本發(fā)明屬于儀器儀表維護(hù)，具體涉及一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中觀測(cè)量的類型種類很多，包括但不僅限于：地表位移、土壤含水率、雨量、深部位移、次聲等等。通常在采集、記錄到這些觀測(cè)量的采集數(shù)據(jù)后，會(huì)將其與“預(yù)警閾值”進(jìn)行對(duì)比，假如超過“預(yù)警閾值”則需要引起相關(guān)人員的重視并需及時(shí)對(duì)相應(yīng)的災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行險(xiǎn)情排查。其中，這個(gè)“預(yù)警閾值”大多都是由相關(guān)專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置，這樣就主要存在兩種弊端：第一、該種“預(yù)警閾值”的設(shè)置方式過于主觀，倘若設(shè)置者的經(jīng)驗(yàn)不足或者數(shù)值不夠準(zhǔn)確很容易偏差過大；第二、即便最初的“預(yù)警閾值”設(shè)置得很準(zhǔn)確，隨著時(shí)間的推移，倘若觀測(cè)量的規(guī)律和模式發(fā)生了變化，最初設(shè)置的“預(yù)警閾值”也將無法適配。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置和方法。本發(fā)明方案能夠解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

3、根據(jù)第一方面，提供一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置，包括數(shù)據(jù)采集單元、初始預(yù)警閾值計(jì)算單元、峰值pe計(jì)算單元、比較單元和更新預(yù)警閾值計(jì)算單元，所述的數(shù)據(jù)采集單元將采集的歷史數(shù)據(jù)發(fā)送給所述的初始預(yù)警閾值計(jì)算單元和峰值pe計(jì)算單元，將采集的新數(shù)據(jù)xt+1發(fā)送給比較單元，所述的峰值pe計(jì)算單元根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計(jì)算獲得峰值pe，并將獲得的峰值pe發(fā)送給所述的初始預(yù)警閾值計(jì)算單元和比較單元，所述的初始預(yù)警閾值計(jì)算單元根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算初始的“預(yù)警閾值”th0，并發(fā)送給所述的更新預(yù)警閾值計(jì)算單元和比較單元，所述的比較單元將新獲得的數(shù)據(jù)xt+1、初始的“預(yù)警閾值”th0和峰值pe做比較，若xt+1大于初始的“預(yù)警閾值”th0，則判定當(dāng)前狀態(tài)為預(yù)警狀態(tài)，更新預(yù)警閾值計(jì)算單元不做更新；倘若xt+1小于初始的“預(yù)警閾值”th0但大于峰值pe，則更新預(yù)警閾值計(jì)算單元計(jì)算新初始的“預(yù)警閾值”th1；倘若xt+1小于峰值pe，更新預(yù)警閾值計(jì)算單元不做更新。

4、進(jìn)一步的，所述的峰值pe的計(jì)算公式為：pe＝max{xt-n..xt-1，xt}，其中，xt-n…xt-1，xt為觀測(cè)量的歷史采集數(shù)據(jù)。

5、進(jìn)一步的，所述的“預(yù)警閾值”th0的計(jì)算公式為：

6、其中，pe為峰值，q是風(fēng)險(xiǎn)因子(一般在10-5到10-3之間)，n為超過峰值pe的x的數(shù)目，ntotal為所有樣本總數(shù)，

7、進(jìn)一步的，更新的“預(yù)警閾值”th1的計(jì)算公式為：

8、進(jìn)一步的，所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置還包括預(yù)警單元，所述的預(yù)警單元在比較單元判定當(dāng)前狀態(tài)為預(yù)警狀態(tài)時(shí)，發(fā)出預(yù)警。

9、根據(jù)第二方面，提供一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成方法，包括以下步驟：

10、收集觀測(cè)量的歷史采集數(shù)據(jù)xt+1…xt-1，xt，根據(jù)極值定理擬合，計(jì)算出一個(gè)初始的“預(yù)警閾值”th0；

11、當(dāng)觀測(cè)量最新的采集數(shù)據(jù)xt+1上報(bào)時(shí)，倘若xt+1大于初始的“預(yù)警閾值”th0，則判定當(dāng)前狀態(tài)為預(yù)警狀態(tài)；倘若xt+1小于初始的“預(yù)警閾值”th0但大于峰值pe，則更新初始的“預(yù)警閾值”th0為th1；倘若xt+1小于峰值pe，則不做任何特殊處理。

12、進(jìn)一步的，所述的峰值pe的計(jì)算方法為：pe＝max{xt-n..xt-1，xt}，其中，xt-n…xt-1，xt為觀測(cè)量的歷史采集數(shù)據(jù)。

13、進(jìn)一步的，所述的“預(yù)警閾值”th0的計(jì)算公式為：

14、其中，pe為峰值，q是風(fēng)險(xiǎn)因子(一般在10-5到10-3之間)，n為超過峰值pe的x的數(shù)目，ntotal為所有樣本總數(shù)，

15、進(jìn)一步的，更新的“預(yù)警閾值”th1的計(jì)算公式為：

16、根據(jù)第三方面，提供一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，所述的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置包括本發(fā)明所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置。

