[發(fā)明專利]基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡的砌體梁變形監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測預警方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711425120.6
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108194143B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設計）人: 黃克軍;種陽;金聲堯;李亮;趙萌燁;劉文靜;郭峰;廖敬龍;吳學明
• 申請（專利權）人: 陜西煤業(yè)化工技術研究院有限責任公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G06N3/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡的砌體梁變形監(jiān)測預警方法，其特征在于，在Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡處理系統(tǒng)中將傳感器采集的數(shù)據(jù)輸入的信息進行分類并編組，設置預警報警閾值，完成分析處理，具體步驟如下：

步驟一：對光柵光纖傳感器收集的數(shù)據(jù)經(jīng)過解調(diào)后進行接收并存儲；

步驟二：對礦井輸入的參數(shù)進行編號并分類和分組，設置模型架構，選取5個具有代表性的評估因子，并對數(shù)據(jù)進行仿真編碼學習，取得預警報警閾值信息存儲在存儲搜索服務器中；

步驟三：通過對神經(jīng)網(wǎng)絡模型的編碼學習，優(yōu)化仿真計算結果修改等級編碼規(guī)則，優(yōu)化評估因子之間的影響，減小相關性影響，增加對評估因子權重的分析，對預警報警閾值進行修改設定，收集數(shù)據(jù)反復進行仿真模擬計算，得出砌體梁變形監(jiān)測的重要評估因子與預警報警閾值組，以及相對應的權重系數(shù)，完成模型學習；

步驟四：將步驟三建立的閾值數(shù)據(jù)參數(shù)儲存到存儲搜索服務器中，并對數(shù)據(jù)驗算試驗，存儲評估因子和預警報警閾值組，以及相對應的權重系數(shù)，描述砌體梁變形類型和變形形態(tài)分類，設定預測預警表述，形成一個井上基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡處理系統(tǒng)的可以學習并能儲存的計算機操作圈，同時通過煤礦客戶端共享服務器存儲數(shù)據(jù)，生成關于綜合情況報表的歷史數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡的砌體梁變形監(jiān)測預警方法，其特征在于，步驟二中5個具有代表性的評估因子為：監(jiān)測點深度、監(jiān)測點位移量、監(jiān)測夾角、頂板監(jiān)測點應力值、幫部監(jiān)測點應力值。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡的砌體梁變形監(jiān)測預警方法，其特征在于，將收集到的傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過仿真編碼后，通過建立的神經(jīng)網(wǎng)絡模型對數(shù)據(jù)進行篩選，分類儲存于存儲搜索服務器，形成預警報警閾值存儲體系。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡的砌體梁變形監(jiān)測預警方法，其特征在于，步驟二建立的神經(jīng)網(wǎng)絡模型處理及學習方法為，輸入信息與權重系數(shù)的乘積求累加和，并經(jīng)非線性函數(shù)處理后產(chǎn)生輸出信息；

如果神經(jīng)元的輸出信息大于等于預警報警閾值，那么神經(jīng)元的輸出取值為1，

如果神經(jīng)元的輸出信息小于預警報警閾值，則神經(jīng)元的輸出取值為-1；

二元神經(jīng)元的計算公式：

其中：x_j為外部輸入，w_ij為數(shù)據(jù)編號，且有

其中：θ_j為預警報警閾值；

一個網(wǎng)絡狀態(tài)是輸出神經(jīng)元信息的集合，對于一個輸出層是n個神經(jīng)元的網(wǎng)絡，其中t時刻的狀態(tài)為一個n維向量：

Y(t)＝[y₁(t),y₂(t),...,y_n(t)]^T, (3)

y_i(t)(i＝1,2,3,...,n)可以取值為1或-1，故n維向量Y(t)有2ⁿ種狀態(tài)，即網(wǎng)絡有2ⁿ種狀態(tài)；考慮一般節(jié)點狀態(tài)，用y_j(t)表示第j個神經(jīng)元，即節(jié)點j在時刻t的狀態(tài)，則節(jié)點的下一個時刻(t+1)的狀態(tài)可以求得：

5.一種用于實現(xiàn)權利要求1-4任一項所述的基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡的砌體梁變形監(jiān)測預警方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括設置在巷道內(nèi)每一處監(jiān)測點的光柵光纖傳感器和設置在井上且通過井下監(jiān)測系統(tǒng)平臺與光柵光纖傳感器通信連接的光纖光柵解調(diào)儀，光纖光柵解調(diào)儀的信號輸出端連接有Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡處理系統(tǒng)，Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡處理系統(tǒng)與存儲搜索服務器信息交互，其中：

光柵光纖傳感器用于采集應力監(jiān)測點的數(shù)據(jù)并傳送至井下監(jiān)測系統(tǒng)平臺；井下監(jiān)測系統(tǒng)平臺用于收集光柵光纖傳感器傳來的數(shù)據(jù)并將其傳輸至井上的光纖光柵解調(diào)儀；光纖光柵解調(diào)儀用于接收井下監(jiān)測系統(tǒng)平臺傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并對接收到的數(shù)據(jù)進行解調(diào)后傳輸至Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡處理系統(tǒng)；Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡處理系統(tǒng)用于對光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)后的數(shù)據(jù)進行分類和編組，設置預警報警閾值；存儲搜索服務器用于儲存經(jīng)過Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡處理和分析之后的數(shù)據(jù)。