一种用于矿井灾害应急救援的情景应对方法及系统与流程

本发明涉及矿井灾害，具体涉及一种用于矿井灾害应急救援的情景应对方法及系统。

背景技术：

1、煤炭行业具有生产工艺复杂、劳动条件艰苦和劳动强度大等特点，属于高危行业，易发生水、火、瓦斯、煤尘、顶板等灾害事故。事故发生之后，其应急救援工作更是一项高危作业，需要救援人员具备体能、心理、知识、经验等方面较强的综合能力，如果救援决策处置不当极易造成事故扩大，发生次生灾害，直接威胁救援人员安全。

2、目前应急救援应对方式主要以编制的应急预案为主，但是这种方案基本上只能在流程上满足使用的需求，很难应对具有紧迫性、复杂性和不确定性等特征的矿井灾害事故的实际应急救援的过程。在真实或者模拟对应的矿井灾害时，其参考作用较差，无法结合对应真实或者模拟的矿井灾害进行救援操作上的动态调整。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种用于矿井灾害应急救援的情景应对方法及系统，能够实现在矿井灾害应急救援时，及时提供针对性强、及时性强、真实性高的应急救援操作，便于操作人员能够及时且快速有效的开展救援行动。

2、为了达到上述目的，提供了一种用于矿井灾害应急救援的情景应对系统，包括：

3、矿井灾害应急案例录入模块，用于对历史案例数据进行录入，形成对应的历史案例数据集；所述历史案例数据包括案例关键词、案例名称、事故处理经过；所述案例关键词包括事故类型、事故地点、被困人员数量、救援人员数量、瓦斯等级和水文地质；

4、矿井灾害实时三维场景构建模块，用于在需要进行矿井灾害应急救援时，获取该矿井所对应的实际场景数据，进行对应的场景的布置，生成对应的矿井灾害三维场景信息；所述场景的布置包括三维巷道布置、设备布置、灾害布置、被困人员布置、救援力量布置；

5、案例相似度匹配模块，用于根据生成的矿井灾害三维场景信息，识别出该矿井灾害三维场景信息所对应的案例关键词，并将矿井灾害三维场景信息所对应的案例关键词与历史案例数据集中各个历史案例数据所对应的案例关键词分别进行相似度的对比评估，生成矿井灾害三维场景信息相对于各个历史案例数据的案例综合匹配相似度，并按照顺序排列，形成对应的相似度列表；

6、处理模块，用于根据相似度列表，选取相似度排在第一位所对应的历史案例数据，并对该历史案例数据中的事故处理经过中的灾害处理措施进行提取，并基于对应的矿井灾害三维场景信息，动态生成对应的灾害处理理论指导方案。

7、本方案的原理及效果：在本方案中，首先是对历史案例数据的录入，通过对历史案例数据中的案例关键词、案例名称、事故处理经过进行录入从而实现对历史案例数据中关键的数据的获取，通过这些数据的录入能够较为直观和直接的对历史案例数据所遭遇的矿井灾害进行了解。

8、之后在需要进行矿井灾害应急救援时，即存在拟处理案例时，就会获取对应拟处理案例所对应的矿井实际场景数据，进行场景布置，从而生成该拟处理案例所对应的矿井灾害三维场景信息，通过生成的矿井灾害三维场景信息来进行案例关键词的识别，以此来同历史案例数据集中的各个历史案例数据的案例关键词进行相似度的对比评估，并将生成的案例综合匹配相似度按照顺序排列，形成对应的相似度列表，然后选取相似度列表中相似度排在第一位所对应的历史案例数据，并提取该数据所对应的事故处理经过中的灾害处理措施，最后基于矿井灾害三维场景信息，来动态生成该拟处理案例的灾害处理理论指导方案，这样救援人员就能够根据该灾害处理理论指导方案进行对应的救援操作。即能够实现在矿井灾害应急救援时，及时提供针对性强、及时性强、真实性高的应急救援操作，便于操作人员能够及时且快速有效的开展救援行动。

9、进一步，所述案例相似度匹配模块包括：

10、数据识别模块，用于根据生成的矿井灾害三维场景信息，识别出该矿井灾害三维场景信息所对应的案例关键词；

11、第一权重确定模块，用于根据事故案例匹配第一要务原则，判断矿井灾害三维场景信息所对应的案例关键词中的事故类型与历史案例数据集中各个历史案例数据所对应的事故类型是否一致，若是，则对应的第一权重m为x，反之则第一权重m为y，其中，x+y＝1；在本实施例中，x＝0.9，y＝0.1。

