CN113945189A - 一种巷道变形监测方法、***、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种巷道变形监测方法、***、电子设备及存储介质，用以实现对巷道变形的自动监测和预警。所述方法包括：在当前时间距离最近一次确定巷道模型的时间间隔达到预设时间间隔时，采集各个测站的巷道表面数据；对所述巷道表面数据进行处理；根据处理后的数据生成巷道模型；将生成的巷道模型与初次生成的巷道模型进行比对，以确定巷道变形偏移量；当所述巷道变形偏移量大于预设值时，发出预警信息。采用本申请所提供的方案，能够自动监测出巷道的偏移量，在巷道变形偏移量大于预设值的情况下，也能够实现对巷道偏移量的自动预警，从而实现了对巷道变形的自动监测和预警。
Description
技术领域
本申请涉及安全监测技术领域，特别涉及一种巷道变形监测方法、***、电子设备及存储介质。
背景技术
煤炭是我国重要的矿产资源，伴随着我国对煤炭需求量的增加，煤矿安全问题始终被高度关注。巷道围岩变形是制约矿区安全生产的因素之一，它是指在外界因素的作用下巷道产生形状与尺寸的改变，当累积到一定程度时就会发生破坏，造成顶板冒顶等情况。为提高煤矿井下安全行，对巷道围岩变形开展定期的监测和维护是十分必要的。
因此，提供一种巷道变形监测方法，以实现对巷道变形的自动监测和预警，是一亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种巷道变形监测方法、***、电子设备及存储介质，用以实现对巷道变形的自动监测和预警。
本申请提供一种巷道变形监测方法，包括：
在当前时间距离最近一次确定巷道模型的时间间隔达到预设时间间隔时，采集各个测站的巷道表面数据；
对所述巷道表面数据进行处理；
根据处理后的数据生成巷道模型；
将生成的巷道模型与初次生成的巷道模型进行比对，以确定巷道变形偏移量；
当所述巷道变形偏移量大于预设值时，发出预警信息。
本申请的有益效果在于：能够根据巷道表面数据生成巷道模型，之后将生成的巷道模型与初次生成的巷道模型进行比对，从而能够自动监测出巷道的偏移量，在巷道变形偏移量大于预设值的情况下，也能够实现对巷道偏移量的自动预警，从而实现了对巷道变形的自动监测和预警。
在一个实施例中，所述采集各个测站的巷道表面数据，包括：
通过数据采集装置对各个测站的巷道表面数据进行扫描，以得到各个测站的巷道表面数据；
接收并存储所述数据采集装置通过井下环网上传的各个测站的表面数据。
在一个实施例中，所述方法还包括：
在采集各个测站扫描区域的巷道表面数据的同时，采集各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据。
在一个实施例中，所述对所述巷道表面数据进行处理，包括：
根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行归一化处理；
将归一化处理后的数据进行去噪和简化操作。
本实施例的有益效果在于，能够根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行归一化处理，从而使所有数据的形式统一，便于后续计算，并且通过将归一化处理后的数据进行去噪和简化操作，进一步简化了后续计算过程。
在一个实施例中，所述根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行归一化处理，包括：
根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行坐标转换，以统一所述巷道表面数据。
在一个实施例中，所述根据处理后的数据生成巷道模型，包括：
根据进行去噪和简化操作后的数据进行表面重构，以得到巷道模型。
本申请还提供一种巷道变形监测***，包括：
用于执行上述任意一项实施例所记载的巷道变形监测方法的电子设备；
自主移动平台，用于承载所述巷道变形监测装置，并在各个测站之间进行移动；
数据采集装置，通过升降杆安装于所述自主移动平台上，用于对各个测站的巷道表面数据进行扫描，以得到各个测站的巷道表面数据。
在一个实施例中，所述巷道变形监测***还包括：
控制模块，用于采用可编程逻辑控制器，实现对所述变形监测***内各个组件的自动控制；
数据传输模块，用于接收所述数据采集装置发送的各个测站的巷道表面数据，并将所述各个测站的巷道表面数据通过井下环网上传给所述电子设备；
电源模块，用于对所述巷道变形监测***中的至少部分组件进行供电；
箱体，位于所述自主移动平台上，用于封装所述控制模块、数据传输模块以及电源模块；
位姿测量模块，用于获取所述自主移动平台的位姿，以实现对所述自主移动平台的定位，其中，所述位姿测量模块包括惯性测量单元与距离测量单元，其中，所述惯性测量单元位于所述箱体外侧，所述距离测量单元安装于所述自主移动平台的车轮中心处。
本申请还提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行以实现上述任意一项实施例所记载的巷道变形监测方法。
本申请还提供一种计算机存储介质，当存储介质中的指令由电子设备对应的处理器执行时，使得电子设备能够实现上述任意一项实施例所记载的巷道变形监测方法。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：
图1为本申请一实施例中一种巷道变形监测方法的流程图；
图2为本申请另一实施例中一种巷道变形监测方法的流程图；
图3为本申请又一实施例中一种巷道变形监测方法的流程图；
图4为本申请一实施例中一种巷道变形监测方法的总体流程示意图；
