礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法

1698 編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng) 來源：長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司

2023-04-24 16:36:13

權(quán)利要求

1.礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于包括如下步驟：

S1.采集礦山微震波形;

S2.對(duì)礦山微震波形進(jìn)行預(yù)處理;

S3.計(jì)算微震波形特征;

S4.采用設(shè)定判決規(guī)則對(duì)礦山微震波形進(jìn)行識(shí)別;

所述的步驟S3包括如下步驟：

A1.計(jì)算波形持續(xù)時(shí)間tc;

A2.計(jì)算兩個(gè)獨(dú)立波形之間的間隔時(shí)間Δt;

A3.計(jì)算波形主頻f主;

所述的步驟S4中，設(shè)定判決規(guī)則具體包括：

當(dāng)22.5ms≤Δt≤27.5ms時(shí)，判決礦山微震波形類型為鑿巖;

當(dāng)tc≥2000ms時(shí)，判決礦山微震波形類型為無軌設(shè)備;

當(dāng)?shù)V山微震波形總持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度處于1500ms到7000ms，且內(nèi)有單獨(dú)事件個(gè)數(shù)處于6到25時(shí)，判決微震波形為溜井倒礦或倒渣;其中，單獨(dú)事件具體表示緊鄰的一對(duì)初至到時(shí)T0與終止到時(shí)T2界定的事件;

當(dāng)tc<8ms或f主≤80Hz時(shí)，判決礦山微震波形類型為電磁干擾;

當(dāng)tc≥100且100≤f主≤900Hz時(shí)，判決礦山微震波形類型為爆破;

當(dāng)8≤tc≤52ms時(shí)，判決礦山微震波形類型為有效信號(hào)中的小能量事件;

有效信號(hào)中的大能量事件的設(shè)定判決規(guī)則采用排除法，除上述任一模式類的礦山微震波形類型識(shí)別為有效信號(hào)中的大能量事件;并對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行預(yù)警。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于所述的步驟S2的預(yù)處理具體包括，定義參數(shù)λ：

其中，λ表示短時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值與長(zhǎng)時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值的比值;xi表示短時(shí)窗口的第i個(gè)采樣點(diǎn)的幅值，i=1,2,...,n;xj表示長(zhǎng)時(shí)窗口的第j個(gè)采樣點(diǎn)的幅值，j=1,2,...,m;設(shè)置當(dāng)λ≥3時(shí)，時(shí)間窗口的起點(diǎn)為突發(fā)型信號(hào)波形的初至到時(shí)T0;

定義突發(fā)型信號(hào)波形的終止時(shí)刻為T2：在時(shí)間軸上移動(dòng)的短時(shí)窗口，定義參數(shù)

其中，xi表示短時(shí)窗口的第i個(gè)采樣點(diǎn)的幅值，i=1,2,...,n;ε表示短時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值，當(dāng)短時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值小于1.6倍的背景噪聲的幅值時(shí)，設(shè)置該短時(shí)窗口的起點(diǎn)為突發(fā)型信號(hào)波形的終止時(shí)刻T2。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于所述的步驟A1，波形持續(xù)時(shí)間tc具體為，tc=T2-T0

其中，突發(fā)型信號(hào)波形的初至到時(shí)為T0;突發(fā)型信號(hào)波形的終止時(shí)刻為T2。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于所述的步驟A2，兩個(gè)獨(dú)立波形之間的間隔時(shí)間Δt具體為Δt=T0”-T0'，其中，設(shè)相鄰兩個(gè)獨(dú)立波形各自的初至到時(shí)分別為T0”和T0'，T0'表示前一個(gè)波形的初至到時(shí)，T0”表示后一個(gè)波形的初至到時(shí)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于所述的步驟A3，具體為對(duì)于任意截取的一段波形，其采樣率為fS，采用離散傅里葉變換算法，選取變換后最大幅值所對(duì)應(yīng)的頻率稱為這一段波形的主頻f主。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明屬于礦山領(lǐng)域，具體涉及礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法。

背景技術(shù)

