[發(fā)明專利]一種基于風速監(jiān)測的風門開閉擾動識別方法

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• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114036465A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 鄧立軍;尚文天;周煜凱
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06F17/14;G01P5/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發(fā)明提供了一種基于風速監(jiān)測的風門開閉擾動識別方法,涉及礦井通風技術領域。通過對原始風速監(jiān)測數(shù)據(jù)使用交疊劃分處理與特征提取的方法，生成關于“風門開閉二分類?風速監(jiān)測值”的擾動特征樣本集，使用支持向量機的方法對其進行初步判斷，得到風門處于非關閉狀態(tài)的實際時間；通過初次判斷的結果，重復以上步驟生成“風門開閉再次二分類?風速監(jiān)測值”的擾動特征樣本集，對其進行再次判斷，得到風門處于固定開啟的時間。實現(xiàn)因風門開閉所造成的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)異常波動的識別，對其不同階段的判斷，為監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)中的異常波動識別提供了技術支持，對提高傳感器監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的可信度和應用性具有重大意義。

技術領域

本發(fā)明涉及礦井通風技術領域，尤其涉及一種基于風速監(jiān)測的風門開閉擾動識別方法。

背景技術

風門作為礦井中重要的構筑物，主要作用是隔絕巷道的風流。但因生產(chǎn)活動的需要，風門會在人、車通行時開啟與關閉，其中風門開閉會導致礦井內(nèi)風速傳感器所監(jiān)測或記錄數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常波動，該異常波動為風門開閉對巷道內(nèi)風速產(chǎn)生的擾動。在礦井正常運行情況下，巷道風速雖然被實時監(jiān)測采集，卻因存在風門開閉造成的擾動而導致的傳感器錯誤報警或發(fā)生安全事故卻未及時發(fā)現(xiàn)等情況發(fā)生，對安全生產(chǎn)產(chǎn)生嚴重威脅。因此及時準確的識別出因風門開閉造成的風速傳感器異常波動對減少人力、資源的浪費，保證礦井通風系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)都具有極其重要的意義。

但是現(xiàn)階段對于因風門開閉造成的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)擾動，由于風速傳感器和監(jiān)控分站本身并不具備數(shù)據(jù)真?zhèn)蔚淖R別功能，所以一些由于現(xiàn)場空氣擾動、氣流變化所帶來的干擾值也被當做了真實的風速值進行了存儲，這使得監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)不能被很好的采信或應用。

擾動特征識別方法實現(xiàn)對風速傳感器每次監(jiān)測周期的數(shù)據(jù)進行交疊分段處理從而截取出多段數(shù)據(jù)，再提取每段數(shù)據(jù)的特征，先使用支持向量機(SVM)方法進行初步分類，分類出與風門處于關閉狀態(tài)數(shù)據(jù)特征相差極大的風門處于非關閉狀態(tài)數(shù)據(jù)后，再對每段風門處于非關閉狀態(tài)數(shù)據(jù)，進行更精細的交疊分段處理從而截取出多段數(shù)據(jù)，再提取每段數(shù)據(jù)的特征，再次使用支持向量機(SVM)方法進行再次分類，對風門處于非關閉狀態(tài)的數(shù)據(jù)進行更加細致的劃分，以提高對于因風門開閉造成的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)擾動的識別。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種基于風速監(jiān)測的風門開閉擾動識別方法。

一種基于風速監(jiān)測的風門開閉擾動識別方法采用交疊分段、特征提取的方法處理一個可以調(diào)節(jié)的固定時間段內(nèi)的風速傳感器監(jiān)測值數(shù)據(jù)，并將這些特征作為支持向量機的輸入，判斷出該段數(shù)據(jù)是否為因風門開閉造成而呈現(xiàn)異常波動的數(shù)據(jù)。為通過監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)識別風門開閉提供技術支持，對提高存在風門開閉造成異常波動的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的采信或應用具有重大意義，具體為以下步驟：

步驟1：采集多段不同角度工況下的，且在巷道不同監(jiān)測點處的風門長閉、開閉的原始風速監(jiān)測值數(shù)據(jù)；采用歸一化與N次交疊分段的方式對原始風速監(jiān)測值數(shù)據(jù)進行處理，并對處理后的每小段數(shù)據(jù)進行編號；

步驟1.1：采集多段不同角度工況下的，且在巷道不同監(jiān)測點處的風門長閉、開閉的原始風速監(jiān)測值數(shù)據(jù)；

步驟1.2：對每整段原始風速監(jiān)測數(shù)據(jù)x_T＝{v₁,v₂,...,v_L}進行歸一化處理表示為：

式中，表示歸一化后的每整段原始風速監(jiān)測數(shù)據(jù)，v₁、v₂、v_L表示整段數(shù)據(jù)中第1、2、L個風速監(jiān)測值，v_min表示整段數(shù)據(jù)中最小的數(shù)，v_max表示整段數(shù)據(jù)中最大的數(shù)；

步驟1.3：對歸一化后每整段原始風速監(jiān)測數(shù)據(jù)其中是第i個歸一化的風速；采用交疊處理方式后被分成了小段，采用的交疊處理方式要滿足：