[发明专利]一种用于监测隧道岩体塌方的报警系统

权利要求书

1.一种基于差异进化支持向量机的岩体监测信息预测的方法，其特征在于包括以下步骤：

A、根据采集的位移时间序列构造样本；

B、对差异进化支持向量机算法进行初始化设置，包括设置差异进化初始参数，待优化变量数为2，种群数量，缩放因子F，杂交概率常数CR；随机给出初始种群，不同的个体对应不同的支持向量机参数：核参数σ和惩罚因子C；

C、按照差异进化的算法进行变异操作和交叉操作；

D、每个个体对应的参数决定一个支持向量机模型，用它对测试样本进行预测，计算每个个体的适应值S(x)，以反映本支持向量机模型的推广预测能力，适应值函数如下：

S(x)=min(max({|xi-xi′|xi′},i=1,2,...,n))]]>

式中，xi为第i个测试样本的位移预测值；xi′为第i个测试样本的实测值；i＝1，2，…n，n为测试样本的个数；采用贪婪搜索原则进行差异进化算法的选择操作；

E、判断选择个体的适应值是否满足要求，如不满足要求，再进行新一轮的计算，返回步骤C；如果适应值满足要求，计算结束；

F、利用获得支持向量机模型进行围岩位移变化的预报。

2.根据权利要求1所述的基于差异进化支持向量机的岩体监测信息预测的方法，其特征在于步骤D中的位移预测值是利用进化支持向量机方法进行序列样本的学习，从而对位移时间序列实行预测的；同时还采用滚动预测的方法获得预测值，其步骤如下：

a、确定预测时间序列{xt}，设最佳历史点数为p，预测的步数为m；

b、根据已经获得的n个时间序列{x0，x1，…，xn-1}，用n个时间序列的{xi，xi+1，…，xi+p-1，xi+p}i＝0，1，2，…，n-p-1，n-p组时序预测n时刻后的{xn，xn+1，…，xn+m-1}m个时序；

c、随着后面m个时序的获得，用m个新的时序替代前面的{x0，x1，…，xm-1}m个时序进行下一步的预测，得到下一次的m个预测值，依次类推。

3.一种利用权利要求1所述的基于差异进化支持向量机的岩体监测信息预测的方法的监测隧道岩体塌方的报警装置，包括安装在围岩的监测位置上对围岩的位移信息进行检测的位移传感器，用于显示围岩位移信息的显示单元；

其特征在于还包括：

用于对围岩位移信息采用上述基于差异进化支持向量机的岩体监测信息预测的方法进行预测和围岩安全状态进行判断的处理单元；

用于对装置进行信息设定的数值设定单元；

用于存储围岩位移采样信息的数据存储单元；

用于围岩位移信息和/或危险状态报警信息进行语音播报的语音输出单元；

用于对围岩状态进行显示的警示灯输出单元；

所述位移传感器将围岩位移信息传送到处理单元进行处理后存入到数据存储单元中，然后在由处理单元对采集位移时间序列进行分析和预测处理，并且处理单元进行分析和预测处理的参数由数值设定单元输入，处理单元将预测的围岩位移信息同围岩状态判别信息进行比较，得到围岩未来状态信息后处理单元再将不同的围岩状态信息转化为不同灯光的控制信号发送到警示灯输出单元进行围岩未来状态的灯光显示；当预测的围岩位移信息超过设定警戒值则处理单元向语音输出单元发出控制指令进行语音报警。