一种地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法技术

本发明专利技术公开了一种地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法。利用3σ准则精度误差分析法、线性回归分析法，在得出正负波形队列后，采用T型信号分析方法对设备的波形变化进行分析，根据分析判断波形动态预警设备，判断设备的稳定性状态，从而排查出故障设备。本发明专利技术具有降低人力成本，故障排查的效率、准确度高的特点。准确度高的特点。准确度高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害防治用监测设备故障排查
，特别是一种地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法。

技术介绍

[0002]随着近年来区域性地质灾害频发，造成巨大的经济损失，对地质灾害的防治预警变得越发重要。裂缝计在地质灾害防治中主要用于监测地裂缝情况。但目前地裂缝的监测使用存在下述缺点：
[0003]由于地质灾害防治区域范围较广，通常需要在该区域内布置大量的裂缝计进行监测，如此多数量的裂缝计中会存在少数裂缝计因某些故障出现采样失真，采样的监测数据不符合监测对象实际情况的状况，最终导致监测精度降低。而由于监测点多、监测设备(裂缝计)也多，上传的数据量大，使用人工对故障裂缝计排查核对的成本高，效率低，很难精确定位到存在故障的设备。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法。本专利技术具有降低人力成本，故障排查的效率、准确度高的特点。
[0005]本专利技术的技术方案：一种地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法，采集待排查区域内所有裂缝计的监测数据进行深度分析，包括下述步骤：
[0006]a.将待排查的所有裂缝计设备设置为一个待处理队列；
[0007]b.抽取排序：选择一个待处理队列中的裂缝计对象，将其预设时间段内的所有监测数据抽取到一个独立的数据表中；将监测数据中的前端设备采样时间搓转换为常用的时间格式yyyy
‑
MM
‑
dd HH24:mm:ss，并按照采样时间对监测数据进行排序；
[0008]c.3σ数据清洗：对已排序好的监测数据进行3σ精度数理分析处理，剔除监测数据中的不可靠数据，得到可靠采样数据集；
[0009]d.直线回归拟合：对所述的可靠采样数据集，采用线性回归分析法的最小二乘逼近来拟合回归直线，得到直线方程y＝bx+a；
[0010]e.归零误差计算：将可靠采样数据集中的x坐标值代入直线方程计算出对应的y值；再将x坐标值在可靠采样数据集中对应的测量值V与y值相减得出精度偏差δ＝V
‑
y；
[0011]f.正负波动误差确认：当|δ|＞θ时，判定为测量精度偏差过大，会对监测预警模型造成误报影响，其中θ为正/负波形影响量，为用户提供的管理经验判断值，为正值；依据上述判断依据，将δ＞θ，记为1；δ＜
‑
θ，记为
‑
1；
‑
θ≤δ≤θ，记为0；从而得到正负波形队列；
[0012]g.判断波形动态预警设备：采用T型信号分析方法对正负波形队列的波形变化进行分析，综合判断裂缝计的稳定性状态；
[0013]h.循环步骤b～g，依次对待处理队列中的其他裂缝计设备进行故障排查。
[0014]前述的地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法的步骤c中，3σ数据清洗的过程如
下：
[0015]首先，计算已排序好的监测数据的算术平均值μ；
[0016]其次，计算已排序好的监测数据的正态标准差σ；
[0017]最后，计算出满足采样率正态分布概率为95％的取值范围[μ
‑
2σ,μ+2σ]；并将该取值范围外的不可靠数据剔除，得到可靠采样数据集。
[0018]前述的地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法的步骤d中，直线回归拟合过程如下：
[0019]模型计算方程：
[0020][0021]用最小二乘法估计参数b,设x服从正态分布,分别求对a、b的偏导数并令它们等于零，得方程组解为
[0022][0023]其中且为观测值的样本方差；线性方程称为关于x的线性回归方程,称为回归系数,对应的直线称为回归直线；x是数据按照时间戳排序后的自然序列编号值；y是每个序列数据对应的裂缝计传回平台的设备检测值；
[0024]先求x,y的平均值
[0025]再用公式代入求解:
[0026]后把x
i
,y
i
的平均数代入
[0027]求出a并代入总的公式得到线性回归方程。
[0028]前述的地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法的步骤g过程如下：将正负波形队列执行|Xn+1
‑
Xn|运算，即将正负波形队列中相邻两个数据相减，统计|Xn+1
‑
Xn|≠0的出现次数合计、次数密度和|Xn+1
