基于IPSO-Powell优化SVM的煤与瓦斯突出预测算法

针对基于支持向量机(SVM)的煤与瓦斯突出预测算法存在预测精度和可靠性不高,选择核函数时未考虑非线性数据的分类,对非线性分布的煤与瓦斯突出影响因素提取效果较差的问题,提出了一种将改进的粒子群(IPSO)算法与Powell算法相结合(IPSO-Powell)优化SVM的煤与瓦斯突出预测算法.首先通过灰色关联分析提取出煤与瓦斯突出主控因素,即瓦斯放散初速度、瓦斯压力、开采深度、瓦斯含量和煤体破坏类型,作为算法的输入样本;然后运用IPSO算法改善粒子群算法(PSO)的早熟收敛性,结合Powell算法进行局部搜索得到最优解,对SVM算法的惩罚系数和高斯核函数参数进行寻优,得到SVM的最优参数组合;最后将煤与瓦斯突出的主控因素输入到SVM中进行分类,并将其与实际测试集分类结果进行对比,实现煤与瓦斯突出预测.仿真结果表明:与SVM算法、GA-SVM算法、PSO-SVM算法相比,利用IPSO-Powell优化SVM算法进行煤与瓦斯突出预测,具有更高的预测精度,同时提高了SVM求解过程的运算效率,能同时满足煤与瓦斯突出预测的精度和可靠性要求,准确率达到95.9%.     

基于ICA-SVM的煤与瓦斯突出预测研究

影响煤与瓦斯突出的因素很多且错综复杂,而现有的煤与瓦斯突出预测方法所考虑的影响煤与瓦斯突出的因素较少,针对大量指标属性时无法进行有效的分析处理。针对该问题,文章提出了一种基于ICA-SVM的煤与瓦斯突出预测方法。该方法首先通过独立成分分析方法对所选指标属性进行特征提取,然后利用支持向量机模型对煤与瓦斯突出进行预测分析。预测结果表明,基于ICA-SVM的煤与瓦斯突出预测方法的预测准确率高,且运算速度快,识别分类能力强,效果较好。     

一种采用CCPSO-SVM的煤与瓦斯突出预测方法

为了有效地对矿井煤与瓦斯突出进行预测,提出了一种基于完全混沌粒子群优化(CCPSO)与支持向量机 (SVM)的矿井煤与瓦斯突出预测方法。该方法将矿井工作面前方煤体瓦斯涌出量动态变化时间序列的多重分维谱 作为特征指标,应用支持向量(SVM)构建预测模型,模型的参数向量由改进的完全混沌粒子群优化算法和测试集样 本集分类错误率最小准则选择和优化。实验结果证明,该方法是有效的,它为煤与瓦斯突出预测提供了一种新途径。     

采用RS与CSA-SVM集成的煤与瓦斯突出预测方法

为提高矿井煤与瓦斯突出的预测性能,提出了粗糙集(RS)与克隆选择算法(CSA)―支持向量机(SVM)集成的预测方法。首先应用粗糙集理论对数据集进行约简提取出关键特征指标和数据样本,然后应用支持向量机构建煤与瓦斯突出预测模型,最后应用克隆选择算法和训练样本集预测错误率最小原则智能选择和优化预测模型的参数向量;煤与瓦斯突出预测实验结果验证了该方法的有效性,性能明显优于传统的神经网络预测方法。     

煤与瓦斯突出预测的随机森林模型

煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中主要的动力灾害之一,针对煤与瓦斯突出等级预测问题,提高突出预测的准确率,选取最大主应力、瓦斯压力、瓦斯含量、顶板岩性、距断裂距离、煤层厚度、开采垂深、绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量9个影响因素作为煤与瓦斯突出等级预测的评价指标,同时对相关程度较高的评价指标进行因子分析,提取公共因子,用随机森林算法进行训练预测,建立了基于因子分析的煤与瓦斯突出预测的随机森林模型。通过煤矿实测19组煤与瓦斯突出的数据作为训练样本数据集进行模型的训练,5组数据作为该预测模型的测试数据,进行煤与瓦斯突出预测,同时通过其他预测模型预测结果的对比,验证了随机森林算法在煤与瓦斯突出预测中具有较高的准确度。     

