时地掌握煤矿地质和井下安全状况，提高煤矿安全生产水平，减少事故发生。


技术实现要素：

6.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
7.鉴于上述和/或现有的一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法中存在的问题，提出了本发明。
8.因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法。
9.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，其包括，
10.采用无人机、激光雷达、三维地震技术手段，对煤矿井上下地质进行数据采集；
11.采用机器学习、图像识别人工智能技术，对采集的地质数据进行处理和分析，通过云计算、物联网技术，建立安全管理平台，将采集到的各种数据进行整合和分析，实现对煤矿生产全过程的实时监控，将地质数据可视化展示；
12.基于地质可视化展示数据，发现隐蔽致灾的可能性，实现隐患的实时监测和预警；
13.利用数字模型和虚拟现实技术，将煤矿内部的地质、煤岩体、瓦斯分布、机电设备、隐蔽致灾等数据以三维立体的形式呈现。
14.作为本发明所述一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的一种优选方案，其中：所述数据采集将采集到的数据以数字化方式呈现，形成地质数字模型；
15.同时通过采集井下各种传感器、监测设备数据，建立完整的煤矿地质数据库，实现煤矿地质信息记录和管理。
16.作为本发明所述一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的一种优选方案，其中：对采集的地质数据进行处理和分析，实现对煤矿内部的煤岩体、构造、裂隙进行智能识别和分类，形成煤岩体数字模型；
17.同时，结合传感器、监测设备数据，实时监测煤岩体变形情况，及时预警潜在危险。
18.作为本发明所述一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的一种优选方案，其中：利用虚拟现实技术，将瓦斯含量、瓦斯赋存数据可视化展示；
19.同时结合气体传感器实时监测设备，实时监测井下瓦斯分布情况，及时发现瓦斯超限、瓦斯积聚危险，实现瓦斯地质的可视化和可控化。
20.作为本发明所述一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的一种优选方案，其中：基于煤矿地质和煤岩体数字模型，采用数据挖掘、机器学习技术手段，对井下煤矿设施、瓦斯含量高的区域、煤层结构不稳定的区域、顶底板应力变化、水体危险区域、地质构造数据进行分析，发现隐蔽致灾的可能性。
21.作为本发明所述一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的一种优选方案，其中：通过云计算、物联网技术，建立煤矿安全管理平台，将采集到的各种数据进行整合和分析，实现对煤矿生产全过程的实时监控，包括工人操作记录、设备维护记录、安全巡检记录，然后运用人工智能技术，及时发现并处理生产中存在的安全隐患。
22.作为本发明所述一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的一种优选方案，其中：利用数字模型和虚拟现实技术，将煤矿内部的地质、煤岩体、瓦斯分布、机电设备、隐蔽致灾数据以三维立体的形式呈现，同时提供各种视角和操作方式，使煤矿管理人员和工人能够直观、清晰地了解和掌握煤矿的地质情况和生产状况，提高煤矿的透明度。
23.作为本发明所述一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的一种优选方案，其中：通过对采集到的图像进行増强、恢复、边缘检测及分割处理操作来提高图像的质量，图像的增强主要通过对采集图像进行锐化处理，锐化使用roberts算子法；
24.roberts算子法是一种斜向偏差分的梯度计算方法，梯度的大小代表边缘的强度，梯度的方向与边缘的走向垂直，梯度算子定义为：
[0025][0026]
为了进行计算方便，一般梯度算子简化为
[0027][0028]
由此可得图像差分代替偏导的对角线roberts算子为：
[0029][0030]
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如上所述方法的步骤。
[0031]
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如上所述方法的步骤。
[0032]
本发明有益效果为
[0033]
(一)通过多种技术手段，实现煤矿安全管理的全面化和智能化，提高安全事故的预防和应对能力；
[0034]
(二)借助大数据、机器学习、图像识别等技术，提高煤矿地质信息的采集和分析能力，更加准确地发现安全隐患，为安全管理提供更加科学和精准的依据；
[0035]
(三)利用虚拟现实、三维模型等技术，实现对煤矿井下情况的可视化展示，让煤矿管理者、工人等更加直观地了解煤矿井下情况，及时发现并处理潜在的安全隐患；
[0036]
(四)通过云计算、物联网等技术，实现对煤矿安全管理过程的全面监控和管理，提高管理效率，减少人为疏漏和失误；
[0037]
(五)本发明的技术手段相对先进和全面，易于实现和推广，具有很高的实际应用价值。
附图说明