12、评估指标生成模块，用于根据矿井灾害三维场景信息所对应的案例关键词中的事故地点(u1)、被困人员数量(u2)、救援人员数量(u3)、瓦斯等级(u4)和水文地质(u5)，生成对应的评估指标集合u＝{u1,u2,u3,u4，u5}；

13、评估模块，用于根据评估指标集合，通过预设数量的评估专家ns对评估指标集合中的各个数据进行权值区间的评估，生成各个评估专家所对应的评估数据[as1，bs1]，[as2，bs2]，[as3，bs3]，[as4，bs4]，[as5，bs5]；

14、权值计算模块，用于根据各个评估专家所对应的评估数据，基于权值计算公式，得到权值向量数据；

15、所述权值计算公式如下：

16、

17、其中，为评估指标ui的相对权值，bri为评估专家nr对评估指标ui的权值区间的其中一个区间点，ari为评估专家nr对评估指标ui的权值区间的另一个区间点；

18、相似度判断模块，用于基于当前的矿井灾害三维场景信息所对应的评估指标集合，以及历史案例数据集中各个历史案例数据所对应的案例关键词，对当前的评估指标集合中的各个数据相对于各个历史案例数据所对应的相似度进行判断，生成对应的评估指标集合中各个数据的相似度集合；

19、相似度计算模块，用于根据相似度集合，计算出当前的矿井灾害三维场景信息相对于各个历史案例数据的案例综合匹配相似度，并按照从大到小的顺序进行排列，形成对应的相似度列表。

20、有益效果：在本方案中，首先是识别出矿井灾害三维场景信息所对应的案例关键词，之后首先进行事故类型是否一致的判断，以满足事故案例匹配第一要务原则，毕竟如果事故类型都不一致的话，其对应的案例的参考作业也就不大，所以事故类型的比对尤为重要。

21、之后就是对案例关键词中的其他数据进行专家的评估，通过各个专家分别对各个评估指标集合所对应的数据进行权值区间的评估，通过这种方式就能够知晓在该矿井灾害三维场景信息中各个评估数据所对应的权值区间，然后通过权值计算公式来进行对应的权值向量的确定，以此来完成对事故地点(u1)、被困人员数量(u2)、救援人员数量(u3)、瓦斯等级(u4)和水文地质(u5)这五个指标所对应的各自权重的确定。

22、之后就会将矿井灾害三维场景信息的评估指标集合，与历史案例数据集中各个历史案例数据的案例关键词进行相似度的判断，并基于此来进行案例综合匹配相似度的计算，从而知晓矿井灾害场景信息相对于各个历史案例数据所对应的相似度匹配情况。本方案通过这种方式实现对案例综合匹配相似度最接近的历史案例数据的找寻，极大提高找寻的效率和准确度，从而实现最快的案例所对应的事故处理经过的匹配，为后续的理论指导提供有效且准确的帮助。

23、进一步，所述矿井灾害实时三维场景构建模块包括：

24、数据判断模块，用于在需要进行矿井灾害应急救援时，判断当前的需求是演练需求还是实际救援需求；

25、场景构建模块，用于在判断出当前的需求是实际救援需求时，输入对应的实际救援所对应的巷道位置信息，根据该巷道位置信息，从数据库中调取该巷道位置信息所对应的巷道信息，并基于该巷道信息，构建对应的三维巷道；

26、还用于在判断出当前的需求是演练需求时，输入本次演练所对应的演练巷道数据，并基于该演练巷道数据，构建对应的三维巷道；

27、布置模块，用于根据构建好的三维巷道，获取该三维巷道所对应的灾害数据，并基于该灾害数据，分别进行对应的设备布置、灾害布置、被困人员布置、救援力量布置，形成对应的矿井灾害三维场景信息。

