本发明涉及一种隧道瓦斯监测及预警方法，适用于隧道施工监测领域。
背景技术：
1、隧道在开挖的过程中，在穿越一些特殊的岩层如煤系地层、油页岩时候可能会引发瓦斯的释放，瓦斯的释放分为渗出、喷出和突出三种类型，渗出是缓慢均匀的释放，喷出是突出和强烈的释放，而突出是短时间大量瓦斯的猛烈释放。
2、瓦斯气体的大量释放对隧道的安全会造成巨大的隐患，主要集中在以下几个方面：1)爆炸风险，瓦斯气体与空气混合之后在一定的浓度范围内会发生爆炸，造成人员伤亡和财产损失，2)窒息，瓦斯本身并没有毒性，但是瓦斯浓度过高会导致空气氧气含量降低，进而导致人员出现窒息，3)燃烧，瓦斯具有易燃性，一旦燃烧，火焰温度极高，可能引发火灾，4)有害气体产生：瓦斯爆炸时会产生有毒有害气体，如一氧化碳等，对人员健康构成威胁；针对于次，对隧道进行瓦斯气体的监测保证其处于安全的范围之内具有重要的意义。
3、目前国内外学者对于隧道的瓦斯的处理多是采用实时监测的方法，即在隧道中沿着固定间隔布置监测点位以获得隧道内瓦斯气体的浓度监测结果，同时我们需要知道的时，瓦斯的来源是隧道开挖面，而隧道开挖面是非常巨大的，如果瓦斯大量的释放必然会产生安全事故，所以目前也采用超前瓦斯探测孔，对隧道前部的瓦斯情况进行探测，但是很对超前瓦斯探测孔目前学者只考了了该探测孔本身的变化，并没有考虑对于隧道整体而言的瓦斯气体浓度变化，忽略了隧道开挖里程的相关性。因此，目前需要一种综合考虑隧道开挖里程变化的瓦斯气体浓度监测及预警方法。
技术实现思路
1、本发明的目的，是为了解决目前亟需要一种综合考虑隧道开挖里程变化的瓦斯气体浓度监测及预警方法，提出了一种隧道瓦斯监测及预警方法，
2、本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
3、s101，瓦斯监测点位的布置；
4、所述瓦斯监测点位的布置，包括在隧道开挖前，距离开挖洞口每隔x米布置瓦斯监测断面，设一共布置了n个瓦斯监测断面，表示为an；
5、所述瓦斯监测点位的布置，还包括针对每个瓦斯监测断面an在开挖时根据开挖掌子面的形状均匀布置有瓦斯超前探测孔，所述每个瓦斯监测断面an的瓦斯超前探测孔数量为m个，所述m取值为3-8，所述超前探测孔的孔深为x米；
6、s102，监测数据的获取；
7、所述监测数据的获取，包括针对每个已经开挖的瓦斯监测断面a1，a2，...ai，i∈[1,n]的m个瓦斯超前探测孔从所述瓦斯超前探测孔钻探完成后均进行时间为48小时的瓦斯气体浓度检测和瓦斯气体压力检测，根据所述瓦斯气体浓度检测和瓦斯气体压力检测结果，获得瓦斯监测断面a1，a2，...ai，i∈[1,n]在48小时内的瓦斯气体浓度检测最大值ci,max和瓦斯气体压力检测最大值pi,max；
8、s103，监测数据的分析；
9、所述监测数据的分析，包括将获得的瓦斯监测断面a1，a2，...ai，i∈[1,n]在48小时内的瓦斯气体浓度检测最大值ci,max按照距离隧道洞口的距离从左至右排列构成瓦斯气体浓度检测最大值数据集d1，将获得瓦斯监测断面a1，a2，...ai，i∈[1,n]在48小时内的瓦斯气体压力检测最大值pi,max按照距离隧道洞口的距离从左至右排列构成瓦斯气体浓度检测最大值数据集d2；
10、所述监测数据的分析，还包括对所述数据集d1和d2采用变分自编码器vae方法构建预测模型获得下一个瓦斯气体浓度检测预测值y1和瓦斯气体压力检测最大值预测值y2，所述采用变分自编码器vae方法构建预测模型获得预测值的方法的步骤为：
11、a)获得数据集d1或d2，
12、b)对所述数据集进行归一化处理，所述归一化的方法采用最大最小值法，
13、c)将所述数据集按照一定的比例分割为训练集和测试集，
14、d)创建输入序列和目标值，将所述训练集和测试集分成多个固定长度l的输入序列，并将每个序列的下一个数据集中的值作为目标值，创建输入序列和目标值，
15、e)采用变分自编码器vae方法构建预测模型，所述预测模型的编码器和解码器的结构中网络层数采用3层，且每层神经元数量为64，所述预测模型采用的激活函数为平滑整流函数softplus，表达式为式(1)，
16、softplus(x)＝log(1+ex) (1)
17、f)使用上述采用变分自编码器vae方法构建的预测模型结合训练集和测试集数据进行模型训练和模型测试，根据所述模型测试结果对所述预测模型进行调整，最终获得调整好模型，
18、g)使用所述调整好模型，给定长度为l的所述数据集的最后l个数据的输入序列，获得预测值；
19、s104，预警目的达到；
20、所述预警目的的达到，包括根据所述获得的瓦斯气体浓度检测预测值y1和瓦斯气体压力检测最大值预测值y2，对下一个瓦斯断面ai+1的瓦斯情况进行判断，结合制定的瓦斯气体浓度检测预警标准和瓦斯气体压力检测预警标准，判断是否发出提前预警，达到指导施工的目的。
21、进一步的，上述s101中，所述瓦斯超前探测孔沿隧道轴线方向布置；
22、进一步的，上述s102中，所述瓦斯气体浓度采用复合气体检测仪进行检测，所述瓦斯气体压力采用精密气压测定仪进行检测；
23、进一步的，上述s102中，所述瓦斯气体浓度检测结果单位为体积分数/％，所述瓦斯气体压力检测结果单位为帕斯卡/pa。
24、进一步的，上述s104中，所述瓦斯气体浓度检测预警标准为0.5％-1％，所述瓦斯气体压力检测预警标准为10～20pa。
25、本发明的有益效果是：
26、本发明的有益效果是：本发明综合考虑了隧道里程对瓦斯浓度的影响，采用了变分自编码器vae方法构建预测模型，对待进行超前瓦斯探测孔开挖的断面的瓦斯情况做了预测，可以参照预测结果事先准备好应急预案，更进一步的提升了安全性。
1.一种隧道瓦斯监测及预警方法，其特征在于，所述的一种隧道瓦斯监测及预警方法步骤为：
2.根据权利要求1所述的一种隧道瓦斯监测及预警方法，其特征在于，所述1)中，所述瓦斯超前探测孔沿隧道轴线方向布置。
3.根据权利要求1所述的一种隧道瓦斯监测及预警方法，其特征在于，所述2)中，所述瓦斯气体浓度采用复合气体检测仪进行检测，所述瓦斯气体压力采用精密气压测定仪进行检测。
4.根据权利要求1所述的一种隧道瓦斯监测及预警方法，其特征在于，所述2)中，所述瓦斯气体浓度检测结果单位为体积分数/％，所述瓦斯气体压力检测结果单位为帕斯卡/pa。
5.根据权利要求1所述的一种隧道瓦斯监测及预警方法，其特征在于，所述4)中，所述瓦斯气体浓度检测预警标准为0.5％-1％，所述瓦斯气体压力检测预警标准为10～20pa。
