一种煤矿井下地质灾害监测预警系统的制作方法

本发明属于地质灾害监测预警，特别涉及一种煤矿井下地质灾害监测预警系统。

背景技术：

1、煤矿井下地质灾害主要包括冒顶、片帮、突水、突泥、井下热害、矿震、岩爆、井下煤自燃、油气井管套损坏、矿坑水污染等。这些灾害对矿工生命安全和采矿设施、设备都构成了严重威胁，影响了采矿生产的正常进行，为了提高煤矿采矿的安全性，需对煤矿井下地质灾害进行实时监测并在存在危险时进行预警作业。

2、经检索，中国专利文件申请号为202011274774.5，公开了地质灾害监测预警系统，监测箱上设置有位移传感器、倾角传感器和土壤水分传感器，固定箱中设置有数据采集模块、数据分析模块、气象数据模块、无线传输模块和太阳能模块，数据采集模块用于接收位移传感器、倾角传感器、土壤水分传感器以及气象数据模块获取的数据信息，并将数据信息发送给数据分析模块，所述数据分析模块用于将接收到的数据信息与对应区域发生地质灾害的历史数据进行对比，并将对比结果通过无线传输模块发送给中心模块，该系统通过调度模块能使游客有序快速的离开危险区域，对景区中的地质灾害进行预警，保护景区保护游客的生命安全。

3、上述地质灾害监测预警系统应用在煤矿井下使用时，由于监测设备的布置、传感器类型和数量不足，可能导致监测数据的不准确或不全面，影响预警效果，因此我们需要提出一种煤矿井下地质灾害监测预警系统来解决上述存在的问题，使其能够提高监测的准确性。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种煤矿井下地质灾害监测预警系统，包括用于实时采集井下地质数据的数据采集模块、负责将采集的数据实时传输到上位机或数据中心的数据传输模块、负责对采集到的数据进行处理和分析的数据处理模块、通过预警模型进行分析并预测地质灾害是否可能发生的预警分析模块、负责进行远程监控和操作的通信与控制模块以及用于为用户提供可视化界面的用户界面模块；

2、所述数据采集模块设置有多组，多组所述数据采集模块均与数据传输模块电性连接，多组所述数据采集模块分布在煤矿井下的不同位置；

3、每组所述数据采集模块包括传感器组件和用于安装传感器组件且能够调节安装的传感器组件倾斜角度的安装装置，所述传感器组件包括用于对煤矿井下岩层、煤层的位移变化进行监测的位移传感器、对煤矿井下的压力状态进行实时监测的压力传感器、用于监测岩层或煤层倾斜角度变化的倾斜传感器、利用声波在岩层和煤层中传播速度和反射特性对井下的地质构造进行探测和识别的声波接收器以及通过分析电磁场变化获取煤矿井下岩层的电性特性和地质构造信息的电磁发射器，通过位移传感器、压力传感器、倾斜传感器、声波接收器和电磁发射器的集合，能够将位移监测、倾斜监测、压力监测、声波监测和电磁监测集成一体。

4、进一步的，所述安装装置包括安装板、可进行倾斜角度调节的多个第一支座和多个第二支座，所述安装板通过多个螺钉与煤矿井下的顶部固定，多个所述第一支座和第二支座均可拆卸连接在安装板的下表面，所述第一支座上固定有用于对传感器固定的第一固定机构，所述第二支座上安装有可调节安装的传感器安装位置的第二固定机构。

5、进一步的，所述第一支座和第二支座均包括支撑杆和支撑板，所述支撑板的一侧开设有凹槽，所述支撑杆的下端转动安装在凹槽的内部，所述支撑杆的上端一体成型有螺柱，所述安装板上开设有供螺柱螺接的螺孔，所述凹槽的一侧安装有可伸缩移动和复位的限位机构，所述支撑杆的下端一侧环形阵列开设有多个供限位机构限位的限位孔，所述第一固定机构和第二固定机构分别安装在第一支座和第二支座的支撑板上。

