一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法及设备与流程

1.本发明涉及煤矿安全技术领域，尤其涉及一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法、装置、设备、存储介质。


背景技术：

2.煤矿水害远程监测与预警是智慧矿山建设重要组成部分。随着5g技术的应用，矿井水害远程监测将被广泛应用到生产中。但是在现有技术中，还缺乏完善的矿井水害监测技术。


技术实现要素：

3.本发明提供一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法、装置、设备、存储介质，旨在减少水害事故的发生，提升煤炭安全生产的技术水平。
4.为此，本发明的第一个目的是提出一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法，包括：
5.获取预设时间间隔内的矿井下的水文历史监测数据；
6.基于水文历史监测数据，确定矿井总涌水量和水中离子浓度，并设定对应的参数预警值；
7.基于预设的物联网设备，实时采集矿井下指定位置的水文监测数据，与设定的参数预警值进行比较，若超出设定的参数预警值，则发出警报信号。
8.其中，基于水文历史监测数据，确定矿井总涌水量的步骤中，包括：
9.对矿井涌水量进行调查分析，确定矿井涌水量构成；其中，矿井涌水量构成包括：回采工作面涌水量、老采空区涌水量和掘进巷道涌水量；
10.利用系统动力学方法，分析涌水量每部分构成，推算得到矿井总涌水量。
11.其中，基于水文历史监测数据，确定水中离子浓度的步骤中，包括：
12.结合回采工作面、老采空区、掘进巷道离子浓度传感器的回传数据，计算矿井水量、相应离子组分浓度数据，根据离子组分浓度数据设置对应相关参数的预警值。
13.其中，当发生报警时根据水量、水温或水质的情况，安排进行相应的调配和处理工作，当水量、水温超过上限时，通过阀门进行区域调配；当水中某离子浓度过高或过低时，根据采集数据结合水质处理方案，进行相应离子的处理。
14.本发明的第二个目的是提出一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警装置，包括：
15.历史数据获取模块，用于获取预设时间间隔内的矿井下的水文历史监测数据；
16.分析计算模块，用于基于水文历史监测数据，确定矿井总涌水量和水中离子浓度，并设定对应的参数预警值；
17.监测警报模块，用于基于预设的物联网设备，实时采集矿井下指定位置的水文监测数据，与设定的参数预警值进行比较，若超出设定的参数预警值，则发出警报信号。
18.其中，分析计算模块对矿井涌水量进行调查分析，确定矿井涌水量构成；其中，矿井涌水量构成包括：回采工作面涌水量、老采空区涌水量和掘进巷道涌水量；
19.利用系统动力学方法，分析涌水量每部分构成，推算得到矿井总涌水量。
20.其中，分析计算模块结合回采工作面、老采空区、掘进巷道离子浓度传感器的回传数据，计算矿井水量、相应离子组分浓度数据，根据离子组分浓度数据设置对应相关参数的预警值。
21.其中，当发生报警时根据水量、水温或水质的情况，安排进行相应的调配和处理工作，当水量、水温超过上限时，通过阀门进行区域调配；当水中某离子浓度过高或过低时，根据采集数据结合水质处理方案，进行相应离子的处理。
22.本发明的第三个目的在于提出一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前述技术方案的方法中的各步骤。
23.本发明的第四个目的在于提出存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行根据前述技术方案的方法中的各步骤。
24.区别于现有技术，本发明提供的一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法，通过物联网采集设备水文监测数据，完成水量、水温和水质离子浓度等参数设定，通过浏览器可以实时查看监测数据，计算出矿井水量、相应离子组分浓度的预测数据，根据该预测数据设置相关参数预警值，可以有效实现水害的监测预警功能，基于监测数据当水量、水温、离子浓度等到达预警值时，预警系统进行自动报警。通过网络和通讯系统的推送，达到煤矿水害实时监测与预警的目的。通过本发明，能够减少水害事故的发生，提升煤炭安全生产的技术水平。
附图说明
25.本发明的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
26.图1是本发明提供的一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法的流程示意图。
27.图2是本发明提供的一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警装置的结构示意图。
28.图3是本发明提供的一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.如图1所示，为本发明实施例所提供的一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法，包括：
