[發明專利]煤礦安全監控系統瓦斯異常數據辨識與重構方法

有效

• 申請號: 201910835378.6
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110598617B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 邢震;王海波;何敏;李娟;屈世甲;王棟平;孫小進;張衛國;武曄
• 申請（專利權）人: 天地（常州）自動化股份有限公司;中煤科工集團常州研究院有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06Q50/02;G06Q50/26;G01N33/00
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• 代理人: 暫無信息

1.一種煤礦安全監控系統瓦斯異常數據辨識與重構方法，其特征在于，包括如下步驟：

一、遞推平均異常數據濾除：采集并引入樣本數據，對樣本數據進行排列，濾除最小值及最大值，并對剩余數據求平均值；

二、閾值異常數據濾除：分解小波閾值，構造閾值函數，選取閾值并重構小波；

所述閾值異常數據濾除包括如下步驟：

第一步、分解小波：根據含噪信號的特點，選用合適的小波基；若含噪信號信噪比高，就采用光滑連續的小波基；若含噪信號信噪比低，就采用線性小波基；確定分解層數j，對含噪信號進行分析，計算分析參數；

第二步、閾值函數構造：閾值函數包含硬閾值和軟閾值兩種函數；其中硬閾值函數是將小波分解系數后的絕對值與閾值進行對比，如果信號不大于閾值，則設置為零，反之保持不變；軟閾值函數是將小波分解系數后的絕對值與閾值進行對比后，把不大于閾值的信號設置為零，而大于閾值的信號設置為絕對值與閾值的差，信號趨向于零，如式(2)所示

其中，λ為閾值，λ₁為閾值下限，λ₂為閾值上限；為小波系數；w_j,k為原始小波系數，sgn(x)為符號函數，x0，sgn( x) ＝1，x＝0，sgn( x) ＝0；

第三步、閾值的選取：經過分析選擇統一閾值，估計準則確定閾值，統一閾值計算式如式(3)所示

其中，σ為含噪信號標準差，其值估算方法如式(4)所示

其中，N為信號長度，ω＝0.6745，為初始含噪信號小波系數，為第N個含噪信號小波系數；

第四步、重構小波：經過閾值函數處理后的小波系數經過逆變換得到的信號，在煤礦安全監控系統中經過重構得到濾除噪聲后的瓦斯濃度曲線；

三、去噪效果檢測：采用信噪比和均方根誤差兩個指數來衡量噪聲去除效果。

2.根據權利要求1所述的煤礦安全監控系統瓦斯異常數據辨識與重構方法，其特征在于，所述遞推平均異常數據濾除包括如下步驟：

第一步、連續采集樣本數目為N-1個點，A₁，A₂...A_N-1；

第二步、引入新的采樣數據，Ai(i≥N)；

第三步、對上述N個數據升序排列，B₁，B₂，...B_N；

第四步、上述序列中濾除B₁，B₂...B_M，共M個最小值，以及B_N-M+1，B_N-M+2...B_N，共M個最大值；

第五步、對剩余N-2M個采樣數據求平均值，如式(1)所示

第六步、判別采樣是否完成，若未完成則轉至第二步。

3.根據權利要求1所述的煤礦安全監控系統瓦斯異常數據辨識與重構方法，其特征在于，所述去噪效果檢測中的信噪比采用原始信號與重構依賴的差值求得，具體表達式如式(5)所示

均方根誤差的具體表達式如式(6)所示

其中，s(n)為原始信號，為重構信號，N為序列長度。