(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210848048.2 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 重庆大学 地址 400030 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 申请人 寰宇应急智安科技 （重庆） 有限公司 (72)发明人 刘鹏　聂百胜　郭臣业　柳先锋　 邓博知　常理　邵晓丽　 (74)专利代理 机构 重庆双马智翔专利代理事务 所(普通合伙) 50241 专利代理师 顾晓玲　王婷婷 (51)Int.Cl. E21F 7/00(2006.01) E21F 5/00(2006.01) E21F 17/00(2006.01) G06V 10/80(2022.01)G06T 17/05(2011.01) (54)发明名称 关闭煤矿瓦斯泄漏监测及灾害防控方法及 系统 (57)摘要 本发明具体公开了一种关闭煤矿瓦斯泄漏 监测及灾害防控 方法及系统， 该方法包括S1采集 矿区上方近地空间范围内的甲烷光遥测图像； S2 绘制地表 三维空间位置图像， 将地表 三维空间位 置图像与甲烷光遥测图像融合； S3基于融合图 像， 识别甲烷浓度区域及对应的地理位置信息； S4计算甲烷浓度超过第一阈值的过高区域与矿 井或巷道的距离， 获取甲烷浓度过高区域所属的 矿井或巷道； S5甲烷浓度高于第一阈值， 对所属 矿井或巷道进行通风抑爆； S6甲烷浓度没有超出 第一阈值时， 利用机器人携带检测设备对甲烷泄 漏区域进行地面巡检； 浓度超出第二阈值， 通风 抑爆； 浓度没有超出第二阈值， 继续巡检。 采用本 技术方案， 实现对矿井、 巷道的瓦斯监测， 提高安 全性。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115234288 A 2022.10.25 CN 115234288 A 1.一种关闭煤矿瓦斯泄漏监测及灾害防控方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1， 采集矿区上 方近地空间范围内的 甲烷光遥测图像； S2， 绘制地表三维空间位置图像， 将地表三维空间位置图像与甲烷 光遥测图像融合； S3， 基于融合图像， 识别甲烷浓度区域及对应的地理位置信息； S4， 计算甲烷浓度超过第一阈值的过高区域与矿井或巷道的距离， 获取甲烷浓度过高 区域所属的矿井或巷道； S5， 若甲烷浓度高于第一阈值， 则对所属矿井或巷道进行通 风抑爆； S6， 若甲烷浓度没有超出第一阈值时， 利用机器人携带检测设备对甲烷泄漏区域进行 地面巡检； 若浓度超出第二阈值， 则通 风抑爆； 若浓度没有超出第二阈值， 则继续巡检。 2.如权利要求1所述的关闭煤矿 瓦斯泄漏监测及灾害防控方法， 其特征在于， 图像 融合 的方法为： 获取甲烷 光遥测图像和地表三维空间位置图像； 在地表三维空间位置 图像上标注矿井和巷道位置， 提取甲烷光遥测图像的图像特征， 所述图像特 征包括甲烷泄 露地点的位置和浓度信息； 将甲烷泄 露地点的位置和浓度信息 显示在所述 地表三维空间位置图像上。 3.如权利要求1所述的关闭煤矿 瓦斯泄漏监测及灾害防控方法， 其特征在于， 巡检时地 面机器人的巡检方法为： 获取实时检测的非超标的 甲烷泄漏点 地图； 对甲烷泄漏浓度进行分级， 分为 N级； 从浓度最高等级的甲烷泄漏点开始， 建立目标函数和约束条件， 逐级求解目标函数进 行路径规划： 其中， D是目标函数， n为选择的甲烷泄漏区域数量， i、 j为泄漏点； α1、 α2为权重因子， α1 ＞0.5， α2＜0.5； ρj测为j泄漏点的甲烷浓度， ρ标为参照标准安全浓度； T标为参考标准距离时 间， Tij为自i泄漏点到j泄漏点的时间； xij为自i泄漏点到j泄漏点的移动距离， 从i移动到j点 为1， 其他为0； 路过i， j点的次数只有1次。 4.如权利要求3所述的关闭煤矿 瓦斯泄漏监测及灾害防控方法， 其特征在于， 求解目标 函数的方法为基于 遗传算法， 或粒子群算法， 或蚁群算法或神经网络算法。 5.如权利要求4所述的关闭煤矿 瓦斯泄漏监测及灾害防控方法， 其特征在于， 利用蚁群 算法求解目标函数， 具体步骤为： 初始蚂蚁群开始构建路径， 蚂蚁为检测机器人； 根据蚂蚁k从当前节点 i到下一节点j的概 率 选择下一节点； 每次完成一个可 行方案都对该 方案中的路径进行信息素Aij的更新；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115234288 A 2求目标函数， 记录当前最优方案， 进行 下一次迭代， 其中， Aij为链路i→j的信息素浓度， Bij为链路i→j的启发式信息； 若ρj＞ρi， 转移至Bij 最大的点， 若ρj＜ρi， 转移至Bij最小的点； 信息素局部更新的方法如下： 更新选中的点的信息素： 未选中的点的信息素： 其中， L标为距离标准， Lij为i至j的距离； 直至迭代蚁群算法至最大迭代次数。 6.如权利要求3所述的关闭煤矿 瓦斯泄漏监测及灾害防控方法， 其特征在于， 对甲烷泄 漏区域的第1至n级泄露点进 行巡检， 1级为最高等级， n级为最低等级， 完成高一级 再对低一 级进行巡检， n 为不大于N的正整数； 阶段性更新， 更新后从最高一级的泄 露点进行巡检。 7.如权利要求1所述的关闭煤矿 瓦斯泄漏监测及灾害防控方法， 其特征在于， 通风抑爆 方法如下： 实时检测矿井内瓦斯浓度、 气压、 温度和氧气含量； 依据矿井内瓦斯浓度、 气压、 温度、 氧气含量进行防控， 所述防控方法采用主动抽采和 被动抑爆相结合的方法， 所述主动抽采至少采用抽气方式和抽水方式之一进行防控， 所述 被动抑爆至少采用喷雾抑爆方式和注惰抑爆方式之一进行防控， 具体方法为： 若矿井内甲烷浓度不超标、 温度和氧含量在安全范围、 而气压压力高于压力阈值时， 则 抽水和/或抽气； 若矿井内甲烷浓度超标且温度和氧含量在安全范围时， 当气压压力低于压力 阈值， 则 抽气， 当气压 压力高于 压力阈值， 则进行抽气和/或抽水； 若矿井内甲烷浓度超标、 温度低于温度阈值且氧含量在安全范围时， 当气压压力低于 压力阈值， 则抽气， 当气压 压力高于 压力阈值， 则进行抽气和/或抽水； 若矿井内甲烷浓度超标且温度高于温度阈值且氧含量在安全范围时， 当气压压力低于 压力阈值， 则抽气且喷雾， 若气压 压力高于 压力阈值， 则进行抽气、 抽水和喷雾； 若矿井内甲烷浓度超标、 温度低于温度阈值、 氧含量高于安全范围时， 当气压压力低于 压力阈值， 则抽气并注入惰性气 体， 当气压压力高于压力阈值， 则进 行抽气和抽水并注入惰权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115234288 A 3