[發明專利]一種基于神經網絡的避難硐室實時狀態監測方法

有效

• 申請號: 202110088418.2
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112946187B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 董立紅;符立梅;汪梅;鮑豫飛;謝燁徽
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G06N3/0442;G06N3/08
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 衛蘇晶

本發明公開了一種基于神經網絡的避難硐室實時狀態監測方法，該方法包括以下步驟：一、避難硐室內監測點的布設及氣體傳感器的安裝；二、獲取避難硐室內監測點的歷史氣體濃度數據；三、訓練集和測試集的歸一化處理；四、避難硐室氣體狀態在線測量模型的獲取；五、根據避難硐室氣體狀態在線測量模型，將氣體傳感器實時檢測的氣體濃度輸入實現在線測量，以獲取實時的避難硐室氣體狀態系數。本發明方法步驟簡單，利用避難硐室內監測點的歷史氣體濃度數據，實現避難硐室氣體狀態在線測量模型的獲取，并采用避難硐室氣體狀態在線測量模型進行避難硐室氣體狀態系數的預測，從而實現對避險硐室狀態的實時監測。

技術領域

本發明屬于煤礦安全技術領域，尤其是涉及一種基于神經網絡的避難硐室實時狀態監測方法。

背景技術

我國煤礦安全事故頻繁發生，借鑒國外煤礦緊急救援經驗與技術，研制出適合于我國井下應急救援的避難硐室。2011年4月10日我國首次完全模擬災變環境的條件下避難硐室載人試驗在山西潞安集團常村煤礦獲得完美成功。避難硐室試驗的成功代表煤礦緊急避險系統的初步實現，為事故發生后緊急救援提供有效的方式，增加了被困人員生還的概率，標志著我國避難硐室正式進入實用階段，對中國煤礦安全生產具有重要的意義。綜合目前國內研究為避難硐室系統總體研究提供了理論依據，及可靠的實驗數據，為礦井緊急避險系統的完善奠定了基礎。避難硐室是關乎煤炭安全生產的重要保障，而對避險硐室實時狀態的監測的相關技術卻相對空白，對避難硐室的實時狀態進行監測是避難硐室在礦難發生時能否對井下工作人員提供庇護的先決條件。因此對避難硐室的狀態監測是關乎煤礦安全生產的重要一環。因此，現如今需要一種基于神經網絡的避難硐室實時狀態監測方法，利用避難硐室內監測點的歷史氣體濃度數據，實現避難硐室氣體狀態在線測量模型的獲取，并采用避難硐室氣體狀態在線測量模型進行避難硐室氣體狀態系數的預測，從而實現對避險硐室狀態的實時監測，且提高了避難硐室狀態監測的準確度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于神經網絡的避難硐室實時狀態監測方法，其方法步驟簡單，設計合理，利用避難硐室內監測點的歷史氣體濃度數據，實現避難硐室氣體狀態在線測量模型的獲取，并采用避難硐室氣體狀態在線測量模型進行避難硐室氣體狀態系數的預測，從而實現對避險硐室狀態的實時監測，且提高了避難硐室狀態監測的準確度。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于神經網絡的避難硐室實時狀態監測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、避難硐室內監測點的布設及氣體傳感器的安裝：其中，氣體傳感器包括氧氣傳感器、一氧化碳傳感器、甲烷傳感器和二氧化碳傳感器，且氧氣傳感器、一氧化碳傳感器、甲烷傳感器和二氧化碳傳感器的數量均為多個；

步驟二、獲取避難硐室內監測點的歷史氣體濃度數據：

氣體傳感器按照預先設定的采樣時間對避難硐內的氣體濃度進行檢測，并將各個氣體傳感器各個采樣時刻采集到的氣體濃度發送至數據處理器，數據處理器接收到M組氣體濃度，并從M組氣體濃度中選擇訓練集和測試集；

步驟三、訓練集和測試集的歸一化處理：

采用所述數據處理器對訓練集和測試集進行歸一化處理，得到歸一化訓練集和歸一化測試集；

步驟四、避難硐室氣體狀態在線測量模型的獲取：

步驟401、構建改進的LSTM神經網絡模型；

步驟402、采用所述數據處理器對歸一化訓練集和歸一化測試集進行處理，得到輸入特征矩陣；

步驟403、采用所述數據處理器對輸入特征矩陣進行處理，得到輸入主動專心度主元特征矩陣；