CN103425109B - 煤矿监控系统滤除伪大数的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种煤矿监控系统滤除伪大数的方法，首先通过在地面中心站、传输分站或传感器内的信息处理器内设置各类传感器的采样数据初始值和采样数据变化速率的限值，限值=传感器的满量程/传感器从零点到达满量程的最快反应时间；然后数据采样并计算本次采样数据的数据变化速率；再将本次采集数据的变化速率与采样数据变化速率的限值进行比较：若其小于设定的数据变化速率的限值，本次采样数据有效；若大于或等于设定的数据变化速率的限值，则丢弃本次采样数据。本发明可较为彻底地滤除伪大数；为煤矿监控系统伪大数的滤除提供了一种新的有效方法，可大幅减少煤矿监控系统的误报警，提高监控系统的安全可靠性。

Description

煤矿监控系统滤除伪大数的方法
技术领域
本发明涉及煤矿监控系统的数据采集与处理技术领域，具体涉及一种对煤矿监控系统数据采集过程中的伪大数进行滤除的方法。
背景技术
煤矿监控系统在进行数据采集时经常会因各种电磁干扰出现数据“冒大数”现象，这种不反映真实情况的大数是一种伪数据或称伪大数。伪大数若不能有效处理，煤矿监控系统会发生频繁的误报警现象，从而严重影响煤矿正常生产，并且给煤矿安全带来巨大隐患。针对煤矿监控系统“冒大数”的顽疾，常见的应对处理方法包括在硬件上采取措施同时在监管系统的控制软件上采取一定的抗干扰方法。如基于低通滤波器原理的方法，其实现的通过效果是把一个较大的伪大数处理后成为几个较小的伪大数从而降低伪大数的幅值以期减小伪大数的影响，该方法的不足之处在于：使监控系统的数据采集产生延时滞后，降低了系统的反应速度，而且只能降低伪大数的幅值，不能完全消除伪大数；另一种常见的方法是通过一个周期内采集N个数据后去掉最大、最小两个极值后再平均的方法，该方法需要采集N个数据后才能输出一个有效数据（N≥3），即使采用移动平均的方法，输出的数据也是由前面的数据平均得到的，并非当前真实数据，也即是有延时滞后的数据，降低了系统的反应速度，而且，如果在N个数据中出现两个以上的伪大数，则还是没能完全滤除伪大数。
发明内容
本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种反应速度较快、滤除伪大数效果好的煤矿监控系统滤除伪大数的方法。
本发明的技术方案是：本发明的煤矿监控系统滤除伪大数的方法，由煤矿监控系统实施，上述的煤矿监控系统包括传感器、传输分站、地面监控中心站和用于信号传输的总线；传感器、传输分站和地面监控中心站内均设有信息处理器。该方法主要包括以下步骤：
①在传输分站的信息处理器内设置各类传感器的采样数据初始值和采样数据变化速率的限值：
每种传感器的数据变化速率的限值=该种传感器的满量程/该种传感器从零点到达满量程的最快反应时间；
②传输分站采集各传感器的数据；
③传输分站由其信息处理器对采集的数据，按照下式计算本次采样数据的数据变化速率：
数据变化速率=（本次采样值-上次有效采样值）/两次采样间隔时间；式中，首次计算时的上次有效采样值为步骤①设置的传感器的采样数据初始值；
④传输分站的信息处理器判断本次采集数据是否有效并作相应处理：若本次数据变化速率小于设定的数据变化速率的限值，则保存本次采样数据并将本次采样数据上传给地面中心站；若本次数据变化速率大于或等于设定的数据变化速率的限值，则丢弃本次采样数据；
⑤重复步骤②至步骤④。
进一步的方案是：
上述的步骤①中，采样数据初始值和采样数据变化速率的限值设置在地面监控中心站的信息处理器内；
步骤②中传输分站采集各传感器的数据，并实时上传给地面监控中心站的信息处理器；
步骤③中，由地面监控中心站的信息处理器计算本次采样数据的数据变化速率；
步骤④中，由地面监控中心站的信息处理器判断本次采集数据是否有效并作相应处理：若本次数据变化速率小于设定的数据变化速率的限值，则保存本次采样数据；若本次数据变化速率大于或等于设定的数据变化速率的限值，则丢弃本次采样数据。
