一种液位变化预警方法及系统与流程

1.本发明涉及地质水害监测技术领域，尤其涉及一种液位变化预警方法及系统。


背景技术：

2.随着人们对煤矿安全生产重视程度的不断提高，煤矿监测监控设备日趋完善，煤矿水害监测预警系统也越来越多的应用到煤矿安全生产中。目前，对于煤矿水害监测，通常采用液位传感器获取含水层的液位信号，确定相邻时间的液位变化数值，再判断该液位变化数值是否超出某一固定的阈值，完成煤矿水害监测。
3.然而，在实际生产过程中，针对富水性较强或者补给较为充沛的含水层，在采动扰动到相应的含水层时，含水层的水位通常不会出现较为明显的下降，而是逐渐下降，呈现小幅度的水位下降变化趋势。因此，若采用上述判断相邻时间的液位变化数值是否超出某一固定阈值的方法，容易对矿井技术人员产生误导，造成未出现水害事故的假象，存在较大的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明提供一种液位变化预警方法及系统，用以解决现有技术中采用判断相邻时间的液位变化数值是否超出某一固定阈值的方法进行液位变化预警，容易对矿井技术人员产生误导，造成未出现水害事故的假象，以及存在较大的安全隐患的问题。
5.本发明提供一种液位变化预警方法，包括：
6.获取预设时间段内含水层的水位监测数据集；
7.基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列；
8.获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重；
9.基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度；
10.基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。
11.可选的，至少一个所述监测指标包括：水位变化幅度指标、水位变化速度指标和水位变化趋势指标。
12.可选的，基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列的步骤包括：
13.基于所述水位变化幅度指标，对所述水位监测数据进行水位变化幅度运算，获取与所述水位变化幅度指标相对应的水位变化幅度序列；
14.基于所述水位变化速度指标，对所述水位监测数据进行水位变化速度运算，获取与所述水位变化速度指标相对应的水位变化速度序列；
15.基于所述水位变化趋势指标，对所述水位监测数据进行水位变化趋势运算，获取
与所述水位变化趋势指标相对应的水位变化趋势序列。
16.可选的，基于所述水位变化幅度指标，对所述水位监测数据进行水位变化幅度运算，获取与所述水位变化幅度指标相对应的水位变化幅度序列的步骤包括：
17.统计含水层的历史水位数值，以得到所述历史水位数值中的最大值；
18.获取所述最大值与所述水位监测数据之间的第一差值，将所述第一差值作为与水位监测数据相对应的水位变化幅度值；
19.当所述水位变化幅度值大于或等于预设的幅度阈值时，对所述水位变化幅度值标注一幅度异常标识值，以完成所述水位变化幅度序列的获取。
20.可选的，基于所述水位变化速度指标，对所述水位监测数据进行水位变化速度运算，获取与所述水位变化速度指标相对应的水位变化速度序列的步骤包括：
21.获取每个水位监测数据与前一水位监测数据之间的第二差值；
22.确定所述第二差值与预设的数据采集周期之间的比值为与所述水位监测数据相对应的水位变化速度值；
23.当相邻目标数量的水位变化速度值呈梯度降低时，对所述水位变化速度值标注一梯度异常标识值，以完成所述水位变化速度序列的获取。
24.可选的，基于所述水位变化趋势指标，对所述水位监测数据进行水位变化趋势运算，获取与所述水位变化趋势指标相对应的水位变化趋势序列的步骤包括：
25.基于预设的变化间隔数，获取每个水位监测数据与对应的间隔水位监测数据之间的第三差值，所述间隔水位监测数据指位于当前水位监测数据之前的水位监测数据，所述间隔水位监测数据与当前水位监测数据之间的间隔为所述变化间隔数，所述变化间隔数大于或等于2；
26.确定所述变化间隔数与所述数据采集周期的乘积；
27.确定所述第三差值与所述乘积的比值为当前所述水位监测数据的水位变化趋势值；
28.当所述水位变化趋势值大于与所述水位监测数据相对应的水位变化速度值时，对所述水位变化趋势值标注一趋势异常标识值，以完成对所述水位变化趋势序列的获取。
29.可选的，获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重的步骤包括：
30.获取所述监测指标数据序列中每个监测指标数据在监测指标数据序列所占的比重；
31.基于所述比重，获取每个监测指标数据序列的熵值；
32.确定所述熵值与1之间的差距为对应的监测指标的差异系数；
33.获取所有所述差异系数的和值，并将任一监测指标的差异系数与所述和值之间的比值作为对应监测指标的动态权重。
