[发明专利]一种基于声音识别的煤矿井下探水钻孔监测方法与系统

说明书

本发明提供了一种基于声音识别的煤矿井下探水钻孔监测方法与系统，本发明通过在煤矿井下探水钻孔上设置声音传感器，采集并监测煤矿井下探水钻孔过程中的声音，通过提取采集声音的声谱图，当监听的声音特征满足设定条件后，进入报警状态。本发明实施简单，可快速准确判断是否存在安全隐患，实现随钻随测，对不符合要求的操作，能够及时制止，严防事故的发生。

技术领域

本发明涉及一种基于声音识别的煤矿井下探水钻孔监测方法与系统，该方法涉及声音感知，声音识别与通信等领域。

技术背景

为杜绝重大水害事故的发生，需在对相关煤层进行开采前需要用钻孔机进行钻孔试验。目前，现有探水钻孔技术已被广泛的应用，但由于存在现场工作环境恶劣、设计不当、措施不力、管理不善和人员思想麻痹等原因，导致探测结果存在误报和漏报等问题。为了有效改进探水钻孔技术，实现对水源的精确感知，实现随钻随测，对不符合要求的操作，能够及时制止，严防事故的发生。

发明内容

本发明为了实现对水源的精确感知，实现随钻随测，能够及时制止不符合要求的操作，严防事故的发生。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于声音识别的煤矿井下探水钻孔监测方法与系统，在探水钻孔设备上安装矿用拾音器及其信号处理模块，并采集探水钻孔设备工作时的声音信号；提取采集到的声音信号的MFCC特征值，构成表征声音信号的声谱图；根据预先构建的声音识别模型，将实时采集声音信号的声谱图，若所述的声谱图通过图像纹理特征满足设定条件时，可判别是否有水源。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种基于声音识别的煤矿井下探水钻孔监测方法，包括：

步骤1：实时采集探水钻孔设备工作时的声音信号；

步骤2：将采集到的声音信号通过提取MFCC构成的声谱图，通过计算声谱图的灰度共生矩阵得到0°、45°、90°、135°的能量、熵、对比度、相关性，求其均值作为声谱图图像纹理特征，构成该声音的均值特征向量；

步骤3：将预先构建的声音均值特征向量和实时采集声音的均值特征向量带入相似性计算公式，计算得到相似性c，计算公式如下：

其中，X_i为待测样本声音均值特征向量，Y_i为样本库声音均值特征向量，分别为X_i、Y_i的平均值；

步骤4：将采集到的声音信号通过提取MFCC构成的声谱图，通过计算声谱图的灰度共生矩阵得到0°、45°、90°、135°的能量、熵、对比度、相关性，求其标准差作为声谱图图像纹理特征，构成该声音的标准差特征向量；

步骤5：将预先构建的声音标准差特征向量和实时采集声音的标准差特征向量带入相似性计算公式，计算得到相似性p，计算公式如下：

其中，Z_i为待测样本声音标准差特征向量，Y_i为样本库声音标准差特征向量，分别为Z_i、Y_i的平均值；

步骤6：将采集到的声音信号通过提取MFCC构成的声谱图，通过计算声谱图的灰度共生矩阵得到0°、45°、90°、135°的能量、熵、对比度、相关性，求其均值和标准差作为声谱图图像纹理特征，构成该声音的均值标准差特征向量；

步骤7：将预先构建的声音均值标准差特征向量和实时采集声音的声音均值标准差特征向量带入相似性计算公式，计算得到相似性q，计算公式如下：