矿井水灾感知与水源判定方法研究

在分析水质监测法、涌水量监测法、水温监测法、气温监测法、湿度监测法、水位监测法、电阻率监测法、应力监测法、微震监测法、水文钻孔法等矿井水灾感知方法原理和特点的基础上,提出了基于图像监测的矿井水灾感知方法和基于图像的大数据矿井水灾感知与水源判定方法,得出以下结论:(1)水质监测法不但可感知矿井水灾,还可判定引发水灾的水源,该方法感知地表水和老空水引发的矿井水灾准确率较高。(2)基于时间的涌水量监测法具有准确率高的优点,但部署复杂、实时性差;基于流速的涌水量监测法具有操作简单、实时性好等优点,但测量误差较大。(3)水温监测法不但可感知矿井水灾,还可判定引发水灾的水源,但不适用于矿井水灾水源温度与正常矿井涌水温度差异较小的水灾感知。(4)气温监测法具有简单、方便等优点,但受煤炭自燃等矿井火灾、瓦斯与煤尘爆炸、地面气温、矿井通风量、井下设备开停、井下作业人员数量等影响,不适用于矿井水灾水源温度与正常矿井涌水温度差异较小的水灾感知。(5)湿度监测法具有简单、方便等优点,但受地面空气湿度和温度、矿井通风量、煤炭自燃等矿井火灾等影响。(6)通过水位监测法可及时掌握地表水和地下水水源变化,但需探明老空水位置等。(7)电阻率监测法具有响应快、灵敏度高等优点,但准确率受采掘环境影响大,电极布置困难。(8)应力监测法和微震监测法具有实时性好的优点,但受煤与瓦斯突出、冲击地压等影响,需与其他矿井水灾感知方法配合使用。(9)水文钻孔法具有信息量大的优点,但需与其他矿井水灾感知方法配合使用。(10)基于图像监测的矿井水灾感知方法具有非接触、实时快速、监测范围广、部署与安装简单、成本低、使用维护方便等优点。(11)基于图像的大数据矿井水灾感知与水源判定方法同时监测矿井水、导水通道和水源,不但可感知矿井水灾,还可判定引发水灾的水源,具有可靠性高的优点。

基于图像纹理特征的矿井水灾感知方法

现有水灾监测报警方法存在着适应性差、误报和漏报率高等问题,难以满足煤矿安全生产需求。为此,提出了基于图像纹理特征的矿井水灾感知方法:在巷道顶部或巷帮、采煤工作面支架等设置摄像机,实时采集采掘工作面和巷道底板图像;通过双树复小波变换,提取水、煤、岩石图像纹理特征,建立水灾图像识别模型;对学习样本进行双树复小波变换,提取1,2级系数,统计其方差与期望值,利用相应的方差与期望值构造泊松分布模型,并估计其各个方向模型的强度参数。对待测样本同样进行双树复小波变换后,利用1,2级系数的方差与期望值构成的模型强度参数向量与样本参数向量进行皮尔逊相似性比较,最终确定待测样本分类。根据水灾图像识别模型,对实时监测的图像进行识别,当分割图像具有水灾纹理特征时,进行水灾报警。采集了水灾模拟实验图像,建立了图像数据库。对所提出的模型编制了相应的实验程序,进行了模型的训练和实验验证。研究了水、煤、岩石在双树复小波域泊松分布下系数统计值的分布规律,并对模型的性能进行了参数化的评估。通过实验验证了基于图像纹理特征的矿井水灾感知方法的可行性。实验表明,基于图像纹理特征的矿井水灾感知方法,识别水灾准确率大于81%。

基于灰度共生矩阵与回归分析的矿井水灾感知

针对图像识别用于矿井水灾感知时存在识别率低、稳定性和时效性差等问题,提出了一种基于灰度共生矩阵与回归分析的矿井水灾感知方法。计算样本图像的灰度共生矩阵,提取灰度共生矩阵的对比度、差异性、齐次性、熵、相关性、能量作为特征值并组成特征向量;以样本图像的特征向量到非线性回归方程的最小距离之和最大为依据确定分类器,通过分类器识别水灾。实验结果表明,对于分辨率为256×256的图像,该方法在无烟煤、砂岩、突涌水组成的数据集上的识别率为96.33%,单张图像平均耗时16.2885 ms。

基于Gabor域时空泛化建模的矿井水灾感知方法

矿井突涌水图像中突涌水纹理与煤岩图像相比具有时空域变化性强的特点,现有基于图像纹理特征的矿井水灾识别方法对于复杂突涌水纹理特征的提取能力有限、识别率较低。针对该问题,提出了一种基于Gabor域时空泛化建模的矿井水灾感知方法。该方法分别对训练样本图像和待测样本图像进行不同感受野、不同方向下的Gabor分解,将各子带的期望与标准差组合,构成本方向的学习特征向量和待测特征向量;根据最小熵原理对特征向量进行时空泛化建模,以去除时空域敏感性;采用特征向量各分量之间的夹角作为相似性测度,对学习特征向量和待测特征向量进行相似性比较,实现突涌水识别。实验结果表明,该方法识别率达89.4%,识别时间为136ms,基本满足井下水灾实时感知需求。

社会减灾能力信任及水灾风险感知的区域对比——基于江西九江和宜春公众的调查

研究公众对社会减灾能力及灾害风险的认识,有助于从公众视角揭示风险潜在因素,不仅是进行风险沟通的必备环节,还可以为开展有效的减灾宣传教育、提高公众减灾意识提供决策依据。通过社会调查(221份样本)和统计分析方法,比较了江西九江、宜春公众对于社会减灾能力的信任及水灾风险感知。结果表明,公众对于社会减灾能力基本持信任态度,信任度高低排序为:灾害监测预报>政府应急>防灾工程>预警传播,其中宜春公众的信任度较高;公众对于水灾的风险感知较弱,尤其是宜春公众认为水灾发生、受灾的可能性很小;公众的信任与对区域减灾能力的了解无关,主要是受到受灾经历(受灾次数、灾情损失、灾后救援)的影响,即区域本底灾害风险的高低导致公众认知的差异,风险较高区域(九江)的公众具有更为明确的降低风险的行为倾向及意愿。