34.可选的，基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度的步骤包括：
35.从每个所述监测指标数据序列中获取目标时间的监测指标数据；
36.当目标时间的监测指标数据中的至少一个标注有相应的异常标识值时，将与监测指标相对应的动态权重和静态权重做平均处理，获取每个监测指标对应的目标权重；基于
目标时间的监测指标数据、以及每个监测指标对应的目标权重，确定目标时间的含水层扰动程度。
37.可选的，基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警的步骤包括：
38.基于所述含水层扰动程度在所述扰动阈值范围中的所处位置，进行分级预警，所述扰动阈值范围包括至少两个阶段范围，所述含水层扰动程度在所述扰动阈值范围中的所处位置指含水层扰动程度所对应的阶段范围，所述分级预警指对于对应不同阶段范围的含水层扰动程度，进行程度不同的预警。
39.本发明还提供一种液位变化预警系统，包括：
40.数据获取模块，用于获取预设时间段内含水层的水位监测数据集；
41.指标运算模块，用于基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列；
42.动态权重获取模块，用于获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重；
43.扰动程度确定模块，用于基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度；
44.预警模块，用于基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。
45.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述液位变化预警方法。
46.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述液位变化预警方法。
47.本发明的有益效果：本发明提供的一种液位变化预警方法及系统，通过获取预设时间段内含水层的水位监测数据集；基于预设的至少一个监测指标，对水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与监测指标相对应的监测指标数据序列；获取每个监测指标数据序列的熵值，基于熵值，确定每个监测指标对应的动态权重；基于监测指标数据序列、动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度；基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。能够较好地提高液位变化预警的精确度，避免水害事故预警不及时，降低安全隐患。
附图说明
48.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1是本发明提供的液位变化预警方法的流程示意图；
50.图2是本发明提供的液位变化预警方法中确定每个监测指标对应的动态权重的流程示意图；
51.图3是本发明提供的液位变化预警方法中确定目标时间的含水层扰动程度的流程
示意图；
52.图4是本发明提供的液位变化预警系统的结构示意图；
53.图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
54.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
55.为了便于理解，在此对本发明涉及的技术术语进行解释。
56.含水层：在一般的野外条件下能够给出和透过相当数量的水的岩层。凡透水性能好空隙大的岩石以及卵石、粗沙、疏松的沉积物、富有裂隙的岩石，岩溶发育的岩石均可为含水层。
57.采动：煤层开采时覆岩移动变形的现象。
58.富水性：含水层的出水能力。一般以规定某一口径井孔的最大涌水量表示。
59.煤矿水害：指矿山在建设开发过程中，含水层水位下降，不同形式、不同水源的水通过某种途径进入矿坑，并给矿山建设和生产带来不利影响和灾害的过程和结果。
60.下面以实施例的方式，结合图1-图5描述本发明提供的一种液位变化预警方法及系统。
61.请参考图1，本实施例提供的液位变化预警方法，包括：
62.s101：获取预设时间段内含水层的水位监测数据集。
63.需要说明的是，所述水位监测数据集包括多个水位监测数据，即含水层水位数值，多个水位监测数据分别对应了相应的监测时间，相邻水位监测数据的间隔时间为预设的数据采集周期，多个所述水位监测数据按照时序依次排列。通过控制设置于含水层监测层位的液位传感器按照所述数据采集周期，实时监测含水层水位，获取多个所述水位监测数据。
