一种尾矿库数智运维系统的制作方法

本发明涉及岩土工程数字化，尤其是涉及一种尾矿库数智运维系统。

背景技术：

1、尾矿库是矿产资源开发加工过程中用于存储尾砂及其他工业废渣的场所，一般用于尾矿中存留矿物成分的再回收、水资源循环利用。尾矿库作为堆存和处理尾矿的场所，尾矿的大量存储会逐渐使尾矿库坝体结构失稳而引发快速泥石流，进而造成大规模的破坏，而且由于尾矿通常含有大量重金属，尾矿库所在区域的自然环境也通常会遭到较大程度的污染。因此尾矿库的运行和维护对于矿业生产和环境保护具有重大的实际意义。

2、然而，在尾矿库的运维过程中，坝体的整体稳定性验算及预警、对周边环境的污染程度判定、堆积过程的堆积方案优化均由人工完成，目前尚无辅助系统进行替代，这就降低了尾矿库的运维效率，不利于降低尾矿坝运营过程中的安全隐患和保护尾矿库四周的自然环境。因此，需要开发一种智能化的尾矿运维系统来辅助相关工作人员来完成对尾矿库的运维。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种尾矿库数智运维系统。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种尾矿库数智运维系统，所述系统包括：数据采集模块、数据模型模块、ai计算模块、预判预警模块、ai优化模块和数据中心；所述数据采集模块用于采集尾矿库建设区的基础数据，并将所述基础数据存入所述数据中心；所述数据模型模块根据所述基础数据构建尾矿库建设区的三维地质模型及尾矿堆积体模型；所述ai计算模块用于在所述数据模型模块的基础上计算尾矿库建设区的污染等级以及尾矿堆积体的稳定性；所述预判预警模块利用所述污染等级进行污染预警，并根据所述稳定性进行稳定性预警；所述ai优化模块用于在所述数据模型模块和所述预判预警模块的基础上，根据设定的优化尾矿堆积体模型分析所述尾矿堆积体的最佳排放方式并输出；所述数据中心用于接收和储存各个模块产生的数据，并实现个各个模块之间的信息共享。本发明对尾矿库的运维具有较好的辅助作用，能够对尾矿坝运营过程中坝体稳定性和周边环境的污染程度进行判定预警，并给出较好的尾矿排放方式。

3、可选地，所述基础数据包括尾矿库建设区的地形地貌数据、地质调查数据、钻孔数据、勘探线剖面图、地球物理数据、水文数据、尾矿堆积体数据和环境数据。

4、可选地，所述数据模型模块包括：

5、二维钻孔生成子模块，所述二维钻孔生成子模块用于生成构建所述三维地质模型所需的二维钻孔数据；

6、二维剖面图生成子模块，所述二维剖面图生成子模块用于生成构建所述三维地质模型所需的二维剖面数据；

7、地质平面图生成子模块，所述地质平面图生成子模块用于生成构建所述三维地质模型所需的地质平面图；

8、等高线数据生成子模块，所述等高线数据生成子模块用于生成构建所述三维地质模型所需的等高线数据；

9、三维钻孔生成子模块，所述三维钻孔生成子模块用于生成构建所述三维地质模型所需的三维钻孔数据；

10、三维剖面图生成子模块，所述三维剖面图生成子模块用于生成构建所述三维地质模型所需的三维剖面数据；

11、地质轮廓生成子模块，所述地质轮廓生成子模块用于生成构建所述三维地质模型所需的地质三维轮廓；

12、地质模型生成子模块，所述地质模型生成子模块根据所述钻孔数据对所述地质三维轮廓进行补充，得到所述三维地质模型；

13、尾矿堆积体模型生成子模块，所述尾矿堆积体模型生成子模块用于构建所述尾矿堆积体模型；

14、中介者子模块，所述中介者子模块用于实现所述数据模型模块中除所述尾矿堆积体模型生成子模块之外的其他子模块之间的数据交互，进而实现二维数据与三维数据的数据同步。

15、进一步的，利用中介者子模块实现所述数据模型模块中除所述尾矿堆积体模型生成子模块之外的其他子模块之间的数据交互，实现各个子模块之间的低耦合集成，简化不同地质数据对象之间的交互逻辑，大幅减少不同子模块之间的耦合性，提升构建三维地质模型的效率。

