[发明专利]一种矿区水害水源辨别方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种矿区水害水源辨别方法及系统。

背景技术

随着我国GDP逐渐增长，煤炭作为最主要的能源耗材需求量也随之大大上升。然而日趋复杂的矿区地质条件，越来越深的开采深度，极大地挑战着现有科学技术。各地质含水层中的水样以及地下水、地表水由于不同途径进入巷道，致使水害事故频繁发生，不仅严重危及矿工生命财产安全，而且也阻滞正常煤矿生产。

目前尚无一种设备能实现煤矿井下的突水在线预警，传统的水源识别全部采用水化学方法，测量水中代表离子的离子浓度进行建模识别。此类方法需要人员定时在涌水点采集水样，且检测离子浓度耗时需要一小时以上，完全不能适应在线预警的要求。

因此，在突水事故发生之前及时对矿区排出水源进行识别，判断是否属于矿区已知突水水样，提前排出可能存在的水害危险，对矿区安全生产尤其重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿区水害水源辨别方法及系统，以解决现有技术预测方法耗时长和准确率低的问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种矿区水害水源辨别方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)匀速转动装有待测水体的样品池，采用激光照射水样，采集荧光光谱图数据；

(2)将采集的光谱图数据通过距离判别分析算法与标准光谱图数据进行比较，确定待测水体的种类，并显示待测水体的光谱图数据变化趋势。

进一步地，所述标准光谱图数据包括多个矿区已知的多种突水水样的光谱图数据，假设具有k个q元标准光谱图数据：G₁,G₂,…G_k,(k≥2),各自的均值向量和协方差阵分别为μ_i和Σi，其中i＝1,2,…k，待测水体的q元光谱图数据为X(x₁,x₂,…x_q)^T,则所述将采集的光谱图数据通过距离判别分析算法与标准光谱进行比较，确定待测水体的种类，包括步骤：

计算待测水体的q元光谱图数据X(x₁,x₂,…x_q)^T与任一标准光谱图数据G_i的马氏距离d²(X,G_i)：

d2(X,Gi)=(X-μi)TΣi-1(X-μi);]]>

选择马氏距离最小的标准光谱图数据对应的突水种类为待测水体的突水种类。

本发明所述将采集的光谱图数据通过距离判别分析算法与标准光谱进行比较，确定待测水体的种类，采用的是MATLAB算法软件，所述显示待测水体的光谱图数据变化趋势采用的是组态王，所述MATLAB算法软件、组态网利用OPC协议进行通信。

本发明所述待测水体均来源于矿区井下正常的排出水样，对矿区井下的排水进行实施分析。

本发明所述采集荧光光谱图数据是采用光纤光谱仪采集，所述光纤光谱仪集成了多通道探测器，内置了脉冲延迟器，当接收到触发脉冲信号，选择不同时间的延迟进行光谱图数据采集，多次采集不同平面各点反射的荧光分析得到待测水体的光谱图数据。通过多通道探测器，并旋转样品池，有助于采集不同平面各点反射的荧光光谱信号，从而得到准确的待测水体的光谱图数据。

本发明同时还提出了一种矿区水害水源辨别系统，该系统包括：

旋转平台，用于匀速旋转装有待测水体的样品池；