1.一种矿井监测数据异常波动预警方法,其特征在于,所述方法基于矿井监测数据和异常波动预警指标体系,具体实现方法包括以下步骤:
步骤1:连接矿端监测监控数据库,查询矿井各类监测点实时监测数据和历史监测数据;其中,所述矿井各类监测点表示监测值为模拟量的监测点;
步骤2:根据异常过滤系数对基数取值范围内的所述历史监测数据进行异常过滤处理,得到监测正常的参考基数;
步骤3:按设置的基数颗粒度对所述参考基数进行分割均值计算生成参考基数集,并根据所述参考基数集及预警拟合方式计算生成对应的拟合函数;其中,所述预警拟合方式包括:均值拟合、线性拟合及非线性拟合;
步骤4:根据所述拟合函数计算所述参考基数集中每个元素对应的偏差,生成基数偏差集,并利用所述基数偏差集计算生成参考标准差作为监测点的监测数据正常波动范围参考基准值;
步骤5:根据拟合函数计算所述实时监测数据的实时偏差,结合预警分析方法计算所述实时偏差和所述参考标准差的对比值,将所述对比值与多级预警指标的区间设值进行对比,判断所述实时监测数据是否为异常波动,以及和判断所述实时监测数据对应的预警级别;
步骤6:将所述拟合函数对应的拟合线、所述参考基数集、所述实时监测数据、所述参考标准差在同一坐标系中采用不同颜色、线形进行展示,并结合gis空间地图服务通过布点方式展示全矿各类测点异常波动实时预警情况。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述判断所述实时监测数据是否为异常波动的步骤,包括:
将所述对比值与多级预警指标区间设值进行对比,判断所述对比值是否在所述预警指标区间内;
若否,跳转执行所述步骤2;
若是,判断所述测点状态是否为持续预警状态;如果是,则更新实时预警状态;如果否,则生成异常波动实时预警数据,并将所述实时监测数据标记为异常监测数据并存储,所述异常监测数据参与下一轮计算过程中的数据异常过滤计算,跳转执行步骤2。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述得到监测正常的参考基数的方法,包括:
(1)当
(2)当
(3)当0.5≤k时,视作本轮取值范围内数据异常率较高,不能用作监测点正常波动参考标准的生成,续用上一轮参考标准差作为监测正常的所述参考基准值,跳转执行所述步骤5;
其中:
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述查询矿井各类监测点实时监测数据和历史监测数据的方法,包括:
根据设置的所述基数取值范围获取该时间范围内的历史监测数据;其中,所述基数取值范围表示当前时间至历史某一时刻的时间长度。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述按设置的基数颗粒度对所述参考基数进行分割均值计算生成参考基数集的方法,包括:
根据所述基数颗粒度所设的值将所述基数取值范围分割为若干个时间段,取每个时间段中间时间点组成拟合时间集ti(t1,t2,t3,t4......ti),并将每个时间段内的所述参考基数取平均值;
将所述平均值组成所述参考基数集ai{(t1,a1),(t2,a2),(t3,a3)......(ti,ai)}。
6.根据权利要求1或5所述的方法,其特征在于,所述利用所述基数偏差集计算生成参考标准差的方法,包括:
将所述拟合时间集带入所述拟合函数中进行计算,得到所述参考基数集对应的标准拟合集bi{(t1,b1),(t2,b2),(t3,b3)......(ti,bi)};
利用所述参考基数集和所述标准拟合集,得到所述基数偏差集;
利用所述基数偏差集进行计算,得到所述参考标准差;其中,所述参考标准差计算如下:
其中:δ为所述参考标准差,n为所述参考基数集中元素个数,ai为拟合时间ti对应的参考基数,bi为拟合时间ti对应的标准拟合计算值。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预警分析方法包括“实时偏差/标准差”和“实时偏差-标准差”两种;
所述预警分析方法的计算公式如下:
x=s-δ或x=s/δ
其中:x为实时偏差与参考标准差的对比值,δ为所述参考标准差,s为实时监测数据的实时偏差。
8.根据权利要求1或7所述的方法,其特征在于,所述实时监测数据对应的预警级别的判断方法,包括:
(1)设置多级预警指标ii{(0,ii],(ii,ii-1]......(i3,i2],(i2,i1],(i1,+∞)}。
(2)当判断对比值x属于预警指标ii中第i区间时,则该预警级别为i级。
9.一种矿井监测数据异常波动预警装置,其特征在于,所述装置基于矿井监测数据和异常波动预警指标体系,所述装置,包括:
数据库查询模块,用于步骤1:连接矿端监测监控数据库,查询矿井各类监测点实时监测数据和历史监测数据;其中,所述矿井各类监测点表示监测值为模拟量的监测点;
异常过滤模块,用于步骤2:根据异常过滤系数对基数取值范围内的所述历史监测数据进行异常过滤处理,得到监测正常的参考基数;
拟合函数计算模块,用于步骤3:按设置的基数颗粒度对所述参考基数进行分割均值计算生成参考基数集,并根据所述参考基数集及预警拟合方式计算生成对应的拟合函数;其中,所述预警拟合方式包括:均值拟合、线性拟合及非线性拟合;
参考标准差计算模块,用于步骤4:根据所述拟合函数计算所述参考基数集中每个元素对应的偏差,生成基数偏差集,并利用所述基数偏差集计算生成参考标准差作为监测点的监测数据正常波动范围参考基准值;
异常波动及预警级别判断模块,用于步骤5:根据拟合函数计算所述实时监测数据的实时偏差,结合预警分析方法计算所述实时偏差和所述参考标准差的对比值,将所述对比值与多级预警指标的区间设值进行对比,判断所述实时监测数据是否为异常波动,以及判断所述实时监测数据对应的预警级别;
展示模块,用于步骤6:将所述拟合函数对应的拟合线、所述参考基数集、所述实时监测数据、所述参考标准差在同一坐标系中采用不同颜色、线形进行展示,并结合gis空间地图服务通过布点方式展示全矿各类测点异常波动实时预警情况。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述异常波动及预警级别判断模块,包括:
区间判断子模块,用于将所述对比值与多级预警指标区间设值进行对比,判断所述对比值是否在所述预警指标区间内。