64.具体地，所述含水层监测层位的确定方式为：
65.首先，统计工作面及周边的钻孔柱状图的岩性。所述工作面指直接开采矿物或岩石的工作地点。上覆岩层随着采掘进度而移动。
66.其次，基于所述岩性，判断砂岩占比与泥岩占比的高低，基于判断结果，得到上覆岩层(一种赋存在煤层之上的岩层，也可称为顶板)的单轴抗压强度。例如：若砂岩类的占比高于泥岩类的占比，则获取砂岩类的单轴抗压强度，如35兆帕等。
67.然后，基于预设的单轴抗压强度与覆岩类型的对应关系，确定上覆岩层的覆岩类型。所述对应关系可从《建筑物、水体下、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中得到。所述覆岩类型包括：极软弱、软弱、中硬和坚硬。
68.再基于所述覆岩类型，确定与所述覆岩类型相对应的覆岩破坏高度h。具体地，所述《建筑物、水体下、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中不同覆岩类型对应了不同的破坏高度计算公式。因此，在覆岩类型确定后，获取与覆岩类型相对应的破坏高度计算公式，将预设的煤层开采厚度代入相应的破坏高度计算公式中，以得到所述覆岩破坏高度。
69.最后，基于含水层的抽水试验获取的钻孔单位涌水量，确定含水层类型，所述含水
层类型包括：强富水、中等富水和弱富水等。将距煤层顶板h～2h距离内，且含水层类型为中等富水或强富水的含水层的所在位置确定为含水层监测层位。
70.s102：基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列。
71.具体地，所述监测指标数据序列包括多个监测指标数据。通过对水位监测数据集中的水位监测数据逐一进行监测指标运算，得到每个水位监测数据对应的监测指标数据。可以理解的，若监测指标为多个，则首先依据多个监测指标中的任一个，对所述水位监测数据集中的每个水位监测数据逐一进行相应的监测指标运算，获取与该监测指标相对应的监测指标数据序列。再依据其他任一个监测指标，对水位监测数据集中的每个水位监测数据逐一进行相应的监测指标运算，直至获取与每个监测指标相对应的监测指标序列。监测指标数据序列中的监测指标数据与水位监测数据集中的水位监测数据为一一对应关系。s102步骤通过设置至少一个监测指标，并基于至少一个监测指标，对水位监测数据进行监测指标运算，获取与监测指标相对应的监测指标数据序列，便于后续基于至少一个监测指标数据序列进行综合预警，提高液位变化预警的精确度和可信度。
72.s103：获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重。
73.需要提及的是，通过获取每个监测指标数据序列的熵值，并基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重，能够便于后续将每个监测指标的动态权重和静态权重相结合，以提高获取的含水层扰动程度的精确度。可以理解的，熵值的概念来源于热学。热力学过程不可逆性的微观本质和统计意义就是系统从有序趋于无序，从概率较小的状态趋于概率较大的状态。熵是组成系统的大量微观粒子无序度的量度，系统越无序、越混乱，熵就越大。而用于信息论中，熵值与信息量呈反比，即信息量越大，反映的不确定性越小，此时熵值也就越小，反之亦然。因此，步骤s103中通过获取每个监测指标数据序列的熵值，并基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重，较好地利用了熵值的特性，以得到某一监测指标的离散程度，该离散程度以监测指标的动态权重体现。
74.s104：基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度。即将监测指标的动态权重和静态权重相结合，获取监测指标的目标权重，然后从监测指标数据序列中确定目标时间的监测指标数据，基于该监测指标数据和所述目标权重，确定目标时间的含水层扰动程度。所述目标时间可以为离当前时刻最近的一个时间等，此处不再赘述。通过将各监测指标的静态权重和动态权重相结合，能够得到精确度较高的监测指标的目标权重，有助于提高含水层扰动程度的精确度。
75.需要提及的是，所述静态权重为每个监测指标预设的权重值。所述静态权重的获取方式可以为专家打分的方式，即根据专家对各监测指标的相对重要程度(或优劣、偏好、强度等)的认识，进行打分，以得到每个监测指标的静态权重。例如：多位专家分别对多个监测指标的进行打分，将每个监测指标对应的分数进行平均处理，将平均值作为对应的监测指标的静态权重。
76.s105：基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。本步骤通过基于由至少一个监测指标以及与其对应的目标权重得到的含水层扰动程度、扰动阈值范