[0002]在礦山有諸多類型的巖石力學(xué)問題需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警，例如礦柱變形破裂、頂板冒頂、巖質(zhì)邊坡滑坡、地采轉(zhuǎn)露采隔離臺(tái)階穩(wěn)定性等靜力學(xué)問題，巖爆、沖擊地壓、礦震、大面積來壓、斷層活化等動(dòng)力問題，特別是在深部礦產(chǎn)資源開發(fā)方面，深井高地應(yīng)力礦山巖體動(dòng)力災(zāi)害的監(jiān)測(cè)與防治是艱巨的技術(shù)難題。另外隨著人類對(duì)地下空間開發(fā)利用需求的增多，例如交通隧洞、水電站洞群與大壩、高壓油氣儲(chǔ)存洞穴等，復(fù)雜工程條件下的巖體工程力學(xué)問題越來越多且難，對(duì)巖體力學(xué)行為進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的需求日益增加。由于巖石的基本秉性是脆性，具有在達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)應(yīng)變率很小、塑性變形量占總變形量的比例很小等特點(diǎn)，微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)相比應(yīng)力、應(yīng)變、位移等監(jiān)測(cè)手段，能更靈敏地、更早地與更全面地獲取到脆性巖體宏觀破裂前的微破裂孕育發(fā)展過程，是當(dāng)今國際上對(duì)巖石材料的塑性變形、損傷與破裂演化過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警分析最重要與最有效的方法。

[0003]針對(duì)一個(gè)具體的巖體結(jié)構(gòu)工程，微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)好后，破裂震源向空間釋放的彈性波被單個(gè)或多個(gè)探頭感應(yīng)接收到，經(jīng)采集與傳輸，形成最原始的微地震信號(hào)波形。根據(jù)工程背景噪聲、震源與傳播路徑的不同，最原始的微地震信號(hào)波形信噪比高低不等，有的信號(hào)波形存在干擾、疊加與畸變。對(duì)微震波形的數(shù)據(jù)處理流程主要有：信號(hào)檢測(cè)與觸發(fā)、波形識(shí)別、濾噪或提高信噪比、震相識(shí)別、P波S波到時(shí)選取、定位計(jì)算、震源參數(shù)計(jì)算、震源機(jī)制反演、b值與主成分分析、頻度統(tǒng)計(jì)等，其中處于首要核心地位的是波形識(shí)別：反映巖石破裂與損傷的震源釋放的有效微震信號(hào)，能無一遺漏地被識(shí)別提取出來;巖體結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境中干擾源所產(chǎn)生的震動(dòng)信號(hào)，不能被誤識(shí)別為有效信號(hào)，從而得到對(duì)巖體結(jié)構(gòu)微破裂孕育與發(fā)展?fàn)顟B(tài)及趨勢(shì)最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)解釋。但是目前在礦山微地震/聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，還沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)有效信號(hào)與噪音信號(hào)的自動(dòng)識(shí)別，只能采用人工經(jīng)驗(yàn)識(shí)別的方法把有效信號(hào)識(shí)別提取出來，這需要技術(shù)人員具有較高的技術(shù)素質(zhì)并花費(fèi)大量的時(shí)間與精力，且識(shí)別效率非常低，絕大部分的礦山無法做到這一點(diǎn)，以至于經(jīng)常性地對(duì)重要的、始于微弱的大量前兆信號(hào)無法進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的識(shí)別與分析，造成了安全上不可挽回的損失，嚴(yán)重制約了微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用效果與推廣普及。

發(fā)明內(nèi)容

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法，該方法能夠?qū)崟r(shí)高效、快速地識(shí)別礦山微震波形。

[0005]本發(fā)明提供的這種一種礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法，包括如下步驟：

[0006]S1.采集礦山微震波形;

[0007]S2.對(duì)礦山微震波形進(jìn)行預(yù)處理;

[0008]S3.計(jì)算微震波形特征;

[0009]S4.采用設(shè)定判決規(guī)則對(duì)礦山微震波形類型進(jìn)行識(shí)別。

[0010]所述的步驟S2的預(yù)處理具體包括，定義參數(shù)λ：

[0011]

