一种煤矿风险灾害预测方法及装置与流程

本发明涉及煤矿风险预控，尤其涉及一种煤矿风险灾害预测方法及装置。

背景技术：

1、煤矿是指富含煤炭资源的地方，一般分为井工煤矿和露天煤矿。煤炭能源是人类社会不可缺少的重要能源之一，当煤层离地表远时，一般选择向下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距离地表很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。

2、煤矿井下生产系统是一个以人、机器以及环境所组成的，空间分布及其复杂的系统。其中，人工、自然因素共存，瓦斯、煤尘爆炸、突水、自然发火、顶板事故以及机电事故等是煤矿的主要灾害形式。在煤矿事故风险不能完全消除的前提下，只有密切监视风险的变化规律，及时有效地进行灾害风险预警，才能在事故预防过程中，将事故消灭在萌芽阶段。

3、现有的煤矿风险预警系统都是通过直接监测瓦斯、温度等环境参数，或监测声发射、红外发射等间接反映环境的变化对煤矿灾害进行风险预警。矿井受实际条件的制约，环境检测不可能做到全面监测，只能是有限监测，仅依靠环境监测，不足以实现煤矿灾害的有效预警。

技术实现思路

1、本发明提供一种煤矿风险灾害预测方法及装置，能够有效地提高对煤矿灾害的预警的精确性。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种煤矿风险灾害预测方法，该方法包括：获取煤矿内部构造图，根据煤层倾斜方向、煤层高度以及煤矿的运输线路将所述煤矿内部构造图划分为多个区域；

4、获取每个所述区域的危险因素，根据所述危险因素建立风险指标体系；所述危险因素包括环境因素、设备因素、人为因素、安全隐患因素与事故因素，每个所述危险因素均包括多个影响因子；

5、获取历史低风险时间段内各所述影响因子的运行参数序列；

6、根据每个所述影响因子在历史低风险时间段的运行参数序列确定每个所述影响因子的预警条件及预测条件；所述预警条件为所述煤矿存在安全风险的临界条件；所述预测条件为在预设时间段后会发展为所述预警条件的临界条件；

7、实时监控所述影响因子的运行参数，在所述运行参数满足所述预警条件时，生成一级预警方案；

8、在所述运行参数满足所述预测条件时，根据预设时间段内的运行参数对所述运行参数的发展趋势进行预测，得到预测结果，并在所述预测结果满足所述预警条件时，生成二级预警方案；

9、根据所述煤矿内部构造图、所述一级预警方案以及所述二级预警方案生成预警结果。

10、在一种可能的实现方式中，所述根据每个所述影响因子的运行参数序列确定每个所述影响因子的预警条件及预测条件，具体包括：

11、计算每个所述影响因子的运行参数序列的平均值与标准差；

12、将所述平均值与一个所述标准差的总和以及所述平均值与一个所述标准差的差值作为所述影响因子的预测阈值；

13、将所述平均值与两个所述标准差的总和以及所述平均值与两个所述标准差的差值作为所述影响因子的报警阈值；

14、实时获取每个所述影响因子的运行参数，将目标时刻运行参数超出所述预警阈值的所述影响因子的数量记为第一数值；将目标时刻运行参数位于所述预测阈值与所述报警阈值之间的所述影响因子的数量记为第二数值；

15、根据所述第一数值以及所述第二数值分别确定预警条件与预测条件。

16、在一种可能的实现方式中，所述根据所述第一数值以及所述第二数值分别确定预警条件与预测条件；

17、将所述第一数值大于或等于第一阈值，或所述第二数值大于或等于所述第二阈值作为预警条件；

18、将所述第一数值小于所述第一阈值，且所述第二数值大于第三阈值且小于所述第二阈值作为预测条件；

19、所述第一阈值最小，所述第三阈值次之，所述第二阈值最大。

20、在一种可能的实现方式中，所述根据预设时间段内的运行参数对所述运行参数的发展趋势进行预测，得到预测结果，具体包括：

21、根据每个所述影响因子在预设时间段的运行参数，通过线性预测模型、非线性预测模型以及灰色系统预测模型，分别对所述影响因子的运行参数的发展趋势进行预测，得到预测数据；