16、可选地，所述地质模型生成子模块中包含一种用于生成所述三维地质模型的第一计算机存储介质，所述第一计算机存储介质中储存有第一种计算机程序，所述第一种计算机程序运行时执行如下步骤：

17、构建用于判断不同钻孔所揭露的地层分界点之间连接方式的连层遗传基因算法模型；

18、根据所述连层遗传基因算法模型对所述地质三维轮廓进行补充，进而建立三维地质模型。

19、进一步的，通过对地质三维轮廓进行补充来建立三维地质模型，避免了先形成模型后再对模型进行逐步修正，提升了建模效率和质量，并实现了正向构建三维地质模型。

20、可选地，所述构建用于判断不同钻孔所揭露的地层分界点之间连接方式的连层遗传基因算法模型包括如下步骤：

21、根据所有可能的地层分界点之间连接方式随机生成染色体，生成初始种群；

22、评估所述初始种群中各个个体的适应度；

23、基于设置的最大进化迭代数以及所述适应度依次对种群进行选择、交叉和变异运算，并将具有最大适应度的个体输出。

24、可选地，所述根据所述连层遗传基因算法模型对所述地质三维轮廓进行补充，进而建立三维地质模型包括如下步骤：

25、利用所述连层遗传基因算法模型获取不同钻孔所揭露的地层分界点之间的最佳连接方式；

26、根据所述最佳连接方式将不同钻孔所揭露的地层分界点连接起来以对所述地质三维轮廓进行补充，进而建立三维地质模型。

27、进一步的，通过连层遗传基因算法模型来寻找不同钻孔所揭露的地层分界点之间的最佳连接方案，进而提升三维地质模型的准确性和可靠性。

28、可选地，所述ai计算模块中包含一种用于计算所述尾矿堆积体的稳定性的第二计算机存储介质，所述第二计算机存储介质中储存有第二种计算机程序，所述第二种计算机程序运行时执行如下步骤：

29、根据所述三维地质模型、所述尾矿堆积体模型和所述基础数据，使用flac程序和稳定性计算模型获取所述尾矿堆积体的稳定性；

30、依据所述基础数据和所述稳定性，使用gwo-svm模型判断所述污染等级。

31、进一步的，一方面使用三维地质模型、所述尾矿堆积体模型和flac程序对尾矿库建设区坝体稳定性进行定性评估，另一方面使用稳定性计算模型对尾矿库建设区坝体稳定性进行定量评估，两相对比提高稳定性结果准确性和可靠性。

32、可选地，所述预判预警模块运行时具体执行如下步骤：

33、在所述稳定性小于稳定性阈值时发出稳定性预警；

34、在所述污染等级不小于环境污染等级阈值时发出污染预警。

35、进一步的，实时计算得到污染等级和稳定性并及时发出警报，有利于相关人员及时采取防范措施，降低安全隐患。

36、可选地，所述稳定性计算模型满足如下关系：

37、

38、其中，s为所述尾矿堆积体的稳定性，为所述尾矿堆积体中第i条土条的重力，为第i条土条滑动面中点与土条滑动面所对应的圆心的连线同竖直线的夹角值，为第i条土条底面的有效黏聚力，为第i条土条与第i+1条土条之间的力矩关联系数，n为土条总条数，为第i条土条的粘聚力，为第i条土条沿滑动面的长度。

39、进一步的，该稳定性计算模型通过力矩关联系数考虑了土条之间的相互作用，在一定程度上提高了计算结果的准确性和可靠性。

40、可选地，所述ai优化模块中包含一种用于分析所述尾矿堆积体适宜的排放方式的第三计算机存储介质，所述第三计算机存储介质中储存有第三种计算机程序，所述第三种计算机程序运行时执行如下步骤：

41、基于多个设定的所述优化尾矿堆积体模型，使用所述ai计算模块获取稳定性预测值和污染等级预测值；

42、当所述稳定性预测值小于所述稳定性阈值且污染等级预测值小于所述环境污染等级阈值时，将所述稳定性预测值、污染等级预测值以及相应的最佳排放方式输出。

43、进一步的，通过ai优化模块来得到尾矿堆积体的稳定性较高并且污染等级较低的排放方式，进而降低尾矿库建设区的安全隐患和环境污染。