[0012]其中，λ表示短時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值與長(zhǎng)時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值的比值;xi表示短時(shí)窗口的第i個(gè)采樣點(diǎn)的幅值，i=1,2,...,n;xj表示長(zhǎng)時(shí)窗口的第j個(gè)采樣點(diǎn)的幅值，j=1,2,...,m;設(shè)置當(dāng)λ≥3時(shí)，時(shí)間窗口的起點(diǎn)為突發(fā)型信號(hào)波形的初至到時(shí)T0;

[0013]定義突發(fā)型信號(hào)波形的終止時(shí)刻為T2：在時(shí)間軸上移動(dòng)的短時(shí)窗口，定義參數(shù)

[0014]其中，xi表示短時(shí)窗口的第i個(gè)采樣點(diǎn)的幅值，i=1,2,...,n;ε表示短時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值，當(dāng)短時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值小于1.6倍的背景噪聲的幅值時(shí)，設(shè)置該短時(shí)窗口的起點(diǎn)為突發(fā)型信號(hào)波形的終止時(shí)刻T2。

[0015]所述的步驟S3包括如下步驟：

[0016]A1.計(jì)算波形持續(xù)時(shí)間tc;

[0017]A2.計(jì)算兩個(gè)獨(dú)立波形之間的間隔時(shí)間Δt;

[0018]A3.計(jì)算波形主頻f主。

[0019]所述的步驟A1，波形持續(xù)時(shí)間tc具體為，

[0020]tc=T2-T0

[0021]其中，突發(fā)型信號(hào)波形的初至到時(shí)為T0;突發(fā)型信號(hào)波形的終止時(shí)刻為T2。

[0022]所述的步驟A2，兩個(gè)獨(dú)立波形之間的間隔時(shí)間Δt具體為Δt=T0”-T0'，其中，設(shè)相鄰兩個(gè)獨(dú)立波形各自的初至到時(shí)分別為T0”和T0'，T0'表示前一個(gè)波形的初至到時(shí)，T0”表示后一個(gè)波形的初至到時(shí)。

[0023]所述的步驟A3，具體為對(duì)于任意截取的一段波形，其采樣率為fS，采用離散傅里葉變換算法，選取變換后最大幅值所對(duì)應(yīng)的頻率稱為這一段波形的主頻f主。

[0024]所述的步驟S4中，設(shè)定判決規(guī)則具體包括：

[0025]當(dāng)22.5ms≤Δt≤27.5ms時(shí)，判決礦山微震波形類型為鑿巖;

[0026]當(dāng)tc≥2000ms時(shí)，判決礦山微震波形類型為無軌設(shè)備;

[0027]當(dāng)?shù)V山微震波形總持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度處于1500ms到7000ms，且內(nèi)有單獨(dú)事件個(gè)數(shù)處于6到25時(shí)，判決微震波形為溜井倒礦或倒渣;其中，單獨(dú)事件具體表示緊鄰的一對(duì)初至到時(shí)T0與終止到時(shí)T2界定的事件;

[0028]當(dāng)tc<8ms或f主≤80Hz時(shí)，判決礦山微震波形類型為電磁干擾;

[0029]當(dāng)tc≥100且100≤f主≤900Hz時(shí)，判決礦山微震波形類型為爆破;

[0030]當(dāng)8≤tc≤52ms時(shí)，判決礦山微震波形類型為有效信號(hào)中的小能量事件;

[0031]有效信號(hào)中的大能量事件的判決規(guī)則采用排除法，除上述任一模式類的礦山微震波形類型識(shí)別為有效信號(hào)中的大能量事件;并對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行預(yù)警。

[0032]本發(fā)明提供的這種礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法，通過對(duì)于不同信號(hào)模式類的分類，提高了對(duì)不同波形特征識(shí)別的效率和速度，并且能持續(xù)性地對(duì)大量微弱的前兆信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和分析，并且本方法的識(shí)別準(zhǔn)確率高。

附圖說明

[0033]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0034]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的有效信號(hào)模式類中大能量事件子集的典型波形示意圖。

[0035]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的有效信號(hào)模式類小能量事件子集的典型識(shí)別特征波形持續(xù)時(shí)間的分布概率直方圖。

[0036]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的爆破模式類與有效信號(hào)模式類的識(shí)別特征波形主頻的分布概率直方圖。

