CN117119503B - 基于5g工业互联网的智慧矿山数据采集方法 - Google Patents

基于5g工业互联网的智慧矿山数据采集方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及矿山作业数据采集技术领域，提供了基于5G工业互联网的智慧矿山数据采集方法，包括：针对待检测的通讯测试仪，根据其覆盖面积及覆盖区域内的无线通信设备，计算其重要值；基于其历史使用数据计算监控值；基于其历史监测数据确定监测评估系数；根据重要值、监控值和监测评估系数，确定其监测等级及监测参数；基于各无线通信设备的实时音频数据判断各无线通信设备的通讯是否正常，接收通讯正常的无线通信设备采集的数据，完成数据采集；本发明通过对影响通讯测试仪的多元因素进行总体分析，根据分析结果智能化设置对应的标准对通讯设备的通讯情况进行评估，在通讯设备通讯正常时进行智慧矿山数据的采集，提高数据采集的可靠性。

Description

基于5G工业互联网的智慧矿山数据采集方法
技术领域
本发明属于智慧矿山领域，涉及矿山作业数据采集技术领域，具体涉及基于5G工业互联网的智慧矿山数据采集方法。
背景技术
智慧矿山是以矿山数字化、信息化为前提和基础，对矿山生产、职业健康与安全、技术支持与后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理，最终实现安全矿山、无人矿山、高效矿山、清洁矿山的建设。其在建设和生产过程中，矿山内部环境情况和作业人员具体位置等数据通常由矿山内部发送到外部，数据采集的可靠性成为智慧矿山建设和生产的重要依据。
随着5G网络的发展，无线通讯带来了极大程度的加速，智慧矿山数据的采集依赖于通讯设备的通讯能力和可靠性。在对智慧矿山中通讯设备的通讯情况进行检测时，通常依据不同厂家针对不同的设备型号设置的判定参数和判定标准进行判定，忽略了使用环境和使用情况对通讯能力所带来的差异化，导致所采集的智慧矿山数据的可靠性大大降低。
基于此，现有技术确实有待于改进。
发明内容
本发明的目的在于：基于对矿山通讯设备通讯情况的准确评估，提供一种智慧矿山数据的采集方法，以提高智慧矿山数据采集的可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于5G工业互联网的智慧矿山数据采集方法，其采用的技术方案如下：
S100，获取智慧矿山中任一通讯测试仪的实时兼顾数据；所述实时兼顾数据包括该通讯测试仪所覆盖区域的面积以及所覆盖区域内的无线通信设备；
S200，统计该通讯测试仪所覆盖区域内的无线通信设备数量，并基于所述通讯测试仪所覆盖区域的面积以及所述无线通信设备数量，计算该通讯测试仪的重要值；
S300，获取该通讯测试仪的历史使用数据，并基于所述历史使用数据计算该通讯测试仪的监控值；
S400，获取该通讯测试仪的历史监测数据，并基于所述历史监测数据确定该通讯测试仪的监测评估系数；
S500，根据所述通讯测试仪的重要值、监控值以及监测评估系数，确定该通讯测试仪的监测等级以及与该监测等级匹配的监测参数；
S600，基于所述通讯测试仪的监测等级所匹配的监测参数，分别向所述通讯测试仪所覆盖区域内的各无线通信设备发送测试音频，并获取各无线通信设备关于所述测试音频的实时音频图；
S700，判断各无线通信设备的通讯是否正常，接收通讯正常的无线通信设备采集的数据，完成数据采集。
优选的，步骤S200中所述通讯测试仪的重要值的计算公式如下：
YZ=(S/Sz)×a1+ (N/Nz)×a2；
其中，YZ为通讯测试仪的重要值，S为该通讯测试仪所覆盖区域的面积，Sz为该通讯测试仪所覆盖区域面积的标准值，N为该通讯测试仪所覆盖区域内的无线通信设备数量，Nz为该通讯测试仪所覆盖区域内的无线通信设备数量的标准值；a1和a2均为固定数值的权重系数，且a1+a2=1。
优选的，所述步骤S300进一步包括：
S310，获取该通讯测试仪的历史使用数据，所述历史使用数据包括该通讯测试仪的投入使用时长、故障次数以及每次故障的维修时长；
S320，计算该通讯测试仪的故障维修平均时长；
S330，根据所述通讯测试仪的投入使用时长、故障次数以及故障维修平均时长，利用以下公式，计算该通讯测试仪的监控值；
YJ=( TS/TSz+TW/TWz)×b1+( P/Pz)×b2；
