一种基于人工智能的超导量子磁探测方法技术

本发明专利技术实施例提出一种基于人工智能的超导量子磁探测方法，涉及磁探测处理技术领域。步骤1：系统初始化，开始采集信号；步骤2：对采集到的信号进行处理；步骤3：对处理的结果进行数据分析。具有无损伤、准确性高和安全性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工智能的超导量子磁探测方法
本专利技术涉及磁探测
，具体而言，涉及一种基于人工智能的超导量子磁探测方法。
技术介绍
我国在世界上是名列前茅的煤炭生产大国，煤炭是我国第一大能源，煤炭的大规模开发为国民经济的发展提供了保证，近些年来对煤炭能源的开采越来越频繁，而矿井水害一直都是制约着我国煤炭生产与发展的关键因素之一，其不仅影响了矿业工程建设的进度和质量，而且也带来了诸多安全隐患。我国是煤矿水害事故多发国家，据相关数据统计，2011年矿井水害事故85起，造成469人死亡，其中突水事故16起；2010年发生矿井水害事故71起，死亡人数为641人，其中突水事故6起，死亡人数79人。矿井水害不仅造成人员伤亡，而且给国家带来的经济损失极为严重。在重特大事故中，水害事故占居第2位，其中在水害事故中老窑突水及岩溶突水占大部分。矿井突水的显著特征之一就是老窑采空区出水问题，其中老窑水及分布和含水量多少以及对其通道的精细探查不足是形成这一问题的重要原因。由于多年累积的历史因素，在我国很多大型煤炭生产基地周边都存在着老窑破坏问题，致使形成很多的采空区，老窑水常聚积在采空区下部，一旦在勘探过程中掘透隔水岩层会导致积水喷涌而出，破坏力相当巨大。地下水径流是地下水循环系统的重要环节,它将地下水的补给区与排泄区紧密地联系在一起，形成统一的整体，径流的强弱影响着含水层的水量与水质的形成过程。根据沿程的地形和含水层可分为3种径流方向的地下水：1、分布在当含水层分布面积广且大致水的平面式的运动的地下径流；2、山前洪积扇中的分散多方向的放射式地下水；3、在带状分布的向斜、单斜含水层中的纵向或横向的地下水径流。但这种复杂多变性,总离不开地下水从补给区向排泄区汇集,并沿着路径中阻力最小方向前进，即自势能高处向势能较低处运动，反映在平面上，地下水流方向，总是垂直于等水位线的方向。地下水的径流强度，即地下水的流动速度与含水层的透水性，补给区与排泄区之间水力坡度成正比，对承压水来说，还与蓄水构造的开启与封闭程度有关。在自然条件下，地下水的存储空间与径流类型复杂多变，往往出现多种组合类型。随着我国矿山深度开采的逐渐加大，交通以及水电设施的持续建设，工程中所面临的水文地质条件进一步复杂，地下工程中水害的“水压高、流量大、防治难”等显著特点已经成为了世界级的难题。在矿产资源开发过程中，如果对于地下水的探测不够准确，则容易引发水患事故，严重威胁井下生产，造成重大人员伤亡和财产损伤，导致非常严重的后果，当前迫切的需要采用先进的技术和手段对矿井水患事故进行预警和防范。因此，开展地下工程的水害预测、预报、预警、治理相关方面的研究具有重要的理论意义与工程应用价值。目前国内外探测地下水方法有井下微震法、超前雷达法、直流电阻法和磁共振方法。各种探测方法特点如下：(1)井下微震法：探测距离远，易于识别井下小断层等地质构造，但是对含水空洞和小区域的空洞不敏感；(2)超前雷达法：探测距离短，精度高，操作方便但无法区分含水和不含水空洞，探测有效距离大约在10m左右；(3)直流电阻法：精度高，有利于探明巷道两侧和底板的含水情况。方向性差，超前勘探功能弱，现场布置时间长，工艺复杂，成本相对低；(4)磁共振方法：解唯一，并且对地表无伤害，但是工作时间相对较长，且受电磁干扰的影响很大。(5)磁法探测：属于被动探测，对于磁异常明显的水源探测效果较好，但对于水源位置、深度等的反演能力较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于人工智能的超导量子磁探测方法，具有无损伤、准确性高和安全性高的优点。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：一种基于人工智能的超导量子磁探测方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：系统初始化，开始采集信号；步骤2：对采集到的信号进行处理；步骤3：对处理的结果进行数据分析。进一步的，所述步骤1采集信号的方法包括：采用SQUID传感器及其电子学系统、低温保持器、无磁移动床、电磁屏蔽室和数据采集处理系统构成的采集系统进行采集。