[發明專利]一種基于時空融合的煤礦瓦斯濃度缺失值填充方法

有效

• 申請號: 202110325141.0
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112948743B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 胡峰;葉福豪;代勁;于洪;張清華;湯成富;李路正;陳政
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 盧勝斌

1.一種基于時空融合的煤礦瓦斯濃度缺失值填充方法，其特征在于，包括：

S1：獲取煤礦瓦斯濃度數據集；

S2：采用高斯混合函數擬合數據集中的樣本數據，并對噪聲數據進行標記；將標記的噪聲數據重置為前后時刻的煤礦瓦斯濃度均值；

S3：將標記后的樣本數據從前后輸入到BiLSTM模型中，從時間維度對缺失值進行填充；

采用BiLSTM模型對缺失值進行填充的過程為：

S11：將缺失值的瓦斯數據輸入到前向LSTM模型中，得到前向預測結果；

S12：將缺失值的瓦斯數據輸入到后向LSTM模型中，得到后向預測結果；

S13：計算前向預測結果和后向預測結果的平均值，將該平均值作為時間維度上缺失值的填充值；

S4：挖掘瓦斯傳感器之間的空間關系趨勢圖，根據空間關系趨勢圖將K個最鄰近傳感器的相位變化率作為缺失值的變化率，根據缺失值的變化率從空間維度對缺失值進行填充；

根據瓦斯傳感器的關系對缺失值進行填充的過程包括：根據傳感器的特征對傳感器進行聚類；計算簇內傳感器與待填充傳感器之間的皮爾遜相關系數，將簇內傳感器中皮爾遜相關系數最接近的前K個傳感器在對應時刻的變化率作為缺失值的變化率；將填充的缺失值作為空間維度的填充值；

S5：計算步驟S3和步驟S4的填充均方誤差，并根據填充均方誤差確定合適的權重，采用該權重加權融合時空維度的填充值作為最終的填充結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于時空融合的煤礦瓦斯濃度缺失值填充方法，其特征在于，采用高斯混合函數擬合數據集中的樣本數據以及對噪聲數據進行標記的過程包括：設置閾值，將已有的噪聲數據集與高斯混合函數進行擬合，得到高斯混合函數的參數值；根據高斯混合函數的參數值判斷樣本數據與高斯函數預測值的誤差；將誤差值與設置的閾值進行比較，如果誤差小于給定閾值，則將數據標記為噪聲數據，否則為正常數據。

3.根據權利要求2所述的一種基于時空融合的煤礦瓦斯濃度缺失值填充方法，其特征在于，高斯混合函數的公式為：

其中，f(t)表示t時刻高斯混合函數值，k₁表示第一高斯函數系數，k₂表示第二高斯函數系數，μ₁和μ₂均為標準差，σ₁和σ₂均為期望。