矿山地质灾害预警预报系统及方法

505 编辑：中冶有色技术网来源：德阳昊华清平磷矿有限公司

2024-10-24 16:06:02

权利要求

1.矿山地质灾害预警预报方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，在云端数据服务器中建立矿山地质数据库，根据矿山地质数据变化，得到开采区域，根据监测特征，对矿山开采区域进行分区，得到多个灾害监测子分区;

步骤二，云端数据服务器根据地质灾害预警任务生成预警管理容器，预警管理容器根据开采方向，生成灾害监测子分区相邻数据表，根据灾害监测子分区相邻数据表，各个地质灾害数据采集装置采集对应灾害监测子分区的自体比对数据;

步骤三，根据设定的时间间隔，各个地质灾害数据采集装置采集时间间隔内的地质数据，分别得到各个灾害监测子分区对应时间间隔的地质数据，根据灾害监测子分区对应时间间隔的地质数据与对应的自体比对数据，分别得到各个灾害监测子分区的对应时间间隔的地质变化特征，若存在对应时间间隔的地质变化特征大于设定阈值，则进入步骤四，否则，进入步骤五;

步骤四，对应时间间隔的地质变化特征大于设定阈值的灾害监测子分区，为目标灾害监测子分区，根据目标灾害监测子分区的位置信息，根据灾害监测子分区相邻数据表得到与目标灾害监测子分区相邻的灾害监测子分区，得到灾害预警范围，进入步骤七;

步骤五，各个地质灾害数据采集装置采集下一个时间间隔内的地质灾害数据，分别得到各个灾害监测子分区的下一个对应时间间隔的地质变化特征，并根据前一个对应时间间隔的地质变化特征，分别得到各个灾害监测子分区的变化趋势，若各个灾害监测子分区的变化趋势均在预设变化阈值内，则进入步骤六，否则定位灾害监测子分区，根据灾害监测子分区得到灾害预警范围，进入步骤七;

步骤六，继续采集时间间隔内的地质灾害数据，若出现对应时间间隔的地质变化特征大于设定阈值的灾害监测子分区，则返回步骤四，否则，直到完成地质灾害的预警监测，则完成矿山地质灾害预警预报;

步骤七，根据灾害预警范围发出地质灾害预警信息。

2.根据权利要求1所述的矿山地质灾害预警预报方法，其特征在于，所述的在云端数据服务器中建立矿山地质数据库，根据矿山地质数据变化，得到开采区域，根据监测特征，对矿山开采区域进行分区，得到多个灾害监测子分区，包括：

根据矿山地质数据库中的矿山初始数据，和当前矿山数据，得到矿山数据变化的区域，根据矿山数据变化的区域，得到开采区域，根据地质灾害数据采集装置数据采集范围，对开采区域进行分区，得到多个灾害监测子分区。

3.根据权利要求2所述的矿山地质灾害预警预报方法，其特征在于，所述的预警管理容器根据开采方向，生成灾害监测子分区相邻数据表，根据灾害监测子分区相邻数据表，各个地质灾害数据采集装置采集对应灾害监测子分区的自体比对数据，包括：

所述的开采方向，为预设的开采方向，根据开采方向，根据灾害监测子分区的相对位置关系，生成灾害监测子分区相邻数据表;所述的灾害监测子分区的自体比对数据为根据预设的地质灾害监测指标，采集的灾害监测子分区的初始地质灾害监测指标数据。

4.根据权利要求3所述的矿山地质灾害预警预报方法，其特征在于，所述的根据灾害监测子分区对应时间间隔的地质数据与对应的自体比对数据，分别得到各个灾害监测子分区的对应时间间隔的地质变化特征，包括：

地质灾害数据采集装置采集灾害监测子分区经过时间间隔的地质灾害监测指标数据，与对应灾害监测子分区的初始地质灾害监测指标数据的差值，为灾害监测子分区的对应时间间隔的地质变化特征。

