[發明專利]煤礦底板突水災害智能、實時預測預警的大數據云平臺

有效

• 申請號: 201811365704.3
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109268072B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 李連崇;程關文;楊天鴻;朱萬成;劉洪磊;張鵬海;王四戌
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明屬于智能預測領域，涉及煤礦底板突水災害智能、實時預測預警的大數據云平臺，所述的大數據云平臺通過阿里云、自己組建云平臺等方式實現其平臺。采用Hadoop編程模型包設計的分布式存儲。數據的分布式存儲采用的是一個高可靠性、高性能、面向列、可伸縮的分布式數據庫HBase。采用計算引擎Spark實現聚類分析、預測預警算法。采用一種高吞吐量的分布式發布訂閱消息系統實現的實現預測結果的實時顯示和發送。本發明將待預測預警工作面底板煤礦底板監測物聯網系統監測到的數據及工作面底板突水情況存儲至歷史煤礦底板監測物聯網監測數據庫。在此基礎上對煤礦底板突水災害智能、實時預測模型及預警閥值進行修正。

技術領域

本發明屬于智能預測領域，涉及煤礦底板突水災害智能、實時預測預警的大數據云平臺。

背景技術

我國淺部煤炭資源逐漸枯竭，深部突水災害頻發，安全生產迫切需要煤礦突水災害相關的風險判識及預測預警方法和大數據應用系統。本發明通過研究煤礦突水災害大數據智能預測預警關鍵技術，將提供一種基于云平臺的煤礦突水災害防治相關的預測預警方法和大數據應用系統，提升煤礦突水風險判識及預警精度，保障安全生產。依托現有技術服務市場基礎，可在全國煤礦突水威脅的礦井推廣應用，為服務礦井提供煤礦突水災害防控大數據挖掘分析等增值服務、為煤監局等政府主管部門提供突水防治決策支持。

發明內容

本發明提供一種煤礦底板突水災害預測預警的大數據云平臺，采用大數據的計算方法，根據待預測煤礦工作面底板工程地質條件，確定煤礦底板所屬的類型，然后根據工面監測數據實現煤礦底板突水災害智能、實時預測預警，以防止煤礦底板突水災害的發生。

本發明的技術方案如下：

煤礦底板突水災害智能、實時預測預警的大數據云平臺，通過阿里云、自己組建云平臺等方式實現其平臺。采用Hadoop編程模型包設計和實現數據的分布式存儲。數據的分布式存儲采用的是一個高可靠性、高性能、面向列、可伸縮的分布式數據庫HBase。采用計算引擎Spark實現聚類分析、預測預警算法。采用一種高吞吐量的分布式發布訂閱消息系統(Kafka)實現的實現預測結果的實時顯示和發送。

一種煤礦底板突水災害智能、實時預測預警的大數據云平臺，包含煤礦底板地質分類系統、煤礦底板監測物聯網系統和實時顯示、預測預警系統。

煤礦底板監測物聯網系統將采集到的信息傳輸給煤礦底板地質分類系統，經過數據處理后，煤礦底板地質分類系統將數據傳遞給實時顯示、預測預警系統。

所述的煤礦底板地質分類系統包含煤礦底板地質信息的獲取模塊、煤礦底板地質信息定量化處理模塊、煤礦底板地質信息數據庫及煤礦底板地質聚類分析模塊。

煤礦底板地質信息的獲取模塊實現收集煤礦的底板的工程地質及水文地質信息，信息包括含煤礦底板空間分布、含水層富水性、含水層水頭壓力和隔水層的厚度等。

煤礦底板地質信息定量化處理模塊，實現對煤礦底板地質信息的獲取模塊采集到的信息進行如下處理：

(1)對含水層富水性X₁判斷分級：煤層底板含水層的富水性是突水的物質基礎，其富水程度和補給條件決定了底板突水的水量大小和突水點能否持久涌水。影響富水性的因素主要有單位涌水量和滲透系數，將含水層中富水性分為五個等級，即

(2)對含水層水頭壓力X₂進行判斷：底板含水層具有的水頭壓力是底板發生突水的前提條件，在煤層底板地質條件相同的情況下，承壓水水壓越高，越容易突水。

(3)對隔水層的厚度X₃進行判斷：其他地質條件相同時，隔水層厚度越大，阻抗水能力越強。