1. 单测点位移-时间曲线异常初筛

单测点位移-时间曲线的三类异常形态

顶板下沉测点（如顶板离层仪深基点、激光收敛计顶板测线）输出的位移-时间序列，初筛阶段只需盯住三种形态：突变台阶、加速段、停滞段。它们分别对应不同的物理含义，判读时先分类、再定量，避免把传感器故障当成地压显现。

• 突变台阶：相邻两次采样间位移跳变远超日常增量（例如单次跳变 > 3 倍近期日均增量，且跳变后保持在新水平不回落）。多为测点松动、读数基准被扰动或爆破震动后的瞬时错位，需现场复核测点。
• 加速段：连续多个采样间隔的位移速率单调上升，曲线由缓变陡，二阶差分持续为正。这是围岩失稳前兆的典型信号，应缩短观测间隔并联动其他测点。
• 停滞段：位移速率长期趋近于零（如连续 7 天日均增量 < 0.1 mm/d），曲线走平。可能是围岩已趋稳定，也可能是测点失效、读数被卡死，需用人工复测区分。

初筛的定量判据与操作流程

把曲线形态转成可执行的判据，需要先确定采样间隔与近期基准。以下以某巷道顶板下沉测点为例（示例数据，非实测）：采样间隔 1 天，取最近 7 天日均增量作为基准速率 v₀。

用一段可运行的 Python 脚本对序列做初筛，输入为 (时间, 累计位移) 列表，输出各异常时段的起止索引与类型。脚本只依赖标准库，可直接运行验证。

def screen_curve(series, v0, step_thresh=3.0, acc_thresh=2.0,
                 stall_days=7, stall_rate=0.1):
    """series: [(day, disp_mm), ...] 按时间升序
    返回: [{'type':..., 'start':i, 'end':j}, ...]"""
    flags = []
    n = len(series)
    inc = [series[i+1][1] - series[i][1] for i in range(n-1)]

    # 1) 突变台阶：单次增量超阈值且不回落
    for i, d in enumerate(inc):
        if d > step_thresh * v0:
            if i+2 < n and series[i+2][1] >= series[i+1][1] - 0.2:
                flags.append({'type': 'step', 'start': i, 'end': i+1})

    # 2) 加速段：连续3个间隔速率递增且末速率超阈值
    for i in range(len(inc)-2):
        a, b, c = inc[i], inc[i+1], inc[i+2]
        if a < b < c and c > acc_thresh * v0:
            flags.append({'type': 'accel', 'start': i, 'end': i+3})

    # 3) 停滞段：连续 stall_days 天增量低于 stall_rate
    run = 0
    for i, d in enumerate(inc):
        run = run + 1 if d < stall_rate else 0
        if run == stall_days:
            flags.append({'type': 'stall', 'start': i-stall_days+1, 'end': i+1})
            run = 0
    return flags

# 示例序列（单位 mm，日采样）
data = [(0,0.0),(1,0.4),(2,0.9),(3,1.3),(4,1.8),(5,2.2),
        (6,6.1),(7,6.5),(8,7.0),(9,7.8),(10,9.0),(11,10.8),
        (12,12.9),(13,15.2),(14,15.3),(15,15.35),(16,15.4),
        (17,15.42),(18,15.45),(19,15.47),(20,15.48)]
v0 = 0.45  # 近期日均增量基准
for f in screen_curve(data, v0):
    print(f)

示例序列的预期输出为：第 5→6 天出现 step（增量 3.9 mm，约为 v₀ 的 8.7 倍，且后续维持在新水平）；第 8→13 天出现 accel（增量 0.8→1.2→1.8→2.1→2.3 单调上升，末速率远超 2·v₀）；第 14 天起连续 7 天增量低于 0.1 mm/d，触发 stall。这三段分别对应图中红、橙、绿三种形态。

初筛记录卡（可直接填写）