围，进行液位变化预警，能够实现煤矿水害精准合理预警，为矿方采取水害防治措施提供重要支撑。
77.在一些实施例中，至少一个所述监测指标包括：水位变化幅度指标、水位变化速度指标和水位变化趋势指标。通过设置上述监测指标，能够较好地提高液位变化预警的精确度，避免使用单一阈值进行预警。
78.进一步地，基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列的步骤包括：
79.s1021：基于所述水位变化幅度指标，对所述水位监测数据进行水位变化幅度运算，获取与所述水位变化幅度指标相对应的水位变化幅度序列。
80.s1022：基于所述水位变化速度指标，对所述水位监测数据进行水位变化速度运算，获取与所述水位变化速度指标相对应的水位变化速度序列。
81.s1023：基于所述水位变化趋势指标，对所述水位监测数据进行水位变化趋势运算，获取与所述水位变化趋势指标相对应的水位变化趋势序列。
82.需要说明的是，基于所述水位变化幅度指标，对所述水位监测数据进行水位变化幅度运算，获取与所述水位变化幅度指标相对应的水位变化幅度序列的步骤包括：
83.首先，统计含水层的历史水位数值，以得到所述历史水位数值中的最大值h
max
。
84.其次，获取所述最大值h
max
与所述水位监测数据hi之间的第一差值(h
max-hi)，将所述第一差值作为与水位监测数据相对应的水位变化幅度值。
85.最后，当所述水位变化幅度值大于或等于预设的幅度阈值时，对所述水位变化幅度值标注一幅度异常标识值，以完成所述水位变化幅度序列的获取。所述幅度阈值可以根据实际情况进行设置，如5m等，此处不再赘述。幅度异常标识值可为1等，当所述水位变化幅度值大于或等于预设的幅度阈值时，可对所述水位变化幅度值标注一幅度正常标识值或不标注，所述幅度正常标识值可为0等。
86.还需要说明的是，基于所述水位变化速度指标，对所述水位监测数据进行水位变化速度运算，获取与所述水位变化速度指标相对应的水位变化速度序列的步骤包括：
87.首先，获取每个水位监测数据与前一水位监测数据之间的第二差值。具体地，水位监测数据集中的水位监测数据按照时序以预设的数据采集周期为间隔依次排列，所述前一水位监测数据指在当前水位前侧数据的前一个水位监测数据。关于水位监测数据集中的首个水位监测数据的第二差值的计算，可通过向前补位的方式完成，即在首个水位监测数据以前，补充一水位监测数据，补充的该水位监测数据可为相邻水位监测数据集中的尾部的水位监测数据。
88.其次，确定所述第二差值与预设的数据采集周期之间的比值为与所述水位监测数据相对应的水位变化速度值。即将所述第二差值与预设的数据采集周期之间的比值作为与所述水位监测数据相对应的水位变化速度值。
89.具体地，获取水位变化速度值的数学表达为：
[0090][0091]
其中，δi表示第i个水位监测数据所对应的水位变化速度值，hi表示当前的水位监测数据，h
i-1
表示当前水位监测数据的前一水位监测数据，δt表示数据采集周期，即相邻水
位监测数据之间的采集时间间隔，i＝1，2...n，n表示水位监测数据集中的水位监测数据的个数。
[0092]
最后，当相邻目标数量的水位变化速度值呈梯度降低时，对所述水位变化速度值标注一梯度异常标识值，以完成所述水位变化速度序列的获取。所述目标数量可以根据实际情况进行设置。在一些实施例中，所述目标数量为4。即当相邻的4个水位变化速度值呈梯度降低或下降时，则认为该含水层水位梯度变化出现异常，因此，对水位变化速度序列中的每个水位变化速度值标注一梯度异常标识值，或直接对所述水位变化速度序列标注一梯度异常标识值，便于后续识别是否出现梯度异常。梯度异常标识值可为1。其中，相邻的4个水位变化速度值呈梯度降低或下降的数学表达为：
[0093][0094]
其中，δ
i-1
表示第i-1个水位监测数据所对应的水位变化速度值，δ
i-2
表示第i-2个水位监测数据所对应的水位变化速度值，δ
i-3
表示第i-3个水位监测数据所对应的水位变化速度值。
[0095]
在一些实施例中，基于所述水位变化趋势指标，对所述水位监测数据进行水位变化趋势运算，获取与所述水位变化趋势指标相对应的水位变化趋势序列的步骤包括：
[0096]
首先，基于预设的变化间隔数，获取每个水位监测数据与对应的间隔水位监测数据之间的第三差值，所述间隔水位监测数据指位于当前水位监测数据之前的水位监测数据，所述间隔水位监测数据与当前水位监测数据之间的间隔为所述变化间隔数，所述变化间隔数大于或等于2。
[0097]
其次，确定所述变化间隔数与所述数据采集周期的乘积；
[0098]
确定所述第三差值与所述乘积的比值为当前所述水位监测数据的水位变化趋势值。其中，获取所述水位变化趋势值的数学表达为：
[0099][0100]
其中，χi表示第i个水位监测数据所对应的水位变化趋势值，h
i-e
表示在hi之前的间隔水位监测数据，e表示变化间隔数，即hi与h
i-e