其中，YJ为该通讯测试仪的监控值，TS为投入使用时长，TSz 为投入使用时长的标准值，TW为故障维修平均时长，TWz 为故障维修平均时长的标准值，P为故障次数，Pz 为故障次数的标准值，b1和b2均为固定数值的比例系数，且b1和b2的取值均大于零。
优选的，所述步骤S400进一步包括：
S410，获取该通讯测试仪的历史监测数据，所述历史监测数据包括监测次数以及每次监测时的响应时长；
S420，判断每次监测时的响应时长是否处于标准响应区间：若是，则不处理，若不是，则标定为异常监测；
S430，计算该通讯测试仪的监测异常率，并根据所述监测异常率确定该通讯测试仪的监测评估系数。
优选的，所述步骤S430进一步包括：
S431，计算该通讯测试仪的监测异常率；所述监测异常率为所述异常监测次数与监测次数的比值；
S432，将所述通讯测试仪的监测异常率与预设的监测异常率进行比较：
当所述通讯测试仪的监测异常率小于等于第一预设监测异常率，则所述通讯测试仪的监测评估系数为p1；
当所述通讯测试仪的监测异常率大于所述第一预设监测异常率且小于等于第二预设监测异常率，则所述通讯测试仪的监测评估系数为p2；
当所述通讯测试仪的监测异常率大于所述第二预设监测异常率，则所述通讯测试仪的监测评估系数为p3；
其中，p1、p2和p3均为固定数值的正数，且p1＜p2＜p3，所述第一预设监测异常率小于所述第二预设监测异常率。
优选的，所述步骤S500进一步包括：
S510，根据所述通讯测试仪的重要值、监控值以及监测评估系数，计算该通讯测试仪的监测等级值；其计算公式如下：
；
其中，JD为该通讯测试仪的监测等级值，YZ为通讯测试仪的重要值，YJ为该通讯测试仪的监控值，λ为监测评估系数，c1和c2均为固定数值的比例系数，且c1和c2的取值均大于零；
S520，根据所述通讯测试仪的监测等级值，确定该通讯测试仪所处的监测等级以及与该监测等级匹配的监测参数；其中：
当所述通讯测试仪的监测等级值＜X1，则该通讯测试仪的监测等级为第三监测等级，其监测参数为第三监测间隔时长；
当X1≤所述通讯测试仪的监测等级值＜X2，则该通讯测试仪的监测等级为第二监测等级，其监测参数为第二监测间隔时长；
当X2≤所述通讯测试仪的监测等级值，则该通讯测试仪的监测等级为第一监测等级，其监测参数为第一监测间隔时长；
其中，X1和X2均为预设的固定数值的监测等级阈值，且X1＜X2；所述第一监测等级的监测力度大于第二监测等级的监测力度，第二监测等级的监测力度大于第三监测等级的监测力度；第一监测间隔时长小于第二监测间隔时长，第二监测间隔时长小于第三监测间隔时长。
优选的，所述步骤S700进一步包括：
S710，将所述各无线通信设备关于所述测试音频的实时音频图与标准测试音频图进行堆叠比对：
若所述实时音频图与所述标准测试音频图完全重叠，则生成通讯正常信号；
若所述实时音频图与所述标准测试音频图不完全重叠，根据不完全重叠策略，判断该无线通信设备的通讯是否正常；
S720，接收通讯正常的无线通信设备采集的数据，完成数据采集。
优选的，所述不完全重叠策略具体为：
统计所述实时音频图与所述标准测试音频图的交叉点数量，并计算未重叠区域的区域面积；
基于所述交叉点数量以及未重叠区域的区域面积，计算所述实时音频图与所述标准测试音频图的音频偏差值；其计算公式如下：
PC= Q×w1+ Sw×w2；PC为音频偏差值，Q为交叉点数量，Sw为未重叠区域的区域面积, w1 和w2均为固定数值的权重系数，且w1 和w2的取值均大于零；
若所述音频偏差值小于等于音频偏差阈值，则生成通讯正常信号；
若所述音频偏差值大于音频偏差阈值，则生成通讯异常信号并发出警报。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明通过对影响通讯测试仪的多元因素进行总体分析，根据分析结果智能化设置对应的标准对通讯设备的通讯情况进行评估，提高了通讯设备通讯情况评估的准确性；在通讯设备通讯正常时进行智慧矿山数据的采集，提高了矿山数据采集的可靠性。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种基于5G工业互联网的智慧矿山数据采集方法，包括以下步骤：
S100，获取智慧矿山中任一通讯测试仪的实时兼顾数据；所述实时兼顾数据包括该通讯测试仪所覆盖区域的面积以及所覆盖区域内的无线通信设备；
