煤矿灾害预警数据集成管理平台研究与应用

针对深部矿井地质的复杂性与灾害的多样性,开展基于海量数据驱动的深部矿井无人化、智能化监测预警技术与装备研究是提高深部煤矿开采安全保障的有效途径。然而,目前煤矿监测系统间关联性差、数据利用率低、数据深入智能分析不够,导致煤矿防灾措施实施针对性差,可能存在防灾措施不到位或过量的现象。针对煤矿灾害监测预警的需求,提出了煤矿灾害监测预警大数据平台架构,设计了结构数据、非结构数据、时序数据等异构数据的混搭数据存储方案,从数据汇集、数据质量、数据融合、数据指标等方面设计煤矿监测数据治理方法,并提出面向煤矿灾害预警应用的多租户数据集市构建技术,从而支撑煤矿灾害分析应用的多样化数据需求。

煤矿灾害预警影响因素仿真分析

针对煤矿灾害预警过程存在的问题,首先运用解释结构模型分析各影响因素之间的相互关系,其次运用系统动力学原理和方法,对影响煤矿灾害预警的各因素进行动态仿真,对比分析各因素水平增加量对预警水平的影响程度,得出灾害预警中不同因素对预警水平的实际作用率。仿真结果有助于煤矿采取针对性的预警管理措施,同时为煤矿安全管理决策提供一个新的思路。

基于统一数字底座的煤矿灾害融合管控平台

针对煤矿灾害监测预警与透明地质系统数据多源异构、预警结果可视化手段单一、业务流程不畅、数字化决策支撑不足等问题,提出了基于统一数字底座的煤矿灾害融合管控平台。该平台分为数据采集层、数据存储层、应用支撑层和应用层,以透明地质系统为井巷工程数据来源,利用智能通风系统进行通风网络解算和通风决策分析,集成各灾害预警系统分析结果和控制策略,从空间和业务2条主线按照“隐蔽致灾因素—安全监测—安全管理—灾害预警—仿真规划—协同控制”进行灾害全链路管控。该平台利用Web API和FIP接口对透明地质系统数据与服务进行集成,基于统一的预警信息描述规范对灾害预警数据进行集成,通过“场景—模型—对象—属性”层级结构的数据对象模型对安全监测数据进行集成,解决了数据一致性难题;从巷道拓扑关系生成、巷道三维模型生成和要素空间关系生成等方面进行井巷工程三维参数化建模,实现了基于透明地质系统数据的井巷工程自动更新;采用“模型压缩+浏览器端缓存+渲染调度策略优化”,实现了基于WebGL的地质体三维可视化;通过逐级确认的预警事件协同处置机制,提升了预警结果及处置的可靠性。现场应用结果表明,该平台实现了基于统一数字底座的瓦斯、水害、火灾、矿压、粉尘、智能通风等系统数据同步、功能集成、流程衔接和统一可视化,为开展融合透明地质的灾害预警提供了支撑。