一种隧道监测数据预测方法及系统

专利主权项内容

1.一种隧道监测数据预测方法，其特征在于，包括：获取隧道初始监测数据组，在所述隧道初始监测数据组中设定观测窗口，对处于所述观测窗口内的初始监测数据进行偏差值检测与补偿，以得到隧道去噪数据组；对所述隧道去噪数据组依次进行单个抽值处理，以得到若干抽值数据组，将若干所述抽值数据组输入训练好的预设输出模型中进行插值输出，以得到插值数据组，基于所述插值数据组对所述隧道去噪数据组进行异常值识别并将对应的异常值进行剔除，以得到隧道除杂数据组；按监测时间段对所述隧道除杂数据组进行缺失值检测，并通过训练好的所述预设输出模型对缺失值进行填充，以得到隧道填充数据组；对所述隧道填充数据组进行关联特征识别，以得到隧道关联数据组；将所述隧道关联数据组输入训练后的预设预测模型中进行预测，以输出隧道预测数据；所述对所述隧道去噪数据组依次进行单个抽值处理，以得到若干抽值数据组，将若干所述抽值数据组输入训练好的预设输出模型中进行插值输出，以得到插值数据组的步骤包括：对所述隧道去噪数据组从第一个隧道去噪数据/>开始至第/>个隧道去噪数据/>结束重复进行/>次单个抽值，以得到抽值数据集合，所述抽值数据集合中包括/>个数据长度为/>的抽值数据组：
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；式中，表示隧道去噪数据组/>中的第/>个数据，/>表示第/>个抽值数据组；获取历史监测数据组并对所述历史监测数据组进行单个抽值处理，以得到历史抽值数据组，将所述历史监测数据组与所述历史抽值数据组输入预设输出模型中进行训练；将所述抽值数据集合输入训练好的预设输出模型中进行插值输出，以得到插值数据组；所述基于所述插值数据组对所述隧道去噪数据组进行异常值识别并将对应的异常值进行剔除，以得到隧道除杂数据组的步骤包括：计算所述插值数据组中的每个插值与每个所述抽值数据组对应的抽值之间的差异值：
；式中，为所述插值数据组/>中的第/>个数据，/>为第/>个抽值数据组对应的抽值；基于所述差异值计算第一判断阈值/>与第二判断阈值/>：
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；若，则/>为正常值并将/>保留，若/>，则/>为异常值并将/>剔除，以得到隧道除杂数据组；所述按监测时间段对所述隧道除杂数据组进行缺失值检测，并通过训练好的所述预设输出模型对缺失值进行填充，以得到隧道填充数据组的步骤包括：按监测时间段对所述隧道除杂数据组进行缺失值检测，以得到隧道缺失数据组，在历史数据库中选取/>组完整数据组/>，其中，隧道缺失数据组/>中包括/>个数据，完整数据组/>中包括/>个数据，且/>；基于所述隧道缺失数据组与所述完整数据组/>计算填充系数/>：
；式中，为隧道缺失数据组/>与第/>个完整数据组/>之间的填充关联度，/>为隧道缺失数据组中第/>个数据，/>为第/>个完整数据组中的第/>个数据，/>为隧道缺失数据组的数据均值，/>为第/>个完整数据组的数据均值；判断所述填充系数是否小于填充阈值；若所述填充系数小于填充阈值，则将隧道缺失数据组/>输入至训练好的所述预设输出模型中，以得到第一输出填充值，将所述第一输出填充值填充在对应位置，以得到隧道填充数据组；若所述填充系数不小于填充阈值，则根据缺失值确定若干缺失窗口，并基于所述缺失窗口进行缺失值填充，以得到隧道填充数据组；所述根据缺失值确定若干缺失窗口，并基于所述缺失窗口进行缺失值填充，以得到隧道填充数据组的步骤包括：确定所述填充系数对应的完整数据组，并根据所述缺失值的位置将缺失值从填充系数/>对应的完整数据组进行剔除，以得到第一缺失数据组，所述第一缺失数据组中的数据与所述隧道缺失数据组中的数据一一对应设置；以所述缺失值两侧的数据为初始窗口，每次单向扩展一个步长且左右对称扩展，直至最后一个窗口包括第一缺失数据组中的全部数据，以得到若干缺失窗口；将若干所述缺失窗口中的数据输入至训练好的所述预设输出模型中，以得到输出填充数据组；基于所述输出填充数据组确定差值最小值，并根据所述差值最小值计算待填充值，将所述待填充值填充在对应位置，以得到隧道填充数据组；所述基于所述输出填充数据组确定差值最小值，并根据所述差值最小值计算待填充值，将所述待填充值填充在对应位置，以得到隧道填充数据组的步骤包括：计算所述输出填充数据组中每个数据与所述第一缺失数据组中提出的缺失值之间的差值最小值：
；式中，为输出填充数据组中的第/>个数据，/>为缺失值；将差值最小值对应的缺失窗口中的数据作为缺失标准数据组，在隧道缺失数据组中选取与缺失标准数据组对应位置与长度的数据序列作为待填充序列；将所述待填充序列输入至训练好的所述预设输出模型中，以得到第二输出填充值，基于所述第二输出填充值与所述差值最小值/>计算待填充值/>，将所述待填充值填充在对应位置，以得到隧道填充数据组。