(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211170090.X (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 安徽理工大 学 地址 232000 安徽省淮南市田家庵区 (72)发明人 赵光明　朱世奎　王健　陈潇　 马力　张若飞　孟祥瑞　许文松　 程详　马龙培　朱乐章　 (74)专利代理 机构 合肥晟科正创专利代理事务 所(普通合伙) 34274 专利代理师 刘闯 (51)Int.Cl. G01L 1/24(2006.01) G01K 11/32(2021.01) G06K 9/00(2022.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于互联网的煤矿巷道光纤智能在线 监测系统 (57)摘要 本发明涉及煤矿 巷道技术领域， 用于解决无 法及时获取煤矿 巷道中的各类特征信息， 也难以 对煤矿巷道的各类型特征信息进行综合监测分 析， 故无法满足复杂灾害问题实时监测的需要的 问题， 尤其公开了一种基于互联网的煤矿巷道光 纤智能在线监测系统， 包括服务器， 服务器通信 连接有数据采集单元、 锚杆应力监测单元、 围岩 应力监测单元、 环境温度监测单元、 在线综合分 析单元、 预警反馈单元和显示终端； 本发 明， 分别 从不同层面对煤矿巷道的安全状态进行了判定 分析， 通过将各类型的反馈判定信息进行综合分 析， 实现了对煤矿巷道安全状态全面的监测， 从 而在明确了煤矿 巷道的危险状态的同时， 也实现 了危险状态的预警反馈， 保障了矿山开采的安 全。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 115452216 A 2022.12.09 CN 115452216 A 1.一种基于互联网的煤矿巷道光纤智能在线监测系统， 包括服务器， 其特征在于， 服务 器通信连接有数据采集单元、 锚杆应力监测单元、 围岩应力监测单元、 环境温度监测单元、 在线综合分析 单元、 预警反馈单 元和显示终端； 所述数据采集单元用于采集煤矿巷道内的竖向锚杆应力信 息、 围岩应力信 息以及环境 温度信息， 并将其分别发送至锚杆应力监测单 元、 围岩应力监测单 元、 环境温度监测单 元； 所述锚杆应力监测单元用于接收煤矿巷道的竖向锚杆应力信 息， 并进行煤矿巷道锚杆 应力监测分析 处理， 据此生 成锚杆应力重度反馈信号、 锚杆应力中度反馈信号、 锚杆应力轻 度反馈信号， 并将锚杆应力重度反馈信号 发送至预警反馈单元， 将锚杆应力中度反馈信号、 锚杆应力轻度反馈信号发送至在线综合分析 单元； 所述围岩应力监测单元用于接收煤矿巷道的围岩应力信 息， 并进行煤矿巷道围岩应力 监测分析 处理， 据此生成围岩 应力重度反馈信号、 围岩 应力中度反馈信号、 围岩应力轻度反 馈信号， 并将围岩 应力重度反馈信号 发送至预警反馈单元， 将围岩 应力中度反馈信号、 围岩 应力轻度反馈信号发送至在线综合分析 单元； 所述环境温度监测单元用于接收煤矿巷道内的环境温度信 息， 并进行煤矿巷道环境温 度监测分析处理， 据此生成温度 表现高危险信号、 温度 表现中危险信号、 温度 表现低危险信 号， 并将温度 表现高危险信号 发送至预警反馈单元， 将温度 表现中危险信号、 温度 表现低危 险信号发送至在线综合分析 单元； 所述在线综合分析单元用于接收各类型反馈判定信号， 并进行综合分析处理， 据此生 成煤矿巷道综合在线监测中等偏上表现信号、 煤矿巷道综合在线监测中等表现信号和煤矿 巷道综合在线监测中等偏下表现信号， 并将其均发送至预警反馈单元进行预警分析处理， 并以文本描述的方式发送至 显示终端 进行显示说明。 2.