17、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果：

18、1)本發(fā)明通過預(yù)警閾值的自動(dòng)更新，在地質(zhì)災(zāi)害的后續(xù)監(jiān)測(cè)過程中，倘若觀測(cè)量的規(guī)律和模式發(fā)生了變化，最初生成的“預(yù)警閾值”也可以自適應(yīng)地動(dòng)態(tài)隨之更新，從而有效提高其有效性；

19、2)本發(fā)明的預(yù)警閾值根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和新采集的數(shù)據(jù)計(jì)算產(chǎn)生，無需任何先驗(yàn)的專家知識(shí)和人工設(shè)定規(guī)則，避免由于過于主觀或經(jīng)驗(yàn)不足造成的閾值設(shè)置偏差過大，提供預(yù)警的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集單元、初始預(yù)警閾值計(jì)算單元、峰值pe計(jì)算單元、比較單元和更新預(yù)警閾值計(jì)算單元，所述的數(shù)據(jù)采集單元將采集的歷史數(shù)據(jù)發(fā)送給所述的初始預(yù)警閾值計(jì)算單元和峰值pe計(jì)算單元，將采集的新數(shù)據(jù)xt+1發(fā)送給比較單元，所述的峰值pe計(jì)算單元根據(jù)歷史數(shù)據(jù)計(jì)算獲得峰值pe，并將獲得的峰值pe發(fā)送給所述的初始預(yù)警閾值計(jì)算單元和比較單元，所述的初始預(yù)警閾值計(jì)算單元根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算初始的“預(yù)警閾值”th0，并發(fā)送給所述的更新預(yù)警閾值計(jì)算單元和比較單元，所述的比較單元將新獲得的數(shù)據(jù)xt+1、初始的“預(yù)警閾值”th0和峰值pe做比較，若xt+1大于初始的“預(yù)警閾值”th0，則判定當(dāng)前狀態(tài)為預(yù)警狀態(tài)，更新預(yù)警閾值計(jì)算單元不做更新；倘若xt+1小于初始的“預(yù)警閾值”th0但大于峰值pe，則更新預(yù)警閾值計(jì)算單元計(jì)算新初始的“預(yù)警閾值”th1；倘若xt+1小于峰值pe，更新預(yù)警閾值計(jì)算單元不做更新。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置，其特征在于，所述的峰值pe的計(jì)算方法為：pe＝max{xt-n...xt-1，xt}，其中，xt-n...xt-1,xt為觀測(cè)量的歷史采集數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置，其特征在于，所述的“預(yù)警閾值”th0的計(jì)算公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置，其特征在于，所述的限溫加熱管的加熱范圍為：80℃～100℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置，更新的“預(yù)警閾值”th1的計(jì)算公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置，其特征在于，所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置還包括預(yù)警單元，所述的預(yù)警單元在比較單元判定當(dāng)前狀態(tài)為預(yù)警狀態(tài)時(shí)，發(fā)出預(yù)警。

7.使用如權(quán)利要求1到6任一所述的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成方法，其特征在于，所述的峰值pe的計(jì)算方法為：pe＝max{xt-n...xt-1，xt}，其中，xt-n...xt-1,xt為觀測(cè)量的歷史采集數(shù)據(jù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成方法，其特征在于，所述的“預(yù)警閾值”th0的計(jì)算公式為：

10.一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其特征在于，所述的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置包括權(quán)利要求1-6任一所述的一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成裝置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值自適應(yīng)生成方法，包括以下步驟：收集觀測(cè)量的歷史采集數(shù)據(jù)X<subgt;t?n</subgt;...X<subgt;t?1</subgt;,X<subgt;t</subgt;，根據(jù)極值定理擬合，計(jì)算出一個(gè)初始的“預(yù)警閾值”th<subgt;0</subgt;；當(dāng)觀測(cè)量最新的采集數(shù)據(jù)X<subgt;t+1</subgt;上報(bào)時(shí)，倘若X<subgt;t+1</subgt;大于初始的“預(yù)警閾值”th<subgt;0</subgt;，則判定當(dāng)前狀態(tài)為預(yù)警狀態(tài)；倘若X<subgt;t+1</subgt;小于初始的“預(yù)警閾值”th<subgt;0</subgt;但大于峰值pe，則更新初始的“預(yù)警閾值”th<subgt;0</subgt;為th<subgt;1</subgt;；倘若X<subgt;t+1</subgt;小于峰值pe，則不做任何特殊處理。本發(fā)明通過預(yù)警閾值的自動(dòng)更新，在地質(zhì)災(zāi)害的后續(xù)監(jiān)測(cè)過程中，倘若觀測(cè)量的規(guī)律和模式發(fā)生了變化，最初生成的“預(yù)警閾值”也可以自適應(yīng)地動(dòng)態(tài)隨之更新，從而有效提高其有效性。

技術(shù)研發(fā)人員：張碩,夏順盈,李錦濤,孫貴鑫,劉天霸,詹森
受保護(hù)的技術(shù)使用者：航天科工慣性技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/30