【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于綜采面監控數據插補領域，涉及一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法。
技術介紹
1、煤礦綜采工作面的安全監控是保障煤礦生產安全的重要環節。隨著自動化技術和智能傳感技術的發展，煤礦綜采工作面安裝了大量的傳感器來實時監測工作面的各種狀態，包括瓦斯濃度、溫濕度、頂板壓力、支架狀態等重要參數。然而，在實際應用中，由于傳感器故障、通信中斷等因素，監控數據中常出現缺失值的情況。這些缺失數據會嚴重影響后續的數據分析和決策制定的準確性與可靠性。
2、針對煤礦綜采工作面安全監控數據中存在的缺失值問題，現有的數據插補方法大多依賴于簡單的統計方法或機器學習算法，如均值插補、線性插值、多項式插值和k近鄰插補等。傳統方法雖然簡單易行，但在處理具有復雜動態特性和非線性關系的時間序列數據時往往效果不佳，未能充分考慮數據點之間潛在的因果關系及內在的不確定性，它無法有效應對煤礦生產中常見的不規則模式或時間序列數據的突然變動，不適用由于不同班次的人工操作差異、時間段的更替以及煤層構造的多樣性所導致的開采數據異質性。
3、煤礦綜采工作面安全監控數據中經常存在缺失值問題，現有的數據插補方法大多依賴于簡單的統計方法或機器學習算法，如均值插補、線性插值、多項式插值和k近鄰插補等。通常，線性插值法最為有效，簡單易行，但無法應對從開始就缺失的數據。且這些方法面對具有復雜動態特性和非線性關系的時間序列數據時效果不佳，不能考慮數據點之間潛在聯系以及內在的不確定性，無法有效應對煤礦生產中常見的不規則采樣、不規則模式或時間序列數據的
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法。
2、為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法，該方法包括以下步驟：
4、對時間序列數據進行混合分解，將其拆解為趨勢、季節性及殘差三部分；
5、使用高斯過程gps對趨勢和季節性成分進行建模；
6、使用神經常微分方程nodes對殘差成分進行建模；
7、構建隨機微分方程sde模型，整合nodes與gps的結果，并加入擴散項反映隨機變化；
8、通過求解sde獲得潛在狀態，并據此映射回觀測空間以生成預測值。
9、進一步，所述混合分解方法包括靜態分解和動態分量調整兩個步驟。
10、進一步，所述高斯過程gps使用平滑度rbf和周期性periodic結合的復合協方差函數。
11、進一步，所述神經常微分方程nodes模型基于編碼器-解碼器的思想，使用神經網絡參數化潛在狀態變化率的函數。
12、進一步，所述隨機微分方程sde模型包括常微分方程中確定性部分、高斯過程化后的長期趨勢項、高斯過程化后的季節性成分、由卡爾曼濾波器更新的短期校正項以及運動擴散項。
13、進一步，所述求解sde使用數值方法逐步進行。
14、本專利技術的有益效果在于：
15、(1)綜合運用神經微分方程、高斯過程和隨機微分方程等模型，能夠更準確地捕捉和處理煤礦綜采工作面安全監控數據中復雜的動態特性和非線性關系，從而提高插補的準確性和可靠性。
16、(2)混合分解方法能夠有效處理數據中的趨勢、季節性和殘差成分，適應煤礦工作面實際操作條件的變化，即使在傳感器故障、通信中斷等情況下，仍能保證插補結果的準確性。
17、(3)該方法能夠處理不同類型的安全監控數據，包括瓦斯濃度、溫濕度、頂板壓力、支架狀態等重要參數，并可根據實際需求進行靈活調整。
18、(4)本專利技術提供了一套完整的算法流程，并使用現有的開源工具和庫進行實現，方便用戶快速部署和應用。
19、專利技術的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本專利技術的實踐中得到教導。本專利技術的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。
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1.一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法，其特征在于：所述混合分解包括靜態分解和動態分量調整兩個步驟。
3.根據權利要求1所述的一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法，其特征在于：所述高斯過程GPs使用平滑度RBF和周期性Periodic結合的復合協方差函數。
4.根據權利要求1所述的一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法，其特征在于：所述神經常微分方程NODEs模型基于編碼器-解碼器的思想，使用神經網絡參數化潛在狀態變化率的函數。
5.根據權利要求1所述的一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法，其特征在于：所述隨機微分方程SDE模型包括常微分方程中確定性部分、高斯過程化后的長期趨勢項、高斯過程化后的季節性成分、由卡爾曼濾波器更新的短期校正項以及運動擴散項。
6.根據權利要求1所述的一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法，其特征在于：所述求
...【技術特征摘要】
1.一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法，其特征在于：所述混合分解包括靜態分解和動態分量調整兩個步驟。
3.根據權利要求1所述的一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補方法，其特征在于：所述高斯過程gps使用平滑度rbf和周期性periodic結合的復合協方差函數。
4.根據權利要求1所述的一種面向煤礦綜采工作面安全監控數據的動態演化插補...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙旭生，張毅軒，李明建，蒲陽，宋志強，李日富，馬國龍，程曉陽，李杰，陳森，岳俊，趙一冰，車禹恒，刁勇，
申請(專利權)人：中煤科工集團重慶研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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