[0038]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0039]
图1为实施例3中一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的地质数字模型图。
[0040]
图2为实施例3中一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的地址数据管理平台图。
[0041]
图3为实施例3中一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的地址数据监控图。
[0042]
图4为实施例3中一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法的三维立体瓦斯分布图。
具体实施方式
[0043]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0044]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0045]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0046]
实施例1
[0047]
本发明第一个实施例，该实施例提供了一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法包括
[0048]
煤矿地质透明化。采用无人机、激光雷达、三维地震等技术手段，对煤矿井上下地质进行全面、高效、准确的采集和分析，将采集到的数据以数字化方式呈现，形成地质数字
模型；同时通过采集井下各种传感器、监测设备等数据，建立完整的煤矿地质数据库，实现煤矿地质信息全面、准确的记录和管理。然后，借助大数据技术，对煤矿地质数据进行深度挖掘和分析，从而发现煤岩体变形、瓦斯含量异常等潜在的安全隐患。
[0049]
煤岩体智能识别。采用机器学习、图像识别等人工智能技术，对采集的地质数据进行处理和分析，从而实现对煤矿内部的煤岩体、构造、裂隙等进行智能识别和分类，形成煤岩体数字模型。同时，结合传感器、监测设备等数据，实时监测煤岩体变形情况，及时预警潜在危险。
[0050]
瓦斯地质可视化。利用虚拟现实技术，将瓦斯含量、瓦斯赋存等数据可视化展示；同时结合气体传感器等实时监测设备，实时监测井下瓦斯分布情况，及时发现瓦斯超限、瓦斯积聚等危险，实现瓦斯地质的可视化和可控化。
[0051]
隐蔽致灾的识别。基于煤矿地质和煤岩体数字模型，采用数据挖掘、机器学习等技术手段，对井下煤矿设施、瓦斯含量高的区域、煤层结构不稳定的区域、顶底板应力变化、水体危险区域、地质构造等数据进行分析，发现隐蔽致灾的可能性，实现隐患的实时监测和预警，并提供针对性的安全措施。
[0052]
管理透明化。通过云计算、物联网等技术，建立煤矿安全管理平台，将采集到的各种数据进行整合和分析，实现对煤矿生产全过程的实时监控，包括工人操作记录、设备维护记录、安全巡检记录等，然后运用人工智能技术，及时发现并处理生产中存在的安全隐患，同时建立完善的生产管理系统，确保生产过程中的透明度和安全性，从而提高管理效率，减少人为疏漏和失误。
[0053]
三维立体展示。利用数字模型和虚拟现实技术，将煤矿内部的地质、煤岩体、瓦斯分布、机电设备、隐蔽致灾等数据以三维立体的形式呈现，同时提供各种视角和操作方式，使煤矿管理人员和工人能够直观、清晰地了解和掌握煤矿的地质情况和生产状况等，方便管理人员进行决策和应对突发情况，提高煤矿的透明度，从而更好地制定安全措施和预案。
[0054]
通过对采集到的图像进行増强、恢复、边缘检测及分割处理操作来提高图像的质量，图像的增强主要通过对采集图像进行锐化处理，锐化使用roberts算子法；
[0055]
roberts算子法是一种斜向偏差分的梯度计算方法，梯度的大小代表边缘的强度，梯度的方向与边缘的走向垂直，梯度算子定义为：
[0056][0057]
为了进行计算方便，一般梯度算子简化为
[0058][0059]
由此可得图像差分代替偏导的对角线roberts算子为：
[0060][0061]
综上所述，本发明提供了一种基于多种技术手段，实现透明矿山建设的煤矿安全新方法。通过煤矿地质透明化、煤岩体智能识别、瓦斯地质可视化、隐蔽致灾的识别、管理透明化和三维立体展示等多维度出发，实现对煤矿井下情况的全面了解和掌握，提高煤矿安全管理的科学性和有效性，降低安全事故的发生风险。
[0062]
实施例2
[0063]
发明第二个实施例，其不同于第一个实施例的是：还包括
[0064]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0065]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
[0066]
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0067]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0068]
实施例3
[0069]
参照图1到图4，为本发明第三个实施例，其不同于前两个实施例的是：某煤矿使用一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，采用无人机、激光雷达、三维地震等技术手段，对煤矿井上下地质进行全面、高效、准确的采集和分析，将采集到的数据以数字化方式呈现，形成地质数字模型，如图1所示。