22、将预测精度最高的所述预测数据作为预测结果。

23、在一种可能的实现方式中，所述将预测精度最高的所述预测数据作为预测结果，具体包括：

24、分别获取每个所述影响因子经所述线性预测模型、所述非线性预测模型以及所述灰色系统预测模型预测前的所述运行参数的第一均值和第一方差，以及预测后得到的所述预测数据的第二均值和第二方差；

25、根据所述运行数据、所述预测数据以及所述第一均值，分别计算所述线性预测模型、所述非线性预测模型以及所述灰色系统预测模型的小误差概率；

26、根据所述第一方差和所述第二方差分别计算所述线性预测模型、所述非线性预测模型以及所述灰色系统预测模型的后验差比值；

27、根据所述小误差概率以及所述后验差比值确定预测精度最高的预测数据，并将所述预测数据作为预测结果。

28、在一种可能的实现方式中，所述根据所述小误差概率以及所述后验差比值确定预测精度最高的预测数据，具体包括：

29、获取所述小误差概率预设的第一权重，以及所述后验差比值预设的第二权重；

30、将所述小误差概率作为第一系数；将所述后验差比值取反后作为第二系数；

31、对所述第一系数以及所述第二系数进行加权求和，得到预测精度；

32、选出所述预测精度最高的预测数据。

33、在一种可能的实现方式中，所述根据所述煤矿内部构造图、所述一级预警方案以及所述二级预警方案生成预警结果，具体为：

34、将所述一级预警方案和所述二级预警方案以不同的形式在所述煤矿内部构造图对应的区域进行显示。

35、第二方面，本发明提供一种煤矿风险灾害预测装置，包括：第一处理模块，用于获取煤矿内部构造图，根据煤层倾斜方向、煤层高度以及煤矿的运输线路将所述煤矿内部构造图划分为多个区域；

36、第二处理模块，用于获取每个所述区域的危险因素，根据所述危险因素建立风险指标体系；所述危险因素包括环境因素、设备因素、人为因素、安全隐患因素与事故因素，每个所述危险因素均包括多个影响因子；

37、第三处理模块，用于获取历史低风险时间段内各所述影响因子的运行参数序列；

38、第四处理模块，用于根据每个所述影响因子的运行参数序列确定每个所述影响因子的预警条件及预测条件；所述预警条件为所述煤矿存在安全风险的临界条件；所述预测条件为在预设时间段后会发展为所述预警条件的临界条件；

39、第五处理模块，用于实时监控所述影响因子的运行参数，在所述运行参数满足所述预警条件时，生成一级预警方案；

40、第六处理模块，用于在所述运行参数满足所述预测条件时，根据预设时间段内的运行参数对所述运行参数的发展趋势进行预测，得到预测结果，并在所述预测结果满足所述预警条件时，生成二级预警方案；

41、第七处理模块，用于根据所述煤矿内部构造图、所述一级预警方案以及所述二级预警方案生成预警结果。

42、第三方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如上述任一项所述的煤矿风险灾害预测方法。

43、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由处理器加载并执行以实现上述任一项所述的煤矿风险灾害预测方法。

44、本发明实施例提供的煤矿风险灾害预测方法，首先根据煤层倾斜方向、镁层高度以及煤矿的运输线路，将煤矿内部构造图划分为多个区域；其次，对每个区域分别进行预测，根据每个区域的实际情况，获取每个区域涉及到的危险因素的种类及每个种类的危险因素包括的具体影响因子，并获取历史低风险时间段内各影响因子的运行参数序列；再次，根据每个影响因子在历史低风险时间段内的运行参数序列，确定每个影响因子的预警条件及预测条件；之后，实时监控影响因子的运行参数，在运行参数满足预警条件时，生成一级预警方案，在运行参数满足预测条件时，根据预设时间段内的运行参数对运行参数的发展趋势进行预测，得到预测结果，并在预测结果满足预警条件时，生成二级预警方案；最后，根据煤矿内部构造图，一级预警方案以及二级预警方案生成预警结果。该方法对煤矿的各区域分别进行灾害预测，通过监控环境因素、设备因素、人为因素、安全隐患因素与事故因素等因素涉及在待研究区域涉及的影响因子的运行参数，得到完善的风险数据，通过直接预警与预测预警相结合的预警方式，有效地提高对煤矿灾害的预警的精确性。