一种改进的极限学习机煤与瓦斯突出预测模型

较高精度的煤与瓦斯突出预测是煤矿安全生产的必要前提和保证.为了提高煤与瓦斯突出预测模型的预测精度,提出了一种改进的极限学习机煤与瓦斯突出预测模型.首先利用核主成分分析法对煤与瓦斯突出的影响指标进行降维简化处理,提取指标数据的主成分序列;把主成分序列分为训练样本和验证样本,然后在训练阶段,使用训练样本通过结合了全局搜索和局部搜索的文化基因算法对极限学习机的输入权值和隐含层偏差进行优化,得到最佳预测模型;最后,在最佳预测模型中,用验证样本对煤与瓦斯突出强度进行预测.通过实例验证,该模型能够有效预测煤与瓦斯突出强度.与BP、SVM、ELM、KPCA-ELM等预测模型相比,该模型具有更高的预测精度.     

基于PCA和案例推理的煤与瓦斯突出动态预测

为了实现对煤与瓦斯突出快速、准确和动态预测,提出了一种基于主成分分析(PCA)和案例推理(CBR)的煤与瓦斯突出预测方法。考虑煤与瓦斯突出多种影响因素,利用案例推理技术对煤与瓦斯突出危险性进行预测。同时采用一种基于PCA的案例描述特征权值确定方法,以提高案例检索效率以及煤与瓦斯突出预测准确率。利用实测数据对所提方法进行验证,实例验证结果表明,所提方法预测结果的准确性和稳定性更高,预测平均误差和最大误差分别仅为0.154%和0.77%,远小于模糊神经网络方法和专家给定权值的案例推理方法。     

基于半监督学习和支持向量机的煤与瓦斯突出预测研究

针对支持向量机要求输入向量为已标记样本,而实际应用中已标记样本很难获取的问题,提出将半监督学习和支持向量机结合的煤与瓦斯突出预测方法;介绍了采用SVM预测煤与瓦斯突出的流程及其输入向量的选择;对半监督学习中的协同训练算法进行了改进:在同一属性集上训练2个不同分类器SVM和KNN,将2个分类器标记一致的样本加入训练集,从而充分利用未标记样本不断补充信息,更新训练集标记样本,达到强化训练集的目的。测试结果表明,改进后的算法比单独的支持向量机预测方法准确率更高。     

基于贝叶斯正则化BP人工神经网络的煤与瓦斯突出预测的研究

文章介绍了BP人工神经网络和贝叶斯正则化算法的原理,探讨了贝叶斯正则化BP人工神经网络模型的建立,通过改变隐含层神经元个数的实验建立了只含1个隐含层且隐含层仅需1个神经元的煤与瓦斯突出预测模型的最佳网络结构。对该网络采用煤与瓦斯突出的预测指标进行训练、检测的结果表明,该网络预测的煤与瓦斯突出的危险程度与实际情况完全吻合;对该网络输入层输入的煤与瓦斯突出的预测指标、对输出层输出的预测结果的权值进行分析的结果表明,煤层地质构造类型对煤与瓦斯突出的影响为最大。上述研究结果对煤与瓦斯突出的预测预防研究、提高煤与瓦斯突出预测的准确性具有一定的参考价值。     

基于多Agent信息融合的煤与瓦斯突出预测

针对现有煤与瓦斯突出预测方法存在的不足,考虑检测到的影响煤与瓦斯突出的多种因素数据,建立了煤与瓦斯突出预测的多Agent信息融合模型,实现对煤与瓦斯突出的快速、准确和动态预测。利用基于均值的分批估计融合算法对煤与瓦斯突出指标的多传感器数据进行处理以获取更为准确、可靠的数据以提高预测准确性,应用D-S证据理论解决煤与瓦斯突出预测过程中的不确定性和不精确性问题。通过实例对提出方法进行验证,结果表明所提出的方法预测准确性高,是一种有效的煤与瓦斯突出预测方法。     