5.根据权利要求4所述的矿山地质灾害预警预报方法，其特征在于，所述的根据目标灾害监测子分区的位置信息，根据灾害监测子分区相邻数据表得到与目标灾害监测子分区相邻的灾害监测子分区，得到灾害预警范围，包括：

目标灾害监测子分区以及根据灾害监测子分区相邻数据表得到的相邻的灾害监测子分区，构成灾害预警范围。

6.根据权利要求4所述的矿山地质灾害预警预报方法，其特征在于，所述的各个地质灾害数据采集装置采集下一个时间间隔内的地质灾害数据，分别得到各个灾害监测子分区的下一个对应时间间隔的地质变化特征，并根据前一个对应时间间隔的地质变化特征，分别得到各个灾害监测子分区的变化趋势，包括：

根据灾害监测子分区的下一个对应时间间隔的地质变化特征与前一个对应时间间隔的地质变化特征的差值，得到灾害监测子分区的变化趋势。

7.矿山地质灾害预警预报系统，其特征在于，应用权利要求1-6任一所述的矿山地质灾害预警预报方法，包括云端数据服务器、地质灾害数据采集装置、数据处理模块、通信模块和预警模块;

所述的通信模块和预警模块分别与所述的数据处理模块连接;所述的云端数据服务器、地质灾害数据采集装置分别与所述的通信模块通信连接。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及数据处理领域，具体是矿山地质灾害预警预报系统及方法。

背景技术

[0002]在矿山开采领域，地质灾害是制约矿山安全生产和可持续发展的重要因素。由于矿山地质环境的复杂性和开采活动的不断扰动，地质灾害如地面塌陷、山体滑坡、泥石流等频发，严重威胁着矿山工作人员的生命财产安全以及矿山的正常生产运营。

[0003]传统上，矿山地质灾害的监测和预警主要依赖于人工巡查和简单的监测设备，这种方式存在诸多局限性。首先，人工巡查难以实现对矿山地质环境的全面、实时监测，漏检和误检的情况时有发生。其次，简单的监测设备往往只能提供单一的地质指标数据，无法综合判断地质灾害的发生风险和发展趋势。因此，传统方法在地质灾害预警的准确性和时效性方面存在明显不足。

[0004]近年来，随着物联网技术的快速发展，其在各个领域的应用日益广泛。物联网技术通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，能够将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。这一技术为矿山地质灾害的监测和预警提供了新的解决方案。通过部署各类地质灾害数据采集装置，并借助物联网技术实现数据的实时监测和传输，结合先进的数据处理和分析技术，可以更有效地识别和预警地质灾害隐患，从而保障矿山生产的安全性和可持续性。

发明内容

[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供矿山地质灾害预警预报方法，包括如下步骤：

步骤七，根据灾害预警范围发出地质灾害预警信息。

[0006]进一步的，所述的在云端数据服务器中建立矿山地质数据库，根据矿山地质数据变化，得到开采区域，根据监测特征，对矿山开采区域进行分区，得到多个灾害监测子分区，包括：

[0007]进一步的，所述的预警管理容器根据开采方向，生成灾害监测子分区相邻数据表，根据灾害监测子分区相邻数据表，各个地质灾害数据采集装置采集对应灾害监测子分区的自体比对数据，包括：

[0008]进一步的，所述的根据灾害监测子分区对应时间间隔的地质数据与对应的自体比对数据，分别得到各个灾害监测子分区的对应时间间隔的地质变化特征，包括：

[0009]进一步的，所述的根据目标灾害监测子分区的位置信息，根据灾害监测子分区相邻数据表得到与目标灾害监测子分区相邻的灾害监测子分区，得到灾害预警范围，包括：

目标灾害监测子分区以及根据灾害监测子分区相邻数据表得到的相邻的灾害监测子分区，构成灾害预警范围。

[0010]进一步的，所述的各个地质灾害数据采集装置采集下一个时间间隔内的地质灾害数据，分别得到各个灾害监测子分区的下一个对应时间间隔的地质变化特征，并根据前一个对应时间间隔的地质变化特征，分别得到各个灾害监测子分区的变化趋势，包括：

