本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及基于云計算的巖體災(zāi)害預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在地下礦山開采過程中，隨著地下礦體的開挖，圍巖的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破，導(dǎo)致應(yīng)力重新分布，當(dāng)圍巖所承載的應(yīng)力大于其抗拉強度或抗壓強度時，便會發(fā)生片幫、頂板冒落甚至巖爆等災(zāi)害，嚴重影響礦山安全生產(chǎn)。因此，在開采過程中，隨著巷道的掘進或采場的生產(chǎn)就需要利用錨固部件對巖體進行支護加固。同時隨著生產(chǎn)作業(yè)的進行，圍巖及礦體應(yīng)力變動過程中，用于支護巖體的錨固部件的受力情況也會發(fā)生顯著變化，當(dāng)發(fā)生劇烈的受力變動時，很容易出現(xiàn)錨固部件的失穩(wěn)和變形，因而需要對開采過程中的錨固部件的受力情況進行分析，從而在可能出現(xiàn)巖體災(zāi)害之前進行預(yù)警提醒。錨固部件出現(xiàn)失穩(wěn)和變形之前，其受力較大或出現(xiàn)突變，這種受力數(shù)據(jù)會呈現(xiàn)出離群特征，因而可以通過離群檢測，來進行異常檢測。

2、局部離群因子檢測方法（local?outlier?factor），簡稱lof算法，常用于巖體災(zāi)害檢測，該方法主要根據(jù)各數(shù)據(jù)點所在的局部區(qū)域內(nèi)密度情況來進行離群檢測，這種檢測方法不能體現(xiàn)數(shù)據(jù)點的變動特征。但是錨固部件受力變動情況也是導(dǎo)致錨固部件失穩(wěn)變形的原因，因而直接利用lof算法進行巖體災(zāi)害預(yù)警分析不夠準(zhǔn)確。

3、公開號為cn112560135a的專利申請文件中公開了一種基于沖擊能量指標(biāo)的巖體崩塌早期預(yù)警方法，該方法是通過巖體振動信息來判定是否存在崩塌情況，由于在挖掘過程中也會產(chǎn)生振動信息，這種振動信息會干擾崩塌振動判定。因而這種方法進行預(yù)警分析不夠準(zhǔn)確。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決如何提高巖體災(zāi)害預(yù)警的準(zhǔn)確性問題，本發(fā)明提供基于云計算的巖體災(zāi)害預(yù)警方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明提供基于云計算的巖體災(zāi)害預(yù)警方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、基于云計算的巖體災(zāi)害預(yù)警方法，包括步驟：

4、獲取支護巖體的錨固部件所承載的應(yīng)力時序序列；

5、將應(yīng)力時序序列分割成若干單調(diào)變動的數(shù)據(jù)段記為候選分析數(shù)據(jù)段，計算波動程度，所述波動程度與候選分析數(shù)據(jù)段中數(shù)據(jù)方差以及數(shù)據(jù)數(shù)量均正相關(guān)；篩選出波動程度大于預(yù)設(shè)程度閾值的候選分析數(shù)據(jù)段作為分析數(shù)據(jù)段；

6、計算修正后局部異常因子：，表示所述一個分析數(shù)據(jù)段中第個應(yīng)力數(shù)據(jù)的局部異常因子，所述局部異常因子表征應(yīng)力數(shù)據(jù)的離群情況，表示該分析數(shù)據(jù)段的風(fēng)險程度，所述風(fēng)險程度表征分析數(shù)據(jù)段的波動程度，表示錨固部件所能承載的最大應(yīng)力，表示該分析數(shù)據(jù)段中第個應(yīng)力數(shù)據(jù)，表示該分析數(shù)據(jù)段中第個應(yīng)力數(shù)據(jù)的修正后局部異常因子；