图5为本申请一实施例中一种巷道变形监测***的结构示意图；
图6为用于执行上述任意一项实施例所记载的巷道变形监测方法的电子设备11的结构示意图；
图7为本申请一实施例中巷道断面和监测点的设置位置示意图；
图8为本申请一实施例中两次巷道模型的对比的偏移量示意图；
图9为本申请一实施例中一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。
图1为本申请一实施例中一种巷道变形监测方法的流程图，如图1所示，该方法可被实施为以下步骤S11-S15：
在步骤S11中，在当前时间距离最近一次确定巷道模型的时间间隔达到预设时间间隔时，采集各个测站的巷道表面数据；
在步骤S12中，对所述巷道表面数据进行处理；
在步骤S13中，根据处理后的数据生成巷道模型；
在步骤S14中，将生成的巷道模型与初次生成的巷道模型进行比对，以确定巷道变形偏移量；
在步骤S15中，当所述巷道变形偏移量大于预设值时，发出预警信息。
本实施例中，在当前时间距离最近一次确定巷道模型的时间间隔达到预设时间间隔时，采集各个测站的巷道表面数据；具体的，通过数据采集装置对各个测站的巷道表面数据进行扫描，以得到各个测站的巷道表面数据；接收并存储所述数据采集装置通过井下环网上传的各个测站的表面数据。举例而言，自主移动平台在测站位置停车，由数据采集装置对巷道的扫描区域进行水平360°、垂直300°扫描，得到测站扫描区域的巷道表面数据。每个测站表面的数据通过井下环网传输至集控中心中的电子设备，电子设备对每个测站表面的数据进行存储。
另外，在采集各个测站扫描区域的巷道表面数据的同时，还会采集各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据。
对所述巷道表面数据进行处理；具体的，根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行归一化处理；在对巷道表面数据进行归一化处理时，通过各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行坐标转换，以统一所述巷道表面数据。在巷道表面数据进行归一化处理之后，将归一化处理后的数据进行去噪和简化操作。具体的，可以通过统计滤波的方法对归一化的数据进行去噪操作，通过空间栅格的方法对归一化的数据进行精简操作。
根据处理后的数据生成巷道模型；具体的，在去噪和精简操作结束后，根据进行去噪和简化操作后的数据进行表面重构，以得到巷道模型。
将生成的巷道模型与初次生成的巷道模型进行比对，以确定巷道变形偏移量；图7为本申请中巷道断面和监测点的设置位置示意图，图8为两次巷道模型的对比的偏移量(即图8中的位移量)示意图，具体的，根据两次巷道模型在相同里程处提取巷道断面，每隔1米提取一个断面，在断面上相同位置设置监测点，对比得到监测点位置处的变形偏移量；
当所述巷道变形偏移量大于预设值时，发出预警信息。举例而言，例如，所述预设值S可根据监测巷道锚杆长度进行设定，例如，可设为监测巷道锚杆长度的10％；如偏移量大于S，则发出报警信息。
需要说明的是，还可以根据实际偏移量所处区间设定不同程度的报警级别和处理方式，例如，若偏移量小于1/2S，则说明偏移量正常；位移量在1/2S与S之间，发出异常警报，并通知工作人员进行核实；若位移量大于S，发出危险警报并通知工作人员进行治理。
如图4所示，假设巷道中设置有多个测站，以第一次构建巷道表面模型和第二次构建巷道表面模型为例，在每次监测时，通过数据采集单元采集所有测站的表面数据，同时，通过位姿测量模块测量平动与转动数据，将各个测站表面的数据以及平动与转动数据都上传到井上集控中心的电子设备中，之后电子设备对巷道表面的数据进行处理，根据处理后的数据得到巷道表面模型数据，第一次构建巷道表面模型和第二次构建巷道表面模型的操作方式相同，在得到第一次构建的巷道表面模型和第二次构建的巷道表面模型之后，进行模型对比，确定变形偏移量，然后与阈值S进行比对。如果变形偏移量大于S，则进行危险报警，通知工作人员进行治理，如果变形偏移量介于1/2S与S之间，则发出异常警报，并通知工作人员进行核实，如果变形偏移量小于1/2S，说明巷道变形情况正常，无需报警。
本申请的有益效果在于：能够根据巷道表面数据生成巷道模型，之后将生成的巷道模型与初次生成的巷道模型进行比对，从而能够自动监测出巷道的偏移量，在巷道变形偏移量大于预设值的情况下，也能够实现对巷道偏移量的自动预警，从而实现了对巷道变形的自动监测和预警。
在一个实施例中，上述步骤S11可被实施为以下步骤S21-S22：
在步骤S21中，通过数据采集装置对各个测站的巷道表面数据进行扫描，以得到各个测站的巷道表面数据；
在步骤S22中，接收并存储所述数据采集装置通过井下环网上传的各个测站的表面数据。
本实施例中，通过数据采集装置对各个测站的巷道表面数据进行扫描，以得到各个测站的巷道表面数据；接收并存储所述数据采集装置通过井下环网上传的各个测站的表面数据。具体的，自主移动平台在测站位置停车，由数据采集装置对巷道的扫描区域进行水平360°、垂直300°扫描，得到测站扫描区域的巷道表面数据。每个测站表面的数据通过井下环网传输至集控中心中的电子设备，电子设备对每个测站表面的数据进行存储。
在一个实施例中，方法还可被实施为以下步骤：
在采集各个测站扫描区域的巷道表面数据的同时，采集各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据。
在一个实施例中，上述步骤S12可被实施为以下步骤S31-S32：
在步骤S31中，根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行归一化处理；