之间的间隔。
[0101]
最后，当所述水位变化趋势值大于与所述水位监测数据相对应的水位变化速度值时，对所述水位变化趋势值标注一趋势异常标识值，以完成对所述水位变化趋势序列的获取。即当χi》δi时，对所述水位变化趋势值标注一趋势异常标识值，所述趋势异常标识值可为1。通过对水位变化趋势值标注一趋势异常标识值，便于后续识别水位变化趋势是否出现异常。
[0102]
请参考图2，在一些实施例中，获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重的步骤包括：
[0103]
s1031：获取所述监测指标数据序列中每个监测指标数据在监测指标数据序列所占的比重。即对每个监测指标数据进行比重变换，比重变换的数学表达为：
[0104][0105]
其中，p
ji
表示监测指标j所对应的第i个监测指标数据在对应的监测指标数据序列所占的比重，r
ji
表示监测指标j所对应的第i个监测指标数据。
[0106]
具体地，所述监测指标数据序列包括：水位变化幅度序列、水位变化速度序列和水位变化趋势序列。所述水位变化幅度序列中的监测指标数据指多个水位变化幅度值。水位变化速度序列中的监测指标数据指多个水位变化速度值。水位变化趋势序列中的监测指标数据指水位变化趋势值。
[0107]
s1032：基于所述比重，获取每个监测指标数据序列的熵值。数学表达为：
[0108][0109]
其中，sj表示第j个监测指标数据序列的熵值。
[0110]
s1033：确定所述熵值与1之间的差距为对应的监测指标的差异系数。即用1减去所述熵值，将得到差值确定为对应的检测指标的差异系数。其数学表达为：αj＝1-sj，其中，αj表示监测指标j的差异系数。
[0111]
s1034：获取所有所述差异系数的和值，并将任一监测指标的差异系数与所述和值之间的比值作为对应监测指标的动态权重。其数学表达为：其中，λj表示监测指标j的动态权重，m表示监测指标的数量。
[0112]
请参考图3，在一些实施例中，基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度的步骤包括：
[0113]
s 1041：从每个所述监测指标数据序列中获取目标时间的监测指标数据。例如：获取中午12：00的各监测指标数据序列中的监测指标数据。
[0114]
s 1042：当目标时间的监测指标数据中的至少一个标注有相应的异常标识值时，将与监测指标相对应的动态权重和静态权重做平均处理，获取每个监测指标对应的目标权重；基于目标时间的监测指标数据、以及每个监测指标对应的目标权重，确定目标时间的含水层扰动程度。例如：当目标时间的水位变化幅度值标注有幅度异常标识值，和/或水位变化速度值标注有梯度异常标识值，和/或水位变化趋势值标注有趋势异常标识值时，对每个监测指标的动态权重与静态权重做平均处理，以得到每个监测指标的目标权重(具体包括：对水位变化幅度指标的动态权重与静态权重做平均处理，以得到水位变化幅度指标的目标权重；对水位变化速度指标的动态权重与静态权重做平均处理，以得到水位变化速度指标的目标权重；对水位变化趋势指标的动态权重与静态权重做平均处理，以得到水位变化趋势指标的目标权重)。再将水位变化幅度指标的目标权重与目标时间的水位变化幅度值的乘积、水位变化速度指标的目标权重与目标时间的水位变化速度值的乘积、水位变化趋势指标的目标权重与目标时间的水位变化趋势值的乘积进行求和，以得到目标时间的含水层扰动程度，精确度较高，合理性较强。
[0115]
在一些实施例中，基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预
警的步骤包括：
[0116]
基于所述含水层扰动程度在所述扰动阈值范围中的所处位置，进行分级预警，所述扰动阈值范围包括至少两个阶段范围，所述含水层扰动程度在所述扰动阈值范围中的所处位置指含水层扰动程度所对应的阶段范围，所述分级预警指对于对应不同阶段范围的含水层扰动程度，进行程度不同的预警。例如：所述扰动阈值范围包括两个阶段范围，每个阶段范围对应了相应的预警等级，基于含水层扰动程度所处的阶段范围，进行相应预警等级的预警。又例如：所述扰动阈值范围包括三个阶段范围，三个阶段范围分别对应蓝色、橙色、红色三级预警，若含水层扰动程度处在第一个阶段范围，则发出蓝色预警，若含水层扰动程度处在第二个阶段范围，则发出橙色预警，便于相关人员识别水害预警的严重程度。在预警过程中，还可以基于目标时间的监测指标数据所对应的异常标识值，确定异常监测指标，并将所述异常监测指标反馈至关联终端设备。
[0117]
在一些实施例中，还可以基于目标时间的监测指标数据的异常标识值，直接进行液位变化预警，即无需得到含水层扰动程度。例如：若目标时间的水位变化幅度值标注有幅度异常标识值，则进行液位变化预警，并反馈将出现异常的监测指标及相应的水位变化幅度值反馈至关联终端设备。
