阅读说明：本技术 一种监测井下传感器异常的方法、装置、系统及介质 (Method, device, system and medium for monitoring abnormality of downhole sensor ) 是由 刘华 侯宇辉 蒙泽敏 赵雅娟 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了一种井下传感器异常的监测方法、装置、系统及介质。方法包括：获取传感器第一周期内监测数值；记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值,确定传感器是否异常；根据第一周期内监测数值的分布,确定采煤期间与非采煤期间；比较初始状态与非初始状态的监测数据,确定传感器是否异常；响应于确定传感器异常时,提示异常状态。本发明提供的技术方案,通过监测并分析传感器监测数值的特征及变化趋势,进而确定并提醒传感器的异常状态,有效解决了如何自动且精准发现传感器异常状态并进行提示的技术问题,避免了改造传感器而躲避监管的问题。(The embodiment of the invention discloses a method, a device, a system and a medium for monitoring the abnormity of an underground sensor. The method comprises the following steps: acquiring a monitoring value of the sensor in a first period; recording continuously identical values of the monitoring values in the first period and the maximum value of the monitoring values in the first period, and determining whether the sensor is abnormal; determining a coal mining period and a non-coal mining period according to the distribution of the monitoring values in the first period; comparing the monitoring data of the initial state and the non-initial state to determine whether the sensor is abnormal; an abnormal state is prompted in response to determining that the sensor is abnormal. According to the technical scheme provided by the invention, the abnormal state of the sensor is determined and reminded by monitoring and analyzing the characteristics and the variation trend of the monitoring value of the sensor, so that the technical problem of automatically and accurately finding and prompting the abnormal state of the sensor is effectively solved, and the problem of avoiding supervision by modifying the sensor is avoided.)

一种监测井下传感器异常的方法、装置、系统及介质

技术领域

本发明实施例涉及煤矿安全领域，具体涉及一种监测井下传感器异常的方法、装置、系统及介质。

背景技术

在煤矿开采及加工领域，一些单位为提高产量，对传感器进行改造以减少报警次数，进而躲避应监管部门的管理及检查。为确保煤矿的安全生产，有必要根据传感器监测数值的特征识别传感器的异常状态。目前，对传感器的改造方式主要有：改造传感器的量程、对传感器进行遮挡、改造传感器的精度、下调传感器安装位置，如何准确识别传感器的异常状态是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种监测井下传感器异常的方法、装置、系统及介质，用以解决现有无法实现对斜井运输装车情况进行自动监控的问题。

为实现上述目的，本发明实施例主要提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种监测井下传感器异常的方法，该方法包括：

获取传感器第一周期内监测数值；

记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常；

根据第一周期内监测数值的分布，确定采煤期间与非采煤期间；比较初始状态与非初始状态的监测数据，确定传感器是否异常；

响应于确定传感器异常时，提示异常状态。

进一步地，记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常，包括：

响应于记录第一周期内监测数值连续相同的值等于第一周期内监测数值的最大值时，确定第一周期内监测数值的最大值是否等于第一阈值；

响应于第一周期内监测数值的最大值小于所述第一阈值时，确定传感器异常，提示异常状态为传感器量程被调整；

进一步地，记录第一周期内监测数值连续相同的值及所述第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常，还包括：