S200，统计该通讯测试仪所覆盖区域内的无线通信设备数量，并基于所述通讯测试仪所覆盖区域的面积以及所述无线通信设备数量，计算该通讯测试仪的重要值；
S300，获取该通讯测试仪的历史使用数据，并基于所述历史使用数据计算该通讯测试仪的监控值；
S400，获取该通讯测试仪的历史监测数据，并基于所述历史监测数据确定该通讯测试仪的监测评估系数；
S500，根据所述通讯测试仪的重要值、监控值以及监测评估系数，确定该通讯测试仪的监测等级以及与该监测等级匹配的监测参数；
S600，基于所述通讯测试仪的监测等级所匹配的监测参数，分别向所述通讯测试仪所覆盖区域内的各无线通信设备发送测试音频，并获取各无线通信设备关于所述测试音频的实时音频图；
S700，判断各无线通信设备的通讯是否正常，接收通讯正常的无线通信设备采集的数据，完成数据采集。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S200中所述通讯测试仪的重要值的计算公式如下：
YZ=(S/Sz)×a1+ (N/Nz)×a2；
其中，YZ为通讯测试仪的重要值，S为该通讯测试仪所覆盖区域的面积，Sz为该通讯测试仪所覆盖区域面积的标准值，N为该通讯测试仪所覆盖区域内的无线通信设备数量，Nz为该通讯测试仪所覆盖区域内的无线通信设备数量的标准值；a1和a2均为固定数值的权重系数，且a1+a2=1。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S300进一步包括：
S310，获取该通讯测试仪的历史使用数据，所述历史使用数据包括该通讯测试仪的投入使用时长、故障次数以及每次故障的维修时长；
S320，计算该通讯测试仪的故障维修平均时长；所述故障维修平均时长为每次故障的维修时长的平均值；
S330，根据所述通讯测试仪的投入使用时长、故障次数以及故障维修平均时长，利用以下公式，计算该通讯测试仪的监控值；
YJ=( TS/TSz+TW/TWz)×b1+( P/Pz)×b2；
其中，YJ为该通讯测试仪的监控值，TS为投入使用时长，TSz 为投入使用时长的标准值，TW为故障维修平均时长，TWz 为故障维修平均时长的标准值，P为故障次数，Pz 为故障次数的标准值，b1和b2均为固定数值的比例系数，且b1和b2的取值均大于零。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S400进一步包括：
S410，获取该通讯测试仪的历史监测数据，所述历史监测数据包括监测次数以及每次监测时的响应时长；所述监测次数为该通讯测试仪的运行状况监测、设备性能监测等次数的综合；
S420，判断每次监测时的响应时长是否处于标准响应区间：若是，则不处理，若不是，则标定为异常监测；
S430，计算该通讯测试仪的监测异常率，并根据所述监测异常率确定该通讯测试仪的监测评估系数。具体包括：
S431，计算该通讯测试仪的监测异常率；所述监测异常率为所述异常监测次数与监测次数的比值；
S432，将所述通讯测试仪的监测异常率与预设的监测异常率进行比较：
当所述通讯测试仪的监测异常率小于等于第一预设监测异常率，则所述通讯测试仪的监测评估系数为p1；
当所述通讯测试仪的监测异常率大于所述第一预设监测异常率且小于等于第二预设监测异常率，则所述通讯测试仪的监测评估系数为p2；
当所述通讯测试仪的监测异常率大于所述第二预设监测异常率，则所述通讯测试仪的监测评估系数为p3；
p1、p2和p3均为固定数值的正数，且p1＜p2＜p3，所述第一预设监测异常率小于所述第二预设监测异常率；由上述关系可知，监测评估系数的取值与监测异常率成正比，即监测异常率越大，则监测评估系数的取值越大；
在本发明的一个实施例中，所述步骤S500进一步包括：
S510，根据所述通讯测试仪的重要值、监控值以及监测评估系数，计算该通讯测试仪的监测等级值；其计算公式如下：
；
其中，JD为该通讯测试仪的监测等级值，YZ为通讯测试仪的重要值，YJ为该通讯测试仪的监控值，λ为监测评估系数，c1和c2均为固定数值的比例系数，且c1和c2的取值均大于零；在具体实施时，只要比例系数不影响参数与结果值的正反比即可；
S520，根据所述通讯测试仪的监测等级值，确定该通讯测试仪所处的监测等级以及与该监测等级匹配的监测参数；其中：
当所述通讯测试仪的监测等级值＜X1，则该通讯测试仪的监测等级为第三监测等级，其监测参数为第三监测间隔时长；