进一步的方案还有：
所述的步骤①中，采样数据初始值和采样数据变化速率的限值设置在传感器的信息处理器内；
步骤②中由传感器采集数据；
步骤③中，由传感器的信息处理器计算本次采样数据的数据变化速率；
步骤④中，由传感器的信息处理器判断本次采集数据是否有效并作相应处理：若本次数据变化速率小于设定的数据变化速率的限值，则保存本次采样数据并上传给传输分站；若本次数据变化速率大于或等于设定的数据变化速率的限值，则丢弃本次采样数据。
本发明具有积极的效果：（1）本发明的煤矿监控系统滤除伪大数的方法，通过针对不同的传感器相应确定采样数据变化速率的限值、计算采样数据的变化速率再与设定限值进行比较，对大于限值的采样数据完全丢弃，从而可以较为彻底地滤除伪大数。（2）本发明的煤矿监控系统滤除伪大数的方法，为煤矿监控系统伪大数的滤除提供了一种新的有效方法，可大幅减少煤矿监控系统的误报警，提高系统的安全可靠性。
附图说明
图1为应用本发明的煤矿监控系统的示意框图；
图2为本发明的实施例1的流程图；
图3为本发明的实施例2的流程图；
图4为本发明的实施例3的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
（实施例1）
见图1，煤矿监控系统，至少包括传感器、传输分站、地面监控中心站和用于信号传输的总线。地面监控中心站、传输分站和传感器内设置有信息处理器。传输分站的数量根据传感器的数量相应进行设置。
煤矿井下的传感器种类和数量较多。传感器的种类通常有：用于测量甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氧气等气体浓度的相应传感器、温度传感器、湿度传感器等，各种传感器对矿井下相应的被测对象进行实时检测，并将信号上传到传输分站，经传输分站采集处理后再传输到地面监控中心站进行进一步处理。
各种传感器均具有实际能达到的最快反应速度，这是传感器的物理属性。根据每种传感器实际能达到的最快反应速度，可计算出传感器工作时采样数据变化速率的限值。如煤矿瓦斯传感器，当前其最快反应速度是10秒达到满量程，若其满量程为4%，则其数据变化速率的限值为0.4%/s。
见图2，本实施例的煤矿监控系统滤除伪大数的方法，即利用传感器都存在最快反应速度限制这一原理，针对每一类传感器，在传输分站的信息处理器内预先设置好该类传感器的采样数据初始值和采样数据的数据变化速率的限值。传输分站的信息处理器采集传感器上传的数据值后，通过比较本次采样值和上次采样值的数据变化速率是否超过设定的限值，如果不超过限值，本次采样值有效；如果超过限值，本次采样值无效（丢弃）。
见图2，本实施例的煤矿监控系统滤除伪大数的方法，具体包括以下步骤：
①在传输分站的信息处理器内设置各类传感器的采样数据初始值和采样数据变化速率的限值：
每种传感器的数据变化速率的限值=该种传感器的满量程/该种传感器从零点到达满量程的最快反应时间；
传感器的采样数据初始值的确定：最简单的办法取0，也可在传感器的量程范围内确定1个值；较好的方法是取多次采集数据后的平均值。
②传输分站采集各传感器的数据；
③传输分站由其信息处理器对采集的数据，按照下式计算本次采样数据的数据变化速率：
数据变化速率=（本次采样值-上次有效采样值）/两次采样间隔时间；
式中，首次计算时的上次有效采样值为步骤①设置的传感器的采样数据初始值；
④传输分站的信息处理器判断本次采集数据是否有效并作相应处理：若本次数据变化速率小于设定的数据变化速率的限值，则保存本次采样数据并将本次采样数据上传给地面中心站；若本次数据变化速率大于或等于设定的数据变化速率的限值，则丢弃本次采样数据；
⑤重复步骤②至步骤④。
综上所述，本实施例的煤矿监控系统滤除伪大数的方法，通过针对不同的传感器相应确定采样数据变化速率的限值、计算采样数据的变化速率再与设定限值进行比较，对大于限值的采样数据完全丢弃，从而可以较为彻底地滤除伪大数；其为煤矿监控系统伪大数的滤除提供了一种新的有效方法，可大幅减少煤矿监控系统的误报警，提高系统的安全可靠性。
