[發明專利]基于多系統融合的聲發射信號濾噪及危險綜合判定方法

在審

• 申請號: 202010437494.5
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111832604A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 楊娟;文光才;趙旭生;胡杰;饒家龍;李建功;李柏均;呂貴春;張志剛;隆清明;劉娟;周燕
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G08B21/10;E21F17/18;G10L25/51
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于多系統融合的聲發射信號濾噪及危險綜合判定方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

S1：利用煤礦井下聲發射監測儀連續監測煤巖體破壞過程釋放出的聲發射信號，觸發采集的原始聲發射全波形信號經預處理后通過以太網上傳至上位機軟件；

S2：聲發射上位機軟件與人員定位系統、生產管理系統、安全監控系統實時通信，生產管理系統提供礦井每天的生產班、檢修班時間安排，人員定位系統提供每班在聲發射監測范圍內活動人員信息，安全監控系統提供設備運行和啟停狀態；

S3：聲發射上位機軟件觸發接收井下原始聲發射全波形信號，依據步驟S2鎖定監測范圍內可能存在的噪聲，并進行噪聲識別；

S4：根據噪聲識別結果定位噪聲源，濾出噪聲干擾，計算聲發射信號特征向量值；

S5：聲發射信號的特征向量值結合融合系統共享的瓦斯、頂板監測結果進行煤巖動力災害實時監測及綜合預警。

2.根據權利要求1所述的基于多系統融合的聲發射信號濾噪及危險綜合判定方法，其特征在于，所述步驟S1中，預處理包括：信號采集，重采樣，A\D轉換，低通濾波，去直流陷波，限幅濾波，波形事件提取。

3.根據權利要求1所述的基于多系統融合的聲發射信號濾噪及危險綜合判定方法，其特征在于，所述步驟S2中，生產班時，綜合人員定位系統的人員工種信息，結合設備運行狀態，鎖定可能存在的放炮、采煤、掘進、風機運行或打鉆噪聲；檢修班時，通過獲取人員定位信息及設備運行狀態，鎖定可能存在的人為活動噪聲及風機運行噪聲。

4.根據權利要求1所述的基于多系統融合的聲發射信號濾噪及危險綜合判定方法，其特征在于，所述步驟S3中，噪聲識別的具體包括：

1)若無環境噪聲，則標記為無噪聲，標注為聲發射事件；

2)若有單一噪聲來源，與噪聲庫中噪聲樣本進行時、頻特征相似性對比，相似度≥60％則標記為含噪聲，標注噪聲類型；相似度60％，標記為無噪聲，標注為聲發射事件；

3)若有多噪聲來源，按噪聲信號強度優先的原則與噪聲庫中噪聲樣本進行時、頻特征相似性對比，相似度≥60％則標記為含噪聲，標注噪聲類型；相似度60％，標記為無噪聲，標注為聲發射事件。

5.根據權利要求1所述的基于多系統融合的聲發射信號濾噪及危險綜合判定方法，其特征在于，所述步驟S4中，參與相似性對比的特征向量值包括：上升時間、持續時間、峰值、平均值、能量、振鈴數、波擊計數和主頻分布。

6.根據權利要求4所述的基于多系統融合的聲發射信號濾噪及危險綜合判定方法，其特征在于，依據危險判定規則，濾噪模型針對事件能量值進行濾噪，對已標記為含噪聲的聲發射事件，通過噪聲入庫時的預定義濾除規則，選擇完全濾除或通過濾噪算法濾除影響；濾除算法為：聲發射事件能量＝原始聲發射事件能量-影響因子×事件持續時間×噪聲能量率。

7.根據權利要求6所述的基于多系統融合的聲發射信號濾噪及危險綜合判定方法，其特征在于，標記為無噪聲的聲發射事件，其特征向量值直接用于后續分析，或通過人工視聽，結合離線分析功能，判定是否為未收錄噪聲類型；人工復檢的具體步驟包括：

1)確認為純凈聲發射信號，結束復檢；

2)若為噪聲信號，且噪聲庫已收錄，存為噪聲樣本豐富噪聲庫；

3)若為噪聲信號，且噪聲類型未入庫，結合關聯系統或時頻域特征識別該噪聲，計算該噪聲信號特征向量值并建立相似判定規則，作為噪聲樣本創建新噪聲類型，存入噪聲信號庫；

4)若為噪聲信號，但不具備過濾條件，作為隨機噪聲樣本存入噪聲庫，結束人工復檢。

8.根據權利要求1所述的基于多系統融合的聲發射信號濾噪及危險綜合判定方法，其特征在于，所述步驟S5中，動力災害危險綜合判定方法具體包括：

1)單一聲發射信號實時報警：當聲發射事件的能量率超過設定值時表現為大事件，此時聲光報警，提示是否濾出噪聲及濾出噪聲的類型；

2)多系統綜合報警：每班進行一次綜合預警，通過當班累計聲發射能量、振鈴數，結合安全監控系統瓦斯參數、頂板監測系統錨桿應力值及離層監測值對煤巖動力災害進行分級預警。