專利名稱：礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及勘測領(lǐng)域，具體而言，涉及一種礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法及裝置。
背景技術(shù)：
礦井火是直接威脅礦井安全的主要災(zāi)害之一，我國約有56%的煤礦存在礦井火，采空區(qū)是礦井火的多發(fā)地，隨著大量煤炭資源被從地下開采出來，地下形成的大面積采空區(qū)就成了遺煤自燃聚熱的最佳環(huán)境。當(dāng)采空區(qū)氧氣濃度超過空氣的5%時(shí)，煤容易發(fā)生氧化增溫和自燃，采空區(qū)為礦井火蔓延發(fā)展提供了空間。由于熱氣上升、冷氣下降，遺煤自燃或陰燃狀態(tài)下產(chǎn)生的微弱熱能通過自然沉降形成的煤層頂板塌陷裂隙上升到地面，地表冷空氣則被吸入地下，這種采空區(qū)空氣的流通使礦井火的燃燒強(qiáng)度不斷加劇，自燃燒中心向外擴(kuò)展，燃燒范圍不斷擴(kuò)大，給生產(chǎn)和生活帶來嚴(yán)重危害。現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)礦井火的監(jiān)測方式主要是通過人體生理感覺感知，通過嗅覺辨別異常氣體以及通過視覺辨別異?，F(xiàn)象，這種方法需要有一定經(jīng)驗(yàn)的工作人員時(shí)刻在井下觀察，主觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確性差、危險(xiǎn)性高。為了提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性，通過工程鉆探的方法來進(jìn)行礦井火的驗(yàn)證，但是這種方法造價(jià)高、且不易提前預(yù)測、獲知地下煤火的蔓延方向。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中通過工程鉆探的方法來進(jìn)行礦井火監(jiān)測成本高的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中通過工程鉆探的方法來進(jìn)行礦井火監(jiān)測成本高的問題。為了實(shí)現(xiàn)上 述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法。根據(jù)本發(fā)明的礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法包括:獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)；根據(jù)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)；以及根據(jù)植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。進(jìn)一步地，根據(jù)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)包括:計(jì)算目標(biāo)區(qū)域中植物的比值植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)、差值環(huán)境植被指數(shù)、綠度植被指數(shù)或垂直植被指數(shù)。進(jìn)一步地，該方法還包括:獲取目標(biāo)區(qū)域的氣象信息，其中，根據(jù)植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域包括:根據(jù)氣象信息和植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。進(jìn)一步地，該方法還包括:獲取目標(biāo)區(qū)域的采空區(qū)信息，其中，根據(jù)植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域包括:根據(jù)采空區(qū)信息和植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。進(jìn)一步地，根據(jù)植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域包括:判斷植被指數(shù)是否在預(yù)設(shè)植被指數(shù)范圍內(nèi)；以及當(dāng)植被指數(shù)不在預(yù)設(shè)植被指數(shù)范圍內(nèi)時(shí)，確定植被指數(shù)對(duì)應(yīng)的植物所在的地域?yàn)槊夯饏^(qū)域。進(jìn)一步地，根據(jù)植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域包括:判斷第一植被指數(shù)與第二植被指數(shù)的差是否大于預(yù)設(shè)植被指數(shù)差，其中，第一植被指數(shù)與第二植被指數(shù)為不同時(shí)間時(shí)目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的植被指數(shù)；以及當(dāng)?shù)谝恢脖恢笖?shù)與第二植被指數(shù)的差大于預(yù)設(shè)植被指數(shù)差時(shí)，確定植被指數(shù)對(duì)應(yīng)的植物所在的地域?yàn)槊夯饏^(qū)域。進(jìn)一步地，在獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)之后，該方法還包括:對(duì)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正處理，得到糾正處理后的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，其中，根據(jù)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)包括:根據(jù)糾正處理后的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置。該處理裝置用于執(zhí)行上述本發(fā)明所提供的任一種礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供了一種礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置。該裝置包括:第一獲取模塊，用于獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)；計(jì)算模塊，用于根據(jù)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)；以及確定模塊，用于根據(jù)植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。進(jìn)一步地，該裝置還包括:第二獲取模塊，用于獲取目標(biāo)區(qū)域的氣象信息，其中，確定模塊還用于根據(jù)氣象信息和植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。進(jìn)一步地，該裝置還包括:第三獲取模塊，用于獲取目標(biāo)區(qū)域的采空區(qū)信息，其中，確定模塊還用于根據(jù)采空區(qū)信息和植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。通過本發(fā)明，由于礦區(qū)煤火會(huì)影響植物的長勢，進(jìn)而影響植物的植被指數(shù)，因此通過觀測目標(biāo)區(qū)域的植被指數(shù)，可以 實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)煤火的準(zhǔn)確檢測，因此解決了現(xiàn)有技術(shù)中礦區(qū)煤火監(jiān)測不準(zhǔn)確的問題，進(jìn)而達(dá)到了準(zhǔn)確監(jiān)測礦區(qū)煤火、安全生產(chǎn)的效果。


