[发明专利]基于海量活动轨迹反演识别煤矿井下违规作业区域方法

说明书

本发明涉及一种基于海量活动轨迹反演识别煤矿井下违规作业区域方法，属于煤矿井下违规作业监测技术领域。该方法包括：1)采集矿井井下人员轨迹数据；2)数据处理，包括单目标轨迹数据的处理和多目标轨迹数据形成的海量数据的处理；3)矿图反演：对处理后的轨迹数据进行聚类，实现同一区间的轨迹数据归一化；采用巷道寻径算法，实现轨迹与巷道的精准拟合，从而重构矿井真实巷道；4)识别违规作业区域：将原始矿井通风系统图CAD图纸转化为同一坐标系下的矢量矿图，通过叠加对比矿图，实现越界开采和隐藏工作面两种隐患识别。本发明能自动识别越界开采和隐藏工作面两种矿井重大隐患，及时发现隐患问题。

技术领域

本发明属于煤矿井下违规作业监测技术领域，涉及一种基于海量活动轨迹反演识别煤矿井下违规作业区域方法。

背景技术

随着信息化技术的发展，将信息化技术应用到煤矿安全生产的“监测预警”领域已成为趋势。目前常用的监管监察平台采集了矿井图纸并要求及时更新，实现了人员定位与人员轨迹的联网监测。基于矿图和联网监测数据，大力开展基于互联网的监管监察。

在煤矿井下违规区域进行作业是监管部门重点监管的对象。越界开采和隐藏工作面开采是两种典型的井下违规作业区域。矿图图纸是煤矿采掘生产活动区域的重要依据和反映。部分矿井为规避监管，矿图的真实性、及时性难以保障。针对井下违规区域作业，现行的监管方式以执法人员现场勘查、实地取证为主，这种方式受煤矿现场干扰大、现场执法阻力大、人工成本高、及时性差。针对上述问题，部分学者提出了基于航空遥感技术，监测识别矿区形变以此来判断是否存在违规作业区域。采动引起的矿区地表沉陷与矿区形变需要较长时间，这种方法周期较长，不利于及时发现并指导现场执法。

因此，亟需一种新的识别煤矿井下违规作业区域得方法来解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于海量活动轨迹动态反演识别矿井违规作业区域的方法，针对现有矿图真伪人工识别难度大、专业性高，越界开采与隐藏工作面开采重要隐患监管监察难的问题，通过对矿井井下精确人员定位轨迹数据进行拟合，重构生成真实矿图，并将集成的矿图转化为同一坐标系下的矿图，通过叠加对比，自动识别越界开采和隐藏工作面开采两种典型违规作业区域，指导现场精准执法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于海量活动轨迹反演识别煤矿井下违规作业区域方法，包括以下步骤：

步骤1：采集矿井井下人员轨迹数据；

步骤2：数据处理，包括单目标轨迹数据的处理和多目标轨迹数据形成的海量数据的处理；

步骤3：矿图反演：对步骤2处理后的轨迹数据进行聚类，实现同一区间的轨迹数据归一化；采用巷道寻径算法，实现轨迹与巷道的精准拟合，从而重构矿井真实巷道；

步骤4：识别违规作业区域：将原始矿井通风系统图CAD图纸转化为同一坐标系下的矢量矿图，通过叠加对比矿图，实现越界开采和隐藏工作面两种隐患识别。

进一步，步骤1中，采集的人员轨迹数据包括：人员姓名，坐标位置、经过时间等，其中坐标位置为大地绝对坐标，将采集的数据存入PostGIS数据库中。

进一步，步骤2中，所述单目标轨迹数据的处理，具体包括：

(1)数据缺失处理：针对短时间(1～3s)的数据缺失，在前后两个采样周期之间插入一个平均值；

(2)异常数据清除：异常数据的判定原则为最近两次采样周期的速度超过人员行走的正常速度或超过前一采样周期的速度的n倍，则视为异常数据；

(3)单目标轨迹滤波：采用Kalman滤波器进行滤波。