基于DSP和单片机的煤与瓦斯突出监测系统设计

针对目前常用的接触式煤与瓦斯突出预报方式需要专门施工作业且操作复杂、可靠性差等问题,根据煤与瓦斯突出伴随产生电磁辐射信号的基本原理,提出了一种基于DSP和单片机的煤与瓦斯突出监测系统的设计方案,给出了该系统的结构、功能及软硬件实现方法。该系统采用TMS320C5409 DSP和AT89S5单片机的双CPU工作模式,分别完成数据采集和处理任务、整个系统的协调和人机交互任务,大大提高了系统运行效率,实现了实时、非接触式的煤与瓦斯突出预测。     

核k均值RBFNN的煤与瓦斯突出预测研究

针对BPNN模型在煤与瓦斯突出预测中存在收敛慢、误差较大等问题,建立了RBFNN模型对煤与瓦斯突出进行预测。采用对样本具有普适性的核k均值聚类算法来确定RBF的中心、梯度下降自适应算法优化网络宽度参数和递推最小二乘法算法调整网络权值。并用国内煤矿的煤与瓦斯突出实测数据对该混合算法及模型进行了验证。实验结果表明,本研究的方法在预测精度和收敛速度上均优于BPNN和基于经典k均值聚类算法的RBFNN,具有良好的实用性和有效性。     

神经网络在煤矿安全决策支持系统中的研究及应用

主要研究人工神经网络在煤矿安全决策支持系统中的应用。将BP网络用于瓦斯突出,解决了瓦斯突出判别困难、难以建立数学模型的难题,为煤矿瓦斯突出研究找到了一种新的建模和预测方法。     

粗糙集方法在瓦斯突出预测中的应用

煤矿瓦斯突出是一种多发的地质灾害,其影响因素众多,但是突出机理尚未研究清楚。将粗糙集理论和技术引入煤矿瓦斯突出区域预测,对影响瓦斯突出的关键因素进行约简,抽取出瓦斯突出相关的决策规则,建立了煤矿瓦斯突出区域预测模型,并通过数据试验和对比,表明粗糙集方法预测瓦斯突出具有较高的预测准确率,同时方法也为瓦斯突出预测提供了新的研究思路。     

基于KPCA和改进极限学习机的煤与瓦斯突出危险性判识

为实现煤与瓦斯突出危险性的准确、快速地动态预测,提出构建基于KPCA-BA-ELM的突出危险性耦合预测模型。根据煤与瓦斯突出综合作用机理,确定突出各影响因素参数;利用核主成分分析(KPCA)对样本数据进行预处理,提取出主成分序列;利用蝙蝠算法(BA)优化极限学习机(ELM)模型,并与BA-ELM、ELM、SVM和BP等模型共同进行突出危险性预测,验证模型的优越性。结果表明：基于KPCA-BA-ELM突出危险性预测模型平均绝对误差为4.560,平均相对误差为3.478%,运行时间为1.286s,较其他模型具有精准的判识度和较高的泛化能力;能充分挖掘突出时空演变的内部隐含规律,有效诠释突出危险性与其影响因素间的非线性关系。     

基于径向基的瓦斯涌出量灰色预测模型

为了进一步预防煤层瓦斯突出,实现准确、快速预测煤矿瓦斯涌出量的大小,首先采用1-AGO对样本数据进行处理,建立灰色(GM)预测模型,再利用径向基(RBF)神经网络对灰色预测模型结果进行预测,以作为其最终的预测值;采用阜新煤矿某工作面瓦斯涌出量的历史数据进行建模,实验结果表明,GM-RBF组合模型在预测精度及训练误差方面均优于单一的GM模型和RBF神经网络预测模型;算法计算简便,减弱了数据的随机性及模型误差,煤矿瓦斯涌出量的预测平均误差减小到1.57%。