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专利号: 2023114492405
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.基于多点位分布的地铁隧道掘进爆破振动安全监测装置,其特征在于,包括监测平台、数据采集单元、后端评估单元、运行监管单元、采集评估单元、安全反馈单元以及运维管理单元;

当监测平台生成监管指令时,并将监管指令发送至数据采集单元和后端评估单元,数据采集单元在接收到监管指令后,立即采集设备的风险数据和数据采集传感器的有效数据,风险数据包括异常风险值和内外干扰值,有效数据包括表现风险值和差异影响值,并将风险数据发送至运行监管单元,将有效数据发送至采集评估单元,运行监管单元在接收到风险数据后,立即对风险数据进行运行监管评估操作,将得到的合格信号发送至安全反馈单元,将得到的异常信号发送至运维管理单元;

采集评估单元在接收到有效数据后,立即对有效数据进行数据真实性监管反馈分析,将得到的正常信号发送至安全反馈单元,将得到的失效信号发送至运维管理单元;

安全反馈单元在接收到正常信号和合格信号后,立即从运行监管单元中调取合格信号所对应运行稳定评估值,并对运行稳定评估值进行深入式数据结合评估分析,将得到的影响信号经后端评估单元发送至运维管理单元,将得到的稳定信号发送至后端评估单元,将得到的调控信号经后端评估单元发送至运维管理单元;

后端评估单元在接收到监管指令和稳定信号后,立即采集设备的传输干扰数据,传输干扰数据包括延误风险值和丢失风险值,并对传输干扰数据进行数据采用监管评估分析,将预警管理信号经监测平台发送至运维管理单元。

2.根据权利要求1所述的基于多点位分布的地铁隧道掘进爆破振动安全监测装置,其特征在于,所述运行监管单元的运行监管评估操作过程如下:S1:采集到设备开始运行后一段时间的时长,并将其标记为时间阈值,将时间阈值划分为i个子时间段,i为大于零的自然数,获取到各个子时间段内的异常风险值YFi,异常风险值YFi表示运行电压特征曲线中的波动幅度超出预设波动幅度所对应的个数,再与异响特征曲线位于预设异响特征曲线上方线段与预设异响特征曲线所围成的面积经数据归一化处理后得到的积值,同时获取到各个子时间段内的内外干扰值NWi,内外干扰值NWi表示内环境参数所对应数值超出预设阈值的个数与外环境参数所对应数值超出预设阈值的个数经数据归一化处理后得到的和值,内环境参数包括温度变化值、粉尘浓度均值,外环境参数包括电磁干扰均值、平均温度值;

S2:根据公式

得到子时间段内的监测风险评估系数,其中,a1和a2分别为异常风险值和内外干扰值的预设比例因子系数,a1和a2均为大于零的正数,a3为预设修正因子系数,取值为1.118,Gi为子时间段内的监测风险评估系数,以子时间段的个数为X轴,以监测风险评估系数Gi为Y轴建立直角坐标系,通过描点的方式绘制监测风险评估系数曲线,从坐标系中获取到监测风险评估系数曲线的变化趋势值,并将其标记为运行稳定评估值;

S3:获取到历史k个正常设备的运行稳定评估值,k为大于零的自然数,以个数为X轴,以运行稳定评估值为Y轴建立直角坐标系,通过描点的方式绘制运行稳定评估值曲线,获取到运行稳定评估值曲线中的最大波峰值,并将运行稳定评估值曲线中的最大波峰值标记为风险界限值,并将运行稳定评估值与风险界限值进行比对分析:若运行稳定评估值与风险界限值之间的比值小于1,则生成合格信号;

