煤矿排水控制与水害预测系统的研究与开发

论文摘要

煤炭行业是我国的支柱产业。矿井安全是煤矿生产的灵魂,而井下涌水是影响矿井安全的重要因素之一。一旦采掘工作面发生透水事故,不仅影响产煤量,甚至会淹没矿井,危机矿工的生命安全。针对现有排水系统存在的滞后性弊端,研究适合于我国煤矿井下使用的煤矿排水控制系统具有重要的理论意义和实际应用价值。本文结合矿井水文地质管理工作的特点和煤矿实际情况,在地理信息系统的基础上,首先完成煤矿排水控制系统的硬件与软件设计并阐述了矿井水文地质信息管理的设计思路和实现方法,同时应用BP人工神经网络与水文地质信息建立水害预测模型,可以方便、快捷的对矿井水害进行预测,为矿区实际生产和方案的制定提供决策依据。本文的工作主要表现在以下几个方面：(1)根据排水自动控制的要求,进行排水控制的PLC硬件的设计并对排水系统软件的功能需求加以说明设计,使矿井排水达到“避峰就谷”的目的,使水泵房工作更加高效节能。(2)设计和建立专门用于矿井水文地质信息管理的系统,以实现对各种水文地质资料录入、编辑、存储、管理、查询、分析和输出。(3)开发图形信息管理系统,根据矿区、矿井对技术资料进行处理,利用DELPHI与MAPX实现矿井水文地质图形的输入、编辑、存储、实时查询和输出。(4)利用存水池水位传感器现有采集数据,预测不同季节井下水位的变化规则。利用相应预测规则和当前水位检测变化、降雨量和排水量等情况完成BP神经网络预测模型的建立及软件实现,预测矿井未来涌水量。基于DELPHI和MapX的煤矿排水控制与水害预测系统的研究与开发,实现了排水过程的自动控制以及矿井水文地质信息管理的可视化,显示出其在科学管理方面的优越性,为矿井排水和水文地质工作起到了一定的指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 GIS在水文地质中的应用
• 1.2.2 水文地质信息管理系统的开发和应用
• 1.2.3 GIS在矿井水灾预测方面的开发和应用
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 煤矿自动排水控制系统的设计
• 2.1 排水系统整体架构
• 2.2 煤矿井下排水实际工况
• 2.2.1 矿井排水装置的组成与特点
• 2.2.2 水泵排水过程
• 2.3 自动排水系统的构建
• 2.4 PLC自动控制系统的硬件设计
• 2.4.1 排水控制系统的监控设计
• 2.4.2 PLC系统的硬件组态
• 2.5 排水控制系统软件开发方案
• 2.5.1 上位机软件的选择
• 2.5.2 上位机的通信
• 2.5.3 软件功能模块
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于GIS的水文地质信息管理系统开发
• 3.1 基于GIS的水文地质信息管理系统的分析
• 3.1.1 系统目标
• 3.1.2 系统设计的基本原则
• 3.1.3 系统的需求分析
• 3.1.4 系统的实现技术分析
• 3.1.5 系统总体机构设计
• 3.1.6 系统子模块功能设计
• 3.2 矿井水文地质信息管理系统的开发
• 3.2.1 系统功能分析
• 3.2.2 系统数据库设计
• 3.2.3 矿井水文信息系统的建立
• 3.3 矿井水文地质图形管理系统的开发
• 3.3.1 系统功能分析
• 3.3.2 系统功能模块设计
• 3.3.3 矿井水文地质图形管理系统的建立
• 3.4 本章小结
• 第4章 矿井水情预测系统研究
• 4.1 矿井水情预测的意义
• 4.2 矿井涌水量影响因素
• 4.3 矿井水情预测方法
• 4.4 预测方法的选择
• 4.5 基于神经网络的矿井水情预测应用
• 4.6 MATLAB与DELPHI应用程序接口设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 系统实施
• 5.1 应用况且概况
• 5.1.1 矿区概况
• 5.1.2 矿区地质条件
• 5.2 系统运行及应用
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