【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及礦井水害防治，具體為基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法。
技術(shù)介紹
1、隨著煤礦開采深度的增加，地下承壓水活動頻繁，導(dǎo)致采動過程中底板突水的風(fēng)險逐漸增大。突水不僅可能引發(fā)煤礦淹井、設(shè)備損壞等直接損失，還可能危及井下工作人員的生命安全。因此，如何在礦井采動過程中，快速、準(zhǔn)確地識別和監(jiān)測突水路徑成為煤礦安全防護(hù)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。
2、現(xiàn)有的突水路徑監(jiān)測技術(shù)主要依賴于水壓觀測法、鉆孔探測法等手段，這些方法存在諸多局限，如無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控、監(jiān)測周期長、難以捕捉動態(tài)變化的突水路徑等問題。此外，傳統(tǒng)監(jiān)測方法對突水路徑的預(yù)測精度有限，難以及時反映突水過程中的細(xì)微變化。
3、紅外熱成像技術(shù)以其非接觸、遠(yuǎn)距離和實(shí)時監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為礦井突水監(jiān)測中的新興手段。通過紅外成像可以實(shí)時獲取采動區(qū)域的溫度分布，并通過分析溫度異常區(qū)來識別突水路徑。
4、然而，現(xiàn)有的紅外熱成像監(jiān)測方法依然存在一些局限性，例如圖像分辨率受限、噪聲干擾以及光照不均勻而對圖像清晰度的影響，導(dǎo)致突水路徑在熱圖像中的識別難度較大。因此，如何提高紅外熱成像圖像的質(zhì)量和分辨率，減少噪聲干擾，進(jìn)一步增強(qiáng)突水路徑的可視化效果，對于礦井水害防治領(lǐng)域具有重要研究意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決以上現(xiàn)有的突水路徑監(jiān)測技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控、監(jiān)測周期長、難以捕捉動態(tài)變化的突水路徑，難以及時反映突水過程中的細(xì)微變化，現(xiàn)有的紅外熱成像監(jiān)測方法圖像分辨率受限、噪聲干擾以及光照不均勻，導(dǎo)致突水路徑
2、s1、收集礦區(qū)數(shù)據(jù)，確定礦區(qū)各巖層巖性以及鋪設(shè)厚度，對確定好的各巖層巖性進(jìn)行相似材料配比；
3、s2、使用放熱材料作為相似模擬試驗中的分層材料；
4、s3、使用采動煤層底板突水相似模擬試驗系統(tǒng)鋪設(shè)試驗材料，搭建相似模擬試驗環(huán)境；
5、s4、布設(shè)紅外熱成像儀對目標(biāo)進(jìn)行紅外熱量的測量；
6、s5、采動過程中，利用紅外熱成像儀獲取實(shí)時的熱圖像和溫度值，從而對突水路徑進(jìn)行初步識別監(jiān)測；
7、s6、采動結(jié)束后，導(dǎo)出測量結(jié)果，獲得并分析測量數(shù)據(jù)，得到突水路徑；
8、s7、將實(shí)時監(jiān)測得到的熱圖像與經(jīng)過算法處理得到的路徑圖進(jìn)行對比分析，得到詳細(xì)準(zhǔn)確的試驗結(jié)果。
9、進(jìn)一步的，所述s4中布設(shè)紅外熱成像儀對目標(biāo)進(jìn)行紅外熱量的測量，具體為：
10、s4.1、將紅外熱成像儀布設(shè)在能夠覆蓋采動影響范圍、斷層區(qū)域以及可能形成突水路徑的位置；
11、s4.2、設(shè)置紅外熱成像儀的測量范圍和分辨率，確保其能夠監(jiān)測采動過程中局部溫度的變化。
12、進(jìn)一步的，所述s5具體包括：
13、s5.1、采動過程中，利用紅外熱成像儀對試驗實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測，并通過其自帶的轉(zhuǎn)換功能得到實(shí)時的熱圖像和溫度值；
14、s5.2、對熱圖像進(jìn)行實(shí)時分析，可對高承壓水導(dǎo)升過程中形成的底板突水路徑實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)測。
15、進(jìn)一步的，所述s5.1具體包括：
16、s5.11、紅外熱成像儀通過連續(xù)掃描采動區(qū)域，實(shí)時采集該區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)；
17、s5.12、紅外熱成像儀通過非接觸探測紅外能量，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)而在顯示器上生成可視化的熱圖像和溫度值。
18、進(jìn)一步的，所述s5.2具體包括：
19、s5.21、在熱圖像中，高壓水流動與放熱材料中的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放熱能進(jìn)而引起局部溫度異常，通過識別溫度快速升高或降低的區(qū)域，分析水流的運(yùn)動軌跡，使得突水路徑在熱圖像中逐漸顯現(xiàn)；
20、s5.22、以設(shè)定頻率生成連續(xù)的熱圖像序列，進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，通過對比不同時刻的熱圖像，分析溫度變化的動態(tài)過程，突水路徑的擴(kuò)展和走向在圖像中表現(xiàn)為溫度異常區(qū)的位移和擴(kuò)散。