获取传感器第二周期内监测数值，确定第二周期内监测数值的方差是否小于第二阈值。

响应于第二周期内监测数值的方差小于第二阈值且第二周期内监测数值小于第三阈值，确定传感器异常，提示异常状态为传感器被遮挡。

进一步地，根据第一周期内监测数值的分布，确定采煤期间与非采煤期间，包括：

将第一周期等分，确定每个等分周期的监测数值；

根据相邻等分周期的监测数值的斜率是否小于第四阈值及相邻等分周期的总时长是否超过第五阈值，确定采煤期间与非采煤期间。

进一步地，比较初始状态与非初始状态的监测数据，确定传感器是否异常，包括：

确定初始状态下采煤期间的监测数值与非采煤期间的监测数值的差值；

确定非初始状态下采煤期间的监测数值与非采煤期间的监测数值的差值；

响应于初始状态下的差值大于非初始状态下的差值时，确定传感器异常。

进一步地，响应于初始状态下的差值大于非初始状态下的差值时，确定传感器异常，还包括：

确定初始状态下采煤期间的监测数值与非初始状态下采煤期间的监测数值的比值、初始状态下下非采煤期间的监测数值与非初始状态非采煤期间的监测数值的比值；

响应于采煤期间的比值与非采煤期间的比值的方差小于第六阈值，提示异常状态为传感器精度被调整；

响应于采煤期间的比值与非采煤期间的比值的方差不小于第六阈值，提示异常状态为传感器位置被下移。

进一步地，提示异常状态为传感器位置被下移，还包括：

通过以下公式确定传感器距离顶板的距离：

H_n＝(a₁-a_n)/h+H，其中，H_n为传感器距离顶板的距离，a₁为初始状态下采煤期间的监测数值的平均值，a_n为非初始状态下采煤期间的监测数值的平均值，h为传感器参数，H为预设值。

第二方面，本发明实施例还提供了一种监测井下传感器异常的装置，该装置包括：检测单元、分析单元、提示单元，其中，

检测单元用于，获取传感器第一周期内监测数值；

分析单元用于，记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常；根据第一周期内监测数值的分布，确定采煤期间与非采煤期间；比较初始状态与非初始状态的监测数据，确定传感器是否异常；

提示单元用于，响应于确定传感器异常时，提示异常状态。

进一步地，记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常，包括：

响应于记录第一周期内监测数值连续相同的值等于第一周期内监测数值的最大值时，确定第一周期内监测数值的最大值是否等于第一阈值；

响应于第一周期内监测数值的最大值小于所述第一阈值时，确定传感器异常，提示异常状态为传感器量程被调整。

进一步地，记录第一周期内监测数值连续相同的值及所述第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常，还包括：

获取传感器第二周期内监测数值，确定第二周期内监测数值的方差是否小于第二阈值；

响应于第二周期内监测数值的方差小于第二阈值且第二周期内监测数值小于第三阈值，确定传感器异常，提示异常状态为传感器被遮挡。

进一步地，根据第一周期内监测数值的分布，确定采煤期间与非采煤期间，包括：

将第一周期等分，确定每个等分周期的监测数值；

根据相邻等分周期的监测数值的斜率是否小于第四阈值及相邻等分周期的总时长是否超过第五阈值，确定采煤期间与非采煤期间。

进一步地，比较初始状态与非初始状态的监测数据，确定传感器是否异常，包括：

确定初始状态下采煤期间的监测数值与非采煤期间的监测数值的差值；

确定非初始状态下采煤期间的监测数值与非采煤期间的监测数值的差值；

响应于初始状态下的差值大于非初始状态下的差值时，确定传感器异常。

进一步地，响应于初始状态下的差值大于非初始状态下的差值时，确定传感器异常，还包括：

确定初始状态下采煤期间的监测数值与非初始状态下采煤期间的监测数值的比值、初始状态下下非采煤期间的监测数值与非初始状态非采煤期间的监测数值的比值；

响应于采煤期间的比值与非采煤期间的比值的方差小于第六阈值，提示异常状态为传感器精度被调整；

响应于采煤期间的比值与非采煤期间的比值的方差不小于第六阈值，提示异常状态为传感器位置被下移。

进一步地，提示异常状态为传感器位置被下移，还包括：

通过以下公式确定传感器距离顶板的距离：

H_n＝(a₁-a_n)/h+H，其中，H_n为传感器距离顶板的距离，a₁为初始状态下采煤期间的监测数值的平均值，a_n为非初始状态下采煤期间的监测数值的平均值，h为传感器参数，H为预设值。

