基于决策融合的多系统矿井顶板安全预警系统及其实现方法

摘要

本发明公开了基于决策融合的多系统矿井顶板安全预警系统，由设置于传感器收集实时压力监测数据，取平均值作为训练支架压力监测数据X₁，用以建立支架压力子系统；由超前压力传感器收集煤层或岩层应力分布信息，得到训练超前压力检测数据X₂，建立超前压力子系统；由离层仪收集临近采场的顶板岩柱内岩石的离层状况，处理后得到训练顶板离层监测数据X₃，建立顶板离层子系统；将各子系统中的数据重构得到相应预测值：Y₁、Y₂和Y₃，然后将各预测值通过统计识别模式进行归一化决策融合，得到融合后的信息。该基于决策融合的多系统矿井顶板安全预警系统预测和泛化能力高。

主权项

基于决策融合的多系统矿井顶板安全预警系统，其特征在于，包括以下：由设置于液压支架的前柱、后柱、前探梁处的传感器收集实时压力监测数据，并将各处的实时压力监测数据平均化，并取平均值作为训练支架压力监测数据X₁，用以建立支架压力子系统；由设置于煤层或岩层中水平钻孔中的超前压力传感器收集煤层或岩层应力分布信息，并由二次仪表接收信息并处理，得到训练超前压力检测数据X₂，用以建立超前压力子系统；由设置于回采工作面上方顶板岩层内的离层仪收集临近采场的顶板岩柱内岩石的离层状况，处理后得到训练顶板离层监测数据X₃，用以建立顶板离层子系统；将上述各子系统中的数据重构，得到相应的预测值：Y₁、Y₂和Y₃，然后将上述各预测值通过统计识别模式进行归一化决策融合，得到融合后的信息；所述数据重构的过程如下：将上述各子系统中的训练数据分解为若干个固有模态分量IMF和趋势项，将所述趋势项看作平稳时间序列，然后将固有模态分量IMF和线性的趋势项进行模拟预测，并将模拟预测后的值进行合成重构；采用聚合经验模态分解方法EEMD对各子系统中的数据分解为线性和非线性的两组：(1)将一个传感器监测的信号进行经验模态分解法EMD分解得到：其中：x(t)为原始振动信号；c_j为每次分解出的本征模态函数；r_n为剩余函数，代表信号的整体变化趋势；(2)进行EEMD分解：2.1在顶板数据中加入白噪声序列，x_i(t)＝x(t)+kn_i(t)，其中：kn_i(t)为计算第i次时，在信号中加入的高斯白噪声；2.2将加入白噪声的序列分解为特征模函数分量IMF；2.3每次加入不同的白噪声序列，反复重复步骤2.1和2.2，当i<N时，每次加入不同的白噪声信号，并使i＝i+1；2.4把分解得到的各个IMF均值作为最终的结果；最终的本征模态函数为：其中：c_ij表示第i次新加入的高斯白噪声后分解所得到的第j个IMF。