[0118]
下面以实施例的方式，对本发明提供的液位变化预警系统进行描述，下文描述的液位变化预警系统与上文描述的液位变化预警方法可相互对应参照。
[0119]
请参考图4，本实施例提供的液位变化预警系统包括：
[0120]
数据获取模块401，用于获取预设时间段内含水层的水位监测数据集；
[0121]
指标运算模块402，用于基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列；
[0122]
动态权重获取模块403，用于获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重；
[0123]
扰动程度确定模块404，用于基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度；
[0124]
预警模块405，用于基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。所述数据获取模块401、指标运算模块402、动态权重获取模块403、扰动程度确定模块404和预警模块405连接。本系统能够较好地提高液位变化预警的精确度，避免水害事故预警不及时，降低煤矿开采安全隐患，可实施性较强，成本较低。
[0125]
在一些实施例中，至少一个所述监测指标包括：水位变化幅度指标、水位变化速度指标和水位变化趋势指标。
[0126]
在一些实施例中，指标运算模块402包括：
[0127]
水位变化幅度序列单元，用于基于所述水位变化幅度指标，对所述水位监测数据进行水位变化幅度运算，获取与所述水位变化幅度指标相对应的水位变化幅度序列；
[0128]
水位变化速度序列单元，用于基于所述水位变化速度指标，对所述水位监测数据进行水位变化速度运算，获取与所述水位变化速度指标相对应的水位变化速度序列；
[0129]
水位变化趋势序列单元，用于基于所述水位变化趋势指标，对所述水位监测数据进行水位变化趋势运算，获取与所述水位变化趋势指标相对应的水位变化趋势序列。
[0130]
在一些实施例中，所述水位变化幅度序列单元具体用于：
[0131]
统计含水层的历史水位数值，以得到所述历史水位数值中的最大值；
[0132]
获取所述最大值与所述水位监测数据之间的第一差值，将所述第一差值作为与水位监测数据相对应的水位变化幅度值；
[0133]
当所述水位变化幅度值大于或等于预设的幅度阈值时，对所述水位变化幅度值标注一幅度异常标识值，以完成所述水位变化幅度序列的获取。
[0134]
在一些实施例中，所述水位变化速度序列单元具体用于：
[0135]
获取每个水位监测数据与前一水位监测数据之间的第二差值；
[0136]
确定所述第二差值与预设的数据采集周期之间的比值为与所述水位监测数据相对应的水位变化速度值；
[0137]
当相邻目标数量的水位变化速度值呈梯度降低时，对所述水位变化速度值标注一梯度异常标识值，以完成所述水位变化速度序列的获取。
[0138]
在一些实施例中，所述水位变化趋势序列单元具体用于：
[0139]
基于预设的变化间隔数，获取每个水位监测数据与对应的间隔水位监测数据之间的第三差值，所述间隔水位监测数据指位于当前水位监测数据之前的水位监测数据，所述间隔水位监测数据与当前水位监测数据之间的间隔为所述变化间隔数，所述变化间隔数大于或等于2；
[0140]
确定所述变化间隔数与所述数据采集周期的乘积；
[0141]
确定所述第三差值与所述乘积的比值为当前所述水位监测数据的水位变化趋势值；
[0142]
当所述水位变化趋势值大于与所述水位监测数据相对应的水位变化速度值时，对所述水位变化趋势值标注一趋势异常标识值，以完成对所述水位变化趋势序列的获取。
[0143]
在一些实施例中，动态权重获取模块403具体用于：
[0144]
获取所述监测指标数据序列中每个监测指标数据在监测指标数据序列所占的比重；
[0145]
基于所述比重，获取每个监测指标数据序列的熵值；
[0146]
确定所述熵值与1之间的差距为对应的监测指标的差异系数；
[0147]
获取所有所述差异系数的和值，并将任一监测指标的差异系数与所述和值之间的比值作为对应监测指标的动态权重。
[0148]
在一些实施例中，扰动程度确定模块404具体用于：
[0149]
从每个所述监测指标数据序列中获取目标时间的监测指标数据；
[0150]
当目标时间的监测指标数据中的至少一个标注有相应的异常标识值时，将与监测指标相对应的动态权重和静态权重做平均处理，获取每个监测指标对应的目标权重；基于目标时间的监测指标数据、以及每个监测指标对应的目标权重，确定目标时间的含水层扰动程度。
[0151]
在一些实施例中，预警模块405具体用于：
[0152]
基于所述含水层扰动程度在所述扰动阈值范围中的所处位置，进行分级预警，所述扰动阈值范围包括至少两个阶段范围，所述含水层扰动程度在所述扰动阈值范围中的所处位置指含水层扰动程度所对应的阶段范围，所述分级预警指对于对应不同阶段范围的含水层扰动程度，进行程度不同的预警。
