一種開采沉陷變形預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及采煤領(lǐng)域，具體涉及一種開采沉陷變形預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著采煤技術(shù)的不斷提高，采煤活動的不斷加劇，采煤對環(huán)境已造成巨大危害。在采煤過程中會造成的地表沉降，礦山開采造成地表下沉而帶來一系列災(zāi)難性的后果，如平地積水、農(nóng)田減產(chǎn)、道路裂縫、房屋倒塌等，不僅是耕地減少的重要原因，也是制約礦山生產(chǎn)的瓶頸之一。傳統(tǒng)的煤礦開采沉陷監(jiān)測數(shù)據(jù)采集通過建立觀測站，采用全站儀以及水準(zhǔn)儀進(jìn)行定期觀測，方法單一，手段落后、效率低、信息化程度低，造成人力物力的浪費(fèi)，不能有效保證移動變形信息的準(zhǔn)確性、可靠性和實(shí)時性。如果能有一套煤礦開采地表移動變形自動化監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集監(jiān)測點(diǎn)，并且實(shí)時發(fā)送數(shù)據(jù)信息引導(dǎo)預(yù)測礦區(qū)的沉陷情況，安全管理體系的健全，則對保護(hù)國家財產(chǎn)安全有著非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種開采沉陷變形預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集地表的移動變形數(shù)據(jù)，并且實(shí)時發(fā)送數(shù)據(jù)信息，從而達(dá)到了開采沉陷變形數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測，通過三維仿真模型的設(shè)計，使得工作人員可以身臨其境的觀察工作面在整個開采過程中的變化，大大提高了預(yù)測的精確度；同時也可以通過各種仿真方法對三維仿真模型進(jìn)行開采參數(shù)變化的模擬，也可進(jìn)行開采沉陷的變形預(yù)測模擬。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0005]—種開采沉陷變形預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)，包括
[0006]數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)準(zhǔn)確位置和實(shí)時監(jiān)測站定位結(jié)果實(shí)時獲取監(jiān)測點(diǎn)地表的移動變形數(shù)據(jù)，并通過北斗模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央處理器，發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲存；
[0007]人機(jī)操作模塊，用于輸入開采工作面的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將所輸入的數(shù)據(jù)發(fā)送到中央處理器;用于輸入數(shù)據(jù)調(diào)用命令；
[0008]中央處理器，用于接收數(shù)據(jù)采集模塊和人機(jī)操作模塊所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)分析處理模塊和圖形繪制模塊;并將所接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成仿真模型建立模塊所能識別的格式發(fā)送到仿真模型建立模塊;用于根據(jù)人機(jī)操作模塊輸入的數(shù)據(jù)調(diào)用命令，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)用；
[0009]數(shù)據(jù)分析處理模塊，用于根據(jù)每個工作面的參數(shù)以及對應(yīng)的所采集到的地表移動變形數(shù)據(jù)，獲得每個采樣點(diǎn)的走向各變形值和傾斜方向各變形值，并根據(jù)每個采樣點(diǎn)的走向各變形值和傾斜方向各變形值，采用概率積分法獲得每個工作面的沿工作面走向各變形值和沿工作面傾斜方向各變形值，并將所獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送到仿真模型建立模塊，發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示，發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲存；
[0010]圖形繪制模塊，用于繪制并監(jiān)測根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)得出的各種曲線圖；
[0011]回歸計算模塊，用于通過不同函數(shù)對實(shí)測數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行回歸計算；