第三方面，本发明实施例还提供了一种监测井下传感器异常的系统，该系统包括：至少一个传感器，至少一个处理器，至少一个提示装置，其中，

所述传感器用于，获取传感器第一周期内监测数值；

处理器用于，记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常；根据第一周期内监测数值的分布，确定采煤期间与非采煤期间；比较初始状态与非初始状态的监测数据，确定感器是否异常；

提示装置用于，响应于确定传感器异常时，提示异常状态。

第四方面，本发明实施例还提供了一种监测井下传感器异常的存储介质，该存储介质中包含一个或多个程序指令，

其中，一个或多个程序指令用于被执行如上述一种监测井下传感器异常的方法中的任一项所述方法步骤。

本发明实施例提供的技术方案至少具有如下优点：

通过监测并分析传感器监测数值的特征及变化趋势，进而确定并提醒传感器的异常状态，有效解决了如何自动且精准发现传感器异常状态并进行提示的技术问题，避免了改造传感器而躲避监管的问题。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种监测井下传感器异常的方法流程图。

图2为本发明实施例2提供的一种监测井下传感器异常的装置的结构示意图。

图3为本发明实施例3提供的一种监测井下传感器异常的系统的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

下文，将详细说明一种监测井下传感器异常的方法，该方法使用的应用场景很多，在本实施例中，仅以煤矿监测场景为例进行说明，如图1所示该方法步骤如下：

步骤110：获取传感器第一周期内监测数值。

优选地，获取采煤工作面较短周期内的监测数值，例如一个工作日的监测数值。

可选地，传感器的类型包括但不限于以下一种或多种：

甲烷传感器：连续监测矿井环境气体中及抽放管道内甲烷浓度的装置，一般具有显示及声光报警功能。

风速传感器：连续监测矿井巷道中风速的装置。

风压传感器：连续监测矿井通风机、风门、密闭巷道、通风巷道等地通风压力的装置。

一氧化碳传感器：连续监测矿井环境气体中一氧化碳浓度的装置。

温度传感器：连续监测矿井环境温度高低的装置。

烟雾传感器：连续监测矿井中胶带输送机胶带等着火时产生的烟雾的装置。

步骤120：记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常。

具体地，记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常，包括：响应于记录第一周期内监测数值连续相同的值等于第一周期内监测数值的最大值时，确定第一周期内监测数值的最大值是否等于第一阈值；响应于第一周期内监测数值的最大值小于第一阈值时，确定传感器异常，提示异常状态为传感器量程被调整。

具体地，记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常，还包括：获取传感器第二周期内监测数值，确定第二周期内监测数值的方差是否小于第二阈值；响应于第二周期内监测数值的方差小于第二阈值且第二周期内监测数值小于第三阈值，确定传感器异常，提示异常状态为传感器被遮挡。

优选地，获取采煤工作面较长周期内的监测数值，例如一个自然月的监测数值。

例如，通过系统获取到煤矿工作面的传感器数据，对传感器数据进行对比。首先判断是否在1个工作日内有连续的点处于同一数值，且没有高于该数据值的传感器数值。如果是，执行步骤120A，否则执行步骤120B。

步骤120a：获取到已知的该类传感器的标准量程为m，查看该传感器的监测的数值峰值n与m的大小关系。如果n＝m，则该传感器数值超过标准量程，数据异常；否则n<m，传感器的量程可能被调整并进行提示。

步骤120b：判断传感器数值是否在1个月内处于较为稳定的值，例如方差小于0.02，且传感器数值较低，例如小于0.1。如果是，传感器的传感头可能被遮挡物遮挡并进行提示；否则，执行步骤130。

步骤130：根据第一周期内监测数值的分布，确定采煤期间与非采煤期间；比较初始状态与非初始状态的监测数据，确定传感器是否异常。

具体地，根据第一周期内监测数值的分布，确定采煤期间与非采煤期间，包括：将第一周期等分，确定每个等分周期的监测数值；根据相邻等分周期的监测数值的斜率是否小于第四阈值及相邻等分周期的总时长是否超过第五阈值，确定所述采煤期间与非采煤期间。