[0070]
对采集的地质数据进行处理和分析，通过云计算、物联网技术，建立安全管理平台，如图2所示。
[0071]
基于地质可视化展示数据，发现隐蔽致灾的可能性，实现隐患的实时监测和预警，如图3所示。
[0072]
利用数字模型和虚拟现实技术，将煤矿内部的地质、煤岩体、瓦斯分布、机电设备、隐蔽致灾数据以三维立体的形式呈现，如图4所示。将图1、图2、图3和图4进行对于煤矿的集
中多角度展示，实现透明矿山建设的煤矿安全管理。
[0073]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，其特征在于：包括采用无人机、激光雷达、三维地震技术手段，对煤矿井上下地质进行数据采集；采用机器学习、图像识别人工智能技术，对采集的地质数据进行处理和分析，通过云计算、物联网技术，建立安全管理平台，将采集到的各种数据进行整合和分析，实现对煤矿生产全过程的实时监控，将地质数据可视化展示；基于地质可视化展示数据，发现隐蔽致灾的可能性，实现隐患的实时监测和预警；利用数字模型和虚拟现实技术，将煤矿内部的地质、煤岩体、瓦斯分布、机电设备、隐蔽致灾数据以三维立体的形式呈现。2.如权利要求1所述的一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，其特征在于：所述数据采集将采集到的数据以数字化方式呈现，形成地质数字模型；同时通过采集井下各种传感器、监测设备数据，建立完整的煤矿地质数据库，实现煤矿地质信息记录和管理。3.如权利要求1或2所述的一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，其特征在于：对采集的地质数据进行处理和分析，实现对煤矿内部的煤岩体、构造、裂隙进行智能识别和分类，形成煤岩体数字模型；同时，结合传感器、监测设备数据，实时监测煤岩体变形情况，及时预警潜在危险。4.如权利要求3所述的一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，其特征在于：利用虚拟现实技术，将瓦斯含量、瓦斯赋存数据可视化展示；同时结合气体传感器实时监测设备，实时监测井下瓦斯分布情况，及时发现瓦斯超限、瓦斯积聚危险，实现瓦斯地质的可视化和可控化。5.如权利要求1、2和4任一所述的一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，其特征在于：基于煤矿地质和煤岩体数字模型，采用数据挖掘、机器学习技术手段，对井下煤矿设施、瓦斯含量高的区域、煤层结构不稳定的区域、顶底板应力变化、水体危险区域、地质构造数据进行分析，发现隐蔽致灾的可能性。6.如权利要求5所述的一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，其特征在于：通过云计算、物联网技术，建立煤矿安全管理平台，将采集到的各种数据进行整合和分析，实现对煤矿生产全过程的实时监控，包括工人操作记录、设备维护记录、安全巡检记录，然后运用人工智能技术，及时发现并处理生产中存在的安全隐患。7.如权利要求6所述的一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，其特征在于：利用数字模型和虚拟现实技术，将煤矿内部的地质、煤岩体、瓦斯分布、机电设备、隐蔽致灾数据以三维立体的形式呈现，同时提供各种视角和操作方式，使煤矿管理人员和工人能够直观、清晰地了解和掌握煤矿的地质情况和生产状况，提高煤矿的透明度。8.如权利要求6或7所述的一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，其特征在于：通过对采集到的图像进行増强、恢复、边缘检测及分割处理操作来提高图像的质量，图像的增强主要通过对采集图像进行锐化处理，锐化使用roberts算子法；roberts算子法是一种斜向偏差分的梯度计算方法，梯度的大小代表边缘的强度，梯度的方向与边缘的走向垂直，梯度算子定义为：
为了进行计算方便，一般梯度算子简化为由此可得图像差分代替偏导的对角线roberts算子为：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8中任一项所述的方法的步骤。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8中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明涉及煤矿安全领域，特别是一种实现透明矿山建设的煤矿安全新方法，包括采用无人机、激光雷达、三维地震技术手段，对煤矿井上下地质进行数据采集；采用机器学习、图像识别人工智能技术，对采集的地质数据进行处理和分析，通过云计算、物联网技术，建立安全管理平台，将采集到的各种数据进行整合和分析，实现对煤矿生产全过程的实时监控，将地质数据可视化展示；基于地质可视化展示数据，发现隐蔽致灾的可能性，实现隐患的实时监测和预警；利用数字模型和虚拟现实技术，将煤矿内部的地质、煤岩体、瓦斯分布、机电设备、隐蔽致灾数据以三维立体的形式呈现。本发明的技术手段相对先进和全面，易于实现和推广，具有很高的实际应用价值。价值。价值。


技术研发人员：李青松 王春华 李晓华 衡献伟 万一帆 郑功勋
受保护的技术使用者：贵州省矿山安全科学研究院有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/9/14