專利名稱：礦井瓦斯監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦井瓦斯監(jiān)測方法，特別是涉及一種基于多信息融合的礦井瓦斯監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
隨著煤礦開采深度的增加，井下地質(zhì)狀況的多樣性、瓦斯賦存的復雜性和瓦斯突出的不確定性更為顯著，使煤礦安全生產(chǎn)存在極大的安全隱患。礦井瓦斯監(jiān)測主要是對井下瓦斯及CO濃度、粉塵含量、溫度、風速、負壓等參數(shù)進行實時檢測。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。如圖1所示，其包括監(jiān)測主站計算機及井下各分站的多個不同類型的傳感器，如瓦斯傳感器、溫度傳感器、負壓傳感器、CO傳感器、風速傳感器及粉塵傳感器等，可見，現(xiàn)有技術(shù)的礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)需采用大量不同類型的傳感器，但由于傳感器測量精度所限及環(huán)境因素的干擾，會使測量數(shù)據(jù)與實際存在偏差，更為嚴重的是，井下復雜環(huán)境中有害氣體的侵蝕會使部分傳感器喪失檢測能力。傳統(tǒng)的很多解決方法是利用單傳感器進行多次測量或多個傳感器測量數(shù)據(jù)取平均值，這樣雖然能在一定程度上提高測控系統(tǒng)的可靠性，但無法滿足系統(tǒng)實時性的要求，不準確的測量數(shù)據(jù)仍會影響最終判斷結(jié)果。綜上所述，可知先前技術(shù)之礦井瓦斯監(jiān)測方法存在可靠性、實時性差的問題，因此實有必要提出改進的技術(shù)手段，來解決此一問題

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種礦井瓦斯監(jiān)測方法，其利用分批估計理論和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對井下傳感器信息進行兩級融合的設(shè)計方法，從多信息的視角進行處理、綜合，得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，剔除無用和錯誤的成分， 保留正確和有用的成分，最終實現(xiàn)信息的優(yōu)化，使之能夠完善、準確地反映環(huán)境特征提高了對目標的識別速度和可靠性，經(jīng)過融合后的傳感器信息具有冗余性、互補性和實時性。為達上述及其他目的，本發(fā)明提供一種礦井瓦斯監(jiān)測方法，包括如下步驟采用分批估計理論對來自不同分站的同類傳感器的各個參數(shù)進行融合處理，以獲得較準確的一級融合結(jié)果；以及采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對該一級融合結(jié)果進行綜合處理，最終得出井下環(huán)境信息并作出安全評定。進一步地，該采用分批估計理論對來自不同分站的同類傳感器的各個參數(shù)進行融合處理以獲得較準確的一級融合結(jié)果的步驟還包括如下步驟針對每組不同分站的同類傳感器，獲得一組測量數(shù)據(jù)，并按照空間位置相鄰的傳感器不同組的原則將其分成兩組；計算獲得每組測量數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值參數(shù)與標準誤差參數(shù)；以及根據(jù)分批估計理論對計算所獲得的各參數(shù)進行融合處理，獲得一次融合結(jié)果。進一步地，該一次融合結(jié)果為2 2 2 2 CTl + CT 2CTl + CT 2其中，。與^^分別表示每組測量數(shù)據(jù)的標準誤差參數(shù)，$、$表示每組測量數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值參數(shù)。進一步地，該采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對該一級融合結(jié)果進行綜合處理并最終得出井下環(huán)境信息作出安全評定的步驟還包括如下步驟選擇確定所采用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；根據(jù)輸入層獲得的該一級融合結(jié)果及各節(jié)點的連接權(quán)值獲得隱層及輸出層每個節(jié)點的總輸入與輸出，并計算獲得輸出誤差。進一步地，在賦予初始權(quán)值及輸入向量后進行網(wǎng)絡(luò)訓練，調(diào)整該些連接權(quán)值，以使該輸出誤差達到期望值。進一步地，權(quán)值調(diào)整量與該輸出誤差的梯度下降成正比。進一步地，該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其包含輸入層、隱層和輸出層， 該輸入層接收該一級融合結(jié)果，該輸出層輸出井下安全狀況信息。進一步地，該輸入層節(jié)點數(shù)為6，輸出層節(jié)點數(shù)為5，隱層節(jié)點數(shù)為10。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種礦井瓦斯監(jiān)測方法，其利用分批估計理論和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對井下傳感器信息進行兩級融合的設(shè)計方法，從多信息的視角進行處理、綜合，得到各種信息的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，剔除無用和錯誤的成分，保留正確和有用的成分，最終實現(xiàn)信息的優(yōu)化，使之能夠完善、準確地反映環(huán)境特征提高了對目標的識別速度和可靠性，經(jīng)過融合后的傳感器信息具有冗余性、互補性和實時性。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明一種礦井瓦斯監(jiān)測方法的步驟流程圖；圖3為圖2中步驟201的詳細步驟流程圖；圖4為圖2中步驟202的詳細步驟流程圖；圖5為本發(fā)明較佳實施例中BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型示意圖；圖6為本發(fā)明較佳實施例中網(wǎng)絡(luò)訓練誤差曲線示意圖。