根据灾害监测子分区的下一个对应时间间隔的地质变化特征与前一个对应时间间隔的地质变化特征的差值，得到灾害监测子分区的变化趋势。

[0011]矿山地质灾害预警预报系统，应用所述的矿山地质灾害预警预报方法，包括云端数据服务器、地质灾害数据采集装置、数据处理模块、通信模块和预警模块;

所述的通信模块和预警模块分别与所述的数据处理模块连接;所述的云端数据服务器、地质灾害数据采集装置分别与所述的通信模块通信连接。

[0012]本发明的有益效果是：本发明通过物联网技术实现地质灾害数据的实时监测和传输，能够更准确地识别地质灾害隐患，并在第一时间发出预警信息，有效缩短预警响应时间，为应对灾害赢得宝贵时间。

[0013]系统的实施有助于及时发现并应对地质灾害，降低灾害发生的风险，从而显著增强矿山生产的安全性。

[0014]系统提供的预警信息包括地质灾害类型、发生地点、预计影响范围等，为相关部门和人员提供了更为全面、精准的灾害信息。

附图说明

[0015]图1为矿山地质灾害预警预报方法的流程示意图;

图2为矿山地质灾害预警预报系统的原理示意图;

图3为地质灾害数据采集装置的原理示意图。

具体实施方式

[0016]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

[0017]以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

[0018]如图1所示，矿山地质灾害预警预报方法，包括如下步骤：

步骤七，根据灾害预警范围发出地质灾害预警信息。

[0019]所述的在云端数据服务器中建立矿山地质数据库，根据矿山地质数据变化，得到开采区域，根据监测特征，对矿山开采区域进行分区，得到多个灾害监测子分区，包括：

[0020]所述的预警管理容器根据开采方向，生成灾害监测子分区相邻数据表，根据灾害监测子分区相邻数据表，各个地质灾害数据采集装置采集对应灾害监测子分区的自体比对数据，包括：

[0021]所述的根据灾害监测子分区对应时间间隔的地质数据与对应的自体比对数据，分别得到各个灾害监测子分区的对应时间间隔的地质变化特征，包括：

[0022]所述的根据目标灾害监测子分区的位置信息，根据灾害监测子分区相邻数据表得到与目标灾害监测子分区相邻的灾害监测子分区，得到灾害预警范围，包括：

目标灾害监测子分区以及根据灾害监测子分区相邻数据表得到的相邻的灾害监测子分区，构成灾害预警范围。

[0023]所述的各个地质灾害数据采集装置采集下一个时间间隔内的地质灾害数据，分别得到各个灾害监测子分区的下一个对应时间间隔的地质变化特征，并根据前一个对应时间间隔的地质变化特征，分别得到各个灾害监测子分区的变化趋势，包括：

根据灾害监测子分区的下一个对应时间间隔的地质变化特征与前一个对应时间间隔的地质变化特征的差值，得到灾害监测子分区的变化趋势。

[0024]如图2所示，矿山地质灾害预警预报系统，应用所述的矿山地质灾害预警预报方法，包括云端数据服务器、地质灾害数据采集装置、数据处理模块、通信模块和预警模块;

所述的通信模块和预警模块分别与所述的数据处理模块连接;所述的云端数据服务器、地质灾害数据采集装置分别与所述的通信模块通信连接。

[0025]如图3所示，所述的地质灾害数据采集模块包括地质数据采集模块、微处理器、定位模块、电源模块和移动通信模块;所述的地质数据采集模块、定位模块、电源模块和移动通信模块分别与所述的微处理器连接;所述的移动通信模块与所述的通信模块通信连接。

