[發明專利]一種基于LSTM神經網絡的煤礦沖擊地壓監測預警系統

在審

• 申請號: 202211045860.8
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115405363A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 高林生;劉金海;王悅平;王瓊;卓壯;張明磊;李昊;丁映月;于姣
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G06N3/08
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 向離山

1.一種基于LSTM神經網絡的煤礦沖擊地壓監測預警系統，其特征在于，包括：數據采集模塊、數據處理模塊、預警模塊、電源模塊和移動終端；

所述數據采集模塊用于采集沖擊地壓的監測數據；

所述數據處理模塊用于對所述監測數據進行處理識別；

所述預警模塊根據所述數據處理模塊的識別結果發出預警信息；

所述電源模塊用于將煤礦下的震動能轉化為電能，為所述采集模塊供電；

所述移動終端用于接收所述預警信息。

2.根據權利要求1所述的基于LSTM神經網絡的煤礦沖擊地壓監測預警系統，其特征在于，所述數據采集模塊包括：震動采集單元、應力采集單元和能量采集單元；

所述震動采集單元用于采集所述沖擊地壓的震動場數據，所述震動場數據包括：活動度、地音數據和電磁輻射數據；

所述應力采集單元用于采集所述沖擊地壓的應力場數據；所述應力場數據包括：鉆屑數據、應力值和震動波波速；

所述能量采集單元用于采集所述沖擊地壓的能量場數據；所述能量場數據包括：沖擊變形能。

3.根據權利要求1所述的基于LSTM神經網絡的煤礦沖擊地壓監測預警系統，其特征在于，所述數據處理模塊包括：訓練單元、預測單元和識別單元；

所述訓練單元用于訓練神經網絡模型；

所述預測單元用于將實時采集的所述監測數據，輸入至訓練后的所述神經網絡模型中，獲得預測的未來監測數據；

所述識別模塊用于識別實時采集的所述監測數據和所述未來監測數據，獲取對應的風險狀態。

4.根據權利要求3所述的基于LSTM神經網絡的煤礦沖擊地壓監測預警系統，其特征在于，所述訓練單元包括：獲取子單元、構建子單元、訓練子單元和驗證子單元；

所述獲取子單元用于獲取沖擊地壓的歷史監測數據，基于所述歷史監測數據建立數據集，并將所述數據集劃分為訓練集和測試集；

所述構建子單元用于構建LSTM神經網絡；

所述訓練子單元用于根據所述訓練集對所述LSTM神經網絡進行訓練，獲得初始神經網絡模型；

所述驗證子單元根據所述測試集對所述初始神經網絡模型進行驗證，獲得所述神經網絡模型。

5.根據權利要求4所述的基于LSTM神經網絡的煤礦沖擊地壓監測預警系統，其特征在于，所述LSTM神經網絡包括：輸入層、隱藏層和輸出層；

所述輸入層用于輸入所述歷史監測數據；

所述隱藏層用于迭代數據特征；

所述輸出層用于輸出未來時間段的監測數據。

6.根據權利要求3所述的基于LSTM神經網絡的煤礦沖擊地壓監測預警系統，其特征在于，所述預警模塊用于根據不同的所述風險狀態，發出對應不同等級的所述預警信息。

7.根據權利要求1所述的基于LSTM神經網絡的煤礦沖擊地壓監測預警系統，其特征在于，所述電源模塊包括：壓電發電單元和能量存儲單元；

所述壓電發電單元，用于收集煤礦中的震動能量，將所述震動能量轉化為電能，提供給所述數據采集模塊；

所述能量存儲單元，用于收集存儲所述壓電發電單元剩余的電能，在所述壓電發電單元發生故障時，仍能為所述數據采集模塊提供電能。

8.根據權利要求4所述的基于LSTM神經網絡的煤礦沖擊地壓監測預警系統，其特征在于，所述訓練單元中訓練所述神經網絡模型還包括：

將實時采集的所述監測數據放入到所述數據集中，實時更新所述數據集；

通過實時采集的所述監測數據來驗證所述預測單元的預測結果。