[發明專利]一種尾礦充填管路異常智能檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202111488714.8
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114139648B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 劉欣;袁文睿;張德政;任繼平;栗輝;阿孜古麗·吾拉木
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06F16/215;G06F16/2458
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;付忠林

本發明公開了一種尾礦充填管路異常智能檢測方法及系統，該方法包括：采集尾礦充填過程中管路正常運行狀態下各監測節點的管路參數，構建時序特征樣本數據；其中，管路參數包括流量和壓力；構建生成對抗網絡模型，并利用時序特征樣本數據對生成對抗網絡模型進行訓練，以得到用于生成偽管路參數的管路參數生成模型；利用管路參數生成模型生成偽管路參數，將當前待檢測管路的實測管路參數與管路參數生成模型生成的偽管路參數進行比對；根據比對結果判斷當前管路的管路參數是否處于正常范圍，以實現尾礦充填管路的異常檢測。本發明可實現無負樣本情況下尾礦充填管路異常的智能、精準檢測。

技術領域

本發明涉及礦業工程和人工智能技術的交叉技術領域，特別涉及一種尾礦充填管路異常智能檢測方法及系統。

背景技術

“綠色開采、深部開采、智能開采”是保證礦產資源可持續高效開發的三大主題和未來方向，其中，綠色及深部開采與充填密不可分，而充填法開采的關鍵核心技術之一便是充填料漿的管路輸送技術。由于礦山充填作業條件的危險性、復雜性、不可見性，一旦充填管路發生泄露、堵管、爆管等嚴重事故，將直接導致整個充填系統癱瘓、充填鉆孔報廢，這不僅給礦山企業造成巨大的經濟損失，與此同時，還會嚴重影響生產的連續性。

然而，受限于尾礦充填料漿在管路中以固-液-氣三相混合流動的復雜性和礦山大型工業現場的實際運行情況，主要存在以下兩方面的問題，使之無法滿足現有基于深度學習的異常檢測模型的訓練需求：①無法形成負壓力波、流量平衡、次聲波據等有效的異常檢測指標體系；②通過異常發生或現場實驗所獲取的負樣本數據極其有限，甚至沒有。

因此，對于尾礦充填管路的異常檢測，礦山目前普遍采用人工定期巡檢的方法排查隱患，尚未形成量化、精準的尾礦充填管路異常自動化檢測方法。

發明內容

本發明提供了一種尾礦充填管路異常智能檢測方法及系統，以解決現有量化、精準、智能化的尾礦填充填異常檢測技術缺失的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：

一方面，本發明提供了一種尾礦充填管路異常智能檢測方法，包括：

采集尾礦充填過程中管路正常運行狀態下各監測節點的管路參數，并基于采集的管路參數構建時序特征樣本數據；其中，所述管路參數包括流量和壓力；

構建生成對抗網絡模型，并利用所述時序特征樣本數據對構建出的生成對抗網絡模型進行訓練，以得到用于生成偽管路參數的管路參數生成模型；

利用所述管路參數生成模型生成偽管路參數，將當前待檢測管路的實測管路參數與所述管路參數生成模型生成的偽管路參數進行比對；根據比對結果判斷待檢測管路的管路參數是否處于正常范圍，以實現尾礦充填管路的異常檢測。

進一步地，所述采集尾礦充填過程中管路正常運行狀態下各監測節點的管路參數，并基于采集的管路參數構建時序特征樣本數據，包括：

在充填管路上設置多個監測節點，并在每一監測節點處分別安裝壓力傳感器和流量計，通過壓力傳感器和流量計采集管路正常運行狀態下各監測節點處的管路的實測壓力和管路的實測流量，實現充填管路分段、全覆蓋式的監測；

對采集到的管路的實測壓力和管路的實測流量分別進行預處理；其中，所述預處理包括數據降噪處理和數據標準化處理；

建立基于滑動窗口的時序分割模型，通過所述時序分割模型，根據各實測壓力和流量對應的監測節點編號以及時間標簽，基于預處理后的管路的實測壓力和管路的實測流量，分別構建充填過程中管路流量和壓力時序管輸特征序列。

進一步地，所述數據降噪處理采用的算法為小波閾值去噪算法。

進一步地，所述基于預處理后的管路的實測壓力和管路的實測流量，分別構建充填過程中管路流量和壓力時序管輸特征序列，包括：