[0026]具体的，矿山地质灾害预警预报方法主要包括以下步骤：

步骤一：建立矿山地质数据库并进行分区，在云端数据服务器中建立矿山地质数据库，该数据库应包含矿山初始数据以及实时更新的矿山数据。根据矿山地质数据的变化，确定开采区域。通过对比分析矿山初始数据与当前数据，可以识别出数据变化的区域，即开采活动区域。

[0027]根据监测特征，对矿山开采区域进行分区，得到多个灾害监测子分区。分区时应考虑地质灾害数据采集装置的数据采集范围，确保每个子分区都能被有效监测。

[0028]步骤二：生成预警管理容器并采集自体比对数据，云端数据服务器根据地质灾害预警任务生成预警管理容器。该容器负责管理整个预警过程，包括数据采集、分析和预警信息的发布。预警管理容器根据开采方向生成灾害监测子分区相邻数据表。开采方向是预设的，根据开采方向和灾害监测子分区的相对位置关系，可以确定每个子分区相邻的其他子分区。

[0029]根据灾害监测子分区相邻数据表，各个地质灾害数据采集装置采集对应灾害监测子分区的自体比对数据。自体比对数据是指灾害监测子分区的初始地质灾害监测指标数据，用于后续的地质变化特征分析。

[0030]步骤三：采集地质数据并分析地质变化特征，根据设定的时间间隔，各个地质灾害数据采集装置采集时间间隔内的地质数据。分别得到各个灾害监测子分区对应时间间隔的地质数据后，与对应的自体比对数据进行比较，得到地质变化特征。地质变化特征是指灾害监测子分区在经过时间间隔后的地质灾害监测指标数据与初始数据的差值。若存在对应时间间隔的地质变化特征大于设定阈值，则进入步骤四;否则，进入步骤五。

[0031]步骤四：确定目标灾害监测子分区并发出预警，对应时间间隔的地质变化特征大于设定阈值的灾害监测子分区被确定为目标灾害监测子分区。根据目标灾害监测子分区的位置信息以及灾害监测子分区相邻数据表，确定与目标灾害监测子分区相邻的灾害监测子分区，从而得到灾害预警范围。进入步骤七，根据灾害预警范围发出地质灾害预警信息。

[0032]步骤五：采集下一个时间间隔的地质数据并分析变化趋势，各个地质灾害数据采集装置继续采集下一个时间间隔内的地质灾害数据。分别得到各个灾害监测子分区的下一个对应时间间隔的地质变化特征，并根据前一个对应时间间隔的地质变化特征，分析得到各个灾害监测子分区的变化趋势。变化趋势是指灾害监测子分区在两个相邻时间间隔内的地质变化特征的差值。

[0033]若各个灾害监测子分区的变化趋势均在预设变化阈值内，则进入步骤六;否则，定位灾害监测子分区，并根据灾害监测子分区得到灾害预警范围，进入步骤七。

[0034]步骤六：持续监测或完成预警，继续采集时间间隔内的地质灾害数据，并进行分析。若出现对应时间间隔的地质变化特征大于设定阈值的灾害监测子分区，则返回步骤四;否则，直到完成地质灾害的预警监测任务，才认为预警预报过程结束。

[0035]步骤七：发出地质灾害预警信息，根据灾害预警范围，通过预警模块发出地质灾害预警信息，以便相关部门和人员及时采取应对措施。

[0036]矿山地质灾害预警预报系统主要包括云端数据服务器、地质灾害数据采集装置、数据处理模块、通信模块和预警模块。

[0037]云端数据服务器：负责存储和管理矿山地质数据库，生成预警管理容器，并处理来自地质灾害数据采集装置的数据。

[0038]地质灾害数据采集装置：负责采集矿山地质灾害监测指标数据，并通过通信模块将数据传输到云端数据服务器。地质灾害数据采集装置包括地质数据采集模块、微处理器、定位模块、电源模块和移动通信模块。地质数据采集模块负责采集地质灾害监测指标数据;微处理器负责数据处理和控制;定位模块用于确定数据采集装置的位置;电源模块提供电力支持;移动通信模块负责与通信模块进行数据传输。