[0153]
图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(communications interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行液位变化预警方法，该方法包括：获取预设时间段内含水层的水位监测数据集；基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列；获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重；基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度；基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。
[0154]
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0155]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的液位变化预警方法，该方法包括：获取预设时间段内含水层的水位监测数据集；基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列；获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重；基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度；基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。
[0156]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的液位变化预警方法，该方法包括：获取预设时间段内含水层的水位监测数据集；基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列；获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重；基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度；基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。
[0157]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性
的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0158]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0159]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种液位变化预警方法，其特征在于，包括：获取预设时间段内含水层的水位监测数据集；基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列；获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重；基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度；基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。2.根据权利要求1所述的液位变化预警方法，其特征在于，至少一个所述监测指标包括：水位变化幅度指标、水位变化速度指标和水位变化趋势指标。3.根据权利要求2所述的液位变化预警方法，其特征在于，基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列的步骤包括：基于所述水位变化幅度指标，对所述水位监测数据进行水位变化幅度运算，获取与所述水位变化幅度指标相对应的水位变化幅度序列；基于所述水位变化速度指标，对所述水位监测数据进行水位变化速度运算，获取与所述水位变化速度指标相对应的水位变化速度序列；基于所述水位变化趋势指标，对所述水位监测数据进行水位变化趋势运算，获取与所述水位变化趋势指标相对应的水位变化趋势序列。4.