[0012]預(yù)測分析模塊，用于根據(jù)與原實(shí)測曲線的對比分析，進(jìn)行沉陷變形情況的預(yù)測并修正設(shè)計參數(shù)，指導(dǎo)施工；
[0013]專家建議模塊，用于根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)中工作面變形值的大小或異常突變點(diǎn)從專家數(shù)據(jù)庫中查詢類似案例數(shù)據(jù)，從而提供解決辦法；
[0014]仿真模型建立模塊，包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務(wù)器和六組3D投影儀，面向六通道同步并行圖像運(yùn)算，涵蓋各種工作面組成圖像，并予以詳細(xì)刻畫，用于根據(jù)根據(jù)每個工作面的參數(shù)以及對應(yīng)的所采集到的地表移動變形數(shù)據(jù)建立工作面的仿真三維模型；
[0015]虛擬傳感器，為仿真三維模型中插入的能達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；
[0016]虛擬作動器，用于驅(qū)動參數(shù)變化的，與仿真三維模型中的各元素建立關(guān)系后，可以在指定的范圍內(nèi)對參數(shù)進(jìn)行變動，從而可以驅(qū)動仿真分析模塊針對不同的參數(shù)進(jìn)行計算求解；
[0017]仿真分析模塊，用于將輸入?yún)?shù)劃分為單元、特性和載荷，分別作用到仿真三維模型中的各個部位，并通過預(yù)設(shè)的仿真方法和仿真算法進(jìn)行仿真分析；
[0018]虛擬作動器通過循環(huán)執(zhí)行分析將結(jié)構(gòu)反饋給仿真分析模塊，所述仿真分析模塊自動提取數(shù)據(jù)給虛擬傳感器，所述虛擬傳感器將自動顯示結(jié)果。
[0019]優(yōu)選地，所述工作面的參數(shù)包括下沉系數(shù)、水平移動系數(shù)、拐點(diǎn)偏距、主要影響正切值、開采影響傳播角、最大下沉角、煤層傾角、工作面尺寸、采深和采厚。
[0020]優(yōu)選地，所述的變形值包括下沉值、傾斜值、曲率值、水平移動值和水平變形值。
[0021]優(yōu)選地，所述GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)包括⑶RS專用接收機(jī)、CORS專用天線、饋線、避雷針、饋線避雷器、電源避雷器、強(qiáng)制對中裝置、觀測墩，架設(shè)在觀測墩頂部強(qiáng)制對中裝置的CORS專用天線用饋線連接CORS專用接收機(jī)的GNSS接口，饋線避雷器連接避雷針和電源避雷器，CORS專用接收機(jī)實(shí)時跟蹤、采集、傳輸、存儲GNSS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并將結(jié)果傳遞到數(shù)據(jù)采集模塊。
[0022]優(yōu)選地，所述實(shí)時監(jiān)測站子系統(tǒng)包括地表形變空地一體化監(jiān)測裝置和非連續(xù)實(shí)時監(jiān)測站，地表形變空地一體化監(jiān)測裝置包括，包括固定臺、豎直安裝在固定臺上的GPS觀測桿以及通過帶伺服裝置的旋轉(zhuǎn)軸安裝在固定臺上的InSAR人工角反射器，所述GPS觀測桿的頂端安裝有北斗模塊，固定臺上還埋設(shè)有高出固定臺面的水準(zhǔn)測量標(biāo)志；非連續(xù)實(shí)時監(jiān)測站是以移動平臺為控制終端，集GPS、全站儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀一體化的外業(yè)采集終端系統(tǒng)。
[0023]優(yōu)選地，所述圖形繪制模塊根據(jù)輸入的監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成隨時間、空間變化的時空效應(yīng)曲線即時態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線，所述時態(tài)曲線顯示了各監(jiān)測點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)隨時間的變化情況，所述空間效應(yīng)曲線突出了同一時間不同測點(diǎn)的監(jiān)測結(jié)果隨開挖面推進(jìn)的變化規(guī)律。
[0024]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)曲線采用折線和平滑曲線繪制，所述平滑曲線選用拉格朗日和三次樣條算法，并在繪制時添加各種標(biāo)注信息。
[0025]優(yōu)選地，還包括
[0026]顯示屏，用于顯示輸入的數(shù)據(jù)、采集到的以及生成數(shù)據(jù)；
[0027]語音模塊，用于通過語音的方式進(jìn)行輸入的數(shù)據(jù)、采集到的數(shù)據(jù)以及生成的數(shù)據(jù)的播放。
[0028]優(yōu)選地，所述仿真分析模塊連接有仿真分析方法和算法數(shù)據(jù)庫，用于儲存各種仿真分析算法和方法。