在步骤S32中，将归一化处理后的数据进行去噪和简化操作。
本实施例中，根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行归一化处理；在对巷道表面数据进行归一化处理时，通过各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行坐标转换，以统一所述巷道表面数据。在巷道表面数据进行归一化处理之后，将归一化处理后的数据进行去噪和简化操作。具体的，可以通过统计滤波的方法对归一化的数据进行去噪操作，通过空间栅格的方法对归一化的数据进行精简操作。
本实施例的有益效果在于，能够根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行归一化处理，从而使所有数据的形式统一，便于后续计算，并且通过将归一化处理后的数据进行去噪和简化操作，进一步简化了后续计算过程。
在一个实施例中，上述步骤S31可被实施为以下步骤：
根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行坐标转换，以统一所述巷道表面数据。
在一个实施例中，上述步骤S13可被实施为以下步骤：
根据进行去噪和简化操作后的数据进行表面重构，以得到巷道模型。
图5为本申请一实施例中一种巷道变形监测***的结构示意图，图6为用于执行上述任意一项实施例所记载的巷道变形监测方法的电子设备11的结构示意图，如图5和图6所示，该巷道变形监测***包括：
用于执行上述任意一项实施例所记载的巷道变形监测方法的电子设备11；
自主移动平台1，用于承载所述巷道变形监测装置，并在各个测站之间进行移动；
数据采集装置4，通过升降杆3安装于所述自主移动平台1上，用于对各个测站的巷道表面数据进行扫描，以得到各个测站的巷道表面数据。
在一个实施例中，所述巷道变形监测***还包括：
控制模块2，用于采用可编程逻辑控制器，实现对所述变形监测***内各个组件的自动控制；
数据传输模块6，用于接收所述数据采集装置4发送的各个测站的巷道表面数据，并将所述各个测站的巷道表面数据通过井下环网10上传给所述电子设备11；
电源模块，用于对所述巷道变形监测***中的至少部分组件进行供电；
箱体7，位于所述自主移动平台1上，用于封装所述控制模块2、数据传输模块6以及电源模块；
位姿测量模块，用于获取所述自主移动平台1的位姿，以实现对所述自主移动平台1的定位，其中，所述位姿测量模块包括惯性测量单元5与距离测量单元9，其中，所述惯性测量单元5位于所述箱体7外侧，所述距离测量单元9安装于所述自主移动平台1的车轮中心处。
图9为本申请一实施例中一种电子设备的结构示意图，该电子设备包括：
至少一个处理器920；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器904；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行以实现上述任意一项实施例所记载的巷道变形监测方法。
参照图9，该电子设备900可以包括以下一个或多个组件：处理组件902，存储器904，电源组件908，多媒体组件908，音频组件910，输入/输出(I/O)的接口912，传感器组件914，以及通信组件918。
处理组件902通常控制电子设备900的整体操作。处理组件902可以包括一个或多个处理器920来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件902可以包括一个或多个模块，便于处理组件902和其他组件之间的交互。例如，处理组件902可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件908和处理组件902之间的交互。
存储器904被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备900的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备900上操作的任何应用程序或方法的指令，如文字，图片，视频等。存储器904可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电源组件908为电子设备900的各种组件提供电源。电源组件908可以包括电源管理***，一个或多个电源，及其他与为电子设备900生成、管理和分配电源相关联的组件。
多媒体组件908包括在电子设备900和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件908还可以包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备900处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜***或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件910被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件910包括一个麦克风(MIC)，当电子设备900处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器904或经由通信组件918发送。