进一步的，采集信号过程中SQUID传感器与杜瓦位于屏蔽室中，被测对象平躺在无磁移动床上，杜瓦悬挂在屏蔽室中央位于人体前胸正上方，杜瓦的高度可通过旋转悬挂支架来调节，SQUID传感器要尽可能地靠近杜瓦底部以缩短与前胸之间的距离。其他的室温电子学设备，包括SQUID控制器、示波器、数据采集系统等均位于屏蔽室外，SQUID与控制器之间通过一根低温电缆连接。进一步的，所述步骤2中，对采集到的信号进行处理的方法包括：使用标量ea和eW描述平面上每一个点的矢量系统a和W电流密度分布结构，相应地，使用以下算法确定该值：参数e定义为源平面相应点系统a和W电流密度矢量之和的矢量振幅：计算每一个电流系统a和W标量参数e的整数值(源平面上)；计算每一个系统a和W的标示参数的“标准化”分布，使总幅度等于1；-使用得到的数值计算以下参数：参数Δ(“熵”)只有正值，如果研究的配对分布图的矢量电流密度分布完全一致，则该值等于零。进一步的，所述步骤3中对处理的结果进行数据分析的方法包括：采用预设的训练数据集对预设的网络架构进行训练，获得训练后的模型；采用预设的测试数据集对所述训练后的模型进行测试，获得感受性曲线；将待分析数据导入所述训练后的模型，输出待分析数据的逻辑输出值；将所述待分析数据的逻辑输出值在所述感受性曲线中进行比对，计算并输出分析结果。本专利技术实施例提供的一种基于人工智能的超导量子磁探测方法，主要用于SQUID探测器所得到的磁异常信号反演运算，根据地下水的磁特征参数，对其分布状态进行分离及提取，对地下是否存在地下水进行判断和预测。拟采用底层数据初步处理，进行精确坐标修正补偿、背景场噪声剔除、区域局部坐标(平滑观察窗口)与全局坐标映射。对采用超导SQUID高精度磁二阶张量测量的数据，进行欧反褶积法进行磁位异常源计算。通过对各节点上的欧拉齐次方程采用傅里叶变换，以消除多解问题和假源误报。在每一步的实施过程中，要不断地通过信息反馈，以回到上一层设计，以达到在各技术层都能得到不断优化的目标。通过磁异常分层处理技术，实现地下水的位置、体积及流向探测。将得到的反演数据传递给数据分析中心，进行图像相关技术处理，以达到甄别、判定地下水的成分，深度，分布区域等目的。由于不同地质条件下地下水的成分及周边环境因素存在差异，本项目拟建立起用于安全监控的地下水数据库框架，通过不断增加探测案例，实现数据库的丰富及完善，最终形成可广泛应用于我国领土范围内，满足矿产、地质等领域实际需求的地下水数据库。通过上述创新点的引入，提升设备性能，使我国在磁异场源的辨识技术上达到国际领先水平。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术实施例提供的基于人工智能的超导量子磁探测方法的系统示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人工智能的超导量子磁探测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：系统初始化，开始采集信号；步骤2：对采集到的信号进行处理；步骤3：对处理的结果进行数据分析。

【技术特征摘要】
1.一种基于人工智能的超导量子磁探测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：系统初始化，开始采集信号；步骤2：对采集到的信号进行处理；步骤3：对处理的结果进行数据分析。2.如权利要求1所述的基于人工智能的超导量子磁探测方法，其特征在于，所述步骤1采集信号的方法包括：采用SQUID传感器及其电子学系统、低温保持器、电磁屏蔽室和数据采集处理系统构成的采集系统进行采集。3.如权利要求2所述的基于人工智能的超导量子磁探测方法，其特征在于，采集信号过程中SQUID传感器与杜瓦位于屏蔽室中，杜瓦悬挂在屏蔽室中央位于人体前胸正上方，杜瓦的高度可通过旋转悬挂支架来调节，SQUID传感器要尽可能地靠近杜瓦底部以缩短与前胸之间的距离。其他的室温电子学设备，包括SQUID控制器、示波器、数据采集系统等均位于屏蔽室外，SQUID与控制器之间通过一根低温电缆连接。4.如权利要求3所述的基于人工智能的超导量子磁探测方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：康东，姬有仓，刘伟，李玉红，杨小峰，康羽翎，白成武，张丽娟，李庭筠，
申请(专利权)人：成都同创众益科技有限公司，四川煤矿安全监察局安全技术中心，
类型：发明
国别省市：四川,51