基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法、装置

技术领域

本发明涉及矿山地压灾害预警技术领域，具体公开了一种基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法。

背景技术

传统微震监测系统一般通过人工处理数据以预警分析报告的形式推送给使用单位，推送方式有纸质报告邮寄、电子邮件推送报告。此外在传统的地压监测领域也应用现场声光报警的方式通知相关值班人员，然后再由值班人员电话通知矿山安全管理负责人。发明专利CN108223011B一种基于SaaS模式的煤矿典型动力灾害预警服务方法提出将灾害预警服务端软件部署在云端；进行注册；用户根据自身情况对灾害预警服务进行定制；根据预警服务要求，将灾害预警输入数据传入系统；对数据进行处理并自动预警；将预警信息推送给专家，由专家对预警结果进行修正；根据定制结果，对灾害预警信息进行推送；用户将煤矿灾害真实情况的数据反馈回预警服务端软件。

上述现有技术方案存在实时性较差、需要人工参与以及信息覆盖范围窄的问题。通过人工处理数据、分析数据然后再编制成报告推送往往需要几天时间甚至一周的时间才能将预警消息推送给使用单位，这也限制了这种预警方法只能对较大规模的预警事件进行中长周期判断而在短期预警方面时效性不好；基于现场声光报警方式或者基于SaaS模式的微震预警消息发布往往局限与微震监测系统值班室相关人员第一时间获取消息，相关人员覆盖面或者预警覆盖的物理空间有限。

发明内容

为解决上述现有技术的缺点，本发明提出一种基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法，旨在实现微震监测预警消息的实时、智能、广泛覆盖的预警目标。

本发明提出的技术方案是：

一种基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法，包括以下步骤，步骤S100，微震监测信号采集与处理，采用长短时窗比法实时对环境中各类振动信号进行采集，采集到的信号以文件的形式存储；

步骤S200，微震监测灾害自动化预警，对处理完毕的数据进行地压预警参数计算和判断，满足预警阈值条件则输出“地压危险”消息，不满足预警阈值条件则输出“地压安全”消息；

步骤S300，微震监测预警消息微信公众号推送，在检测触发到预警消息的同时将预警消息同步上传到微信服务器中，向关注微信公众号的用户实时推送地压灾害预警消息。

在可能的一个设计中，步骤S100中，长短时窗比法具体步骤包括，设定一个合适的阈值λ

在可能的一个设计中，步骤S100中，对系统检测到的振动信号进行类型划分，信号类型包括爆破振动信号、机械振动信号、电气干扰信号、岩石破裂信号和其它噪声信号。

在可能的一个设计中，步骤S200中，所述预警阈值条件包括预警周期、微震事件数量、微震事件震级三个维度。

在可能的一个设计中，微震事件数量、微震事件震级两者是“或”的关系，满足其中一个就触发系统预警阈值。

在可能的一个设计中，步骤S300，具体为获取用户微信OpenID,创建用户会话秘钥SessionKey和访问令牌access_token并以此创建用户签名signature，步骤S200中产生的地压灾害预警消息会同步上传到微信云服务器中，微信服务器会根据用户签名signature将预警消息内容推送给微信公众号，微信公众号实时将预警消息显示到用户的微信APP中，显示为“未读预警消息”，用户点击“未读预警消息”可立即查看预警内容。

在可能的一个设计中，步骤S300中，获取用户微信OpenID之前，先创建微信公众号，该公众号为企业账号，可由企业与微信平台公司协商创建，可对公众号进行命名为“某矿微震预警平台”。

本发明还提供一种基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送装置，包括存储器、控制处理器及存储在所述存储器上并可在所述控制处理器上运行的计算机程序，所述控制处理器执行所述程序，以实现前述的基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法。

本发明还提供一种控制系统，包括前述的基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送装置。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行前述的基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明关键点之一是建立一套自动化的微震监测信号采集、处理和预警流程，采用长短时窗比法(STA/LTA)实现信号自动化采集，在信号自动分类和震源参数自动计算的基础上设置简单、合理、可优化调整的预警指标实现本地化地压灾害预警；关键点之二是创造性提出将本地化微震预警消息上传至微信云服务器，基于微信公众号和微信用户OpenID实现预警消息精准和实时推送。

本发明专利通过微信公众号来推送地压灾害预警消息可以很好的解决地压灾害消息推送的时空限制难题，可以覆盖矿山的值班人员、一线员工、管理者以及政府监管机构相关人员、不受地理条件限制只要有网络可以使用微信程序的地方即可同步接受到预警消息，大幅度提高了地压灾害处理措施的及时性，该发明专利体现了矿山信息化和智能化应用的特点，是国家大力提倡的技术发展方向之一。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。