7、將修正后局部異常因子大于預(yù)設(shè)異常閾值的應(yīng)力數(shù)據(jù)作為異常數(shù)據(jù)，計算預(yù)警程度，以輔助預(yù)警提醒，其中所述預(yù)警程度與相鄰異常數(shù)據(jù)之間的時間間隔負相關(guān)。

8、本發(fā)明在獲取分析數(shù)據(jù)段過程中，考慮了數(shù)據(jù)序列的單調(diào)情況以及波動情況，從而將每次開挖礦體后的錨固部件的應(yīng)力變動過程中的應(yīng)力數(shù)據(jù)分割在一個數(shù)據(jù)段中，為后續(xù)準(zhǔn)確分析應(yīng)力數(shù)據(jù)的異常情況提供基礎(chǔ)。進一步地，在計算修正局部異常因子時，不僅考慮了應(yīng)力數(shù)據(jù)的離群情況同時還考慮了應(yīng)力波動和應(yīng)力數(shù)據(jù)與錨固部件所能承載的最大應(yīng)力的差異情況，從而防止只考慮應(yīng)力數(shù)據(jù)的離群情況導(dǎo)致的異常分析不夠準(zhǔn)確的情況，提高巖體災(zāi)害預(yù)警分析的準(zhǔn)確性。進一步地，在進行預(yù)警提醒時，通過考慮異常數(shù)據(jù)的間隔情況，從而排除單個異常數(shù)據(jù)錯誤判定導(dǎo)致的錯誤預(yù)警的現(xiàn)象，提高了預(yù)警的準(zhǔn)確性。

9、優(yōu)選的，所述風(fēng)險程度的獲取方法，包括：

10、；

11、其中，表示一個分析數(shù)據(jù)段中第個應(yīng)力數(shù)據(jù)，表示該分析數(shù)據(jù)段中應(yīng)力數(shù)據(jù)的數(shù)量，表示絕對值符號。

12、本發(fā)明在計算風(fēng)險程度時引入了所有相鄰兩應(yīng)力數(shù)據(jù)的波動的方差，來反映了應(yīng)力數(shù)據(jù)的突變情況，從全面表征異常因素，提高異常檢測的準(zhǔn)確性；進一步地，在計算風(fēng)險程度時還引入了所有應(yīng)力數(shù)據(jù)的增長率均值，來準(zhǔn)確反映應(yīng)力數(shù)據(jù)的綜合變動情況，從而從全面表征異常因素，提高異常檢測的準(zhǔn)確性。

13、優(yōu)選的，所述計算預(yù)警程度，包括：

14、；

15、其中，表示應(yīng)力時序序列中第個異常數(shù)據(jù)的時間，表示應(yīng)力時序序列中第個異常數(shù)據(jù)的時間，表示應(yīng)力時序序列中包含異常數(shù)據(jù)的數(shù)量，表示以自然常數(shù)為底的指數(shù)函數(shù)，表示預(yù)警程度。

16、本發(fā)明在計算預(yù)警程度時，考慮了相鄰異常數(shù)據(jù)的時間間隔，更準(zhǔn)確的反映巖體災(zāi)害發(fā)生時的異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)情況，防止單個異常數(shù)據(jù)誤判導(dǎo)致的預(yù)警錯誤，提高預(yù)警的準(zhǔn)確性。

17、優(yōu)選的，所述候選分析數(shù)據(jù)段的獲取方法，包括：

18、計算應(yīng)力時序序列中每個應(yīng)力數(shù)據(jù)與前一應(yīng)力數(shù)據(jù)的差值，記為每個應(yīng)力數(shù)據(jù)的一階差分；將第一個應(yīng)力數(shù)據(jù)作為起始數(shù)據(jù)，從起始數(shù)據(jù)開始，獲取第一個一階差分小于等于0的應(yīng)力數(shù)據(jù)記為截止數(shù)據(jù)，將起始數(shù)據(jù)到截止數(shù)據(jù)之間的所有應(yīng)力數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)段記為分析數(shù)據(jù)段；響應(yīng)于截止數(shù)據(jù)不是最后一個應(yīng)力數(shù)據(jù)，將截止數(shù)據(jù)的下一個數(shù)據(jù)作為新的起始數(shù)據(jù)，從新的起始數(shù)據(jù)開始，獲取第一個一階差分小于等于0的應(yīng)力數(shù)據(jù)記為新的截止數(shù)據(jù)，將新的起始數(shù)據(jù)到新的截止數(shù)據(jù)之間的應(yīng)力數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)段記為新的分析數(shù)據(jù)段；響應(yīng)于新的截止數(shù)據(jù)是最后一個應(yīng)力數(shù)據(jù)，得到所有的分析數(shù)據(jù)段。

