本發(fā)明涉及工程建設(shè)的，特別涉及井下工程安全監(jiān)控方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、地下隧道挖掘和地下采礦等井下工程的地下空間大小有限，并且井下工程場所的人員分布密集，為了保證井下工程的正常安全進(jìn)行，需要保證井下工程具有良好的通風(fēng)條件以及堅(jiān)實(shí)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有井下工程會建設(shè)配置有多個通風(fēng)通道，并且在通風(fēng)通道內(nèi)部設(shè)置電機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)地下空間與地上空間之間的空氣交換與通風(fēng)，避免地下空間發(fā)生缺氧險情。但是井下工程的地下空間的人員分布并不均勻，人員數(shù)量較多的區(qū)域氧氣消耗速度較快，更加需要進(jìn)行高強(qiáng)度的通風(fēng)換氣，而目前井下工程的通風(fēng)換氣并未針對地下空間的氧氣消耗進(jìn)行針對性操作，同時也并對通風(fēng)換氣過程中引發(fā)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)動作情況進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)測，不能準(zhǔn)確確定通風(fēng)換氣導(dǎo)致的地質(zhì)結(jié)構(gòu)安全隱患，降低井下工程的安全監(jiān)控全面性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供了井下工程安全監(jiān)控方法和系統(tǒng)，基于井下工程場所的人員狀態(tài)數(shù)據(jù)和空氣環(huán)境變化數(shù)據(jù)，估計(jì)場所內(nèi)的氧氣消耗特征信息和氣體成分變化特征信息，實(shí)現(xiàn)場所內(nèi)的氧氣消耗和氣體成分變化的時域變化表征，以此判斷場所內(nèi)是否發(fā)生缺氧風(fēng)險事件；基于缺氧風(fēng)險事件的發(fā)生屬性，確定進(jìn)行通風(fēng)操作的目標(biāo)通道，及時對場所內(nèi)潛在缺氧區(qū)域通風(fēng)換氣，避免發(fā)生缺氧安全事故；基于目標(biāo)通道進(jìn)行通風(fēng)操作過程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)，確定場所的地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變趨勢信息，以此預(yù)測場所內(nèi)的地質(zhì)安全隱患區(qū)域；還基于地質(zhì)安全隱患區(qū)域的位置信息和場所內(nèi)的人員分布信息，確定人員安全疏散屬性信息，以此向相應(yīng)人員所持終端發(fā)送通知消息，排查通風(fēng)換氣導(dǎo)致的地質(zhì)結(jié)構(gòu)安全隱患，提高井下工程的安全監(jiān)控全面性和可靠性。

2、本發(fā)明提供井下工程安全監(jiān)控方法，包括如下步驟：

3、步驟s1，獲取井下工程場所的人員狀態(tài)數(shù)據(jù)，基于所述人員狀態(tài)數(shù)據(jù)，估計(jì)所述井下工程場所的氧氣消耗特征信息；獲取所述井下工程場所內(nèi)的空氣環(huán)境變化數(shù)據(jù)，基于所述空氣環(huán)境變化數(shù)據(jù)，估計(jì)所述井下工程場所的氣體成分變化特征信息；

4、步驟s2，基于所述氧氣消耗特征信息和所述氣體成分變化特征信息，判斷所述井下工程場所內(nèi)是否發(fā)生缺氧風(fēng)險事件；基于所述缺氧風(fēng)險事件的發(fā)生屬性信息，確定對所述井下工程場所進(jìn)行通風(fēng)操作的目標(biāo)通道；

5、步驟s3，獲取所述目標(biāo)通道進(jìn)行通風(fēng)操作過程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)，基于所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)，確定所述井下工程場所的地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變趨勢信息；基于所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變趨勢信息，預(yù)測所述井下工程場所內(nèi)的地質(zhì)安全隱患區(qū)域；

6、步驟s4，基于所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域在所述井下工程場所內(nèi)的位置信息與所述井下工程場所的人員分布信息，確定所述井下工程場所內(nèi)進(jìn)行人員安全疏散屬性信息；基于所述人員安全疏散屬性信息，向所述井下工程場所內(nèi)相應(yīng)人員所持終端發(fā)送通知消息。

7、在本技術(shù)公開的一個實(shí)施例中，在所述步驟s1中，獲取井下工程場所的人員狀態(tài)數(shù)據(jù)，基于所述人員狀態(tài)數(shù)據(jù)，估計(jì)所述井下工程場所的氧氣消耗特征信息；獲取所述井下工程場所內(nèi)的空氣環(huán)境變化數(shù)據(jù)，基于所述空氣環(huán)境變化數(shù)據(jù)，估計(jì)所述井下工程場所的氣體成分變化特征信息，包括：

