[发明专利]矿山地质环境管理综合应用系统

权利要求书

1.一种矿山地质环境管理综合应用系统，其特征在于：所述综合应用系统包括基础支撑层、数据采集与处理层、数据管理和组织层、数据服务层以及数据应用层，所述基础支撑层包括传感器网络和云平台，所述传感器网络采用卫星、无人机以及多种传感器来支撑，所述云平台上包含有平台硬件资源以及平台软件系统，所述平台硬件资源以及平台软件系统相互结合来实现多种应用功能；

所述数据采集与处理层包括数据采集模块与数据处理模块，所述数据采集模块自动解译遥感影像，并监测传感器实时传回来的大数据，所述数据处理模块对于采集回来的数据进行整合、清洗和规范化，并将其输入数据管理和组织层；

所述数据管理和组织层将基础地图数据、遥感解译数据、灾害调查数据以及实时监测数据整合入矿山地质环境管理综合数据库；

所述数据服务层包括基础数据服务模块以及数据分析服务模块，来自于不同组织的用户依据权限对数据服务进行调用，并使用平台现有分析功能对数据进行统计分析；

所述数据应用层是用来实现应用系统的四种功能专题模块，包括地质环境遥感监测、矿山地质环境调查、地质环境实时监测预警及绿色矿山。

2.权利要求1所述的一种矿山地质环境管理综合应用系统的应用方法，其特征在于：所述地质环境遥感监测、矿山地质环境调查、地质环境实时监测预警及绿色矿山功能分别通过各自的途径实现：

（1）地质环境遥感监测功能的实现，包括如下步骤：

①前期准备工作：利用前期获取到的不同时空尺度的多源遥感影像，对典型地物和地质灾害进行人工识别，建立符合矿山地质环境监测的专题样本库；

②利用训练好的样本库对所监测矿区范围内的遥感影像进行基于人工智能AI的自动解译，自动提取出矿山地质灾害点的位置以及范围，并分图层自动录入坐标、面积等属性信息以及元数据信息；

③人工对自动识别结果进行复检，复检结果根据图层存储至对应年份、矿区、灾害类别的数据库中，并发布为要素服务；

④利用html+css+javascript开发出矿山地质环境监测WebGIS应用程序，在程序中利用数据加载功能，加载不同时期的遥感解译成果，再通过叠加分析功能，识别出地质灾害的变化范围，并自动统计出变化面积、生成变化范围；

⑤利用javascript的Swipe widget方法编写出的卷帘工具，对两个时期的遥感影像及解译成果进行对比，直观了解地质灾害的变化情况，或者利用javascript的Time sliderwidget方法编写出的时间滑块工具，对多个不同时期的遥感影像及解译成果，按照图层的时间属性建立时间轴，并按时间浏览，来了解地质灾害的变化趋势与走向；

（2）矿山地质环境调查功能的实现，包括如下步骤：

①前期准备工作：根据前期遥感解译成果，得到矿山地质灾害点图层，图层中每个地质灾害点都包含该灾害的基本属性信息，然后根据矿山地质灾害调查所需的属性字段，为图层增加调查字段并定义取值范围，将地质灾害点图层发布为专题要素服务；

②管理员登录矿山地质环境管理综合应用平台，将地质灾害点与影像底图、行政区划、路网数据、地表高程的数据叠加，根据调查难度和分布范围为每位外业调查人员下发调查任务，再将平台中的遥感影像、路网数据按需切片，制作成移动底图包；

③外业调查人员将基于android系统开发的移动端外业调查软件下载、安装至手机中，并下载移动底图包，接收管理员下发的外业调查任务；

④开展外业调查工作时，调查人员利用移动端外业调查软件的导航与定位功能，导航至灾害点附近，找到对应的地质灾害点，实地填写需要调查的属性信息，并拍摄地质灾害点现场照片，保存之后将调查结果在线发送至云平台之上，平台会自动对数据进行分类，存储至对应的专题数据库中；

⑤管理员通过平台对外业调查成果进行审核，不合格的数据及时通知外业调查人员修改、补充；

（3）地质环境实时监测预警功能的实现，包括如下步骤：

①首先根据遥感解译成果和外业实际调查成果，确定出需要重点监测的地质灾害隐患点，根据不同地质灾害类型和所需要采集的数据种类，在实地架设传感器；

②通过多种传感器的搭建，形成覆盖整个矿山地质灾害重点的地质灾害监测传感器网，传感器网24小时不间断的将监测数据通过GPRS、北斗卫星、移动数据网络的通信方式传输到平台地质环境监测预警模块中，平台自动接收数据并存储于对应的实时数据库中；

③与此同时，平台监测预警模块对监测数据进行自动统计分析，采用专业预警模型，计算出地质灾害的形变量、形变速率并预估变化趋势，如果变化量超出预警模型中预设的阈值，则发出地质灾害预警；平台监测界面弹出警告信息，同时发送灾害预警短信至预设手机中；

（4）绿色矿山功能的实现，包括如下步骤：

①建立三维场景，通过平台自带的三维场景功能，选择对应的矢量或栅格图层做底图，地上叠加倾斜摄影模型以及BIM数据，直观还原煤矿地上区域的真实场景；

②将收集来的煤矿钻孔数据进行整理，利用C/S端数据处理软件，对钻孔数据进行拉伸，生成钻孔柱状图，再进行插值计算，模拟出该区域地质体的形状及走势，经过人工精修之后将地质体模型叠加至三维场景之中；

③利用煤矿生产专题数据，在地质体模型中开挖出巷道、采空区，放置井下仪器设备三维模型，模拟煤矿生产的真实情况；

④在平台中集成绿色矿山标准，对应建成的三维场景直观地反映出地下地层、煤层、采空区、水、气之间的地质关系。