专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202311380275.8 | 申请日 | 2023-10-23 |
公开(公告)号 | CN117367348A | 公开(公告)日 | 2024-01-09 |
申请人 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 单礼岩; 孙喆; 杨鹏飞; 胡运兵; 张军; 颜恭彬; 覃海明; 李慧洲; 马志华; 崔少北; 雷凯丽; 何鑫; 唐茂钦; 唐昊; | 第一发明人 | 单礼岩 |
权利人 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:重庆市 | 城市 | 当前专利权人所在城市:重庆市九龙坡区 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:重庆市九龙坡区科城路6号 | 邮编 | 当前专利权人邮编:400039 |
主IPC国际分类 | G01B21/08 | 所有IPC国际分类 | G01B21/08 ; G01F23/296 ; G01F23/14 ; E21F17/18 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 2 |
专利权利要求数量 | 7 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 重庆强大凯创专利代理事务所 | 专利代理人 | 黄书凯; |
摘要 | 本 发明 涉及 煤 矿预警技术领域,具体涉及一种基于矿井 水 仓的淤泥高度实时测量系统及方法,包括服务端和用户端;所述服务端包括:数据获取模 块 ,用于获取安装在煤矿水仓监测点上方的 超 声波 式液位 传感器 所采集到的第一实时液位数据;还用于获取安装在煤矿水仓监测点底部的压 力 型 液位传感器 采集到的第二实时液位数据;第一传输模块,用于将采集到的第一实时液位数据和第二实时液位数据传输到水文监测分站;第二传输模块,用于将水文监测分站的数据上传到地面 服务器 中;地面处理模块,用于在地面服务器接收到对应的数据后,根据接收到的第一实时液位数据和第二实时液位数据,基于液位测量公式,计算出煤矿水仓中的水量实时高度和淤泥实时厚度。 | ||
权利要求 | 1.一种基于矿井水仓的淤泥高度实时测量系统,其特征在于:包括服务端和用户端; |
||
说明书全文 | 一种基于矿井水仓的淤泥高度实时测量系统及方法技术领域背景技术[0002] 煤矿的矿井井下水仓是矿井排水系统中不可缺少的一部分,是低于矿井各开采水平的巷道。随着矿井开采深度增大,涌水量增多,大量涌水携带固体颗粒进入水仓,矿井涌水中固体污染物含量非常高,矿井涌水经排水沟排至水仓,水中的固体污染物在水仓内沉淀、堆积,影响水仓的容量,进而影响井下作业安全。 [0003] 在生产时需要定期对矿井水仓进行清淤和排水操作,避免淤泥侵占水仓空间,致使水仓容水量减少,影响矿井安全生产。现有的水仓的清淤系统大多无法对矿井水仓内的淤泥厚度和水量高度进行区分,只能对水仓内的液面高度进行测量,导致无法准确的判断出清淤和排水时间,极大增加了清淤和排水的难度。 发明内容[0004] 本发明的目的之一在于提供一种基于矿井水仓的淤泥高度实时测量系统及方法,能够实现对水仓内的淤泥厚度和水量高度的实时测量和区分,减低清淤和排水时机的判断难度。 [0005] 为了达到上述目的,提供了一种基于矿井水仓的淤泥高度实时测量系统,包括服务端和用户端; [0006] 所述服务端包括: [0008] 第一传输模块,用于将采集到的第一实时液位数据和第二实时液位数据传输到水文监测分站; [0009] 第二传输模块,用于将水文监测分站的数据上传到地面服务器中; [0010] 地面处理模块,用于在地面服务器接收到对应的数据后,根据接收到的第一实时液位数据和第二实时液位数据,基于液位测量公式,计算出煤矿水仓中的水量实时高度和淤泥实时厚度; [0011] 所述液位测量公式为: [0012] [0013] 式中:H1为超声波式液位传感器所对应的监测点的液位高度;ρs为水的液体密度,ρn为淤泥的液体密度,H2为压力型液位传感器所对应的监测点的液位高度,Hn为煤矿水仓中淤泥厚度,Hs为煤矿水仓中水量高度; [0014] 所述用户端用于接收计算出来的水量实时高度和淤泥实时厚度。 [0015] 本方案的原理及效果:在本方案中,首先通过对煤矿水仓监测点的上方和底部进行对应的传感器数据的采集,即采集到第一实时液位数据和第二实时液位数据,从而实现对煤矿水仓监测点的多维度的数据监测。然后将采集到的数据通过水文监测分站到地面服务器的方式实现对煤矿井下数据的地面传输,并且通过液位测量公式将第一实时液位数据和第二实时液位数据结合使用,从而实现对煤矿水仓中的水量高度和淤泥厚度进行实时区分和计算,即实现了对煤矿水仓内淤泥厚度和水量高度进行在线实时测量,有利于为后续的煤矿水仓定期清淤和排水提供依据。即能够实现对水仓内的淤泥厚度和水量高度的实时测量和区分,减低清淤和排水时机的判断难度。 [0016] 进一步,所述超声波式液位传感器和压力型液位传感器均设置有多个,且每一个所述超声波式液位传感器均设置在其中一个压力型传感器的正上方。 [0017] 有益效果:在本方案中两种类型的传感器设置多个,实现了对煤矿水仓内的多位置测量,减少了对淤泥厚度策略的误差,同时也减少了操作人员的工作量,安装完成后不需要进行移动即可对水仓内多位置进行测量。 [0018] 进一步,所述服务端还包括报警模块,用于对计算出来的淤泥实时厚度和水量实时高度进行判断,若淤泥实时厚度大于淤泥阈值,则发出第一警报信息,若水量实时高度大于水量阈值,则发出第二警报信息; [0019] 所述用户端用于接收服务端发出的第一报警信息和第二报警信息,并根据对应的报警信息生成对应的处理策略。 [0020] 有益效果:通过报警模块的设置实现了对煤矿水仓内的水量高度和淤泥厚度的监控,在达到对应的阈值时就进行对应的报警,从而使得用户端生成对应的处理策略,进而实现对淤泥的清理和排水作业的及时性。 [0021] 进一步,所述服务端还包括预处理模块,用于在地面服务器接收到对应的数据后,对第一实时液位数据和第二实时液位数据进行预处理,对干扰数据进行过滤。 [0022] 有益效果:在本方案中,通过预处理模块实现对干扰数据的过滤,从而增加数据的可靠性和准确性。 [0023] 进一步,所述预处理模块包括: [0024] 第一数据判断模块,用于对同一煤矿水仓内的第一实时液位数据的一致性进行判断,若当第一实时液位数据在某一时刻出现不同,则判断本次数据为无效数据; [0025] 删除模块,用于在判断出本次数据为无效数据时,删除此时的第一实时液位数据和第二实时液位数据,并向用户端发送维修命令。 [0026] 有益效果:对同一煤矿水仓内的第一实时液位数据的一致性进行判断,可以快速的对超声波式液位传感器的安装是否需要校正进行判断,极大提高后续数据的采集的准确性。 [0027] 进一步,所述服务端还包括: [0028] 预测模块,用于在向用户端发送第一报警信息或者第二报警信息时,获取当前时刻、上一时刻和上上时刻所对应的水量高度或者淤泥厚度,根据当前时刻、上一时刻和上上时刻所对应的水量高度或者淤泥厚度,预测出对应的水量高度或者淤泥厚度达到危险阈值所需要的时间,生成对应的危险预测时间信息; [0029] 信息获取模块,用于获取对应的煤矿水仓的基本信息以及各个用户端的位置信息;所述基本信息包括水仓基本信息以及水仓位置信息; [0030] 路径确定模块,用于根据水仓位置信息,以及各个用户端的位置信息,生成各个用户端所对应的规划路径信息,以及抵达时间信息; [0031] 分析模块,用于将危险预测时间信息与各个用户端所对应的抵达时间信息进行比较,若危险预测时间信息小于或者等于抵达时间信息,则判断该抵达时间信息所对应的用户端的用户无法前往该煤矿水仓,反之,则判断该抵达时间信息所对应的用户端的用户能够抵达煤矿水仓; [0032] 统计模块,用于对判断结果为该抵达时间信息所对应的用户端的用户能够抵达煤矿水仓所对应的用户端进行统计,按照抵达时间信息从小到大进行排列,形成对应的抵达用户表; [0033] 发送模块,用于根据抵达用户表,同步向对应的用户端发送抵达指令; [0034] 反馈模块,用于在预设时间段内,接收用户端接收到抵达指令的反馈信息,按照抵达用户表,逐一对用户的反馈信息进行匹配,若匹配到反馈信息为能够抵达,则将该处理任务分给对应的用户。 [0035] 有益效果:在本方案中,首先是在接收到第一报警信息或者第二报警信息时,说明对应的煤矿水仓需要进行处理,此时就会获取该煤矿水仓中当前时刻、上一时刻以及上上时刻所对应的数据,例如水量高度,通过这三个时刻下的数据的获取来对要达到危险阈值的时间进行预测,从而生成对应的危险预测时间信息。 [0036] 之后对各个用户端到煤矿水仓的路径进行规划以及所要的抵达时间进行计算,通过知道各个用户端的用户的抵达时间来进行判断,一旦危险预测时间信息小于等于抵达时间信息,此时说明用户还没抵达,对应的数据就达到危险阈值,说明该用户是不可行的,以此来实现对众多用户的分别和筛选,筛选出能够及时抵达的用户,并且按照抵达时间信息从小到大的顺序进行排列,形成对应的抵达用户表。 [0037] 然后就按照抵达用户表给表中的所有用户发送抵达指令,用户端的用户就可以根据自身的情况进行反馈信息的发送,例如某一用户虽然离得很久,但是其有其他的事情还没有处理完,那么就可以反馈无法抵达,而如果能够抵达则反馈能够抵达。之后在预设的时间段内来进行反馈信息的接收,根据表逐一对用户的反馈信息进行确定,通过这种方式能够实现处理任务的尽快处理。 具体实施方式[0040] 下面通过具体实施方式进一步详细说明: [0041] 实施例一 [0042] 一种基于矿井水仓的淤泥高度实时测量系统,基本如图1所示,包括服务端和用户端; [0043] 所述服务端包括: [0044] 数据获取模块,用于获取安装在煤矿水仓监测点上方的超声波式液位传感器所采集到的第一实时液位数据;还用于获取安装在煤矿水仓监测点底部的压力型液位传感器采集到的第二实时液位数据;所述超声波式液位传感器和压力型液位传感器均设置有多个,且每一个所述超声波式液位传感器均设置在其中一个压力型传感器的正上方。在本实施例中,压力型液位传感器所对应的探头要确保安装在煤矿水仓的底部,在安装时水仓内如果已经有淤泥,应该使用钢管或者铁棍将压力型液位传感器的探头插入淤泥底部,当然在本实施例中还设置了保护装置对压力型液位传感器探头进行保护,避免清淤时损坏,同时还要设置固定装置将探头进行固定,避免被水流冲走。同时本实施例中,超声波式液位传感器和压力型液位传感器的采样频率设置要相同,这样采集到的数据就可以根据时间进行自动编组,计算时采用同一组数据即可。 [0045] 第一传输模块,用于将采集到的第一实时液位数据和第二实时液位数据传输到水文监测分站; [0046] 第二传输模块,用于将水文监测分站的数据上传到地面服务器中;在本实施例中,水文监测分站的数据通过交换机进入矿井环网,然后上传到地面服务器中。 [0047] 预处理模块,用于在地面服务器接收到对应的数据后,对第一实时液位数据和第二实时液位数据进行预处理,对干扰数据进行过滤。 [0048] 所述预处理模块包括: [0049] 第一数据判断模块,用于对同一煤矿水仓内的第一实时液位数据的一致性进行判断,若当第一实时液位数据在某一时刻出现不同,则判断本次数据为无效数据;在本实施例中,同一煤矿水仓,超声波式液位传感显示的数据应该是一致的,如果不一致就需要进行校准,重新测量空高、水位以及安装高度,具体的安装位置距离水仓最高液位线0.5米,(最少0.5米,可以稍微高一点,但不要高太多)。 [0050] 删除模块,用于在判断出本次数据为无效数据时,删除此时的第一实时液位数据和第二实时液位数据,并向用户端发送维修命令。 [0051] 地面处理模块,用于在地面服务器接收到对应的数据后,根据接收到的第一实时液位数据和第二实时液位数据,基于液位测量公式,计算出煤矿水仓中的水量实时高度和淤泥实时厚度;在本实施例中,两个传感器采集到的高度都是通过对应的公式完成的,具体的, [0052] [0053] P=ρs×g×H2+P0 [0054] 式中:H为超声波式传感器的探头到被测液体底部的距离,v表示超声波在空气中传播速度,tS为超声波从发射到接收的时间,P0为压力型液位传感器受到的初始压强,P为当前时刻所对应的压强; [0055] 所述液位测量公式为: [0056] [0057] 式中:H1为超声波式液位传感器所对应的监测点的液位高度;ρs为水的液体密度,ρn为淤泥的液体密度,H2为压力型液位传感器所对应的监测点的液位高度;Hn为煤矿水仓中淤泥厚度,Hs为煤矿水仓中水量高度。 [0058] 所述用户端用于接收计算出来的水量实时高度和淤泥实时厚度。 [0059] 报警模块,用于对计算出来的淤泥实时厚度和水量实时高度进行判断,若淤泥实时厚度大于淤泥阈值,则发出第一警报信息,若水量实时高度大于水量阈值,则发出第二警报信息; [0060] 预测模块,用于在向用户端发送第一报警信息或者第二报警信息时,获取当前时刻、上一时刻和上上时刻所对应的水量高度或者淤泥厚度,根据当前时刻、上一时刻和上上时刻所对应的水量高度或者淤泥厚度,预测出对应的水量高度或者淤泥厚度达到危险阈值所需要的时间,生成对应的危险预测时间信息; [0061] 信息获取模块,用于获取对应的煤矿水仓的基本信息以及各个用户端的位置信息;所述基本信息包括水仓基本信息以及水仓位置信息; [0062] 路径确定模块,用于根据水仓位置信息,以及各个用户端的位置信息,生成各个用户端所对应的规划路径信息,以及抵达时间信息; [0063] 分析模块,用于将危险预测时间信息与各个用户端所对应的抵达时间信息进行比较,若危险预测时间信息小于或者等于抵达时间信息,则判断该抵达时间信息所对应的用户端的用户无法前往该煤矿水仓,反之,则判断该抵达时间信息所对应的用户端的用户能够抵达煤矿水仓; [0064] 统计模块,用于对判断结果为该抵达时间信息所对应的用户端的用户能够抵达煤矿水仓所对应的用户端进行统计,按照抵达时间信息从小到大进行排列,形成对应的抵达用户表; [0065] 发送模块,用于根据抵达用户表,同步向对应的用户端发送抵达指令; [0066] 反馈模块,用于在预设时间段内,接收用户端接收到抵达指令的反馈信息,按照抵达用户表,逐一对用户的反馈信息进行匹配,若匹配到反馈信息为能够抵达,则将该处理任务分给对应的用户。在本实施例中,例如当服务端发出第一预警信号时,即此时煤矿水仓内的淤泥厚度已经达到需要清理的地步,所以此时就会通过该煤矿水仓的当前时刻、上一时刻以及上上时刻所对应的淤泥厚度来对后续的淤泥厚度的增长进行预测,从而判断淤泥厚度到达危险阈值的时候所需要的时间,以此来确定淤泥厚度清洗的最晚时间。例如一个小时之后淤泥厚度就超出危险阈值。 [0067] 然后就会获取各个用户端的位置信息,基于水仓位置信息来进行各个用户端的规划路径信息的生成以及抵达时间的计算,例如此时,用户A,抵达时间为30分钟,用户B,抵达时间为45分钟,用户C,抵达时间为1小时20分钟,以及用户D,抵达时间为10分钟。 [0068] 之后进行初步的数据筛选,可以知晓用户C抵达的时间1小时20分钟大于1小时,说明该用户是不能进行淤泥的清淤工作的。以此来确定一个抵达时间表,例如D、A、B。 [0069] 同时向表中的用户进行抵达指令的发送,其中可能用户D虽然是距离该煤矿水仓最近的,但是用户D由于要处理其他的事情,导致无法在1小时内抵达,那此时该用户就会反馈无法抵达,而用户A和用户B均反馈能够抵达,那么就会根据抵达时间表上的顺序来进行处理任务的分配工作,即分给在抵达时间表中顺序更加靠前的用户A。 [0070] 所述用户端用于接收服务端发出的第一报警信息和第二报警信息,并根据对应的报警信息生成对应的处理策略。 [0071] 本实施例还公开了一种基于矿井水仓的淤泥高度实时测量方法,使用上述的一种基于矿井水仓的淤泥高度实时测量系统。 [0072] 以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此过多描述,所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识,能够获知该领域中所有的现有技术,并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力,所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下,结合自身能力完善并实施本方案,一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。 |