优选地，将第一周期等分优选为将1个工作日进行48等分，即等分为48个半小时。

例如，将一天传感器数值按时间平均分成48段，计算每个半小时监测数值的平均值，对比每一段数据相邻数据的数值。由于采煤时间段测量值会持续改变，非采煤时间段测量值会趋于稳定。计算半小时内测量值的平均值，计算一天内相邻两个平均值的斜率，当半小时内平均值改变很小，则斜率极限值为0。由于采煤时间内有部分时间段存在相邻平均值变化幅度不大且时间最少超过半个班的时间，所以对求得的斜率值再求一次斜率，然后筛选二次斜率极限值为0且时间最少超过半个班的时间段，即为非采煤时间段。

具体地，比较初始状态与非初始状态的监测数据，确定所述传感器是否异常，包括：确定初始状态下采煤期间的监测数值与非采煤期间的监测数值的差值；确定非初始状态下采煤期间的监测数值与非采煤期间的监测数值的差值；响应于初始状态下的差值大于非初始状态下的差值时，确定所述传感器异常。

具体地，响应于初始状态下的差值大于非初始状态下的差值时，确定传感器异常，还包括：确定初始状态下采煤期间的监测数值与非初始状态下采煤期间的监测数值的比值、初始状态下下非采煤期间的监测数值与非初始状态非采煤期间的监测数值的比值；响应于采煤期间的比值与非采煤期间的比值的方差小于第六阈值，提示异常状态为传感器精度被调整；响应于采煤期间的比值与非采煤期间的比值的方差不小于第六阈值，提示异常状态为传感器位置被下移。

例如，为对比每天的采煤期间与非采煤期间的传感器数值平均值，设定传感器初始安装持续T₁时间内采煤期间传感器数值平均值为a₁，T₁时间内非采煤期间传感器数值平均值为b₁。设定T₁时间之后每隔T₂时间段内采煤期间传感器数值平均值为a_n，T₁时间之后每隔T₂时间段内非采煤期间传感器数值平均值为b_n。

对比T₁与T₂内c₁＝a₁-b₁、c_n＝a_n-b_n，判断T₂内c₁>c_n是否成立，如果否，数据正常；否则确定传感器异常，进一步判断异常状态是传感器精度被调整或传感器安装位置被下移。

分别计算T₁与T₂内平均数值比率d₁、f₁，d₁＝a₁/a_n，f1＝b₁/b_n。判断d₁与f₁是否围绕一个数值上下波动，如果d₁与f₁全都满足条件，则说明可能是调整传感器精度导致传感器上传数据异常，并进行提示。

具体地，提示异常状态为传感器位置被下移，还包括：通过以下公式确定所述传感器距离顶板的距离：H_n＝(a₁-a_n)/h+H，其中，H_n为所述传感器距离顶板的距离，a₁为初始状态下采煤期间的监测数值的平均值，a_n为非初始状态下采煤期间的监测数值的平均值，h为传感器参数，H为预设值。

例如，按照煤矿安全规程规定，每类传感器距离顶板不得大于H毫米，将H作为预设值进行计算。假设安装位置每下降1毫米，传感器数值下降h值。其中，h的值可通过人工输入、通过本地系统或云端获得。已知传感器安装位置距离顶板H毫米，设传感器下降后的位置为距离顶板H_n毫米。通过公式H_n＝(a₁-a_n)/h+H计算出当前位置距离顶板的距离。计算T₁与T₂内下降距离：H₂＝H _n-H。统计所有下降距离，找到下降距离的最大值与最小值，算出传感器安装位置下降的距离范围并进行提示。