31.s110：获取预设时间间隔内的矿井下的水文历史监测数据。
32.通过采集设备完成水量监测、水温监测、水质监测动态数据的存储与管理。
33.水文历史监测数据可以从预设的存储数据库中获取。为保障数据安全，本发明中设置了数据保护的管理平台系统，具体包括：
34.(1)权限系统模块，关于创建用户，创建菜单，创建角色，数据字典等系统功能实现。
35.(2)工作流模块，关于审批流程的自定义流程的功能实现。
36.(3)任务管理模块，关于实时任务、定时任务的功能实现。
37.(4)日志管理模块，关于系统日志、设备日志、操作日志的功能实现。
38.而对于数据来源的各类设备，本发明设置了设备监控管理系统，具体包括：
39.(1)设备管理模块，主要功能进行设备的添加、删除、展示及设备文件的上传。
40.(2)设备巡检模块，主要功能通过轮巡方式检测平台设备的运行状态。
41.(3)设备升级模块，主要功能通过远程方式完成设备更新及优化。
42.(4)设备服务模块，主要功能通过设备开关完成数据的上传及指令的下发。
43.s120：基于水文历史监测数据，确定矿井总涌水量和水中离子浓度，并设定对应的参数预警值。
44.通过对矿井涌水量的调查分析，矿井涌水量通常由三部分构成，第一部分为回采工作面涌水量，第二部分为老采空区涌水量，第三部分为掘进巷道涌水量，利用系统动力学方法，分析每部分的涌水量可以推算出该矿井总涌水量，再结合回采工作面、老采空区、掘进巷道离子浓度传感器数据，从而计算出矿井水量、相应离子组分浓度的预测数据，根据该预测数据设置相关参数的预警值。
45.s130：基于预设的物联网设备，实时采集矿井下指定位置的水文监测数据，与设定的参数预警值进行比较，若超出设定的参数预警值，则发出警报信号。
46.当发生报警时根据水量、水温或水质的情况，安排进行相应的调配和处理工作，当水量、水温超过上限时，通过阀门进行区域调配；当水中某离子浓度过高或过低时，根据采集数据、预测模型结合水质处理方案，进行相应离子的处理。
47.如图2所示，本发明提供了一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警装置300，包括：
48.历史数据获取模块310，用于获取预设时间间隔内的矿井下的水文历史监测数据；
49.分析计算模块320，用于基于水文历史监测数据，确定矿井总涌水量和水中离子浓度，并设定对应的参数预警值；
50.监测警报模块330，用于基于预设的物联网设备，实时采集矿井下指定位置的水文监测数据，与设定的参数预警值进行比较，若超出设定的参数预警值，则发出警报信号。
51.其中，分析计算模块对矿井涌水量进行调查分析，确定矿井涌水量构成；其中，矿井涌水量构成包括：回采工作面涌水量、老采空区涌水量和掘进巷道涌水量；
52.利用系统动力学方法，分析涌水量每部分构成，推算得到矿井总涌水量。
53.其中，分析计算模块结合回采工作面、老采空区、掘进巷道离子浓度传感器的回传数据，计算矿井水量、相应离子组分浓度数据，根据离子组分浓度数据设置对应相关参数的预警值。
54.其中，当发生报警时根据水量、水温或水质的情况，安排进行相应的调配和处理工
作，当水量、水温超过上限时，通过阀门进行区域调配；当水中某离子浓度过高或过低时，根据采集数据结合水质处理方案，进行相应离子的处理。
55.为了实现实施例，本发明还提出一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前述技术方案的基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法中的各步骤。
56.如图3所示，非临时性计算机可读存储介质800包括指令的存储器810，接口830，指令可由根据基于物联网的矿井水文动态监测与预警处理处理器820执行以完成方法。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，非临时性计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cdrom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
57.为了实现实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例的基于物联网的矿井水文动态监测与预警。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
59.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
60.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
61.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。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。