（实施例2）
参见图3，本实施例的煤矿监控系统滤除伪大数的方法，其他方面与实施例1相同，不同之处在于：
前述的煤矿监控系统滤除伪大数的方法具体步骤当中：
步骤①中，采样数据初始值和采样数据变化速率的限值由实施例1设置在传输分站的信息处理器内改为本实施例的设置在地面监控中心站的信息处理器内；
步骤②中传输分站采集各传感器的数据，并实时上传给地面监控中心站的信息处理器；
步骤③中，由地面监控中心站的信息处理器计算本次采样数据的数据变化速率；
步骤④中，由地面监控中心站的信息处理器判断本次采集数据是否有效并作相应处理：若本次数据变化速率小于设定的数据变化速率的限值，则保存本次采样数据；若本次数据变化速率大于或等于设定的数据变化速率的限值，则丢弃本次采样数据。
（实施例3）
参见图4，本实施例的煤矿监控系统滤除伪大数的方法，其他方面与实施例1相同，不同之处在于：
所述的步骤①中，采样数据初始值和采样数据变化速率的限值设置在传感器的信息处理器内；
步骤②中由传感器采集数据；
步骤③中，由传感器的信息处理器计算本次采样数据的数据变化速率；
步骤④中，由传感器的信息处理器判断本次采集数据是否有效并作相应处理：若本次数据变化速率小于设定的数据变化速率的限值，则保存本次采样数据并上传给传输分站；若本次数据变化速率大于或等于设定的数据变化速率的限值，则丢弃本次采样数据。
以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1. 一种煤矿监控系统滤除伪大数的方法，由煤矿监控系统实施，所述的煤矿监控系统包括传感器、传输分站、地面监控中心站和用于信号传输的总线；传感器、传输分站和地面监控中心站内均设有信息处理器，其特征在于：该方法主要包括以下步骤：
①在传输分站的信息处理器内设置各类传感器的采样数据初始值和采样数据变化速率的限值：
每种传感器的采样数据变化速率的限值=该种传感器的满量程/该种传感器从零点到达满量程的最快反应时间；
各类传感器的采样数据初始值设定为0；
②传输分站采样各传感器的数据；
③传输分站由其信息处理器对采样的数据按照下式计算本次采样数据的数据变化速率：
数据变化速率=（本次采样值-上次有效采样值）/两次采样间隔时间，式中，首次计算时的上次有效采样值为步骤①设置的传感器的采样数据初始值；
④传输分站的信息处理器判断本次采样数据是否有效并作相应处理：若本次数据变化速率小于设定的采样数据变化速率的限值，则保存本次采样数据并将本次采样数据上传给地面监控中心站；若本次数据变化速率大于或等于设定的采样数据变化速率的限值，则丢弃本次采样数据；
⑤重复步骤②至步骤④。
2.根据权利要求1所述的煤矿监控系统滤除伪大数的方法，其特征在于：
所述的步骤①中，采样数据初始值和采样数据变化速率的限值设置在地面监控中心站的信息处理器内；
步骤②中传输分站采样各传感器的数据，并实时上传给地面监控中心站的信息处理器；
步骤③中，由地面监控中心站的信息处理器计算本次采样数据的数据变化速率；
步骤④中，由地面监控中心站的信息处理器判断本次采样数据是否有效并作相应处理：若本次数据变化速率小于设定的采样数据变化速率的限值，则保存本次采样数据；若本次数据变化速率大于或等于设定的采样数据变化速率的限值，则丢弃本次采样数据。
3.根据权利要求1所述的煤矿监控系统滤除伪大数的方法，其特征在于：
所述的步骤①中，采样数据初始值和采样数据变化速率的限值设置在传感器的信息处理器内；
步骤②中由传感器采样数据；
步骤③中，由传感器的信息处理器计算本次采样数据的数据变化速率；
步骤④中，由传感器的信息处理器判断本次采样数据是否有效并作相应处理：若本次数据变化速率小于设定的采样数据变化速率的限值，则保存本次采样数据并上传给传输分站；若本次数据变化速率大于或等于设定的采样数据变化速率的限值，则丢弃本次采样数据。
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