可选地，本实施例中描述的顶板的概念，也可适用于顶梁或屋顶等概念。

步骤140：响应于确定传感器异常时，提示异常状态。

可选地，提示的方式包括但不限于以下一种或多种：

声音、灯光、文字、短信、微信及电话。

可选地，提示的对象包括但不限于以下一种或多种：

工作人员、本地系统及服务器。

与上述实施例1对应的，本发明实施例2还提供了一种监测井下传感器异常的装置，具体如图2所示，该装置包括：检测单元201、分析单元202、提示单元203，其中，

检测单元201用于，获取传感器第一周期内监测数值；

分析单元202用于，记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常；根据第一周期内监测数值的分布，确定采煤期间与非采煤期间；比较初始状态与非初始状态的监测数据，确定传感器是否异常；

提示单元203用于，响应于确定传感器异常时，提示异常状态。

进一步地，记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常，包括：

响应于记录第一周期内监测数值连续相同的值等于第一周期内监测数值的最大值时，确定第一周期内监测数值的最大值是否等于第一阈值；

响应于第一周期内监测数值的最大值小于所述第一阈值时，确定传感器异常，提示异常状态为传感器量程被调整。

进一步地，记录第一周期内监测数值连续相同的值及所述第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常，还包括：

获取传感器第二周期内监测数值，确定第二周期内监测数值的方差是否小于第二阈值；

响应于第二周期内监测数值的方差小于第二阈值且第二周期内监测数值小于第三阈值，确定传感器异常，提示异常状态为传感器被遮挡。

进一步地，根据第一周期内监测数值的分布，确定采煤期间与非采煤期间，包括：

将第一周期等分，确定每个等分周期的监测数值；

根据相邻等分周期的监测数值的斜率是否小于第四阈值及相邻等分周期的总时长是否超过第五阈值，确定采煤期间与非采煤期间。

进一步地，比较初始状态与非初始状态的监测数据，确定传感器是否异常，包括：

确定初始状态下采煤期间的监测数值与非采煤期间的监测数值的差值；

确定非初始状态下采煤期间的监测数值与非采煤期间的监测数值的差值；

响应于初始状态下的差值大于非初始状态下的差值时，确定传感器异常。

进一步地，响应于初始状态下的差值大于非初始状态下的差值时，确定传感器异常，还包括：

确定初始状态下采煤期间的监测数值与非初始状态下采煤期间的监测数值的比值、初始状态下下非采煤期间的监测数值与非初始状态非采煤期间的监测数值的比值；

响应于采煤期间的比值与非采煤期间的比值的方差小于第六阈值，提示异常状态为传感器精度被调整；

响应于采煤期间的比值与非采煤期间的比值的方差不小于第六阈值，提示异常状态为传感器位置被下移。

进一步地，提示异常状态为传感器位置被下移，还包括：

通过以下公式确定传感器距离顶板的距离：

H_n＝(a₁-a_n)/h+H，其中，H_n为传感器距离顶板的距离，a₁为初始状态下采煤期间的监测数值的平均值，a_n为非初始状态下采煤期间的监测数值的平均值，h为传感器参数，H为预设值。

与上述实施例1对应的，本发明实施例3还提供了一种监测井下传感器异常的系统，具体如图3所示，该装置包括：至少一个传感器301，至少一个处理器302，至少一个提示装置303，其中，

所述传感器301用于，获取传感器第一周期内监测数值；

处理器302用于，记录第一周期内监测数值连续相同的值及第一周期内监测数值的最大值，确定传感器是否异常；根据第一周期内监测数值的分布，确定采煤期间与非采煤期间；比较初始状态与非初始状态的监测数据，确定感器是否异常；

提示装置303用于，响应于确定传感器异常时，提示异常状态。

与上述实施例相对应的，本发明实施例4还提供了一种存储介质，该存储介质中包含一个或多个程序指令。其中，一个或多个程序指令用于被执行如上所介绍的一种监测井下传感器异常的方法。

在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific工ntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。

其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，简称EEPROM)或闪存。

易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，简称DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，简称DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(EnhancedSDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，简称DRRAM)。

本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。