[發明專利]一種井下涌水水源類型分析報警系統及方法

有效

• 申請號: 202010151294.3
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111220574B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 閆鵬程;尚松行;尹妮妮;胡鋒;孫全勝;陳浩文;付曉奇;方思遠;楊翠萍;秦霄
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/63
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 馮靜

本發明涉及一種井下涌水水源類型分析報警系統及方法。系統包括：激光器、數據獲取模塊、FPGA處理器、上位機和報警模塊；激光器向待測涌水水體發射激光，待測涌水水體在受激光的激發后，發射激發光；數據獲取模塊接收激發光，將激發光轉換為數字光譜數據；FPGA處理器將數字光譜數據轉換為CAN網絡光譜幀數據；上位機根據CAN網絡光譜幀數據，獲得待測涌水水體中包含的所有涌水水源的類型和每個涌水水源類型的比例，根據涌水水源的類型或每個涌水水源類型的比例得到報警信息；FPGA處理器根據報警信息控制報警模塊進行報警。本發明能夠快速檢測混合水樣的涌水水源類型，并實現了實時預警。

技術領域

本發明涉及煤礦水害分析預警領域，特別是涉及一種井下涌水水源類型分析報警系統及方法。

背景技術

隨著淺部煤炭開采殆盡，許多礦井逐步向縱深發展，隨之而來的就是惡劣的水文地質環境，同時煤礦水害的危害性愈加明顯，因此煤礦涌水水源快速分析的研究對于水害的防治意義重大。因為煤礦井下不同含水層的富水性不同，正常的煤礦生產中一般都會伴隨少量涌水，但是這些基本都是富水性較弱的水源，涌水量較小，只要沒有富水性較強的水源涌出，就不會有危險產生。因此實現煤礦突水預警的一個重要手段就是對涌水點進行實時監測分析，獲取涌水水體中不同含水層水源類型、占比，一旦有危險水體出現，則可以進行快速預警并采取對應處理措施。

現今的煤礦涌水水源識別已從經典的水質對比法向多領域多方法發展，學科范圍多樣，包括數學、地理信息系統(Geographic Information System，GIS)、地理學、化學以及物理學等，并呈現出學科交叉的趨勢，但不可否認的是其核心仍是以水中代表離子作為判別因子進行水源識別。此類方法歷史悠久，且采用了多種數學方法進行分類識別，效果較好，但是由于水化學方法的特殊性，其耗時較長。以常規的檢測礦井水中7種代表離子(HCO₃^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₄^2-、K⁺(Na⁺)、Mg²⁺、Ca²)的檢測為例，實驗室測定其各離子濃度需要1-2小時，且識別一般以單一水源為主，對混合水樣識別沒有涉及，只適宜在常規的水文地質探測中使用。

因此，提供一種能夠快速檢測混合水樣的涌水水源類型的系統和方法是本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種井下涌水水源類型分析報警系統及方法，能夠快速檢測混合水樣的涌水水源類型，并實現了實時預警。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種井下涌水水源類型分析報警系統，所述系統包括：激光器、數據獲取模塊、FPGA處理器、上位機和報警模塊；

所述激光器、所述數據獲取模塊、所述FPGA處理器和所述報警模塊均位于煤礦井下；

所述激光器用于向待測涌水水體發射激光，所述待測涌水水體在受所述激光的激發后，發射激發光；

所述數據獲取模塊與所述FPGA處理器連接，所述數據獲取模塊用于接收所述激發光，將所述激發光轉換為數字光譜數據，并將所述數字光譜數據傳輸至所述FPGA處理器；

所述FPGA處理器與所述上位機連接，所述FPGA處理器用于將所述數字光譜數據轉換為CAN網絡光譜幀數據，并將所述CAN網絡光譜幀數據傳輸至所述上位機；

所述上位機用于根據所述CAN網絡光譜幀數據，獲得所述待測涌水水體中包含的所有涌水水源的類型和每個涌水水源類型的比例，根據所述涌水水源的類型或每個所述涌水水源類型的比例得到報警信息，并將所述報警信息傳輸至所述FPGA處理器；

所述FPGA處理器還與所述報警模塊連接，所述FPGA處理器還用于根據所述報警信息控制所述報警模塊進行報警。