8、對井下工程場所內(nèi)部進(jìn)行可見光掃描拍攝和熱紅外掃描拍攝，得到所述井下工程場所內(nèi)部的人員可見光影像和人員熱紅外影像；對所述人員可見光影像進(jìn)行分析，得到所述井下工程場所內(nèi)的人員分布數(shù)據(jù)；對所述人員熱紅外影像進(jìn)行分析，得到所述井下工程場所內(nèi)所有人員各自的呼吸狀態(tài)數(shù)據(jù)；基于所述人員分布數(shù)據(jù)和所述呼吸狀態(tài)數(shù)據(jù)，估計(jì)所述井下工程場所內(nèi)部所有作業(yè)區(qū)域的氧氣消耗速率信息；

9、對所述井下工程場所內(nèi)的空氣環(huán)境進(jìn)行分布式檢測，得到所述空氣環(huán)境內(nèi)若干位置點(diǎn)的氧氣含量變化數(shù)據(jù)；基于所有位置點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)，對所有位置的氧氣含量變化數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，估計(jì)所述井下工程場所的氧氣成分含量變化速率信息。

10、在本技術(shù)公開的一個實(shí)施例中，在所述步驟s2中，基于所述氧氣消耗特征信息和所述氣體成分變化特征信息，判斷所述井下工程場所內(nèi)是否發(fā)生缺氧風(fēng)險事件；基于所述缺氧風(fēng)險事件的發(fā)生屬性信息，確定對所述井下工程場所進(jìn)行通風(fēng)操作的目標(biāo)通道，包括：

11、將所述氧氣消耗特征信息包含的氧氣消耗速率信息和所述氣體成分變化特征信息包含的氧氣成分含量變化速率信息進(jìn)行對比，判斷所述井下工程場所內(nèi)氧氣成分增加量是否大于或等于人員的氧氣消耗量；若是，則判斷所述井下工程場所內(nèi)未發(fā)生缺氧風(fēng)險事件；若否，則判斷所述井下工程場所內(nèi)發(fā)生缺氧風(fēng)險事件；

12、基于所述缺氧風(fēng)險事件在所述井下工程場所內(nèi)的發(fā)生位置信息，確定與所述缺氧風(fēng)險事件發(fā)生所在位置之間具有最短空氣連通距離的通風(fēng)通道，以此作為對所述井下工程場所進(jìn)行通風(fēng)操作的目標(biāo)通道。

13、在本技術(shù)公開的一個實(shí)施例中，在所述步驟s3中，獲取所述目標(biāo)通道進(jìn)行通風(fēng)操作過程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)，基于所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)，確定所述井下工程場所的地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變趨勢信息；基于所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變趨勢信息，預(yù)測所述井下工程場所內(nèi)的地質(zhì)安全隱患區(qū)域，包括：

14、對所述目標(biāo)通道進(jìn)行通風(fēng)操作過程中鄰近的地下區(qū)域進(jìn)行位移動態(tài)檢測，得到所述地下區(qū)域的位移幅度變化數(shù)據(jù)和位移方向變化數(shù)據(jù)，以此作為地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)；對所述位移幅度變化數(shù)據(jù)和所述位移方向變化數(shù)據(jù)進(jìn)行時空演變分析，確定所述井下工程場所的地質(zhì)結(jié)構(gòu)沉降速度變化信息；

15、基于所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)沉降速度變化信息，對所述地下區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)結(jié)構(gòu)沉降速度差異識別，預(yù)測所述地下區(qū)域內(nèi)在水平方向上存在沉降速度不均勻的子區(qū)域，以此作為所述井下工程場所內(nèi)的地質(zhì)安全隱患區(qū)域。

16、在本技術(shù)公開的一個實(shí)施例中，在所述步驟s4中，基于所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域在所述井下工程場所內(nèi)的位置信息與所述井下工程場所的人員分布信息，確定所述井下工程場所內(nèi)進(jìn)行人員安全疏散屬性信息；基于所述人員安全疏散屬性信息，向所述井下工程場所內(nèi)相應(yīng)人員所持終端發(fā)送通知消息，包括：

17、將所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域?qū)?yīng)在所述井下工程場所內(nèi)的投影范圍位置信息與所述井下工程場所的人員分布信息進(jìn)行對比，確定位于所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域在所述井下工程場所內(nèi)的投影范圍中的人員進(jìn)行安全疏散的最短疏散路徑信息，以此作為人員安全疏散屬性信息；

