专利名称：基于萤火虫算法的矿井井筒安全提升检测方法
技术领域：
本发明涉及矿井井筒安全提升检测方法领域，具体为一种基于萤火虫算法的矿井井筒安全提升检测方法。
背景技术：
随着我国经济的逐步发展，煤炭开采技术逐渐向高产高效的方向发展。但是根据矿业集团对井筒变形井壁破坏与“四含”水水位变化的监测结果表明:随着含水层(底含)的排水地层固结压缩，地层对井筒施加了一个竖向的负摩阻力，当该负摩阻力积累到一定值时，井壁中的某个薄弱部位出现了竖向压缩破坏；由于地层及其受力的不均匀性，将出现井塔基础的差异沉降，直接影响井塔的安全生产；根据井壁破坏与地下水位和地表沉降的关系，很多矿井筒井壁处于较为危险的应力状态，能建立一个系统、全面的矿井井壁安全预测系统，就可以对矿井井壁安全进行准确预测，并有效预防和减少安全事故的发生。目前国内外都已经发展了人工智能化预测，如采用神经网络算法来预测，在预测快速性和准确性等方面有了较大的提高，但这种算法主要问题是，由于该算法有一个学习的过程，需要较长的训练时间，故收敛速度较慢，以及目标函数会收敛于局部极小值，限制了其应用。

发明内容
本发明的目的是提供一种基于萤火虫算法的矿井井筒安全提升检测方法，以解决现有技术预测方法收敛速度慢和局部收敛的问题。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:基于萤火虫算法的矿井井筒安全提升检测方法，其特征在于:基于远程监控技术，采用多路温度传感器和多路压力传感器测待检测区域的温度和压力大小，并采用单总线将温度和压力信号传送给监测仪表RTU，然后经监测仪表RTU处理后采用RS485总线经RS232/RS485总线转换器转换成PC机上能识别的RS232信号，进而经RS232总线送入上位机内置软件的萤火虫算法模型中，经过演算获得较准确的未来发展趋势预警，并将数据实时显示在PC机上，包括以下步骤:(I)根据待检测矿井的具体情况，设置几个检测平面，采用多路压力传感器模块分别检测不同待检测平面各点的压力大小，同时每个压力传感器模块附近分别配置温度传感器进行温度测量；(2)在所述上位机中，装有组态王软件和MATLAB软件，MATLAB软件用来对采集的数据通过萤火虫算法进行运算并对数据趋势进行预测，组态王软件用来时时显示这些数据代表的矿井井壁温度和压力的变化趋势，其中压力传感器包括轮辐荷重传感器、接入轮辐荷重传感器输出端的转化控制芯片DS2438，并将每个压力传感器挂接到单总线上，监测仪表RTU通过单总线采集多路温度传感器和多路压力传感器的数据；(3)在步 骤(2)中所提及的轮辐荷重传感器与监测仪表RTU的通信任务中，监测仪表RTU中的CPU先输出一个地址信号通过单总线给转化控制芯片DS2438，由于每片转化控制芯片DS2438有唯一的64位序列号，如果它们接收到的地址与自己的序列号相匹配，则此片转化控制芯片DS2438发出一个应答，然后CPU就可以向应答的那片转化控制芯片DS2438发出命令请求轮辐荷重传感器转化的相应压力值，所述待检测点的压力大小通过如下公式计算出来:
权利要求
1.基于萤火虫算法的矿井井筒安全提升检测方法，其特征在于:基于远程监控技术，采用多路温度传感器和多路压力传感器测待检测区域的温度和压力大小，并采用单总线将温度和压力信号传送给监测仪表RTU，然后经监测仪表RTU处理后采用RS485总线经RS232/RS485总线转换器转换成PC机上能识别的RS232信号，进而经RS232总线送入上位机内置软件的萤火虫算法模型中，经过演算获得较准确的未来发展趋势预警，并将数据实时显示在上位机上，包括以下步骤: (1)根据待检测矿井的具体情况，设置几个检测平面，采用多路压力传感器模块分别检测不同待检测平面各点的压力大小，同时每个压力传感器模块附近分别配置温度传感器进行温度测量； (2)在所述上位机中，装有组态王软件和MATLAB软件，MATLAB软件用来对采集的数据通过萤火虫算法进行运算并对数据趋势进行预测，组态王软件用来时时显示这些数据代表的矿井井壁温度和压力的变化趋势，其中压力传感器包括轮辐荷重传感器、接入轮辐荷重传感器输出端的转化控制芯片DS2438，并将每个压力传感器挂接到单总线上，监测仪表RTU通过单总线采集多路温度传感器和多路压力传感器的数据； (3)在步骤(2)中所提及的轮辐荷重传感器与监测仪表RTU的通信任务中，监测仪表RTU中的CPU先输出一个地址信号通过单总线给转化控制芯片DS2438，由于每片转化控制芯片DS2438有唯一的64位序列号，如果它们接收到的地址与自己的序列号相匹配，则此片转化控制芯片DS2438发出一个应答，然后CPU就可以向应答的那片转化控制芯片DS2438发出命令请求轮辐荷重传感器转化的相应压力值，所述待检测点的压力大小通过如下公式计算出来:
2.根据权利要求1所述的基于萤火虫算法的矿井井筒安全提升检测方法，其特征在于:所述组态王软件和MATLAB软件通过OPC技术进行通信。
全文摘要
本发明公开了一种基于萤火虫算法的矿井井筒安全提升检测方法，首先根据矿井井壁的特殊结构，采用温度传感器和压力传感器钻孔埋在矿井井壁的各个平面的不同位置进而对温度和压力进行实时监测，然后通过单总线方式将挂接在单总线电缆上的各个温度和压力传感器采集的数据传送到监测仪表RTU，最后监测仪表RTU收到数据后一方面显示在液晶显示器上另一方面转换成RS485数据送到RS232/RS485总线转换器，最终数据送到PC机上，进而送到上位机组态王软件并送到MATLAB软件的萤火虫算法模型，经过演算可以获得较准确的未来矿井井壁安全趋势。本发明采用先进的萤火虫算法对井壁温度和压力进行预测，大大提高了预测的快速性和准确性。
文档编号G01D21/02GK103234575SQ20131009980
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者周孟然, 刘继平, 陈银翠, 王宾, 董祥林, 黄晓吾, 宫关, 曲鹏, 胡广, 付学强, 聂梦雅 申请人:安徽理工大学, 淮北矿业(集团)有限责任公司