若运行稳定评估值与风险界限值之间的比值大于等于1,则生成异常信号。

3.根据权利要求1所述的基于多点位分布的地铁隧道掘进爆破振动安全监测装置,其特征在于,所述采集评估单元的数据真实性监管反馈分析过程如下:T1:获取到各个子时间段内的数据采集传感器的表现风险值,表现风险值表示呈现参数所对应数值超出预设阈值的个数,呈现参数包括无功功率均值、运行温度影响值,运行温度影响值表示运行温度值特征曲线与预设运行温度值阈值特征曲线首次相交所形成的锐角度数,再与首次相交所对应的时长经数据归一化处理后得到的比值,以此构建表现风险值的集合A,获取到集合A中的最大子集和最小子集,并将集合A中的最大子集和最小子集之间差值的均值标记为呈现异常值;

T2:获取到时间阈值内数据采集传感器的差异影响值,差异影响值表示实时运行电流和实时运行电压超出历史正常运行时的历史运行最大电流和历史运行最大电压的部分所对应数值之和,将呈现异常值和差异影响值与其内部录入存储的预设呈现异常值阈值和预设差异影响值阈值进行比对分析:若呈现异常值小于预设呈现异常值阈值,且差异影响值小于预设差异影响值阈值,则生成正常信号;

若呈现异常值大于等于预设呈现异常值阈值,或差异影响值大于等于预设差异影响值阈值,则生成失效信号。

4.根据权利要求1所述的基于多点位分布的地铁隧道掘进爆破振动安全监测装置,其特征在于,所述安全反馈单元的深入式数据结合评估分析过程如下:SS1:获取到时间阈值内设备的运行稳定评估值,同时获取到正常信号所对应的呈现异常值和差异影响值,并将运行稳定评估值、呈现异常值以及差异影响值分别标号为YW、CB以及CY;

SS2:获取到时间阈值内设备的投入使用时长,进而获取到投入使用时长内设备的监测出错次数,进而获取到相连监测出错次数之间的时长间隔,并将时长间隔的均值标记风险间隔均值FJ;

SS3:根据公式

得到前端数据安全系数,其中,f1、

f2、f3以及f4分别为运行稳定评估值、呈现异常值、差异影响值以及风险间隔均值的预设权重因子系数,f1、f2、f3以及f4均为大于零的正数,f5为预设容错因子系数,取值为2.112,H为前端数据安全系数,并将前端数据安全系数H与其内部录入存储的预设前端数据安全系数阈值进行比对分析:若前端数据安全系数H大于预设前端数据安全系数阈值,则生成影响信号;

若前端数据安全系数H小于等于预设前端数据安全系数阈值,则生成反馈指令。

5.根据权利要求4所述的基于多点位分布的地铁隧道掘进爆破振动安全监测装置,其特征在于,所述安全反馈单元生成反馈指令时:获取到历史g个时间阈值内前端数据安全系数Hg,g为大于零的自然数,以此构建前端数据安全系数Hg的集合B,获取到集合B的集散系数,并将集合B的集散系数标记为前端波动风险值,将前端波动风险值与其内部录入存储的预设前端波动风险值阈值进行比对分析:若前端波动风险值小于预设前端波动风险值阈值,则生成稳定信号;

若前端波动风险值大于等于预设前端波动风险值阈值,则生成调控信号。

6.根据权利要求1所述的基于多点位分布的地铁隧道掘进爆破振动安全监测装置,其特征在于,所述后端评估单元的数据采用监管评估分析过程如下:获取到时间阈值内设备的延误风险值,延误风险值表示传输距离与传输时效值超出预设传输时效值阈值的部分经数据归一化处理后得到的积值,传输时效值表示传输次数中传输时长超出预设传输时长的次数与总次数之比;

获取到时间阈值内设备的丢失风险值,丢失风险值表示接收到的数据次数少于传输次数的个数与接收到的数据与传输数据存在差异的个数经数据归一化处理后得到的和值,将延误风险值和丢失风险值与其内部录入存储的预设延误风险值阈值和预设丢失风险值阈值进行比对分析:若延误风险值小于预设延误风险值阈值,且丢失风险值小于预设丢失风险值阈值,则不生成任何信号;

若延误风险值大于等于预设延误风险值阈值,或丢失风险值大于等于预设丢失风险值阈值,则生成预警管理信号。