18、對位于所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域在所述井下工程場所內(nèi)的投影范圍中的人員所持終端進(jìn)行搜索定位，從而向所述人員所持終端發(fā)送包含所述最短疏散路徑信息的導(dǎo)航通知消息。

19、本發(fā)明還提供井下工程安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括：

20、井下氧氣消耗識別模塊，用于獲取井下工程場所的人員狀態(tài)數(shù)據(jù)，基于所述人員狀態(tài)數(shù)據(jù)，估計(jì)所述井下工程場所的氧氣消耗特征信息；

21、井下空氣成分變化識別模塊，用于獲取所述井下工程場所內(nèi)的空氣環(huán)境變化數(shù)據(jù)，基于所述空氣環(huán)境變化數(shù)據(jù)，估計(jì)所述井下工程場所的氣體成分變化特征信息；

22、缺氧風(fēng)險事件判斷模塊，用于基于所述氧氣消耗特征信息和所述氣體成分變化特征信息，判斷所述井下工程場所內(nèi)是否發(fā)生缺氧風(fēng)險事件；

23、通風(fēng)通道確定模塊，用于基于所述缺氧風(fēng)險事件的發(fā)生屬性信息，確定對所述井下工程場所進(jìn)行通風(fēng)操作的目標(biāo)通道；

24、地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變識別模塊，用于獲取所述目標(biāo)通道進(jìn)行通風(fēng)操作過程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)，基于所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)，確定所述井下工程場所的地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變趨勢信息；

25、地質(zhì)安全隱患區(qū)域識別模塊，用于基于所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變趨勢信息，預(yù)測所述井下工程場所內(nèi)的地質(zhì)安全隱患區(qū)域；

26、安全疏散狀態(tài)確定模塊，用于基于所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域在所述井下工程場所內(nèi)的位置信息與所述井下工程場所的人員分布信息，確定所述井下工程場所內(nèi)進(jìn)行人員安全疏散屬性信息；

27、通知消息發(fā)送模塊，用于基于所述人員安全疏散屬性信息，向所述井下工程場所內(nèi)相應(yīng)人員所持終端發(fā)送通知消息。

28、在本技術(shù)公開的一個實(shí)施例中，所述井下氧氣消耗識別模塊用于獲取井下工程場所的人員狀態(tài)數(shù)據(jù)，基于所述人員狀態(tài)數(shù)據(jù)，估計(jì)所述井下工程場所的氧氣消耗特征信息，包括：

29、對井下工程場所內(nèi)部進(jìn)行可見光掃描拍攝和熱紅外掃描拍攝，得到所述井下工程場所內(nèi)部的人員可見光影像和人員熱紅外影像；對所述人員可見光影像進(jìn)行分析，得到所述井下工程場所內(nèi)的人員分布數(shù)據(jù)；對所述人員熱紅外影像進(jìn)行分析，得到所述井下工程場所內(nèi)所有人員各自的呼吸狀態(tài)數(shù)據(jù)；基于所述人員分布數(shù)據(jù)和所述呼吸狀態(tài)數(shù)據(jù)，估計(jì)所述井下工程場所內(nèi)部所有作業(yè)區(qū)域的氧氣消耗速率信息；

30、所述井下空氣成分變化識別模塊用于獲取所述井下工程場所內(nèi)的空氣環(huán)境變化數(shù)據(jù)，基于所述空氣環(huán)境變化數(shù)據(jù)，估計(jì)所述井下工程場所的氣體成分變化特征信息，包括：

31、對所述井下工程場所內(nèi)的空氣環(huán)境進(jìn)行分布式檢測，得到所述空氣環(huán)境內(nèi)若干位置點(diǎn)的氧氣含量變化數(shù)據(jù)；基于所有位置點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)，對所有位置的氧氣含量變化數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，估計(jì)所述井下工程場所的氧氣成分含量變化速率信息。

32、在本技術(shù)公開的一個實(shí)施例中，所述缺氧風(fēng)險事件判斷模塊用于基于所述氧氣消耗特征信息和所述氣體成分變化特征信息，判斷所述井下工程場所內(nèi)是否發(fā)生缺氧風(fēng)險事件，包括：

33、將所述氧氣消耗特征信息包含的氧氣消耗速率信息和所述氣體成分變化特征信息包含的氧氣成分含量變化速率信息進(jìn)行對比，判斷所述井下工程場所內(nèi)氧氣成分增加量是否大于或等于人員的氧氣消耗量；若是，則判斷所述井下工程場所內(nèi)未發(fā)生缺氧風(fēng)險事件；若否，則判斷所述井下工程場所內(nèi)發(fā)生缺氧風(fēng)險事件；