21、進(jìn)一步的，所述s6具體包括：
22、s6.1、采動結(jié)束后，導(dǎo)出紅外熱成像儀存儲系統(tǒng)中的測量結(jié)果，得到測量數(shù)據(jù)；
23、s6.2、利用tv-retinex算法對導(dǎo)出的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到具體的突水路徑。
24、進(jìn)一步的，所述s6.2利用tv-retinex算法對導(dǎo)出的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,具體為：
25、s6.21、原始圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理：
26、噪聲去除，使用高斯濾波或中值濾波技術(shù)去除圖像噪聲，消除可能影響路徑識別的隨機(jī)溫度變化；
27、對比度增強(qiáng)，通過直方圖均衡化調(diào)整圖像對比度，增強(qiáng)圖像的整體可視性，使突水路徑在圖像中更加明顯；
28、s6.22、使用tv-retinex算法并結(jié)合retinex理論和全變分正則化技術(shù),對預(yù)處理后的圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理：
29、使用retinex理論模型對熱圖像進(jìn)行光照校正和顏色恒常性處理；
30、通過全變分正則化方法進(jìn)一步處理圖像，去除處理過程中引入的噪聲和偽影。
31、進(jìn)一步的，所述s7具體為：
32、通過對比不同時刻的熱圖像與處理圖像，分析在承壓水導(dǎo)升過程中，突水路徑擴(kuò)展的速度、方向和范圍的動態(tài)變化情況。
33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
34、1、該基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，在相似模擬試驗中通過使用放熱材料，增強(qiáng)實(shí)驗環(huán)境中各巖層對溫度變化的響應(yīng)能力，能夠更加精確地反映出突水過程中巖層溫度的細(xì)微變化，提高監(jiān)測精度。在突水監(jiān)測過程中，通過紅外熱成像儀實(shí)時獲取熱圖像，能夠展示在采動過程中溫度的實(shí)時分布，特別是高承壓水流動區(qū)域的溫度變化，從而反映當(dāng)時的突水動態(tài)情況，包括溫度異常區(qū)域和突水路徑的初步輪廓。
35、2、該基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，通過在獲取熱圖像后，利用tv-retinex算法對導(dǎo)出的熱圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成突水路徑的清晰圖像。這些經(jīng)過算法處理的圖像經(jīng)過對比度增強(qiáng)、去噪和邊緣強(qiáng)化，能夠準(zhǔn)確顯示突水路徑的走向和溫度變化趨勢。處理后的圖像不僅去除了噪聲和不均勻的光照，還突出顯示了突水路徑的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。
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1.基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于：所述S4中布設(shè)紅外熱成像儀對目標(biāo)進(jìn)行紅外熱量的測量，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于：所述S5具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于：所述S5.1具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于：所述S5.2具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于：所述S6具體包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于：所述S6.2利用TV-Retinex算法對導(dǎo)出的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,具體為：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法：其特
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于：所述s4中布設(shè)紅外熱成像儀對目標(biāo)進(jìn)行紅外熱量的測量，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于：所述s5具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于相似模擬試驗的突水災(zāi)變水源導(dǎo)升路徑識別監(jiān)測方法，其特征在于：所述s5.1具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫文斌，褚怡心，楊輝，張曉波，趙金海，梁麗娟，薛延?xùn)|，丁銘康，
申請(專利權(quán))人：山東科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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