具體實(shí)施方式

[0037]如圖1為本發(fā)明方法的流程示意圖：本發(fā)明提供的這種礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法，包括如下步驟：

[0038]S1.采集礦山微震波形;

[0039]S2.對(duì)礦山微震波形進(jìn)行預(yù)處理;

[0040]幅值與頻率均隨著時(shí)間參量快速變化的波形稱為突發(fā)型信號(hào)，幅值或頻率隨時(shí)間參量基本不發(fā)生變化的波形稱為連續(xù)性信號(hào)，在本實(shí)施例中，識(shí)別的對(duì)象均屬于突發(fā)型信號(hào);如圖3為本發(fā)明實(shí)施例的爆破模式類與有效信號(hào)模式類的識(shí)別特征波形主頻f主的分布概率直方圖。在礦山微震監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，對(duì)于突發(fā)型信號(hào)，背景噪聲為白噪聲，即幅值與頻率隨時(shí)間呈現(xiàn)隨機(jī)分布;本實(shí)施例在金屬礦山微震監(jiān)測(cè)中所采用的儀器設(shè)備，一般背景噪聲為幅值為3～5mV的白噪聲。當(dāng)一個(gè)突發(fā)型信號(hào)被檢測(cè)到時(shí)，初至到時(shí)T0的定義如下：在時(shí)間軸上有兩個(gè)移動(dòng)的時(shí)間窗口，分別為短時(shí)窗口(SAT)和長(zhǎng)時(shí)窗口(LAT)，短時(shí)窗口與長(zhǎng)時(shí)窗口的時(shí)間起點(diǎn)是相同的;一般情況下，短時(shí)窗口的時(shí)間長(zhǎng)度取30ms，長(zhǎng)時(shí)窗口的時(shí)間長(zhǎng)度取100ms;設(shè)短時(shí)窗口的采樣點(diǎn)的幅值為xi(i=1,2,...,n)，短時(shí)窗口的數(shù)量為n;設(shè)長(zhǎng)時(shí)窗口的采樣點(diǎn)的幅值為xj(j=1,2,...,m);

[0041]步驟S2的預(yù)處理具體包括，定義參數(shù)λ：

[0042]

[0043]其中，λ表示短時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值與長(zhǎng)時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值的比值;xi表示短時(shí)窗口的第i個(gè)采樣點(diǎn)的幅值;xj表示長(zhǎng)時(shí)窗口的第j個(gè)采樣點(diǎn)的幅值;i=1,2,...,n;j=1,2,...,m;在沒有突發(fā)型信號(hào)進(jìn)入窗口時(shí)，即僅在白噪聲的情況下，λ≈1;同時(shí)一般設(shè)置當(dāng)λ≥3時(shí)，時(shí)間窗口(時(shí)間窗口為長(zhǎng)時(shí)窗口和短時(shí)窗口均可，長(zhǎng)時(shí)窗口和短時(shí)窗口的起點(diǎn)一致)的起點(diǎn)為突發(fā)型信號(hào)波形的初至到時(shí)T0;

[0044]定義信號(hào)突發(fā)型信號(hào)波形的終止時(shí)刻為T2，在時(shí)間軸上移動(dòng)的短時(shí)窗口，由于正常情況下背景噪聲的幅值為3～5mv，定義參數(shù)

[0045]其中，xi表示短時(shí)窗口的第i個(gè)采樣點(diǎn)的幅值，i=1,2,...,n;ε表示短時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值，ε≤1.6×5mv時(shí)，即短時(shí)窗口內(nèi)所有采樣點(diǎn)的幅值的絕對(duì)值的平均值小于1.6倍的背景噪聲的幅值時(shí)，該短時(shí)窗口的起點(diǎn)為突發(fā)型信號(hào)波形的終止時(shí)刻T2;

[0046]S3.計(jì)算微震波形特征，包括如下步驟：

[0047]A1.計(jì)算波形持續(xù)時(shí)間tc;

[0048]tc=T2-T0

[0049]其中，突發(fā)型信號(hào)波形的初至到時(shí)為T0，突發(fā)型信號(hào)波形的終止時(shí)刻為T2;