附图1为本发明实施例中基于微信公众号的微震灾害预警技术路线示意图；

附图2为本发明实施例中微震监测灾害自动化预警流程图；

附图3为本发明实施例中微震监测系统地压灾害预警阈值设置示意图；

附图4为本发明实施例中微震监测预警消息微信公众号推送示意图；

附图5为本发明实施例中基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法中的系统架构图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

实施例：

如图1-5所示，在至少一个实施例中，本发明所述的一种基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法、装置和存储介质具体实现方案包括信号的采集和处理、灾害信号的自动化预警、灾害预警消息的微震平台实时推送和现场应急响应措施等内容，其技术路线如图1所示。

具体的实现步骤如下：

步骤(1)微震监测信号采集与处理：

微震监测系统安装在目标环境中可以实时对环境中各类振动信号进行采集，采集到的信号以文件的形式存储到本地数据库中，采集信号的算法为长短时窗比法(STA/LTA)，其中STA(Short-Time Average)主要反映各类振动信号的平均值，LTA(Long-TimeAverage)主要反映背景噪音的平均值。在振动信号到达的时间处，STA要比LTA变化快，相应的STA/LTA值会有一个明显的增加，当其比值大于某一个阈值时，即可判定有振动事件发生，从而达到自动检测和拾取振动事件的目的。

STA/LTA算法的具体步骤如下：

不同类型信号的振动振幅及振动持续时间特点：

微震监测信号(岩石破裂信号)的平均振动幅值(0.001V-0.01V之间，其中V为电压值)及振动持续时间(小于1000ms，其中ms为时间毫秒)；

本底噪声信号的平均振动幅值(0.0001V-0.001V，该本底噪声幅值与设备性能参数信噪比相关，不同性能参数的本地噪声会有不同)，本地噪声信号会持续存在于采集的信道中；

爆破振动信号的平均振动幅值(0.01V-0.1V之间)，爆破振动信号一般持续时间在300ms-2000ms；

机械振动信号的平均振动幅值(0.001V-0.05V之间)，爆破振动信号持续时间不等，取决于现场作业时间长短，短则几秒中，长则几个小时。

环境当中的强电磁干扰信号平均振动幅值(0.001V左右)，强电磁干扰信号持续时间一般会持续存在，除非强电磁场消失。

上述不同振动信号在触发时需要动态调整STA/LTA算法的参数，振幅大则需要增加触发阈值，反之则调小；振动时间长则需要调大长短时窗的口的时长，反之则调小。

STA/LTA算法是通过计算长短时窗内信号的平均能量值，一般微震监测领域长时窗LTA设置的窗口周期为200ms，短时窗STA设置的窗口周期为40ms，然后计算两者的比值，STA/LTA的窗口长短可以根据实际信号情况进行调整。

该比值在本发明专利中用字母λ表征，λ值的大小决定了系统判定振动事件是否发生。在实际信号采集判断过程中由于信号重叠以及不断发生变化，为了精确拾取信号还需要引入λc值，其中的c表征了一个常数因子，用于调节短时窗和长时窗的相对长度。

对于每个采样点i，计算CF(i)＝STA(i)/LTA(i)，关于微震监测系统检测到的振动信号的特征函数值，表征振动信号数据的振幅、能量或其变化。

计算λc＝min{λ，|CF(i)|}。|CF(i)|则表示CF(i)的绝对值，即信号变化趋势与噪声变化趋势之比的绝对值。λc表示在时间点i处应该采用的λ值，它是根据信号变化趋势和噪声变化趋势的相对强弱程度动态调整得到的。

具体来说，当|CF(i)|较大时，说明微震事件的信号强度较强，可以采用较小的λ值来识别；当|CF(i)|较小时，说明微震事件的信号强度较弱，需要采用较大的λ值来保证识别精度。

λc大于0表征了在时间点i处发生了微震事件，即信号变化趋势与噪声变化趋势之比超过了阈值λ。而λc小于0则表征了在时间点i处没有发生微震事件，即信号变化趋势与噪声变化趋势之比未超过阈值λ。