具體實施例方式以下通過特定的具體實例并結(jié)合

本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。圖2為本發(fā)明一種礦井瓦斯監(jiān)測方法的步驟流程圖，應(yīng)用于圖1之礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，至少包括如下步驟步驟201，采用分批估計理論對來自不同分站的同類傳感器的各個參數(shù)進行融合處理，以獲得較準確的融合結(jié)果(測量結(jié)果)。這實際上是本發(fā)明中的一級融合，以下將配合圖3對此步驟的具體實現(xiàn)進行詳細說明
〔0032〕 步驟301，針對每組特定的傳感器，如不同分站的同類傳感器，首先得出一組測量 數(shù)據(jù)，然后按照空間位置相鄰的傳感器不同組的原則分成兩組； 〔0033〕 步驟302，計算獲得每組測量數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值與標準誤差等參數(shù)； 〔0034〕 設(shè)第一組測量數(shù)據(jù)為0”，012，013，…，0101曰吣
^^1 171
〔0035〕 其算術(shù)平均值為
權(quán)利要求
1.一種礦井瓦斯監(jiān)測方法，包括如下步驟采用分批估計理論對來自不同分站的同類傳感器的各個參數(shù)進行融合處理，以獲得較準確的一級融合結(jié)果；以及采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對該一級融合結(jié)果進行綜合處理，最終得出井下環(huán)境信息并作出安全評定。
2.如權(quán)利要求1所述的礦井瓦斯監(jiān)測方法，其特征在于，該采用分批估計理論對來自不同分站的同類傳感器的各個參數(shù)進行融合處理以獲得較準確的一級融合結(jié)果的步驟還包括如下步驟針對每組不同分站的同類傳感器，獲得一組測量數(shù)據(jù)，并按照空間位置相鄰的傳感器不同組的原則將其分成兩組；計算獲得每組測量數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值參數(shù)與標準誤差參數(shù)；以及根據(jù)分批估計理論對計算所獲得的各參數(shù)進行融合處理，獲得一次融合結(jié)果。
3.如權(quán)利要求1所述的礦井瓦斯監(jiān)測方法，其特征在于，該一次融合結(jié)果為2 2 2 2 (Tl + (J2(Tl + G 2其中，。與02分別表示每組測量數(shù)據(jù)的標準誤差參數(shù)，i、&表示每組測量數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值參數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的礦井瓦斯監(jiān)測方法，其特征在于，該采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對該一級融合結(jié)果進行綜合處理并最終得出井下環(huán)境信息作出安全評定的步驟還包括如下步驟選擇確定所采用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；根據(jù)輸入層獲得的該一級融合結(jié)果及各節(jié)點的連接權(quán)值獲得隱層及輸出層每個節(jié)點的總輸入與輸出，并計算獲得輸出誤差。
5.如權(quán)利要求4所述的礦井瓦斯監(jiān)測方法，其特征在于在賦予初始權(quán)值及輸入向量后進行網(wǎng)絡(luò)訓練，調(diào)整該些連接權(quán)值，以使該輸出誤差達到期望值。
6.如權(quán)利要求5所述的礦井瓦斯監(jiān)測方法，其特征在于權(quán)值調(diào)整量與該輸出誤差的梯度下降成正比。
7.如權(quán)利要求4所述的礦井瓦斯監(jiān)測方法，其特征在于該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為三層BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其包含輸入層、隱層和輸出層，該輸入層接收該一級融合結(jié)果，該輸出層輸出井下安全狀況信息。
8.如權(quán)利要求4所述的礦井瓦斯監(jiān)測方法，其特征在于該輸入層節(jié)點數(shù)為6，輸出層節(jié)點數(shù)為5，隱層節(jié)點數(shù)為10。
全文摘要
本發(fā)明公開一種礦井瓦斯監(jiān)測方法，包括如下步驟采用分批估計理論對來自不同分站的同類傳感器的各個參數(shù)進行融合處理，以獲得較準確的一級融合結(jié)果；以及采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對該一級融合結(jié)果進行綜合處理，最終得出井下環(huán)境信息并作出安全評定，本發(fā)明采用分批估計理論和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對井下傳感器數(shù)據(jù)進行兩級融合，在很大程度上降低了測量誤差，提高了數(shù)據(jù)的準確性，準確地反映煤礦井下的瓦斯分布情況，提高了對瓦斯監(jiān)測的速度和可靠性，經(jīng)過融合后的傳感器信息具有冗余性、互補性和實時性。
文檔編號G06F19/00GK102567640SQ201110453798
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者王海軍 申請人:上海電機學院