‑
Xn|的非零值合计，依此综合判断裂缝计的稳定性状态。
[0029]前述的地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法中，在对采集到的待排查区域内所有裂缝计的监测数据进行深度分析前，先对监测数据进行预处理，剔除非设备故障导致的异常数据，并剔除该异常数据对应的裂缝计。
[0030]前述的地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法中，所述的预处理过程包括：
[0031]采样数据过高异常分析：通过3σ准则对裂缝计采样的监测数据的总条数进行分析，剔除采样总条数超过[μ
‑
σ,μ+σ]范围外的裂缝计及该裂缝计所对应的监测数据；
[0032]前述的地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法中，所述的预处理过程还包括：
[0033]采样频率过低异常分析：剔除采样的监测数据的总条数低于最低采样要求的裂缝计及该裂缝计所对应的监测数据。
[0034]前述的地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法中，所述的预处理过程还包括：
[0035]设备重置异常分析：剔除设备前端采样时间不合理的裂缝计及该裂缝计所对应的
监测数据。
[0036]有益效果：与现有技术相比，本专利技术能够对监测数据进行抽取、清洗和计算，主要利用3σ准则精度误差分析法、线性回归分析法，在得出正负波形队列后，采用T型信号分析方法对设备的波形变化进行分析，根据分析判断波形动态预警设备，判断设备的稳定性状态，从而排查出故障设备；通过该方法，大大减少了工作人员前期数据抽取、清洗、处理的时间成本与人力成本；同时，通过该方法对数据的处理，能够进一步判断监测设备的稳定性，也能够更加快速并准确的定位到监测故障设备，为灾情预警提供了报障，也为后续地质灾害防治模型进一步优化提供可能。
[0037]为了进一步说明本专利技术有益效果，专利技术人从成本角度进行了如下计算：
[0038]1、监测单位成本：在本专利技术使用之前，某区域内各环境监测单位在接收到监测预警后，需第一时间赶往灾害危及范围进行如下处理：
①
撤离周围受影响住户；
②
实地检查设备稳定性；
③
实地检测设备状况，评估预警预报是否为误报。下面为产生一次误报的成本分析：
[0039](1)第一时间撤离受影响住户成本计算，按撤离受影响住户100人计算：
[0040]安置人员基本费用(车费+住宿+饮食)：350元/人/天
[0041]安置百人一天成本总计：35000元
[0042](2)从县局前往监测设备所在地，基本配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法，其特征在于：采集待排查区域内所有裂缝计的监测数据进行深度分析，包括下述步骤：a.将待排查的所有裂缝计设备设置为一个待处理队列；b.抽取排序：选择一个待处理队列中的裂缝计对象，将其预设时间段内的所有监测数据抽取到一个独立的数据表中；将监测数据中的前端设备采样时间搓转换为常用的时间格式yyyy
‑
MM
‑
dd HH24:mm:ss，并按照采样时间对监测数据进行排序；c.3σ数据清洗：对已排序好的监测数据进行3σ精度数理分析处理，剔除监测数据中的不可靠数据，得到可靠采样数据集；d.直线回归拟合：对所述的可靠采样数据集，采用线性回归分析法的最小二乘逼近来拟合回归直线，得到直线方程y＝bx+a；e.归零误差计算：将可靠采样数据集中的x坐标值代入直线方程计算出对应的y值；再将x坐标值在可靠采样数据集中对应的测量值V与y值相减得出精度偏差δ＝V
‑
y；f.正负波动误差确认：当|δ|＞θ时，判定为测量精度偏差过大，会对监测预警模型造成误报影响，其中θ为正/负波形影响量，为用户提供的管理经验判断值，为正值；依据上述判断依据，将δ＞θ，记为1；δ＜
‑
θ，记为
‑
1；
‑
θ≤δ≤θ，记为0；从而得到正负波形队列；g.判断波形动态预警设备：采用T型信号分析方法对正负波形队列的波形变化进行分析，综合判断裂缝计的稳定性状态；h.循环步骤b～g，依次对待处理队列中的其他裂缝计设备进行故障排查。2.根据权利要求1所述的地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法，其特征在于，步骤c中，3σ数据清洗的过程如下：首先，计算已排序好的监测数据的算术平均值μ；其次，计算已排序好的监测数据的正态标准差σ；最后，计算出满足采样率正态分布概率为95％的取值范围[μ
‑
2σ,μ+2σ]；并将该取值范围外的不可靠数据剔除，得到可靠采样数据集。3.根据权利要求1所述的地质灾害防治用裂缝计的故障排查方法，其特征在于，步骤d中，直线回归拟合过程如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家勇，李阳春，刘黔云，张楠，龚伟，李潇，
申请(专利权)人：贵州省地质环境监测院贵州省环境地质研究所，
类型：发明
国别省市：