[0050]A2.計(jì)算兩個(gè)獨(dú)立波形之間的間隔時(shí)間Δt;設(shè)相鄰兩個(gè)獨(dú)立波形各自的初至到時(shí)分別為T0”和T0'，其中T0'表示前一個(gè)波形的初至到時(shí)，T0”表示后一個(gè)波形的初至到時(shí)。

[0051]Δt=T0”-T0'

[0052]A3.計(jì)算波形主頻f主，對(duì)于任意截取的一段波形，其采樣率為fS，采用離散傅里葉變換算法，能得到一個(gè)三角級(jí)數(shù)來等價(jià)于這一波形的幅值，三角級(jí)數(shù)是頻率間距等距離散的一系列余弦函數(shù)，其幅值與相位各不相同，不同頻率對(duì)應(yīng)的幅值稱為頻譜分布，最大幅值所對(duì)應(yīng)的頻率稱為這一段波形的主頻f主。

[0053]S4.采用設(shè)定判決規(guī)則對(duì)礦山微震波形進(jìn)行識(shí)別;

[0054]設(shè)定判決規(guī)則具體包括：

[0055]當(dāng)22.5ms≤Δt≤27.5ms時(shí)，判決礦山微震波形類型為鑿巖;

[0056]當(dāng)tc≥2000ms時(shí)，判決礦山微震波形類型為無軌設(shè)備;

[0057]當(dāng)?shù)V山微震波形總持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度處于1500ms到7000ms，且內(nèi)有單獨(dú)事件個(gè)數(shù)處于6到25時(shí)，判決微震波形為溜井倒礦或倒渣;其中，單獨(dú)事件具體表示緊鄰的一對(duì)初至到時(shí)T0與終止到時(shí)T2界定的事件;

[0058]當(dāng)tc<8ms或f主≤80Hz時(shí)，判決礦山微震波形類型為電磁干擾;

[0059]當(dāng)tc≥100且100≤f主≤900Hz時(shí)，判決礦山微震波形類型為爆破;

[0060]當(dāng)8≤tc≤52ms時(shí)，判決礦山微震波形類型為有效信號(hào)中的小能量事件;

[0061]有效信號(hào)中的大能量事件的判決規(guī)則采用排除法，除上述任一模式類的礦山微震波形類型識(shí)別為有效信號(hào)中的大能量事件;并對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行預(yù)警;其中，礦柱、空區(qū)頂板與斷層或其他起到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性支撐作用的巖體，在應(yīng)力調(diào)整與重分布過程中巖體結(jié)構(gòu)發(fā)生應(yīng)力增加、變形、損傷，最后以塑性變形的破裂的形式向外界傳播彈性應(yīng)力波的過程，有效信號(hào)表示該彈性應(yīng)力波;小能量事件震源破裂尺度小、釋放能量少、震級(jí)大約在-1級(jí)以下;大能量事件震源破裂尺度大、釋放能量多、震級(jí)大約在-1級(jí)以上。

[0062]在本實(shí)施例中，本發(fā)明采用的設(shè)定判決規(guī)則的分類如表1所示：

[0063]表1礦山微震波形特征模式設(shè)定判決規(guī)則

[0064]

[0065]在本實(shí)施例中，設(shè)定判決規(guī)則可以采用如下步驟求得：

[0066]步驟一、分析礦山環(huán)境特點(diǎn)：首先，礦山工程背景噪聲種類繁雜、時(shí)間持續(xù)，因此，在礦山采礦環(huán)境里，震動(dòng)噪音主要受采礦方法工藝、采用的機(jī)械設(shè)備等因素控制，各種作業(yè)類型繁多，例如鑿巖、爆破、無軌鏟運(yùn)設(shè)備的行駛、有軌電機(jī)車的運(yùn)行、溜井倒礦或倒渣、扇風(fēng)機(jī)與水泵的運(yùn)行、地下水的流動(dòng)、工人的隨機(jī)敲打和微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與信號(hào)傳輸線路上的電氣干擾等，一般24小時(shí)不間斷，少數(shù)礦山一天僅作業(yè)12小時(shí)或16小時(shí)，提供了監(jiān)測(cè)環(huán)境。

