申请/专利权人：中国矿业大学;深地科学与工程云龙湖实验室

申请日：2024-01-04

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117823163A

主分类号：E21D7/00

分类号：E21D7/00;E21F17/00;E21F17/18;H04L67/104;H04L67/1097;H04L67/12;G01D21/02

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.23#实质审查的生效;2024.04.05#公开

摘要：一种基于区块链技术对煤矿立井井筒安全状态进行监测的方法，获得井筒井壁薄弱区域分析结果；确定出井壁上可能出现破裂问题的薄弱区域；在不同监测层位不同监测方位设置监测节点；设置区块链节点，连接同一监测层位中不同监测方位的多个监测节点和区块链节点，形成监测层位私有链；连接井下多区块链节点和地面首区块，建立区块链井壁监测系统；激活智能合约；通过区块链记账节点及区块链监测云平台对各区块链节点处的状态进行分析，获取关键状态信息；判断关键状态信息是否在安全范围内；在区块链监测云平台上形成多座煤矿井筒的共享云监测平台。该方法能基于区块链技术实现对井筒安全状态的实时监测、监测内容相对全面、多人共享且数据真实有效。

主权项：1.一种基于区块链技术对煤矿立井井筒安全状态进行监测的方法，其特征在于，具体包括以下步骤；步骤一：基于煤矿井筒所在地区的实际地层环境勘探资料进行研究与分析，建立基础井筒模型和地层环境模型，并对模型进行参数设定和环境条件预设，然后对模型进行长期地层环境下服役寿命及耐久性的求解计算，计算结果处理并获得井壁薄弱区域分析结果；步骤二：根据井壁薄弱区域分析结果确定出井壁上可能出现破裂问题的薄弱区域，并根据井筒的深度和可能出现破裂问题的井壁薄弱区域范围在竖向上依次划分出多个监测层位一，并于每个监测层位一中的不同监测方位确定出若干个监测节点一；对所有薄弱区域周围的地下水进行水质取样分析，通过水质取样分析判断出哪些薄弱区域周围的地下水存在高浓度的SO42-、Cl-，并测出周围地下水的PH值，再根据井筒的深度和周围含高浓度SO42-、Cl-地下水的薄弱区域范围在竖向上依次划分出多个监测层位二，并于每个监测层位二中的不同监测方位确定出若干个监测节点二；步骤三：对于同一监测层位一中不同监测方位的监测节点一进行节点容纳槽一的开槽作业，再将传感器组埋设于节点容纳槽一中，然后利用高性能自密实水泥材料填补封堵节点容纳槽一；依照如上方式完成所有监测层位一中监测节点一的布置；所述传感器组由一只横向应变温度传感器和一只竖向应变温度传感器组成；对于同一监测层位二中不同监测方位的监测节点二进行节点容纳槽二的开槽作业，再将PH值传感器埋设于节点容纳槽二中，然后利用高性能自密实水泥材料填补封堵节点容纳槽二，同时，在同一监测层位二中每个监测节点二的邻近位置安装一台小型超声波无损探测仪，利用同一监测层位二同一方位的监测节点二和小型超声波无损探测仪形成复合监测节点；依照如上方式完成所有监测层位二中复合监测节点的布置；步骤四：为每个监测层位一分配一个监测处理模块一作为区块链节点一，并在同一监测层位敷设多条横向副电缆线一，利用多条横向副电缆线一连接同一监测层位中不同监测方位的区块链节点一和多个监测节点一，形成监测层位私有链一；所述监测处理模块一内部具有微处理器一和数据传输模块一；为每个监测层位二分配一个监测处理模块二作为区块链节点二，并在同一监测层位敷设多条横向副电缆线二，利用多条横向副电缆线二连接同一监测层位中不同监测方位的区块链节点二、多个监测节点二和多台小型超声波无损探测仪，形成监测层位私有链二；所述监测处理模块二内部具有微处理器二和数据传输模块二；步骤五：在地面布置区块链首区块和多个区块链记帐节点，多个区块链记帐节点分为两组，一组与多个区块链节点一一一对应，另一组与多个区块链节点二一一对应；敷设一条竖向主电缆线一，建立井筒内多个监测层位私有链一与地面区块链首区块之间的通信连接；敷设一条竖向主电缆线二，建立井筒内多个监测层位私有链二与地面区块链首区块之间的通信连接；建立区块链首区块、多个区块链记帐节点与区块链监测云平台之间的连接；利用区块链监测云平台、区块链首区块、多个区块链记帐节点、多个监测层位私有链一、多个监测层位私有链二形成区块链井壁监测系统；步骤六：连接电源，激活地面区块链首区块中多个监测层位私有链一下多个区块链节点一、多个监测层位私有链二下多个区块链节点二状态信息的智能合约，利用监测处理模块一接收由各个监测节点一所采集到的应变信号和温度信号，获得并储存应变信息和温度信息，再发送至区块链首区块；利用监测处理模块二接收由各个复合监测节点所采集到的PH值信号和井壁损伤信号，获得并储存PH值数据和损伤信息，再发送至区块链首区块；利用地面区块链首区块持续接收并转发多个区块链节点一所发出的应变信息和温度信息至对应的多个区块链记帐节点，接收并转发多个区块链节点二所发出的PH值信息和损伤信息至对应的多个区块链记帐节点，多个区块链记帐节点将所有接收到的应变信息和温度信息、PH值信息和损伤信息传输至区块链监测云平台中，通过区块链记账节点及区块链监测云平台对各区块链节点处的应变状态和温度状态、PH值状态和损伤状态进行分析，获取关键应变、温度、PH值和损伤状态信息；步骤七：通过区块链实用拜占庭容错共识算法对各个区块链记账节点获取的区块链节点一和区块链节点二处关键状态信息的准确性和合格性进行分析，并根据分析结果确定各监测区域的关键状态信息是否在状态安全信息范围内，同时各个区块链记账节点对区块链节点不在安全范围内的关键状态信息进行报警；区块链监测云平台接收各个区块链记帐节点的分析数据，并根据各个区块链记帐节点不同年份相同时间点下的安全状态信息的变化量来推算全年变化量情况，对井壁的关键应变信息、温度信息进行预测；步骤八：对多座煤矿井筒重复步骤一至步骤七，利用区块链监测云平台对各座煤矿井筒的状态信息进行实时监测及状态判断，并在区块链监测云平台上形成多座煤矿井筒的共享云监测平台。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国矿业大学;深地科学与工程云龙湖实验室 基于区块链技术对煤矿立井井筒安全状态进行监测的方法

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