在一些实施例中，音频组件910还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口912为处理组件902和***接口模块之间提供接口，上述***接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件914包括一个或多个传感器，用于为电子设备900提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件914可以包括声音传感器。另外，传感器组件914可以检测到电子设备900的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为电子设备900的显示器和小键盘，传感器组件914还可以检测电子设备900或电子设备900的一个组件的位置改变，用户与电子设备900接触的存在或不存在，电子设备900方位或加速/减速和电子设备900的温度变化。传感器组件914可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件914还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件914还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器，。
通信组件918被配置为使电子设备900提供和其他设备以及云平台之间进行有线或无线方式的通信能力。电子设备900可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件918经由广播信道接收来自外部广播管理***的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件918还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，电子设备900可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述巷道变形监测方法。
本申请还提供一种计算机存储介质，当存储介质中的指令由电子设备对应的处理器执行时，使得电子设备能够实现上述任意一项实施例所记载的巷道变形监测方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种巷道变形监测方法，其特征在于，包括：
在当前时间距离最近一次确定巷道模型的时间间隔达到预设时间间隔时，采集各个测站的巷道表面数据；
对所述巷道表面数据进行处理；
根据处理后的数据生成巷道模型；
将生成的巷道模型与初次生成的巷道模型进行比对，以确定巷道变形偏移量；
当所述巷道变形偏移量大于预设值时，发出预警信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集各个测站的巷道表面数据，包括：
通过数据采集装置对各个测站的巷道表面数据进行扫描，以得到各个测站的巷道表面数据；
接收并存储所述数据采集装置通过井下环网上传的各个测站的表面数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在采集各个测站扫描区域的巷道表面数据的同时，采集各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述巷道表面数据进行处理，包括：
根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行归一化处理；
将归一化处理后的数据进行去噪和简化操作。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行归一化处理，包括：
根据各个测站与初始测站的相对平动数据和移动数据对所述巷道表面数据进行坐标转换，以统一所述巷道表面数据。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据处理后的数据生成巷道模型，包括：
根据进行去噪和简化操作后的数据进行表面重构，以得到巷道模型。
7.一种巷道变形监测***，其特征在于，包括：
用于执行如权利要求1-6任一项所述的巷道变形监测方法的电子设备；
自主移动平台，用于承载所述巷道变形监测装置，并在各个测站之间进行移动；
数据采集装置，通过升降杆安装于所述自主移动平台上，用于对各个测站的巷道表面数据进行扫描，以得到各个测站的巷道表面数据。
8.如权利要求7所述的巷道变形监测***，其特征在于，所述巷道变形监测***还包括：
控制模块，用于采用可编程逻辑控制器，实现对所述变形监测***内各个组件的自动控制；
数据传输模块，用于接收所述数据采集装置发送的各个测站的巷道表面数据，并将所述各个测站的巷道表面数据通过井下环网上传给所述电子设备；
电源模块，用于对所述巷道变形监测***中的至少部分组件进行供电；
箱体，位于所述自主移动平台上，用于封装所述控制模块、数据传输模块以及电源模块；
位姿测量模块，用于获取所述自主移动平台的位姿，以实现对所述自主移动平台的定位，其中，所述位姿测量模块包括惯性测量单元与距离测量单元，其中，所述惯性测量单元位于所述箱体外侧，所述距离测量单元安装于所述自主移动平台的车轮中心处。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行以实现如权利要求1-6任一项所述的巷道变形监测方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，当存储介质中的指令由电子设备对应的处理器执行时，使得电子设备能够实现如权利要求1-6任一项所述的巷道变形监测方法。
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