[0039]数据处理模块：负责对接收到的地质灾害数据进行处理和分析，提取地质变化特征和变化趋势，并根据分析结果生成预警信息。

[0040]通信模块：负责地质灾害数据采集装置与云端数据服务器之间的数据传输，以及预警信息的发布。

[0041]预警模块：负责根据数据处理模块的分析结果发出地质灾害预警信息。预警信息可以通过多种渠道发布，如短信、电子邮件、APP推送等，以便相关部门和人员及时获取并采取应对措施。

[0042]实施例一：基于云端数据服务器的矿山地质灾害预警系统实施

在矿山开采过程中，地质灾害频发，如地面塌陷、山体滑坡、泥石流等，严重威胁着矿山生产安全和人员生命财产安全。为了有效预防和减轻地质灾害带来的损失，我们设计并实施了一套基于云端数据服务器的矿山地质灾害预警系统。该系统旨在通过实时监测和分析矿山地质数据，及时发现地质灾害隐患，并发出预警信息，以便相关部门和人员及时采取应对措施。

[0043]该系统主要包括云端数据服务器、地质灾害数据采集装置、数据处理模块、通信模块和预警模块。

[0044]云端数据服务器：负责存储和管理矿山地质数据库，生成预警管理容器，并处理来自地质灾害数据采集装置的数据。服务器采用高性能计算集群，确保数据处理的高效性和准确性。

[0045]地质灾害数据采集装置：负责采集矿山地质灾害监测指标数据，如地形变化、土壤湿度、地下水位等，并通过通信模块将数据传输到云端数据服务器。数据采集装置采用高精度传感器和无线通信技术，确保数据的实时性和准确性。

[0046]数据处理模块：对接收到的地质灾害数据进行处理和分析，提取地质变化特征和变化趋势，并根据分析结果生成预警信息。数据处理模块采用先进的数据挖掘和机器学习算法，提高预警的准确性和可靠性。

[0047]通信模块：负责地质灾害数据采集装置与云端数据服务器之间的数据传输，以及预警信息的发布。通信模块采用稳定可靠的通信网络，确保数据的实时传输和预警信息的及时发布。

[0048]预警模块：根据数据处理模块的分析结果，当检测到地质灾害隐患时，预警模块会立即发出预警信息。预警信息包括地质灾害类型、发生地点、预计影响范围、建议应对措施等，以便相关部门和人员及时采取应对措施。

[0049]实施步骤与关键技术

建立矿山地质数据库：在云端数据服务器中建立矿山地质数据库，包括矿山初始数据和实时更新的矿山数据。通过对比分析矿山初始数据与当前数据，可以识别出数据变化的区域，即开采活动区域。

[0050]分区与数据采集：根据地质灾害数据采集装置的数据采集范围，对开采区域进行分区，得到多个灾害监测子分区。每个灾害监测子分区都部署有地质灾害数据采集装置，负责采集对应区域的地质灾害监测指标数据。

[0051]预警管理容器的生成与管理：云端数据服务器根据地质灾害预警任务生成预警管理容器。该容器负责管理整个预警过程，包括数据采集、分析和预警信息的发布。预警管理容器根据开采方向和灾害监测子分区的相对位置关系，生成灾害监测子分区相邻数据表，用于后续的地质灾害预警范围确定。

[0052]地质数据采集与分析：地质灾害数据采集装置按照设定的时间间隔采集地质数据，并将数据传输到云端数据服务器。数据处理模块对接收到的数据进行处理和分析，提取地质变化特征和变化趋势。若存在对应时间间隔的地质变化特征大于设定阈值，则进入预警流程。

[0053]预警信息的生成与发布：当检测到地质灾害隐患时，数据处理模块会生成预警信息，并通过预警模块发出。预警信息包括地质灾害类型、发生地点、预计影响范围、建议应对措施等。预警信息可以通过多种渠道发布，如短信、电子邮件、APP推送等，以便相关部门和人员及时获取并采取应对措施。