根据权利要求3所述的液位变化预警方法，其特征在于，基于所述水位变化幅度指标，对所述水位监测数据进行水位变化幅度运算，获取与所述水位变化幅度指标相对应的水位变化幅度序列的步骤包括：统计含水层的历史水位数值，以得到所述历史水位数值中的最大值；获取所述最大值与所述水位监测数据之间的第一差值，将所述第一差值作为与水位监测数据相对应的水位变化幅度值；当所述水位变化幅度值大于或等于预设的幅度阈值时，对所述水位变化幅度值标注一幅度异常标识值，以完成所述水位变化幅度序列的获取。5.根据权利要求3所述的液位变化预警方法，其特征在于，基于所述水位变化速度指标，对所述水位监测数据进行水位变化速度运算，获取与所述水位变化速度指标相对应的水位变化速度序列的步骤包括：获取每个水位监测数据与前一水位监测数据之间的第二差值；确定所述第二差值与预设的数据采集周期之间的比值为与所述水位监测数据相对应的水位变化速度值；当相邻目标数量的水位变化速度值呈梯度降低时，对所述水位变化速度值标注一梯度异常标识值，以完成所述水位变化速度序列的获取。6.根据权利要求3所述的液位变化预警方法，其特征在于，基于所述水位变化趋势指标，对所述水位监测数据进行水位变化趋势运算，获取与所述水位变化趋势指标相对应的水位变化趋势序列的步骤包括：
基于预设的变化间隔数，获取每个水位监测数据与对应的间隔水位监测数据之间的第三差值，所述间隔水位监测数据指位于当前水位监测数据之前的水位监测数据，所述间隔水位监测数据与当前水位监测数据之间的间隔为所述变化间隔数，所述变化间隔数大于或等于2；确定所述变化间隔数与所述数据采集周期的乘积；确定所述第三差值与所述乘积的比值为当前所述水位监测数据的水位变化趋势值；当所述水位变化趋势值大于与所述水位监测数据相对应的水位变化速度值时，对所述水位变化趋势值标注一趋势异常标识值，以完成对所述水位变化趋势序列的获取。7.根据权利要求1所述的液位变化预警方法，其特征在于，获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重的步骤包括：获取所述监测指标数据序列中每个监测指标数据在监测指标数据序列所占的比重；基于所述比重，获取每个监测指标数据序列的熵值；确定所述熵值与1之间的差距为对应的监测指标的差异系数；获取所有所述差异系数的和值，并将任一监测指标的差异系数与所述和值之间的比值作为对应监测指标的动态权重。8.根据权利要求1所述的液位变化预警方法，其特征在于，基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度的步骤包括：从每个所述监测指标数据序列中获取目标时间的监测指标数据；当目标时间的监测指标数据中的至少一个标注有相应的异常标识值时，将与监测指标相对应的动态权重和静态权重做平均处理，获取每个监测指标对应的目标权重；基于目标时间的监测指标数据、以及每个监测指标对应的目标权重，确定目标时间的含水层扰动程度。9.根据权利要求1所述的液位变化预警方法，其特征在于，基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警的步骤包括：基于所述含水层扰动程度在所述扰动阈值范围中的所处位置，进行分级预警，所述扰动阈值范围包括至少两个阶段范围，所述含水层扰动程度在所述扰动阈值范围中的所处位置指含水层扰动程度所对应的阶段范围，所述分级预警指对于对应不同阶段范围的含水层扰动程度，进行程度不同的预警。10.一种液位变化预警系统，其特征在于，包括：数据获取模块，用于获取预设时间段内含水层的水位监测数据集；指标运算模块，用于基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列；动态权重获取模块，用于获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重；扰动程度确定模块，用于基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度；预警模块，用于基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。

技术总结
本发明提供一种液位变化预警方法及系统，方法包括：获取预设时间段内含水层的水位监测数据集；基于预设的至少一个监测指标，对所述水位监测数据集中的水位监测数据进行监测指标运算，获取与所述监测指标相对应的监测指标数据序列；获取每个所述监测指标数据序列的熵值，基于所述熵值，确定每个监测指标对应的动态权重；基于所述监测指标数据序列、所述动态权重、预设的与每个监测指标相对应的静态权重，确定目标时间的含水层扰动程度；基于含水层扰动程度和预设的扰动阈值范围，进行液位变化预警。本方法能够较好地提高液位变化预警的精确度，避免水害事故预警不及时，降低安全隐患。患。患。


技术研发人员：张风达 尹希文 胡炳南 樊振丽 张玉军 宋业杰 李磊 赵秋阳 武晓适 张志巍
受保护的技术使用者：天地科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/9/20