現代礦山采礦施工智能安全預警系統設計及應用

劉 渝

（重慶市北碚區應急管理局，重慶 400700）

由于礦產資源緊缺的現狀，現代礦山采礦施工工作量不斷加大。在施工過程中，由于操作流程不規范或采礦手段存在缺陷等因素，很容易誘發礦區的地質災害[1]。智能安全預警系統是針對現代礦山采礦施工引發礦區地質災害進行預警的有效手段，而地質地壓特征則是直接影響智能預警的誤報警率以及準確度的關鍵因素。由于礦區地質在采礦施工過程中長時間處于擠壓環境中，礦體地壓大造成結構極易發生變形，不及時基于地質地壓特征對施工區域進行智能安全預警，極有可能導致一系列礦區地質災害的出現。通過對礦區地質地壓特征的采集，可直接確定由于采礦對地質條件侵蝕及造成的犁式斷層。當礦區中部或頂部巖石受到采礦的影響較大時，會出現整體向下或延坡向下滑動的現象，這就是礦區地質地壓特征一種基于重力最明顯的現象[2]。因此，本文進行現代礦山采礦施工智能安全預警系統設計。并在此基礎上，通過仿真實驗證明本文設計預警系統的實際應用情況。

1 現代礦山采礦施工智能安全預警系統設計

1.1 硬件設計

針對預警系統硬件設計的主要內容為無線數字預警高清球機，型號為MP-SAG7823G-P212。無線數字預警高清球機是一款由電源供電的無線數字輸出的數字預警設備，可選配GPRS或LORaipot-iot無線通訊方式[3]。在無線數字預警高清球機內置高精度壓力傳感器，能夠準確的基于地質地壓特征實時對施工區域的地質情況進行預警，具有精度高、長期穩定性高的特點。與此同時，無線數字預警高清球機配備大尺寸LCD液晶顯示，內置MCU，整體采用低功耗設計。無線數字預警高清球機最重要的優勢在于功能實用，上傳速率僅需要1min～5min可自動調節。除此之外，無線數字預警高清球機可根據地質地壓特征預設報警點，一旦觸發報警壓力會及時上發報警礦山采礦施工區域的地質特征。無線數字預警高清球機可以有效對滑坡事件進行精準化的智能安全預警，從而減少滑坡出現的幾率。因此，無線數字預警高清球機特別適合針對現代礦山采礦施工這種無人值守并且需要遠程預警的領域，可以實現對礦山采礦施工區域地質地壓特征精準預警。

1.2 軟件設計

在預警系統軟件設計中，首先利用采集端對收集到的地質地壓特征進行預處理，再通過設計預警數據庫，實現對現代礦山采礦施工的智能安全預警。在利用采集端對現代礦山采礦施工區域的地質地壓特征數據進行預處理時，無需配置即可完成數據預處理。在此基礎上，設置現代礦山采礦施工區域地質地壓特征預警字段，輸入網址后軟件即可自動識別出頁面上的采礦施工地質地壓特征并自動生成預警結果。通過完成礦山采礦施工安全預警任務的添加，可以開始利用預警數據庫啟動礦山采礦施工安全預警任務。在啟動之前需要預先對數據庫進行一些設置，可以通過數據庫信息建立預警模型，從而提高礦山采礦施工區域地質災害的穩定性以及及時率。再通過實時預警點傳達實時預警數據，得出預警結果。結合預警模型對預警等級的劃分標準可分為黃色預警、橙色預警以及紅色預警，利用顏色的不同區分預測到的不同現代礦山采礦施工區域地質災害可能發生概率的等級。針對不同的危險等級預警，實施相應的措施。

2 仿真實驗

2.1 實驗準備

本次仿真實驗采用對應服務器Double PIV 1.7G 1024M RAM Double 80G Disk分別對兩種預警系統進行檢測，在仿真實驗中預警系統主要依靠Photoderly圖形和腳本完成對現代礦山采礦施工智能安全預警以及事件觸發。本次仿真實驗內容為測試兩種預警系統的誤報警率，通過將兩種預警系統的實驗結果進行對比，得出預警精準度更高的預警系統，分別使用傳統的預警系統以及本文設計的預警系統進行實驗，設置傳統的預警系統為對照組。分別記錄使用兩種預警系統下的誤報警率。為確保實驗的普遍性，設定實驗總次數為10次，進行對比實驗。

2.2 實驗結果分析與結論

設誤報警率為v，計算公式為：

在公式（1）中：y指的是通過系統監測到的動態現代礦山采礦區地壓；y1指的是實際動態現代礦山采礦區地壓。根據公式（1），計算得出兩種預警系統的誤報警率，整理實驗結果，如下圖1所示。

通過圖1結果表明，與傳統的預警系統相比，本文設計預警系統的誤報警率更低。由此可見，本文設計預警系統對現代礦山采礦施工智能安全的預警能夠滿足技術指標的要求，從而說明本文設計預警系統可以實現智能安全及時、準確的預警。

圖1 誤報警率對比圖

3 結語

工業智能化進程在云計算技術的扶持下正在逐步實現，現代礦山采礦施工智能安全預警問題顯得越來越重要。

通過設計預警系統進行智能安全監測是針對現代礦山采礦施工進行預警最實用和最可靠的方法。通過仿真實驗證明，本文設計預警系統可以大幅度降低誤報警率，完成傳統的預警系統所不能完成的任務為現代礦山采礦施工提供理論支持。