28、有益效果：在本方案中，通过对救援需求的识别判断其是否为真实救援，如果是，则直接进行巷道位置信息的输入，从而实现三维巷道的构建，如果不是就直接进行演练巷道数据的输入，通过这些数据来进行构建，极大提高了三维巷道构建的及时性和准确性。同时后续还会根据灾害数据来进行对应的布置，从而实现对相要救援的矿井灾害所对应的场景相对应的场景的模拟，这样使得操作人员能够更加清晰的对救援情况进行了解和掌握，便于救援的进行。

29、进一步，所述事故类型包括水灾、火灾、顶板灾害、煤与瓦斯突出灾害、爆炸灾害、中毒窒息事故、跑车事故；事故地点包括采煤工作面、掘进工作面、运输巷、回风巷、井底车场、变电所、联络巷；瓦斯等级包括瓦斯矿井、高瓦斯矿井、突出矿井。

30、有益效果：通过对案例关键词中各个数据的全面包括，极大提高了数据的真实性以及全面性，能够更好的为后续的案例指导提供有效的支持。

31、进一步，所述相似度判断模块包括：

32、等级划分模块，用于根据预先设置的等级划分策略，对矿井灾害三维场景信息所对应的评估指标集合中各个数据的等级进行划分和确定，生成对应的当前等级；所述当前等级包括当前被困人员数量等级、当前救援人员数量等级、当前瓦斯等级所对应等级以及当前水文地质等级；

33、还用于根据预先设置的等级划分策略，对历史案例数据集中各个历史案例数据所对应的被困人员数量、救援人员数量、瓦斯等级和水文地质进行等级的划分，生成对应的历史等级，并存储到数据库中；所述历史等级包括历史被困人员数量等级、历史救援人员数量等级、历史瓦斯等级所对应等级以及历史水文地质等级；

34、对比模块，用于根据预先设置的相似度判断策略，依次选取历史案例数据集中的各个历史案例数据，并基于该历史案例数据从数据库中调取对应的历史等级，分别与当前等级进行等级比较和相似度的确定，形成对应的矿井灾害三维场景信息的评估指标集合中各个数据相对于各个历史案例数据所对应的相似度，并形成对应的相似度集合。

35、有益效果：在本方案中，通过对历史数据和当前数据所对应的等级进行确定，从而为后续的相似度的比较提供有利条件，极大提高了相似度确定的效率。

36、进一步，所述预先设置的相似度判断策略为：将当前等级与历史等级进行一一比较，所述被困人员数量、救援人员数量和水文地质所对应的等级为4个，瓦斯所对应的为3个；

37、当前等级处于第一级，如果当前等级与历史等级相同，则对应的相似度为0.7，反之则相似度为0.3/i,i＝2或者3；

38、当前等级处于第二级，如果当前等级与历史等级相同，则对应的相似度为0.7，反之，则当i＝3，高于第二等级的相似度分别为0.15、0.1，低于第二等级的相似度为0.05；当i＝2，高于第二等级的相似度为0.2，低于第二等级度相似的为0.1；

39、当前等级处于第三级，如果当前等级与历史等级相同，则对应的相似度为0.7，反之，则当i＝3，高于第三等级的相似度为0.2，低于第三等级的相似度为0.1；当i＝2，低于第三等级的相似度为0.15；

40、当前等级处于第四级，如果当前等级与历史等级相同，则对应的相似度为0.7，反之，则当i＝3，低于第四等级的相似度为0.1；所述i为各个等级所对应的剩余等级数。

41、有益效果：在本方案中，由于当前等级和历史等级所对应的各个等级的等级数有4级的也有3级的，所以在进行各个等级的一一判断时，对4个级别的等级和3个级别的等级进行不同的相似度的划分，极大提高了相似度判断的准确性，能够为后续的相似度计算提供有效的数据基础。

42、进一步，所述根据相似度集合，计算出当前的矿井灾害三维场景信息相对于各个历史案例数据的案例综合匹配相似度包括以下步骤：

43、根据相似度集合和权值向量数据，基于匹配相似度计算公式，计算出当前矿井灾害三维场景信息所对应的案例综合匹配相似度；所述匹配相似度计算公式如下：

44、

45、其中，p2为当前被困人员数量所对应的相似度，p3为当前救援人员数量所对应的相似度，p4为当前瓦斯等级所对应的相似度，p5为当前水文地质所对应的相似度。

46、本发明还提供一种用于矿井灾害应急救援的情景应对方法，应用上述一种用于矿井灾害应急救援的情景应对系统。