34、所述通風(fēng)通道確定模塊用于基于所述缺氧風(fēng)險事件的發(fā)生屬性信息，確定對所述井下工程場所進(jìn)行通風(fēng)操作的目標(biāo)通道，包括：

35、基于所述缺氧風(fēng)險事件在所述井下工程場所內(nèi)的發(fā)生位置信息，確定與所述缺氧風(fēng)險事件發(fā)生所在位置之間具有最短空氣連通距離的通風(fēng)通道，以此作為對所述井下工程場所進(jìn)行通風(fēng)操作的目標(biāo)通道。

36、在本技術(shù)公開的一個實(shí)施例中，所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變識別模塊用于獲取所述目標(biāo)通道進(jìn)行通風(fēng)操作過程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)，基于所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)，確定所述井下工程場所的地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變趨勢信息，包括：

37、對所述目標(biāo)通道進(jìn)行通風(fēng)操作過程中鄰近的地下區(qū)域進(jìn)行位移動態(tài)檢測，得到所述地下區(qū)域的位移幅度變化數(shù)據(jù)和位移方向變化數(shù)據(jù)，以此作為地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)；對所述位移幅度變化數(shù)據(jù)和所述位移方向變化數(shù)據(jù)進(jìn)行時空演變分析，確定所述井下工程場所的地質(zhì)結(jié)構(gòu)沉降速度變化信息；

38、所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域識別模塊用于基于所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變趨勢信息，預(yù)測所述井下工程場所內(nèi)的地質(zhì)安全隱患區(qū)域，包括：

39、基于所述地質(zhì)結(jié)構(gòu)沉降速度變化信息，對所述地下區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)結(jié)構(gòu)沉降速度差異識別，預(yù)測所述地下區(qū)域內(nèi)在水平方向上存在沉降速度不均勻的子區(qū)域，以此作為所述井下工程場所內(nèi)的地質(zhì)安全隱患區(qū)域。

40、在本技術(shù)公開的一個實(shí)施例中，所述安全疏散狀態(tài)確定模塊用于基于所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域在所述井下工程場所內(nèi)的位置信息與所述井下工程場所的人員分布信息，確定所述井下工程場所內(nèi)進(jìn)行人員安全疏散屬性信息，包括：

41、將所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域?qū)?yīng)在所述井下工程場所內(nèi)的投影范圍位置信息與所述井下工程場所的人員分布信息進(jìn)行對比，確定位于所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域在所述井下工程場所內(nèi)的投影范圍中的人員進(jìn)行安全疏散的最短疏散路徑信息，以此作為人員安全疏散屬性信息；

42、所述通知消息發(fā)送模塊用于基于所述人員安全疏散屬性信息，向所述井下工程場所內(nèi)相應(yīng)人員所持終端發(fā)送通知消息，包括：

43、對位于所述地質(zhì)安全隱患區(qū)域在所述井下工程場所內(nèi)的投影范圍中的人員所持終端進(jìn)行搜索定位，從而向所述人員所持終端發(fā)送包含所述最短疏散路徑信息的導(dǎo)航通知消息。

44、相比于現(xiàn)有技術(shù)，該井下工程安全監(jiān)控方法和系統(tǒng)基于井下工程場所的人員狀態(tài)數(shù)據(jù)和空氣環(huán)境變化數(shù)據(jù)，估計(jì)場所內(nèi)的氧氣消耗特征信息和氣體成分變化特征信息，實(shí)現(xiàn)場所內(nèi)的氧氣消耗和氣體成分變化的時域變化表征，以此判斷場所內(nèi)是否發(fā)生缺氧風(fēng)險事件；基于缺氧風(fēng)險事件的發(fā)生屬性，確定進(jìn)行通風(fēng)操作的目標(biāo)通道，及時對場所內(nèi)潛在缺氧區(qū)域通風(fēng)換氣，避免發(fā)生缺氧安全事故；基于目標(biāo)通道進(jìn)行通風(fēng)操作過程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)動態(tài)數(shù)據(jù)，確定場所的地質(zhì)結(jié)構(gòu)形變趨勢信息，以此預(yù)測場所內(nèi)的地質(zhì)安全隱患區(qū)域；還基于地質(zhì)安全隱患區(qū)域的位置信息和場所內(nèi)的人員分布信息，確定人員安全疏散屬性信息，以此向相應(yīng)人員所持終端發(fā)送通知消息，排查通風(fēng)換氣導(dǎo)致的地質(zhì)結(jié)構(gòu)安全隱患，提高井下工程的安全監(jiān)控全面性和可靠性。

45、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

46、下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。