[0067]步驟二、分析待識(shí)別模式類的發(fā)生機(jī)制及特點(diǎn)：通過梳理礦山采礦作業(yè)流程內(nèi)各工序，一般來說，產(chǎn)生震動(dòng)的最頻繁、最主要、數(shù)量較多的待識(shí)別模式類主要有以下六類;不同模式類的識(shí)別特征應(yīng)具有深刻的物理意義，能最大程度地表達(dá)待識(shí)別模式類的獨(dú)特特點(diǎn)，不同類別包括：鑿巖、爆破、無軌設(shè)備行駛(例如鏟運(yùn)機(jī)和運(yùn)礦卡車)、溜井倒礦或倒渣、儀器設(shè)備自身與信號(hào)電纜線路上的電磁干擾產(chǎn)生的脈沖電壓、有效信號(hào)和其他次要少量的干擾源。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的有效信號(hào)模式類中大能量事件子集的典型波形示意圖。

[0068]步驟三、采用模式識(shí)別和歷史數(shù)據(jù)，模式識(shí)別是一種計(jì)算機(jī)自動(dòng)技術(shù)，可自動(dòng)地或者人盡可能少干預(yù)地把待識(shí)別模式歸入到相應(yīng)的模式類中去。人們之所以能進(jìn)行這樣的辨識(shí)，原因在于不同事物都具有不同的物理特征及結(jié)構(gòu)特征，如果能把事物的關(guān)鍵特征抽取出來，以不同的特征組合代表不同的事物，并且用適當(dāng)?shù)男问奖硎境鰜?，就有可能使?jì)算機(jī)具有識(shí)別能力，使它能區(qū)分不同的事物。像這樣用事物的特征所構(gòu)成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就稱為相應(yīng)事物的模式，模式是對(duì)事物定量的或結(jié)構(gòu)的描述。模式識(shí)別的識(shí)別過程為一個(gè)決策的過程，對(duì)待識(shí)別模式的特征進(jìn)行判定，從而決定所屬的模式類別;用ωi(i=1,2,...,n)表示論域上模式空間Ω中的一個(gè)模式類，X為待識(shí)別模式的特征描述，則模式識(shí)別所要做的工作就是把待識(shí)別模式歸入到它所屬的模式類ωi中去，即ω(X)=ωi;例如鑿巖波形、爆破波形與有效信號(hào)波形各屬于一個(gè)模式類，對(duì)于爆破模式類ω爆破，由于裝藥結(jié)構(gòu)、藥量、傳播路徑和巖層的非均質(zhì)性等因素的變化，在每個(gè)確定的傳感器獲得的每一個(gè)具體的爆破波形X，即待識(shí)別模式，其具體的波形形態(tài)是各有不同的，其抽取出的特征值描述有一個(gè)分布范圍。如圖2為本發(fā)明實(shí)施例的有效信號(hào)模式類中大能量事件子集的典型波形示意圖，圖2中的共震源來自礦山特大山體滑移。如圖3為本發(fā)明實(shí)施例的有效信號(hào)模式類小能量事件子集的典型識(shí)別特征波形持續(xù)時(shí)間的分布概率直方圖。如圖4為本發(fā)明實(shí)施例的爆破模式類與有效信號(hào)模式類的識(shí)別特征波形主頻的分布概率直方圖。

[0069]步驟四、進(jìn)行特征提取和特征值統(tǒng)計(jì);針對(duì)步驟二的不同的待識(shí)別模式類，每一類在礦山現(xiàn)場(chǎng)收集了約200條具體的波形樣本;收集的原則為，普通與典型相結(jié)合，時(shí)間跨度在一天內(nèi)并且均勻，對(duì)規(guī)律性較強(qiáng)的震源波形(鑿巖)少收集;計(jì)算出每個(gè)模式類各具體模式的特征值，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì);最后通過專家分析和應(yīng)用實(shí)踐，抽取各模式類的典型識(shí)別特征或組合識(shí)別特征，并得到特征值的分布范圍，構(gòu)建表1的設(shè)定判決規(guī)則，并如表1所示對(duì)礦山微震波形進(jìn)行識(shí)別，并得出本發(fā)明方法在實(shí)際應(yīng)用中準(zhǔn)確度較高。

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礦山微震波形類型自動(dòng)識(shí)別方法.pdf

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