[发明专利]一种煤层采动裂隙场瓦斯压力测定系统

权利要求书

1.一种煤层采动裂隙场瓦斯压力测定系统，其特征在于，所述煤层采动裂隙场瓦斯压力测定系统包括：

采动裂隙瓦斯流动构建模块，与施压模块、采动裂隙瓦斯施压构建模块连接，利用红外和超声波技术对采动裂隙进行感知构建模型，并将构建模型信息传送到施压模块和采动裂隙瓦斯施压构建模块；

施压模块，与采动裂隙瓦斯流动构建模块、位移检测模块连接，将采动裂隙瓦斯流动构建模块的构建模型信息进行收集后，对采动裂隙进行施压，并将施压力度与结果传送到位移检测模块；

所述施压模块的能量消耗模型，传感器节点能耗分为发射数据能耗、接收数据能耗和聚合数据能耗，节点到接收点的距离小于阈值d₀，则采用自由空间模型，否则，采用多路径衰减模型，从而发射比特数据到距离为的接收点的能量消耗如下：

ETX(l,d)=l×Eelec+l×ϵfs×d2d<d0l×Eelec+l×ϵmp×d4d≥d0;]]>

其中E_elec为发射电路能量消耗，ε_fs为自由空间模型下功率放大电路所需能量，ε_mp为多路径衰减模型下功率放大电路所需能量，接收比特数据能耗：

E_Rx(l)＝l×E_elec；

聚合比特数据的能量消耗：

E_A＝l×E_DA；

其中E_DA表示聚合1比特数据的能量消耗；

所述传感器节点，用维列向量D＝(d₁,d₂,…,d_n)表示相应节点的测量值，通过计算各个节点数据与中心数据的欧式距离反应不同节点数据与中心数据之间的偏差大小，其中l_i的计算公式为：

li=(di-T)2;]]>

根据欧式距离自适应设定相应的权值大小，距离越大权值越小，距离越小权值越大；

wi=1/(li/Σi=1n1/li);]]>

其中w_i为相应的权值；

位移检测模块，与施压模块、地层应力计算模块连接，将施压力度与结果进行收集，并检测出施压后采动裂隙的位移，将数据传送到地层应力计算模块；

所述位移检测模块的数据预处理方法包括：

步骤一、训练子集选择与生成：每一条信息称为一个训练样本，若干训练样本组成训练集；若训练样本有k类，k≥2；则依据训练样本类别，由两类样本组成个训练子集，训练子集X_n表示为：

X_n＝{{x_i},{x_j}}；

其中，i,j∈{1,2,…,n}且i≠j,{x_i}和{x_j}分别表示训练集中第i和第j类样本的集合；

步骤二、利用训练子集X_n生成Fisher判别模型y_n＝f_n(x)，步骤如下：

1)求X_n中i，j两类样本的均值和

2)求类内散度矩阵S_wn：

Swn=Σx∈{xi}(x-xi‾)(x-xi‾)T+Σx∈{xj}(x-xj‾)(x-xj‾)T;]]>

其中是的转置矩阵；

3)求类间散度矩阵S_bn：

Sbn=|xi‾-xj‾|;]]>

4)求投影方向W_n：

W_n＝S_wn^-1·S_bn；

5)求Fisher判别阈值w_0n：

w0n=Wn·(xi‾+xj‾);]]>

则得训练子集X_n对应的判别模型：y_n＝f_n(x)＝W_n·x-w_0n；

6)求出每个训练子集对应的Fisher判别模型，生成个Fisher分类器，形成分类器组，则分类器组输出表示为：

y~={y1,y2,...,yn}={f1(x),...,fk(k-1)2(x)};]]>

步骤三、非线性连续型函数映射方法包括：

利用非线性连续函数对分类器组输出进行映射，令为第n个Fisher分类器输出的非线性映射且：

其中a(a>0)是为增强算法泛化性能而引入的松弛变量；若Fisher分类器组由k个分类器组成，则为数据预处理结果；

地层应力计算模块，与位移检测模块，开挖损伤分布标记模块进行连接，通过综合采动裂隙受力程度与位移程度，计算出地层应力；

开挖损伤分布标记模块，与地层应力计算模块、瓦斯渗流压力计算模块进行连接，根据地层应力进行地层局部挖掘，并对挖掘面积和位置做出标记；

瓦斯渗流压力计算模块，与开挖损伤分布标记模块、采动裂隙瓦斯压力构建模块连接，检测瓦斯渗流程度，并根据挖掘面积和位置进行计算瓦斯渗流压力；

采动裂隙瓦斯压力构建模块，与采动裂隙瓦斯流动构建模块、瓦斯渗流压力计算模块连接，采动裂隙瓦斯流动建模为基础，结合瓦斯渗流面积、位置和瓦斯渗流压力，进行采动裂隙瓦斯压力建模。