6、进一步的，所述支撑杆的下端插接有连接杆，所述凹槽的两侧开设有供连接杆一端插入的插孔，所述凹槽的其中一侧开设有供限位机构安装的安装腔，多个所述限位孔等距分布在连接杆的四周，当限位机构位于安装腔内时，便于支撑板能够以连接杆为中心进行转动。

7、进一步的，所述第一固定机构包括第一固定板和呈口字形的第一压板，所述位移传感器安装在第一固定板和第一压板之间，且所述位移传感器的感应端穿过第一压板延伸至第一压板的外部，所述第一压板与第一固定板之间通过多个第一螺栓连接，多个所述第一螺栓位于第一压板的四周边缘。

8、进一步的，所述第二固定机构包括第二固定板、呈口字形的第二压板和用于调节第二固定板安装位置的调节机构，所述调节机构安装在第二支座的支撑板上，所述第二固定板安装在调节机构的一端，所述第二压板与第二固定板之间通过多个第二螺栓连接，所述压力传感器安装在第二压板和第二固定板之间，且所述压力传感器的感应端穿过第二压板与煤矿井下侧壁抵触。

9、进一步的，所述数据传输模块包括用于接收传感器组件的数据并进行预处理和格式化的数据采集器、通过无线和有线传输的传输设备以及为传输设备和数据采集器供电的电源，所述数据采集器与传输设备电性连接，通过传感器组件感应煤矿井下各种物理量数据，并将感应的数据输出到数据采集器，通过数据采集器对数据进行预处理和格式化，使数据适合传输和存储，再利用传输设备将处理后的数据发送到上位机或数据中心。

10、进一步的，所述传输设备包括无线传输组件和有线传输组件，无线传输组件主要由发射装置和接收装置组成，发射装置将需要传送的信号转化为电磁波，然后通过天线将电磁波辐射到空气中；接收装置则利用天线将电磁波接收并转化为相应的信号；

11、有线传输组件主要包括同轴电缆和光纤传输，同轴电缆由内导体、绝缘层、外导体和外绝缘层组成，信号通过内导体传输，外导体起到屏蔽和接地作用，确保信号的完整性。

12、进一步的，所述数据处理模块包括单片机芯片u1，所述单片机芯片u1的九脚连接有呈并联设置的电阻c1和电阻r1，所述电阻r1远离电容c1的一端接地，所述电容c1远离电阻r1的一端与传输设备电性连接，所述单片机芯片u1的十九脚连接有电容c3，所述单片机芯片u1的十八脚连接有电容c2，所述电容c2远离单片机芯片u1的一端与电容c3远离单片机芯片u1的一端连接，所述电容c2的另一端连接有晶振x1，所述晶振x1的一端与电容c3的另一端连接。

13、进一步的，所述预警分析模块在对地质灾害特征数据进行分析和判断时，先根据地质灾害的特征和监测数据选择机器学习算法进行预警模型的建立，再根据建立的预警模型进行分析和处理，提取有用的特征和信息，为预警算法提供输入，再使用历史数据对预警算法进行训练和验证，最后将预警结果通过报警器进行警告作业。

14、本发明的有益效果是：

15、1、本发明通过多组数据采集模块与数据传输模块配合，对煤矿井下不同位置的各种物理量进行实时监测，以提高对煤矿井下地质灾害监测的准确性。

16、2、本发明通过传感器组件与安装装置的配合，通过位移传感器、压力传感器、倾斜传感器、声波接收器和电磁发射器的集合，能够将位移监测、倾斜监测、压力监测、声波监测和电磁监测集成一体，实现多种物理量的监测，以达到对煤矿井下地质灾害预警和预防处理，也便于根据煤矿井下的工作环境快捷的将安装装置安装在煤矿井下的不同位置，提高煤矿井下各物理量监测的准确性，利用安装装置提高对传感器组件安装的便捷性。

17、3、本发明通过数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块、预警分析模块、通信与控制模块和用户界面模块的协同工作，可以提高煤矿井下地质灾害监测预警系统的准确性和可靠性，为矿工的生命安全和采矿生产的正常进行提供有力保障。

18、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。