構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置的原理框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置的原理框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法的流程圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。礦區(qū)的煤火災(zāi)絕大多數(shù)發(fā)生在地下50米以上，礦井火產(chǎn)生的大量熱能，一部分通過煤層頂板巖石裂隙被排放到地面，還有一部分被燃燒煤層頂板巖石直接吸收，通過巖石熱傳導(dǎo)排向四周，進(jìn)而改變了地表土壤的含水量、顏色、硬度、性狀等，礦井火致使土壤含水量減少，硬度增加，燃燒產(chǎn)生的各種化學(xué)物質(zhì)改變了土壤性質(zhì)從而導(dǎo)致植被的死亡，因而，植被的長勢是所附著的土壤發(fā)生變化時(shí)的最直接的表現(xiàn)，本發(fā)明通過監(jiān)測植被指數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)礦區(qū)煤火的檢測。
首先，本發(fā)明提供了一種礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置的實(shí)施例，以下對(duì)本發(fā)明所提供的礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置的實(shí)施例進(jìn)行介紹。圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，該礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置包括第一獲取模塊10、計(jì)算模塊30和確定模塊50。第一獲取模塊10用于獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，優(yōu)選地，第一獲取模塊10獲取環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，其中，環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星(HJ-1星)是中國專用于環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報(bào)的衛(wèi)星，一期工程由2顆中高分辨率光學(xué)小衛(wèi)星HJ-1A、HJ-1B和I顆合成孔徑雷達(dá)小衛(wèi)星HJ-1C星組成，其中，星于2008年9月6日發(fā)射升空，經(jīng)過一系列衛(wèi)星軌道調(diào)整和技術(shù)測試工作，數(shù)據(jù)已經(jīng)正式發(fā)布。HJ-1A星和HJ-1B星有效載荷都包括寬覆蓋多光譜CXD相機(jī)，A、B雙星可實(shí)現(xiàn)48h的重返周期。CXD相機(jī)像元分辨率為30m，包括 3 個(gè)可見光波段(430-520nm、520_600nm、630_690nm)、I 個(gè)近紅外波段(760_900nm)。需要說明的是，獲取其他衛(wèi)星提供的所需波段衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)同樣可以達(dá)到本發(fā)明實(shí)施例的效果。計(jì)算模塊30用于根據(jù)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)，其中，該處的植被指數(shù)包括比值植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)、差值環(huán)境植被指數(shù)、綠度植被指數(shù)或垂直植被指數(shù)。其中，歸一化植被指數(shù)(NDVI)是反映農(nóng)作物長勢和營養(yǎng)信息的重要參數(shù)之一，是一種可以反映土地覆蓋植被狀況的遙感指標(biāo)，NDVI對(duì)土壤背景的變化較為敏感，它是單位像元內(nèi)的植被類型、覆蓋形態(tài)、生長狀況等的綜合反映，由于植物葉綠素發(fā)生光合作用吸收紅光，所以長勢越好的植物吸收紅光越多，反射近紅外光也越多，即，NDVI能反應(yīng)植物生物量的多少，NDVI為正值時(shí)表示有植被覆蓋且隨覆蓋度增大而增大，NDVI為零時(shí)表示有裸土，為負(fù)值時(shí)表示地面覆蓋為水、云等，所以NDVI越大，植物長勢越好。綜上，NDVI是植物生長狀態(tài)以及植被空間分布密度的最佳指示因子，與植被分布密度呈線性相關(guān)，因此，優(yōu)選地，計(jì)算模塊30根據(jù)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)區(qū)域中植物的歸一化植被指數(shù)，從而直觀地識(shí)別礦井火燃燒情況。具體地，計(jì)算模塊30通過衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)中的近紅外反射率P nir和紅光波段反射率P red計(jì)算NDVI。以采用環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)為例，P nir和P red分別為CXD相機(jī)第4波段(近紅外)和第3波段(中紅外)反射率。首先，獲取衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)中的P nir和P red,然后根據(jù)P nir和P red計(jì)算衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)中的植物的歸一化植被指數(shù)NDVI，優(yōu)選地，根據(jù)以下公式計(jì)算衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)中的植物的歸一化植被指數(shù):
權(quán)利要求
