[发明专利]一种基于5G通讯的煤岩动力灾害无线监测系统与方法

说明书

本发明公开了一种基于5G通讯的煤岩动力灾害无线监测系统与方法，该系统包括数据采集单元、数据储存与处理单元及综合预警单元，本发明基于5G通信技术借助物联网与原始通讯技术在封闭特殊环境中支持高精度定位和无线接入能力的全新无线数字通信系统这一优点，以工作面煤体物理信号为基础，将煤矿井下瓦斯浓度传感器、煤体应力计、顶板压力监测监控系统、声发射监测系统、电磁辐射监测系统、微震系统及其传感器与5G通信技术进行无线对接，研制井下无线监测预警相关设备，建立煤岩瓦斯动力灾害无线、多参量判识方法及判识指标，形成煤矿煤岩瓦斯动力灾害无线多参量远程监测预警系统，开发煤矿煤岩瓦斯动力灾害无线多参量远程监测综合预警平台。

技术领域

本发明涉及煤岩动力灾害监测领域，特别是涉及一种基于5G通 讯的煤岩动力灾害无线监测系统与方法。

背景技术

近年来，我国煤矿煤与瓦斯突出和爆炸事故频发，成为煤矿安全 生产的最大隐患。且随着开采深度的增加，瓦斯涌出量增大，瓦斯事 故的比例还会增加。据统计，在煤矿事故中，由瓦斯引起的工伤事故 约占30％～40％，瓦斯灾害主要表现为瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出事故， 尤其是煤与瓦斯突出、冲击地压等事故发生的突然性、破坏性极强， 给煤矿安全生产带来了极为严重的影响，严重制约煤矿的安全生产。

目前，对煤岩瓦斯动力灾害的预警方法主要分为接触式预警方法 和非接触式预警方法，接触式预警方法简单，需要一定的工程量和较 长的预测时间，对煤矿采掘工作具有一定的影响。非接触式预警方法 主要有声发射、电磁辐射法以及神经网络预测方法、灰色理论法、自 然计算法(遗传算法、蚁群算法)、模糊理论法、聚类法、模式识别 法、可拓法等其他方法，该方法具有省时省力、工程量小等特点，不 影响采掘工作的进行。但由于该种方法多采用有线传输的方式，对安 全生产具有一定的影响，且无法对采掘工作面煤岩瓦斯动力灾害进行 实时的预测，对现场生产的作用有限。

如何在进一步揭示煤岩瓦斯动力灾害规律的基础上，运用其规律 和事故原理产生对其超前预防、控制的科学方法，特别是结合我国煤 矿的具体特点，设计一种无线、多参量、大数据、区域与局部相结合 、立体三维全覆盖的煤岩瓦斯动力灾害远程监测分级综合预警平台是 急需解决的问题。

发明内容

本发明基于5G通信技术传输速率高这一优点，以采动影响情况 下工作面煤体物理信号为基础，确定煤岩瓦斯动力灾害判识指标，建 立煤岩瓦斯动力灾害判识方法及预警技术，形成煤矿煤岩瓦斯动力灾 害的监测系统，研制、开发井下无线预警相关软件及装备，形成煤岩 瓦斯动力灾害无线多参量远程监测预警技术平台。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于5G通讯的煤岩动力灾害无线监测系统，包括：

数据采集装置：用于采集煤矿井下煤体应力值、瓦斯浓度顶板压 力值、声发射能量与振幅、电磁辐射强度与脉冲值、微震区域能量、 震级与事件数，通过5G通信技术上传至数据储存与处理单元中；

数据储存与处理单元：用于将采集到的数值经过整理、耦合分析 对比各参数及相应数值得出预警结果存储于服务器中，并上传至综合 预警单元；

综合预警单元：用于将所述预警结果通过光纤网络发送至移动端、 电脑端、监控大屏幕。

优选地，所述数据采集装置包括若干个无线传感器、监测装置(2) 和无线收发装置；所述无线收发装置包括电源、矿用智能手机主板、 无线收发装置主体(1)；所述无线收发装置主体(1)包括与5G通信技 术对接芯片(3)、信号接收装置导线(11)、信号接收器(4)、信号发射 器(5)；所述信号接收装置导线(11)与若干个无线传感器及监测装置 (2)相连，所述矿用智能手机主板与信号接收器(4)、信号发射器(5) 通过无线信号与5G通信技术对接芯片(3)对接。

优选地，所述若干个无线传感器包括：