[发明专利]利用瓦斯浓度时间序列识别矿井工作面生产工序的方法

权利要求书

1.一种利用瓦斯浓度时间序列识别矿井工作面生产工序的方法，其特征在于包括如下步骤：

①通过现有的煤矿安全监控系统获得其瓦斯传感器监测到的矿井工作面的巡检周期不大于30s的巷道瓦斯浓度时间序列值；

②对步骤①得到的巷道瓦斯浓度时间序列值做3至10次不同时间间隔的数据均匀化处理，以抹平由于瓦斯传感器自身的波动造成的数据波动从而减少噪声数据降低误差，各次数据均匀化处理的时间间隔至少为30秒；

③对步骤②得到的均匀化处理后的各巷道瓦斯浓度时间序列值进行有效性验证：新的均匀化处理后的各巷道瓦斯浓度时间序列值和原始的巷道瓦斯浓度时间序列值之间的关系可以通过相关性来描述，计算均匀化处理后的各巷道瓦斯浓度时间序列值与对应的步骤①得到的原始巷道瓦斯浓度时间序列值之间的相关系数，如果均匀化处理后的各巷道瓦斯浓度时间序列值相关系数大于0.80，则按照相关系数进行排序，选择相关系数最大的均匀化处理后的巷道瓦斯浓度时间序列值进行下一个步骤；如果所有均匀化处理后的巷道瓦斯浓度时间序列值的相关系数均小于0.80，则本方法不适用识别该矿井工作面的生产工序；

④利用通过步骤③验证得到的相关系数大于0.80且最大的均匀化处理后的巷道瓦斯浓度时间序列值识别相应的生产工序：通过计算所选浓度时间序列值的瓦斯相邻浓度点的斜率值的方法来识别工作面的生产工序，当斜率值大于M的时候，M的值取0.05±0.02，掘进面的状态为从没有开始掘进到开始掘进状态，当前正处于掘进状态；在掘进状态以后，当瓦斯浓度时间序列的斜率小于-M时，掘进面的状态为从掘进状态到停止掘进状态，当前正处于非掘进状态；当瓦斯浓度时间序列的斜率值在-M～M之间时，认为当前生产工序没有发生变化，记录最近一次变化后所识别的生产工序为当前的生产工序。

2.根据权利要求1所述的利用瓦斯浓度时间序列识别矿井工作面生产工序的方法，其特征在于：步骤②中，数据均匀化处理的平均值算法如下式：                                                                     （1）

其中代表原始的瓦斯浓度值点， 代表处理后的瓦斯浓度值点，N代表处理的瓦斯浓度巡检的个数，n为正整数。

3.根据权利要求1或2所述的利用瓦斯浓度时间序列识别矿井工作面生产工序的方法，其特征在于：步骤②中，对步骤①得到的巷道瓦斯浓度时间序列值做5次不同时间间隔的数据均匀化处理，时间间隔分别为60s、100s、120s和300s。

4.根据权利要求1所述的利用瓦斯浓度时间序列识别矿井工作面生产工序的方法，其特征在于：步骤③中，相关系数的理论公式为：

          （2）

式中Cov（X,Y）表示变量X、 Y的协方差，、分别表示变量X、Y的标准差；根据上述公式（2）通过EXCEL或MATLAB计算工具计算得到不同时间间隔的均匀化处理后的各巷道瓦斯浓度时间序列值与原始巷道瓦斯浓度时间序列相对应值之间的相关系数。

5.根据权利要求1所述的利用瓦斯浓度时间序列识别矿井工作面生产工序的方法，其特征在于：步骤④中，计算瓦斯相邻浓度点的斜率值时，斜率值以 m 表示，定义为b的改变除以 a对应的改变，对于直角坐标系，若横轴为 a 轴，纵轴是 b 轴：

  （3）

a1，b1和a2，b2是直线坐标系下任意两点的座标值。