基于支持向量机的矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法技术方案

一种基于支持向量机的矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法，属于监测系统缺失数据补偿方法。包括步骤1：对矿井光纤光栅监测系统传感设备进行数据采集；步骤2：对光纤光栅传感设备采集的监测数据用时间序列表示并进行预处理；步骤3：选择与构造支持向量机的核函数；步骤4：选择确定支持向量机的超参数；步骤5：根据确定的核函数、损失函数及惩罚参数构建核矩阵，采用优化算法得到支持向量机最优参数值；步骤6：建立支持向量机回归函数模型，对数据进行拟合回归分析，得到缺失数据补偿结果，实现缺失数据的缺失补偿工作。本发明专利技术能够对监测缺失数据进行补偿，完善监测数据，使数据更加接近真实、可靠，保障了矿井安全生产、施工及稳定。

Missing data compensation method of mine fiber Bragg grating monitoring system based on support vector machine

A missing data compensation method for mine fiber Bragg grating monitoring system based on support vector machine (SVM) is proposed. Step 1: including data acquisition of mine monitoring system of fiber grating sensing device; step 2: the monitoring data of fiber grating sensing equipment collected by time series representation and preprocessing; step 3: select the kernel function of support vector machine and structure; step 4: choose to determine the parameters of support vector machine; step 5 according to the construction of nuclear function, determine the loss function and the penalty parameters of kernel matrix, using optimization method to get support vector machine optimized parameters; step 6: establish support vector machine regression function model for fitting the data by regression analysis, missing data compensation results, realize the lack of compensation for missing data. The invention can compensate the missing data, perfect the monitoring data, make the data more close to reality and reliable, and ensure the safety production, construction and stability of the mine.

【技术实现步骤摘要】
基于支持向量机的矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法
本专利技术涉及一种监测系统缺失数据补偿方法，特别是一种基于支持向量机的矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法。
技术介绍
在煤矿生产过程中，由于开采的影响导致巷道和工作面顶板处于非稳定状态，随着煤矿开采深度的不断增大，煤矿的矿山压力显现及煤矿安全压力更为明显，造成的灾害也越来越严重，如果不及时采取支护措施，便会发生顶板冒落、巷道变形、冲击矿压、瓦斯爆炸、煤矿突水、煤矿火灾等事故，给我国的煤矿业造成了巨大的损失，严重影响了从业人员的生命安全和矿井生产。因此建立一个先进的光纤光栅在线监测系统，就能有效监控矿井安全生产，有效地预防和减少煤矿事故的发生。光纤光栅作为一种新兴的研究领域，已经广泛的应用于光纤光栅传感技术方面并得到快速的发展，其中将光纤光栅传感器用于煤矿安全监测领域成为发展趋势并得到应用。光纤光栅传感器基于以上的光纤光栅传感技术，具有本质安全、测量精度高、抗干扰能力强，监测数据误差小、可实时在线长期监测等优点。在矿井安全生产工程关键参数监测过程中，当光纤光栅受到非均匀应力，容易发生光谱畸变等问题，导致中心波长无法采集或釆集不准确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于支持向量机的矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法，其特征是：矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法，包括以下几个步骤：步骤1：对矿井光纤光栅监测系统传感设备进行数据采集；步骤2：对光纤光栅传感设备采集的监测数据用时间序列表示并进行预处理；步骤3：选择与构造支持向量机的核函数；步骤4：选择确定支持向量机的超参数；步骤5：根据确定的核函数、损失函数及惩罚参数构建核矩阵，采用优化算法得到支持向量机最优参数值；步骤6：根据最优参数建立支持向量机回归函数模型，对数据进行拟合回归分析，得到缺失数据补偿结果，实现缺失数据的缺失补偿工作。

【技术特征摘要】
1.一种基于支持向量机的矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法，其特征是：矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法，包括以下几个步骤：步骤1：对矿井光纤光栅监测系统传感设备进行数据采集；步骤2：对光纤光栅传感设备采集的监测数据用时间序列表示并进行预处理；步骤3：选择与构造支持向量机的核函数；步骤4：选择确定支持向量机的超参数；步骤5：根据确定的核函数、损失函数及惩罚参数构建核矩阵，采用优化算法得到支持向量机最优参数值；步骤6：根据最优参数建立支持向量机回归函数模型，对数据进行拟合回归分析，得到缺失数据补偿结果，实现缺失数据的缺失补偿工作。2.根据权利要求1所述的基于支持向量机的矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法，其特征是：所述的步骤1中，具体的：所述的矿井光纤光栅监测系统包括地面数据处理及控制子系统、井下传输通讯子系统和井下传感监测子系统，其中地面数据处理及控制子系统包括光纤光栅信号处理器和电脑主机，井下传输通讯子系统包括矿用通信光缆和光缆接续盒，井下传感设备监测子系统包括至少一个光纤光栅传感设备；所述的光纤光栅传感设备包括光纤光栅顶板离层仪、光纤光栅锚杆测力计、光纤光栅测力锚杆、光纤光栅钻孔应力计、光纤光栅温度传感器、光纤光栅支架压力计、光纤光栅振动传感器、光纤光栅倾角传感器、光纤光栅水压传感器；所述的光纤光栅传感设备监测的数据根据监测参数、传感设备安装位置、变化特性的特点，选择合适的传感设备数据作为支持向量机的训练样本，根据这些传感设备的数据时变规律，对缺失数据值进行估计。3.根据权利要求1所述的基于支持向量机的矿井光纤光栅监测系统缺失数据补偿方法，其特征是：步骤2中，具体的：首先，在矿井开采技术条件、地质条件、边界条件及噪声复杂影响因素使得数据的波动性较大，因此根据所选择的光纤光栅传感设备监测数据用时间序列表示，并对时间序列数据进行预处理；所述的时间序列数据的预处理分为数据的归一化和小波去噪，其具体实现包括以下子步骤：步骤2.1：根据选择的数据训练样本，对其进行归一化处理，将样本输入数据规整到[0,1]区间范围内，计算公式为：式中，xi为样本输入数据，x'i为归一化之后xi的变量，xmax为样本输入数据的最大值，xmin为样本输入数据的最小值；步骤2.2：对监测数据时间序列进行小波去噪，消除噪声误差并提取变形规律特征，具体步骤为：首先选择小波滤波系数构造变换矩阵进而确定监测数据小波分解层次，其次确定小波分解层次的高频系数，对高频系数进行阈值量化处理，最后用小波分解的低频...

【专利技术属性】
技术研发人员：方新秋，梁敏富，刘兴国，吴刚，陈宁宁，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32