[发明专利]一种煤层采动裂隙场瓦斯压力测定系统

说明书

技术领域

本发明属于瓦斯压力测定技术领域，尤其涉及一种煤层采动裂隙场瓦斯压力测定系统。

背景技术

目前，近年来，我国采煤技术与设备有很大程度的提高，开采强度加大，煤矿产量也随之加大，同时煤层瓦斯涌出量也大大增加。工业迅速发展的同时，也给煤矿动力国内外学者都热衷灾害留下隐患，给煤矿的安全生产带来更高层次的挑战。现有的煤层采动裂隙场瓦斯压力测定比较浅显，很难进行深层次测定，且缺少建模，人们很难直观的观察到煤层采动裂隙场瓦斯压力具体情况。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的煤层采动裂隙场瓦斯压力测定比较浅显，很难进行深层次测定，且缺少建模，人们很难直观的观察到煤层采动裂隙场瓦斯压力具体情况。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种煤层采动裂隙场瓦斯压力测定系统。

本发明是这样实现的，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：

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：

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；

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：

其中是的转置矩阵；

3)求类间散度矩阵S_bn：

4)求投影方向W_n：

W_n＝S_wn^-1·S_bn；

5)求Fisher判别阈值w_0n：