19、本發(fā)明通過將應(yīng)力時序序列分割成多個單調(diào)變動的數(shù)據(jù)段，從而保障將每次開挖礦體后的錨固部件的應(yīng)力變動過程中的應(yīng)力數(shù)據(jù)分割在一個數(shù)據(jù)段中。

20、優(yōu)選的，所述計算波動程度，包括：

21、將候選分析數(shù)據(jù)段中數(shù)據(jù)數(shù)量與候選分析數(shù)據(jù)中所有數(shù)據(jù)的方差的乘積作為候選分析數(shù)據(jù)段的波動程度。

22、本發(fā)明在計算波動程度時，不僅考慮了數(shù)據(jù)的變動，同時還考慮了數(shù)據(jù)段中的數(shù)據(jù)量，從而排除每次開挖礦體后的錨固部件的應(yīng)力變動平衡過程中的數(shù)據(jù)的干擾。

23、優(yōu)選的，所述局部異常因子的獲取方法，包括：

24、利用lof算法對應(yīng)力時序序列中所有應(yīng)力數(shù)據(jù)進行異常檢測得到每個應(yīng)力數(shù)據(jù)的局部異常因子。

25、優(yōu)選的，所述以輔助預(yù)警提醒，包括：

26、若預(yù)警程度大于預(yù)設(shè)預(yù)警程度閾值時，進行預(yù)警提醒；若預(yù)警程度小于等于預(yù)設(shè)預(yù)警程度閾值時，不進行預(yù)警提醒。

27、第二方面，本發(fā)明提供基于云計算的巖體災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

28、基于云計算的巖體災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，包括：處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序指令，當(dāng)所述計算機程序指令被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述基于云計算的巖體災(zāi)害預(yù)警方法。

29、通過采用上述技術(shù)方案，將上述的基于云計算的巖體災(zāi)害預(yù)警方法生成計算機程序，并存儲于存儲器中，以被處理器加載并執(zhí)行，從而根據(jù)存儲器及處理器制作終端設(shè)備，方便使用。

30、本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

31、本發(fā)明在獲取分析數(shù)據(jù)段過程中，考慮了數(shù)據(jù)序列的單調(diào)情況以及波動情況，從而將每次開挖礦體后的錨固部件的應(yīng)力變動過程中的應(yīng)力數(shù)據(jù)分割在一個數(shù)據(jù)段中，為后續(xù)準(zhǔn)確分析應(yīng)力數(shù)據(jù)的異常情況提供基礎(chǔ)。進一步地，在計算修正局部異常因子時，不僅考慮了應(yīng)力數(shù)據(jù)的離群情況同時還考慮了應(yīng)力波動和應(yīng)力數(shù)據(jù)與錨固部件所能承載的最大應(yīng)力的差異情況，從而防止只考慮應(yīng)力數(shù)據(jù)的離群情況導(dǎo)致的異常分析不夠準(zhǔn)確的情況，提高巖體災(zāi)害預(yù)警分析的準(zhǔn)確性。進一步地，在進行預(yù)警提醒時，通過考慮異常數(shù)據(jù)的間隔情況，從而排除單個異常數(shù)據(jù)錯誤判定導(dǎo)致的錯誤預(yù)警的現(xiàn)象，提高了預(yù)警的準(zhǔn)確性。