当X1≤所述通讯测试仪的监测等级值＜X2，则该通讯测试仪的监测等级为第二监测等级，其监测参数为第二监测间隔时长；
当X2≤所述通讯测试仪的监测等级值，则该通讯测试仪的监测等级为第一监测等级，其监测参数为第一监测间隔时长；
其中，X1和X2均为预设的固定数值的监测等级阈值，且X1＜X2；所述第一监测等级的监测力度大于第二监测等级的监测力度，第二监测等级的监测力度大于第三监测等级的监测力度；第一监测间隔时长小于第二监测间隔时长，第二监测间隔时长小于第三监测间隔时长。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S600在向各无线通信设备发送测试音频时，须排除外界环境可能对音频传输造成干扰的因素。
在本发明的一个实施例中，所述步骤S700进一步包括：
S710，将所述各无线通信设备关于所述测试音频的实时音频图与标准测试音频图进行堆叠比对：
若所述实时音频图与所述标准测试音频图完全重叠，则生成通讯正常信号；
若所述实时音频图与所述标准测试音频图不完全重叠，根据不完全重叠策略，判断该无线通信设备的通讯是否正常；
S720，接收通讯正常的无线通信设备采集的数据，完成数据采集。
其中，所述不完全重叠策略具体为：
统计所述实时音频图与所述标准测试音频图的交叉点数量，并计算未重叠区域的区域面积；
基于所述交叉点数量以及未重叠区域的区域面积，计算所述实时音频图与所述标准测试音频图的音频偏差值；其计算公式如下：
PC= Q×w1+ Sw×w2；PC为音频偏差值，Q为交叉点数量，Sw为未重叠区域的区域面积, w1 和w2均为固定数值的权重系数，且w1 和w2的取值均大于零；
若所述音频偏差值小于等于音频偏差阈值，则生成通讯正常信号；
若所述音频偏差值大于音频偏差阈值，则生成通讯异常信号并发出警报。
在本发明的一个实施例中，当生成通讯异常信号时，可以选择声光报警。
在本申请中，计算公式中涉及的参数均是去量纲取其数值计算，公式中存在的权重系数、比例系数等系数，其设置的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个结果值，其数值大小只要不影响参数与结果值的比例关系即可。
在本发明的其他实施例中，对其他矿山设备通讯情况的检测也可以采用如上实施例中提供的技术方案实现，如对矿山监测设备、采掘设备、提升设备、破碎粉磨设备及筛选设备的通讯情况的检测，此处不再赘述。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.基于5G工业互联网的智慧矿山数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100，获取智慧矿山中任一通讯测试仪的实时兼顾数据；所述实时兼顾数据包括该通讯测试仪所覆盖区域的面积以及所覆盖区域内的无线通信设备；
S200，统计该通讯测试仪所覆盖区域内的无线通信设备数量，并基于所述通讯测试仪所覆盖区域的面积以及所述无线通信设备数量，计算该通讯测试仪的重要值；
S300，获取该通讯测试仪的历史使用数据，并基于所述历史使用数据计算该通讯测试仪的监控值；
S400，获取该通讯测试仪的历史监测数据，并基于所述历史监测数据确定该通讯测试仪的监测评估系数；
S500，根据所述通讯测试仪的重要值、监控值以及监测评估系数，确定该通讯测试仪的监测等级以及与该监测等级匹配的监测参数；
S600，基于所述通讯测试仪的监测等级所匹配的监测参数，分别向所述通讯测试仪所覆盖区域内的各无线通信设备发送测试音频，并获取各无线通信设备关于所述测试音频的实时音频图；
S700，判断各无线通信设备的通讯是否正常，接收通讯正常的无线通信设备采集的数据，完成数据采集；
其中，步骤S200中所述通讯测试仪的重要值的计算公式如下：
YZ=(S/Sz)×a1+ (N/Nz)×a2；
其中，YZ为通讯测试仪的重要值，S为该通讯测试仪所覆盖区域的面积，Sz为该通讯测试仪所覆盖区域面积的标准值，N为该通讯测试仪所覆盖区域内的无线通信设备数量，Nz为该通讯测试仪所覆盖区域内的无线通信设备数量的标准值；a1和a2均为固定数值的权重系数，且a1+a2=1；
其中，所述步骤S300进一步包括：
S310，获取该通讯测试仪的历史使用数据，所述历史使用数据包括该通讯测试仪的投入使用时长、故障次数以及每次故障的维修时长；
S320，计算该通讯测试仪的故障维修平均时长；
