[发明专利]一种煤炭开采过程中地层塌陷预警方法与系统

权利要求书

1.一种煤炭开采过程中地层塌陷预警方法与系统，其特征在于，包括：根据煤炭开采范围在地表土壤中布置探测点；在各探测点上采用多参数壤氡α能谱测量系统进行壤氡实时连续测量；在其中设定数量的探测点上作高精度GPS差分定位在线实时测量；根据高精度GPS差分定位测量，获取地层的沉降信息；根据获得的壤氡异常分布关系和变化规律，与实验室的煤炭开采过程地层裂隙评价实验模型的实验数据对比，结合高精度GPS差分定位获取的地层沉降信息，确定地层裂隙的发育程度，进而获取煤炭开采过程中地层塌陷的预警信息；整个预警系统由多参数壤氡α能谱测量单元、高精度GPS差分定位装置、现场多测点数据管理装置、基于太阳能的电源管理装置、ZigBee无线网络、GPRS无线网络、远程计算机后台监控系统几个部分构成；多参数壤氡α能谱测量单元和高精度GPS差分定位装置通过ZigBee无线网络与现场多测点数据管理装置相连，现场多测点数据管理装置通过GPRS无线网络与远程计算机后台监控系统相连；多参数壤氡α能谱数据采集单元、高精度GPS差分定位装置、现场多测点数据管理装置与基于太阳能的电源管理装置相连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤炭开采过程中地层塌陷预警方法与系统，其特征在于：所述的根据煤炭开采范围在地表土壤中布置探测点，表示在地表相应范围内设置测点和测线，测线和测点之间的距离为设定值。

3.根据权利要求1所述的一种煤炭开采过程中地层塌陷预警方法与系统，其特征在于：所述的在各探测点上采用多参数壤氡α能谱测量系统进行壤氡实时连续测量，具体包括在探测点挖设定深度的测量坑，在每个测量坑内放置多参数壤氡α能谱数据采集单元，将多参数壤氡α能谱数据采集单元的测量数据通过ZigBee无线网络发送到现场多测点数据管理装置，再由现场多测点数据管理装置通过GPRS无线网络发送到远程计算机后台监控系统。

4.根据权利要求1所述的一种煤炭开采过程中地层塌陷预警方法与系统，其特征在于：所述的多参数壤氡α能谱数据采集单元包含壤中氡气取样装置、壤中氡气测量模块、环境参数测量模块；其中所述的环境参数包括壤中温度、湿度和气压。

5.根据权利要求1所述的一种煤炭开采过程中地层塌陷预警方法与系统，其特征在于：所述的在其中设定数量的探测点上作高精度GPS差分定位测量，指的是在设定数量的壤氡测量点上同时设置观测地面沉降高精度GPS差分定位测量点，在一个静态位置上设置一个高精度GPS差分定位静态参考点；所述的高精度GPS差分定位测量点以及高精度GPS差分定位静态参考点包含GPS测量天线、GPS接收机和GPS数据采集单元；高精度GPS差分定位测量点以及高精度GPS差分定位静态参考点通过ZigBee无线网络将采集的GPS定位数据传送到现场多测点数据管理装置，现场多测点数据管理装置通过GRPS网络将GPS定位数据传输到计算机后台监控系统，由计算机后台监控系统进行数据处理。

6.根据权利要求1所述的一种煤炭开采过程中地层塌陷预警系统，其特征在于：所述的现场多测点数据管理装置主要包含数据处理单元、数据存储单元、数据发送单元和人机接口单元，多测点数据管理装置主要负责壤氡测量数据和高精度GPS差分定位观测数据的现场管理。

7.根据权利要求1所述的一种煤炭开采过程中地层塌陷预警系统，其特征在于：所述的基于太阳能的电源管理装置，主要包括太阳能电池板、电源充电电路、电池电量检测电路和电池保护电路，完成对多参数壤氡α能谱测量单元、高精度GPS差分定位装置现场多测点数据管理装置的电源管理。