1.一種礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法，其特征在于，包括: 獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算所述目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)；以及 根據(jù)所述植被指數(shù)確定所述目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)所述衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算所述目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)包括: 計(jì)算所述目標(biāo)區(qū)域中植物的比值植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)、差值環(huán)境植被指數(shù)、綠度植被指數(shù)或垂直植被指數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法，其特征在于， 所述方法還包括:獲取所述目標(biāo)區(qū)域的氣象信息， 其中，根據(jù)所述植被指數(shù)確定所述目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域包括:根據(jù)所述氣象信息和所述植被指數(shù)確定所述目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 或2所述的礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法，其特征在于， 所述方法還包括:獲取所述目標(biāo)區(qū)域的采空區(qū)信息， 其中，根據(jù)所述植被指數(shù)確定所述目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域包括:根據(jù)所述采空區(qū)信息和所述植被指數(shù)確定所述目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)所述植被指數(shù)確定所述目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域包括: 判斷所述植被指數(shù)是否在預(yù)設(shè)植被指數(shù)范圍內(nèi)；以及 當(dāng)所述植被指數(shù)不在所述預(yù)設(shè)植被指數(shù)范圍內(nèi)時(shí)，確定所述植被指數(shù)對(duì)應(yīng)的植物所在的地域?yàn)槊夯饏^(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法，其特征在于，根據(jù)所述植被指數(shù)確定所述目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域包括: 判斷第一植被指數(shù)與第二植被指數(shù)的差是否大于預(yù)設(shè)植被指數(shù)差，其中，所述第一植被指數(shù)與所述第二植被指數(shù)為不同時(shí)間時(shí)所述目標(biāo)區(qū)域?qū)?yīng)的植被指數(shù)；以及 當(dāng)所述第一植被指數(shù)與所述第二植被指數(shù)的差大于所述預(yù)設(shè)植被指數(shù)差時(shí)，確定所述植被指數(shù)對(duì)應(yīng)的植物所在的地域?yàn)槊夯饏^(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法，其特征在于， 在獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)之后，所述方法還包括:對(duì)所述衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正處理，得到糾正處理后的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)， 其中，根據(jù)所述衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算所述目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)包括:根據(jù)所述糾正處理后的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算所述目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)。
8.—種礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置，其特征在于，包括: 第一獲取模塊，用于獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算所述目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)；以及 確定模塊，用于根據(jù)所述植被指數(shù)確定所述目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置，其特征在于， 所述裝置還包括:第二獲取模塊，用于獲取所述目標(biāo)區(qū)域的氣象信息，其中，所述確定模塊還用于根據(jù)所述氣象信息和所述植被指數(shù)確定所述目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的礦區(qū)煤火的監(jiān)測裝置，其特征在于， 所述裝置還包括:第三獲取模塊，用于獲取所述目標(biāo)區(qū)域的采空區(qū)信息， 其中，所述確定模塊還用于根據(jù)所述采空區(qū)信息和所述植被指數(shù)確定所述目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦區(qū)煤火的監(jiān)測方法和裝置。該方法包括獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)；根據(jù)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)區(qū)域中植物的植被指數(shù)；以及根據(jù)植被指數(shù)確定目標(biāo)區(qū)域中的煤火區(qū)域。通過本發(fā)明，觀測目標(biāo)區(qū)域的植被指數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)煤火的監(jiān)測，降低了礦井火的檢測成本，達(dá)到了保障礦區(qū)安全生產(chǎn)的效果。
文檔編號(hào)G01C11/00GK103234524SQ20131010549
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者段紅巍 申請(qǐng)人:中國神華能源股份有限公司, 神華地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司