胡國(guó)慶，孫壽海，李沿芝

（山東安達(dá)爾信息科技有限公司，山東 泰安 271000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在極大程度上促進(jìn)了礦產(chǎn)行業(yè)的開(kāi)發(fā)工作。但在礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中，由于操作流程不規(guī)范或采礦手段存在缺陷等因素，很容易誘發(fā)礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害[1]。智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是針對(duì)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)的有效手段，而地質(zhì)地壓特征則是直接影響智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率以及準(zhǔn)確度的關(guān)鍵因素。由于礦區(qū)地質(zhì)在開(kāi)采過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間處于擠壓環(huán)境中，礦體地壓大造成結(jié)構(gòu)極易發(fā)生變形。滑坡作為礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害中最常見(jiàn)的一種，不及時(shí)基于地質(zhì)地壓特征對(duì)礦區(qū)進(jìn)行智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)，極有可能導(dǎo)致一系列礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)。通過(guò)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)地壓特征的采集，可直接確定由于采礦對(duì)地質(zhì)條件侵蝕及造成的犁式斷層。當(dāng)?shù)V區(qū)中部或頂部巖石受到采礦的影響較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)整體向下或延坡向下滑動(dòng)的現(xiàn)象，這就是礦區(qū)地質(zhì)地壓特征一種基于重力最明顯的現(xiàn)象[2]。因此，本文在基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用中，首先設(shè)計(jì)基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況。

1 基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

考慮到傳統(tǒng)的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在進(jìn)行智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)時(shí)對(duì)地質(zhì)地壓特征的處理與分析分離。因此，本文在基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先在原有系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了無(wú)線數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)地壓特征精準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)。在軟件設(shè)計(jì)方面，利用監(jiān)測(cè)端對(duì)地質(zhì)地壓特征進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)地壓特征的及時(shí)監(jiān)控。

（1）硬件設(shè)計(jì)?；诘刭|(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為無(wú)線數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表，型號(hào)為MPSAG230G-P2。無(wú)線數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表是一款由電源供電的無(wú)線數(shù)字輸出的數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表，可選配GPRS或LORaipot-iot無(wú)線通訊方式[3]。在無(wú)線數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表內(nèi)置高精度壓力傳感器，能夠準(zhǔn)確的基于地質(zhì)地壓特征實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦區(qū)地質(zhì)情況，并且具有精度高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。與此同時(shí)，無(wú)線數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表配備大尺寸LCD液晶顯示，內(nèi)置MCU，整體采用低功耗設(shè)計(jì)。無(wú)線數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表采用408不銹鋼殼體和接頭構(gòu)成，通過(guò)安防爆認(rèn)證。無(wú)線數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表最重要的優(yōu)勢(shì)在于功能實(shí)用，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)礦區(qū)地質(zhì)情況，上傳速率僅需要1min～10min可自動(dòng)調(diào)節(jié)[4]。另外，無(wú)線數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表可根據(jù)地質(zhì)地壓特征預(yù)設(shè)報(bào)警點(diǎn)，一旦觸發(fā)報(bào)警壓力會(huì)及時(shí)上發(fā)報(bào)警地質(zhì)特征。無(wú)線數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表可以有效對(duì)滑坡事件進(jìn)行精準(zhǔn)化的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)，減少滑坡出現(xiàn)的幾率。因此，無(wú)線數(shù)字預(yù)警監(jiān)測(cè)表特別適合監(jiān)測(cè)礦區(qū)地質(zhì)情況這種無(wú)人值守以及遠(yuǎn)程監(jiān)控的領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)地壓特征精準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)。

（2）軟件設(shè)計(jì)。在基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，首先利用監(jiān)測(cè)端對(duì)地質(zhì)地壓特征進(jìn)行預(yù)處理，再通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)地壓特征的及時(shí)監(jiān)控。