62.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。在所述实施方式中，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。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。
63.本技术领域的普通技术人员可以理解实现所述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
64.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。所述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
65.所述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，所述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对所述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法，其特征在于，包括：获取预设时间间隔内的矿井下的水文历史监测数据；基于所述水文历史监测数据，确定矿井总涌水量和水中离子浓度，并设定对应的参数预警值；基于预设的物联网设备，实时采集矿井下指定位置的水文监测数据，与设定的参数预警值进行比较，若超出设定的参数预警值，则发出警报信号。2.根据权利要求1所述的基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法，其特征在于，基于所述水文历史监测数据，确定矿井总涌水量的步骤中，包括：对矿井涌水量进行调查分析，确定矿井涌水量构成；其中，所述矿井涌水量构成包括：回采工作面涌水量、老采空区涌水量和掘进巷道涌水量；利用系统动力学方法，分析涌水量每部分构成，推算得到矿井总涌水量。3.根据权利要求2所述的基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法，其特征在于，基于所述水文历史监测数据，确定水中离子浓度的步骤中，包括：结合回采工作面、老采空区、掘进巷道离子浓度传感器的回传数据，计算矿井水量、相应离子组分浓度数据，根据所述离子组分浓度数据设置对应相关参数的预警值。4.根据权利要求1所述的基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法，其特征在于，当发生报警时根据水量、水温或水质的情况，安排进行相应的调配和处理工作，当水量、水温超过上限时，通过阀门进行区域调配；当水中某离子浓度过高或过低时，根据采集数据结合水质处理方案，进行相应离子的处理。5.一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警装置，其特征在于，包括：历史数据获取模块，用于获取预设时间间隔内的矿井下的水文历史监测数据；分析计算模块，用于基于所述水文历史监测数据，确定矿井总涌水量和水中离子浓度，并设定对应的参数预警值；监测警报模块，用于基于预设的物联网设备，实时采集矿井下指定位置的水文监测数据，与设定的参数预警值进行比较，若超出设定的参数预警值，则发出警报信号。6.根据权利要求5所述的基于物联网的矿井水文动态监测与预警装置，其特征在于，所述分析计算模块对矿井涌水量进行调查分析，确定矿井涌水量构成；其中，所述矿井涌水量构成包括：回采工作面涌水量、老采空区涌水量和掘进巷道涌水量；利用系统动力学方法，分析涌水量每部分构成，推算得到矿井总涌水量。7.根据权利要求6所述的基于物联网的矿井水文动态监测与预警装置，其特征在于，所述分析计算模块结合回采工作面、老采空区、掘进巷道离子浓度传感器的回传数据，计算矿井水量、相应离子组分浓度数据，根据所述离子组分浓度数据设置对应相关参数的预警值。8.根据权利要求7所述的基于物联网的矿井水文动态监测与预警装置，其特征在于，当发生报警时根据水量、水温或水质的情况，安排进行相应的调配和处理工作，当水量、水温超过上限时，通过阀门进行区域调配；当水中某离子浓度过高或过低时，根据采集数据结合水质处理方案，进行相应离子的处理。9.一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的方法中的
各步骤。10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法中的各步骤。

技术总结
本发明提出一种基于物联网的矿井水文动态监测与预警方法及设备，该方法通过物联网采集设备水文监测数据，完成水量、水温和水质离子浓度等参数设定，通过浏览器可以实时查看监测数据，计算出矿井水量、相应离子组分浓度的预测数据，根据该预测数据设置相关参数预警值，可以有效实现水害的监测预警功能，基于监测数据当水量、水温、离子浓度等到达预警值时，预警系统进行自动报警。通过网络和通讯系统的推送，达到煤矿水害实时监测与预警的目的。通过本发明，能够减少水害事故的发生，提升煤炭安全生产的技术水平。安全生产的技术水平。安全生产的技术水平。


技术研发人员：白洋 丁雷 陶伟忠 刘大光
受保护的技术使用者：中煤科工集团信息技术有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/6/12