S330，根据所述通讯测试仪的投入使用时长、故障次数以及故障维修平均时长，利用以下公式，计算该通讯测试仪的监控值；
YJ=( TS/TSz+TW/TWz)×b1+( P/Pz)×b2；
其中，YJ为该通讯测试仪的监控值，TS为投入使用时长，TSz 为投入使用时长的标准值，TW为故障维修平均时长，TWz 为故障维修平均时长的标准值，P为故障次数，Pz 为故障次数的标准值，b1和b2均为固定数值的比例系数，且b1和b2的取值均大于零；
其中，所述步骤S400进一步包括：
S410，获取该通讯测试仪的历史监测数据，所述历史监测数据包括监测次数以及每次监测时的响应时长；
S420，判断每次监测时的响应时长是否处于标准响应区间：若是，则不处理，若不是，则标定为异常监测；
S430，计算该通讯测试仪的监测异常率，并根据所述监测异常率确定该通讯测试仪的监测评估系数；
其中，所述步骤S430进一步包括：
S431，计算该通讯测试仪的监测异常率；所述监测异常率为所述异常监测次数与监测次数的比值；
S432，将所述通讯测试仪的监测异常率与预设的监测异常率进行比较：
当所述通讯测试仪的监测异常率小于等于第一预设监测异常率，则所述通讯测试仪的监测评估系数为p1；
当所述通讯测试仪的监测异常率大于所述第一预设监测异常率且小于等于第二预设监测异常率，则所述通讯测试仪的监测评估系数为p2；
当所述通讯测试仪的监测异常率大于所述第二预设监测异常率，则所述通讯测试仪的监测评估系数为p3；
其中，p1、p2和p3均为固定数值的正数，且p1＜p2＜p3，所述第一预设监测异常率小于所述第二预设监测异常率；
其中，所述步骤S500进一步包括：
S510，根据所述通讯测试仪的重要值、监控值以及监测评估系数，计算该通讯测试仪的监测等级值；其计算公式如下：
；
其中，JD为该通讯测试仪的监测等级值，YZ为通讯测试仪的重要值，YJ为该通讯测试仪的监控值，λ为监测评估系数，c1和c2均为固定数值的比例系数，且c1和c2的取值均大于零；
S520，根据所述通讯测试仪的监测等级值，确定该通讯测试仪所处的监测等级以及与该监测等级匹配的监测参数；其中：
当所述通讯测试仪的监测等级值＜X1，则该通讯测试仪的监测等级为第三监测等级，其监测参数为第三监测间隔时长；
当X1≤所述通讯测试仪的监测等级值＜X2，则该通讯测试仪的监测等级为第二监测等级，其监测参数为第二监测间隔时长；
当X2≤所述通讯测试仪的监测等级值，则该通讯测试仪的监测等级为第一监测等级，其监测参数为第一监测间隔时长；
其中，X1和X2均为预设的固定数值的监测等级阈值，且X1＜X2；所述第一监测等级的监测力度大于第二监测等级的监测力度，第二监测等级的监测力度大于第三监测等级的监测力度；第一监测间隔时长小于第二监测间隔时长，第二监测间隔时长小于第三监测间隔时长。
2.如权利要求1所述的基于5G工业互联网的智慧矿山数据采集方法，其特征在于，所述步骤S700进一步包括：
S710，将所述各无线通信设备关于所述测试音频的实时音频图与标准测试音频图进行堆叠比对：
若所述实时音频图与所述标准测试音频图完全重叠，则生成通讯正常信号；
若所述实时音频图与所述标准测试音频图不完全重叠，根据不完全重叠策略，判断该无线通信设备的通讯是否正常；
S720，接收通讯正常的无线通信设备采集的数据，完成数据采集。
3.如权利要求2所述的基于5G工业互联网的智慧矿山数据采集方法，其特征在于，所述不完全重叠策略具体为：
统计所述实时音频图与所述标准测试音频图的交叉点数量，并计算未重叠区域的区域面积；
基于所述交叉点数量以及未重叠区域的区域面积，计算所述实时音频图与所述标准测试音频图的音频偏差值；其计算公式如下：
PC= Q×w1+ Sw×w2；PC为音频偏差值，Q为交叉点数量，Sw为未重叠区域的区域面积,w1 和w2均为固定数值的权重系数，且w1 和w2的取值均大于零；
若所述音频偏差值小于等于音频偏差阈值，则生成通讯正常信号；
若所述音频偏差值大于音频偏差阈值，则生成通讯异常信号并发出警报。
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基于WiFi探针的人流量异常自动预警系统设计;李凯雷;赵海武;王国中;范涛;;电子测量技术(17);全文 *

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