[0029]優(yōu)選地，所述專家建議模塊連接有專家數(shù)據(jù)庫，用于儲存各種開采沉陷變形預(yù)測經(jīng)典案例。
[0030]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0031]能夠?qū)崟r采集地表的移動變形數(shù)據(jù)，并且實(shí)時發(fā)送數(shù)據(jù)信息，從而達(dá)到了開采沉陷變形數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測，通過三維仿真模型的設(shè)計，使得工作人員可以身臨其境的觀察工作面在整個開采過程中的變化，大大提高了預(yù)測的精確度；同時也可以通過各種仿真方法對三維仿真模型進(jìn)行開采參數(shù)變化的模擬，也可進(jìn)行開采沉陷的變形預(yù)測模擬。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種開采沉陷變形預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種開采沉陷變形預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)，包括
[0035]數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過GNSS基準(zhǔn)站子系統(tǒng)準(zhǔn)確位置和實(shí)時監(jiān)測站定位結(jié)果實(shí)時獲取監(jiān)測點(diǎn)地表的移動變形數(shù)據(jù)，并通過北斗模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央處理器，發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲存；
[0036]人機(jī)操作模塊，用于輸入開采工作面的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將所輸入的數(shù)據(jù)發(fā)送到中央處理器;用于輸入數(shù)據(jù)調(diào)用命令；
[0037]中央處理器，用于接收數(shù)據(jù)采集模塊和人機(jī)操作模塊所發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將所接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)分析處理模塊和圖形繪制模塊;并將所接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成仿真模型建立模塊所能識別的格式發(fā)送到仿真模型建立模塊;用于根據(jù)人機(jī)操作模塊輸入的數(shù)據(jù)調(diào)用命令，在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)用；
[0038]數(shù)據(jù)分析處理模塊，用于根據(jù)每個工作面的參數(shù)以及對應(yīng)的所采集到的地表移動變形數(shù)據(jù)，獲得每個采樣點(diǎn)的走向各變形值和傾斜方向各變形值，并根據(jù)每個采樣點(diǎn)的走向各變形值和傾斜方向各變形值，采用概率積分法獲得每個工作面的沿工作面走向各變形值和沿工作面傾斜方向各變形值，并將所獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送到仿真模型建立模塊，發(fā)送到顯示屏進(jìn)行顯示，發(fā)送到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行儲存；
[0039]圖形繪制模塊，用于繪制并監(jiān)測根據(jù)所述監(jiān)測數(shù)據(jù)得出的各種曲線圖；
[0040]回歸計算模塊，用于通過不同函數(shù)對實(shí)測數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行回歸計算；
[0041]預(yù)測分析模塊，用于根據(jù)與原實(shí)測曲線的對比分析，進(jìn)行沉陷變形情況的預(yù)測并修正設(shè)計參數(shù)，指導(dǎo)施工；
[0042]專家建議模塊，用于根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)中工作面變形值的大小或異常突變點(diǎn)從專家數(shù)據(jù)庫中查詢類似案例數(shù)據(jù)，從而提供解決辦法；
[0043]仿真模型建立模塊，包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務(wù)器和六組3D投影儀，面向六通道同步并行圖像運(yùn)算，涵蓋各種工作面組成圖像，并予以詳細(xì)刻畫，用于根據(jù)根據(jù)每個工作面的參數(shù)以及對應(yīng)的所采集到的地表移動變形數(shù)據(jù)建立工作面的仿真三維模型；
[0044]虛擬傳感器，為仿真三維模型中插入的能達(dá)到直接獲取相應(yīng)的結(jié)果或信息的目標(biāo)的邏輯單元；
[0045]虛擬作動