在地質(zhì)地壓特征數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，利用監(jiān)測(cè)端對(duì)地質(zhì)地壓特征數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，無(wú)需配置即可完成地質(zhì)地壓特征數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)[5]。在大數(shù)據(jù)的應(yīng)用背景下，首先設(shè)置地質(zhì)地壓特征監(jiān)測(cè)字段，輸入網(wǎng)址后軟件即可自動(dòng)識(shí)別出頁(yè)面上的地質(zhì)地壓特征并生成地質(zhì)地壓特征監(jiān)測(cè)結(jié)果。完成了地質(zhì)地壓特征監(jiān)測(cè)任務(wù)的添加，可以開(kāi)始利用數(shù)據(jù)庫(kù)啟動(dòng)基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)任務(wù)。在啟動(dòng)之前需要預(yù)先對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一些設(shè)置，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)信息建立預(yù)警模型，從而提高監(jiān)測(cè)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的穩(wěn)定性和及時(shí)率。再通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳達(dá)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用預(yù)警計(jì)算得出預(yù)警結(jié)果。結(jié)合預(yù)警模型對(duì)預(yù)警等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)可分為黃色預(yù)警、橙色預(yù)警以及紅色預(yù)警，利用顏色的不同區(qū)分預(yù)測(cè)到的不同礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)。針對(duì)不同的危險(xiǎn)等級(jí)預(yù)警，實(shí)時(shí)相應(yīng)的具體措施?；诘刭|(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件流程圖，如圖1所示。

圖1 智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件流程圖

通過(guò)圖1所示，所設(shè)計(jì)的基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)其各項(xiàng)軟件功能均可以滿足設(shè)計(jì)總要求。在基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)點(diǎn)擊“設(shè)置”按鈕，彈出的運(yùn)行設(shè)置頁(yè)面中可以進(jìn)行運(yùn)行設(shè)置和防屏蔽設(shè)置，這里勾選“跳過(guò)繼續(xù)確定數(shù)據(jù)”，設(shè)置“2”秒請(qǐng)求等待時(shí)間，勾選“不加載網(wǎng)頁(yè)圖片”，防屏蔽設(shè)置就按照系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置，然后點(diǎn)擊保存，完成數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置。在基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中需要一個(gè)體系成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)監(jiān)測(cè)到的礦區(qū)地質(zhì)地壓特征進(jìn)行對(duì)應(yīng)的更改、管理。將所有經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)端預(yù)處理后的礦區(qū)地質(zhì)地壓特征數(shù)據(jù)直接更新至數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣一來(lái)，當(dāng)進(jìn)行二次搜索時(shí)，便可以直接通過(guò)歷史礦區(qū)地質(zhì)地壓特征數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害智能動(dòng)態(tài)預(yù)警的實(shí)時(shí)情況。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。本次仿真實(shí)驗(yàn)采用對(duì)應(yīng)服務(wù)器III分別對(duì)兩種系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，仿真實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中主要依靠Photoderly圖形和腳本完成對(duì)地質(zhì)地壓特征的動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)以及事件觸發(fā)。本次仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為測(cè)試智能動(dòng)態(tài)預(yù)警的監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率，為了體現(xiàn)基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)越性，分別使用傳統(tǒng)的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。分別記錄使用兩種系統(tǒng)下的礦區(qū)地質(zhì)地壓特征情況。為確保實(shí)驗(yàn)的普遍性，設(shè)定實(shí)驗(yàn)總次數(shù)為10次。設(shè)置傳統(tǒng)的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為對(duì)照組，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論。設(shè)智能動(dòng)態(tài)預(yù)警的監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率為，計(jì)算公式為：

式中：y 指的是通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的動(dòng)態(tài)礦區(qū)地壓；y1指的是實(shí)際動(dòng)態(tài)礦區(qū)地壓。根據(jù)公式（1），計(jì)算得出智能動(dòng)態(tài)預(yù)警的監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率，整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖2所示。

圖2 監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率對(duì)比圖

通過(guò)圖2結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)地壓特征的監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率更低。由此可見(jiàn)，基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)地壓特征的監(jiān)測(cè)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求，從而說(shuō)明基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)智能動(dòng)態(tài)預(yù)警及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)工業(yè)智能化進(jìn)程在云計(jì)算技術(shù)扶持下的逐步實(shí)現(xiàn)，礦區(qū)智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)是針對(duì)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警監(jiān)測(cè)的最實(shí)用和最可靠的方法。針對(duì)基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用可以大幅度提高監(jiān)測(cè)誤報(bào)警率，完成傳統(tǒng)的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所不能完成的任務(wù)。基于地質(zhì)地壓特征的智能動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測(cè)的核心技術(shù)，基于地質(zhì)地壓特征為礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測(cè)提供學(xué)術(shù)意義。