在实际应用中阈值λ一般设置在3-12之间，可根据实际检测到的信号质量进行主动调整。

微震监测数据处理软件对系统检测到的振动信号进行类型划分，信号类型包括爆破振动信号、机械振动信号、电气干扰信号、岩石破裂信号和其它噪声信号。微震信号类型的划分主要依靠人工神经网络智能学习算法来进行识别和判断，具体可参考发明专利CN110308485B《基于深度学习的微震信号分类方法、装置及存储介质》中说明书第0027-0160段落的内容。振动信号在完成分类后会进行震源参数计算并将结果保存到新的文件中。

步骤(2)微震监测灾害自动化预警：

微震监测系统对处理完毕的数据进行地压预警参数计算和判断，满足预警阈值条件则在系统软件界面中输出“地压危险”消息，不满足预警阈值条件则在系统软件界面中输出“地压安全”消息，如图2所示。预警阈值参数具体设置如下，如图3所示：

①预警周期301以触发阈值的微震信号时间作为起始时间，结束时间304可以进行设置如3所示，单位为“分钟”307，预警周期一般设置为5分钟、10分钟、15分钟不等；

②预警阈值之一“微震事件数量”302，条件305“＞”，阈值308，一般阈值数值可设置为3个、5个、9个等；

③预警阈值之一“微震事件震级”303，条件306“＞”，阈值309，一般阈值数值可设置为-0.5，-0.7，-0.9等；

④预警阈值302和预警阈值303两者是“或”的关系，满足其中一个就触发系统预警阈值。

上述预警为服务器预警，由本地化的数据处理分析软件计算完成，相关预警消息可由值班人员通过声光报警提醒来发现预警消息并进行处理。

步骤(3)微震监测预警消息微信公众号推送：

微震监测系统在检测触发到预警消息的同时将预警消息同步上传到微信服务器中，如图4所示，用户通过关注微信公众号可实时获得地压灾害预警消息，具体步骤如下：

创建微信公众号401，该公众号为企业账号，可由企业与微信平台公司协商创建，可对公众号401进行命名为“某矿微震预警平台”402；

用户可通过微信APP搜索关注“某矿微震预警平台”402，公众号后台会获取403用户微信OpenID(唯一标识用户身份的字符串，由微信公众平台生成和维护)并创建404用户会话秘钥SessionKey(微信数据加密密钥)和访问令牌access_token(动态口令，公众号的全局唯一接口调用凭据)；

根据404用户会话秘钥SessionKey和访问令牌access_token创建405用户签名signature(验证身份和消息真实性)，405用户签名signature会存储记录在微信服务器中和微震软件中；

微震软件在步骤(2)中产生的地压灾害预警消息会同步上传到微信云服务器407中，微信服务器407会根据405用户签名signature将预警消息内容推送给402“某矿微震预警平台”。

402“某矿微震预警平台”实时将预警消息显示到用户的微信APP中，显示为“未读预警消息”，用户点击“未读预警消息”可立即查看预警内容。

上述实现方案包括的装置有振动传感器、采集分站、数据采集服务器、客户端电脑、微信服务器、微信用户ID和应用程序构成。数据采集服务器、客户端电脑和应用程序的运行装置如图5所示，至少包含一个数据采集服务器501、用户接口502、网络接口503、存储器504、客户端电脑505和微信服务器506，上述装置通过工业通信环网和万维网耦合在一起，也可以理解为工业通信环网和万维网用于实现这些组件之间的连接通信。为了实现上述功能可执行程序5041位于数据采集服务器的存储器中，微震处理软件5051、声光报警器5052位于客户端电脑中，微信公众号5061和微信用户ID5062位于微信服务器中。

本发明还提供一种基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送装置，包括存储器、控制处理器及存储在所述存储器上并可在所述控制处理器上运行的计算机程序，所述控制处理器执行所述程序，以实现前述的基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法。

本发明还提供一种控制系统，包括前述的基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送装置。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行前述的基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法。

根据本公开的实施例的基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法可被编写为计算机程序并被存储在计算机可读存储介质上。当计算机程序被处理器执行时，可实现如上所述的基于微信公众号的微震灾害预警信息智能推送方法。

计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取可编程只读存储器(PROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存、非易失性存储器、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、蓝光或光盘存储器、硬盘驱动器(HDD)、固态硬盘(SSD)、卡式存储器(诸如，多媒体卡、安全数字(SD)卡或极速数字(XD)卡)、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及任何其他装置，所述任何其他装置被配置为以非暂时性方式存储计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并将所述计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供给处理器或计算机使得处理器或计算机能执行计算机程序。在一个示例中，计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得计算机程序以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构通过一个或多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、电池仓控制板、微电池仓控制板、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从该存储介质读取信息和能向该存储介质写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、中控计算机、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：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，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。