根据权利要求1所述的一种基于互联网的煤矿巷道光纤智能在线监测系统， 其特征 在于， 煤矿巷道锚杆应力监测分析处 理的具体操作步骤如下： 实时获取煤矿巷道内各竖向锚杆的应力值， 设置梯度 参照应力区间fq1、 fq2、 fq3， 将各 竖向锚杆的应力值分别代入预设的梯度参照应力区间进行比较分析； 当竖向锚杆的应力值处于预设的梯度参照应力区间fq1之内时， 则将对应的竖向锚杆 标定为受力轻度异常锚杆， 当竖向锚杆的应力值处于预设的梯度参照应力区间fq2之内时， 则将对应的竖向锚杆标定为受力中度异常锚杆， 当竖向锚杆的应力值处于预设的梯度参照 应力区间fq3之内时， 则将对应的竖向锚杆 标定为受力重度异常锚杆； 分别统计被标定为受力轻度异常锚杆、 受力中度异常锚杆与受力 重度异常锚杆的数量 和， 并将其分别标定为sum1、 sum2和sum3； 当满足sum1＞sum2＞sum3时， 则生成锚杆应力轻度反馈信号， 当满足sum2＞sum1＞ sum3时， 则生成锚 杆应力中度反馈信号， 当满足sum3＞sum2＞sum1或sum3＞sum1＞sum2时， 则均生成锚杆应力重度反馈信号。 3.根据权利要求1所述的一种基于互联网的煤矿巷道光纤智能在线监测系统， 其特征 在于， 煤矿巷道围岩应力监测分析处 理的具体操作步骤如下： 将煤矿巷道内的围岩等面积划分为j个区域， 并实时获取各区域围岩的应力值， 并将各 区域的围岩的应力值进行均值分析， 得到围岩平均应力值； 捕捉一段时间的煤矿巷道内的围岩平均应力值， 并以时间为横坐标， 以煤矿巷道内的权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115452216 A 2围岩均值 为纵坐标， 并据此构建围岩应力变化 坐标系； 将一段时间内的各围岩平均应力值通过描点折线的方式绘制在二维动态坐标系上， 并 据此得到围岩应力状态折线； 计算围岩应力状态折线与水平线之间的总夹角， 设置总夹角的第一上限夹角值、 第二 上限夹角值， 并将总夹角与预设的第一上限夹角值、 第二上限夹角值进行比较分析； 当总夹角小于第一上限夹角值时， 则生成围岩应力轻度反馈信号， 当总夹角处于第一 上限夹角值与第二上限夹角值之间时， 则生成围岩应力中度反馈信号， 当总夹角大于第二 上限夹角值时， 则生成围岩应力重度反馈信号。 4.根据权利要求1所述的一种基于互联网的煤矿巷道光纤智能在线监测系统， 其特征 在于， 煤矿巷道 环境温度监测分析处 理的具体操作步骤如下： 将煤矿巷道等体积划分为m个空间区域， 并从m个空间区域内随机捕捉k个温度监测点， 并将k个监测点监测到的环境温度进行整合， 据此得到各空间区域的指向温度集合A， 且指 向温度集合Am＝{t1， t2……tk}， 将各空间区域的指向温度集合中的各环境进行均值分析， 得到各空间区域的指向温度值； 设置指向温度值的温度警示阈值， 且温度警示阈值包括第一温度警示值、 第二温度警 示值， 且第一温度警示值＜第二温度警示值， 将指向温度值与预设的温度警示阈值进行比 较分析； 当指向温度值到达第一温度警示值时， 则触发温度异常关联物判定指令， 并将温度异 常关联物判定指令发送至中间过滤监测单元进行连锁关联判定 分析处理， 据此生成较大关 联危险信号、 一般关联危险信号、 无关危险信号； 当指向温度值到达第 二温度警示值或生成较大关联危险信号 时， 则据此生成温度表现 高危险信号； 依据生成的一般关联危险信号， 则生成温度表现中危险信号， 依据生成的无关危险信 号， 则生成 温度表现低危险信号。 5.根据权利要求4所述的一种基于互联网的煤矿巷道光纤智能在线监测系统， 其特征 在于， 连锁关联判定分析处 理的具体操作步骤如下： 依据接收到的温度异常关联物判定指令， 实时获取煤矿巷道内对应空间区域的煤尘浓 度、 氧气浓度、 一氧化 碳浓度和甲烷浓度， 并将其进行公式化分析， 得到关联危险值； 设置关联危险值的参照阈值TT1， 并将关联危险值与预设的参照阈值TT1进行比较分 析； 当关联危险值大于预设的参照阈值TT1时， 则生成较大关联危险信号， 当关联危险值等 于预设的参照阈值TT1时， 则生成一般关联危险信号， 当关联危险值小于预设的参照阈值 TT1时， 则生成无关危险信号。 6.根据权利要求1所述的一种基于互联网的煤矿巷道光纤智能在线监测系统， 其特征 在于， 综合分析处 理的具体操作步骤如下： 依据锚杆应力反馈类型判定信号建立集合P， 将锚杆应力轻度反馈信号标定为元素a1， 将锚杆应力中度反馈信号标定为元 素a2， 且元 素a1∈集 合P， 元素a2∈集 合P； 依据围岩应力反馈类型判定信号建立集合Q， 将围岩应力轻度反馈信号标定为元素b1， 将围岩应力中度反馈信号标定为元 素b2， 且元 素b1∈集 合Q， 元素b2∈集 合Q；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115452216 A 3