QGA-RBF神经网络在矿井瓦斯涌出量预测中的应用

煤矿的安全事故中有80%以上为瓦斯事故,为了更加准确的预测瓦斯涌出量,使得煤矿安全进一步得到保障,采用足够的具有代表性的瓦斯检测数据作为样本,利用QGA算法优化RBF神经网络的参数,建立了瓦斯涌出量的预测模型,并使用MATLAB进行仿真研究。结果表明,经过优化后的预测模型较单一的RBF网络模型有更好的预测精度,可以为煤矿瓦斯防治提供理论依据。     

QGA-RBF网络在无线传感瓦斯监测系统中的应用

煤矿的安全事故中有80%以上为瓦斯事故,为了更加准确的预测瓦斯涌出量,使得煤矿安全进一步得到保障,采用足够的具有代表性的瓦斯检测数据作为样本,在无线传感瓦斯监测系统为模型的基础上,对采用QGA算法改进后的RBF神经网络算法建立的瓦斯涌出量预测模型进行瓦斯预测研究。并采用MATLAB进行仿真研究,结果表明经过优化后的预测模型较单一的RBF网络模型有更好的预测精度,可以为煤矿瓦斯防治提供理论依据。     

回采工作面瓦斯涌出量耦合预测模型研究

为准确、快速地预测回采工作面瓦斯涌出量,提出一种基于主成分分析法（PCA）和改进的果蝇算法（MFOA）优化支持向量机（SVM）的回采工作面绝对瓦斯涌出量预测模型。模型首先运用PCA方法对原始数据进行降维处理,消除数据冗余,而后采用改进的果蝇算法对SVM参数进行全局寻优,避免SVM参数的选取对模型预测结果的不利影响,最终建立基于PCA-MFOA-SVM的耦合预测模型,并以实际监测数据为例进行仿真预测。结果表明：该模型预测的平均绝对误差为0.077 5 m3/t,平均相对误差为1.323 7%,与其他模型相比,预测精度高,综合性能好,能够实现回采工作面瓦斯涌出量的动态预测。     

IGA-DFNN在瓦斯浓度预测中的应用

为了准确预测采煤工作面的瓦斯浓度,提出免疫遗传算法优化的动态模糊神经网络瓦斯浓度动态预测方法。用无线传感网络系统采集工作面瓦斯浓度数据作为样本,通过小波分析对样本数据进行降噪滤波预处理。采用IGA算法对DFNN网络参数进行优化,建立了瓦斯浓度的预测模型。通过MATLAB仿真研究表明,所建模型对采煤工作面的瓦斯浓度演变趋势预测合理,并且经过IGA算法优化DFNN网络比单纯的DFNN网络具有更快、更准确的预测功能,可以为防治煤矿瓦斯积聚提供更好的理论支持。     

基于GCN-GRU的瓦斯浓度时空分布预测

在煤矿井下复杂环境下,传统瓦斯浓度预测模型的预测精度较低,虽然通过引入各种优化算法对传统瓦斯浓度预测模型进行优化,提高了瓦斯浓度预测精度,但仅从时间维度进行建模,忽略了瓦斯浓度的空间特性,易导致重要先验知识丢失,影响预测效果。针对上述问题,提出一种基于图卷积神经网络（GCN）和门控循环单元（GRU）的瓦斯浓度时空分布预测模型。首先,对瓦斯浓度历史数据进行预处理,根据各采集节点间的空间距离,构建瓦斯浓度空间节点图,用于对节点间复杂的依赖关系进行建模。然后,在每个采样时间点,将瓦斯浓度和节点间的距离权重参数作为输入,获得瓦斯的空间节点图结构后,通过GCN进行空间特征自适应学习和图卷积运算,得到瓦斯浓度的空间特征,再将瓦斯浓度的空间特征信息转化为序列数据,输入到GRU。最后,GRU对时间序列下各时刻组成的瓦斯空间特征信息进行处理,通过基于序列到序列模型和自动编码器,生成模型预测结果。试验结果表明：(1) GCN-GRU模型能够较为准确地预测瓦斯浓度的总体变化趋势,预测结果与实际数据的拟合度优于历史平均（HA）模型和支持向量回归（SVR）模型。(2) GCN-GRU模型的均方根误差较HA模型、...     

基于粒子群优化和支持向量机的花粉浓度预测模型

为了提高花粉浓度预报的准确率，解决现有花粉浓度预报准确率不高的问题，提出了一种基于粒子群优化（PSO）算法和支持向量机（SVM）的花粉浓度预报模型。首先，综合考虑气温、气温日较差、相对湿度、降水量、风力、日照时数等多种气象要素，选择与花粉浓度相关性较强的气象要素构成特征向量；其次，利用特征向量与花粉浓度数据建立SVM预测模型，并使用PSO算法找出最优参数；然后利用最优参数优化花粉浓度预测模型；最后，使用优化后的模型对花粉未来24 h浓度进行预测，并与未优化的SVM、多元线性回归法（MLR）、反向神经网络（BPNN）作对比。此外使用优化后的模型对某市南郊观象台和密云两个站点进行逐日花粉浓度预测。实验结果表明，相比其他预报方法，所提方法能有效提高花粉浓度未来24 h预测精度，并具有较高的泛化能力。     

基于粒子群优化的支持向量机在瓦斯浓度预测中的应用研究

为了准确预测煤矿瓦斯浓度,基于从芦岭煤矿KJ98监控系统中提取的生产现场瓦斯浓度时间序列数据,对基于粒子群优化的支持向量机理论在瓦斯浓度短期预测中的应用进行了研究。首先对瓦斯浓度时间序列进行小波软阈值去噪和相空间重构等预处理,然后采用粒子群优化算法对支持向量机的惩罚因子、损失函数、核函数参数进行了优化,并基于最优参数建立了瓦斯浓度预测的支持向量机模型。仿真结果表明,采用粒子群优化的支持向量机理论进行煤矿瓦斯浓度预测,极大地提高了预测的准确性和精确度;误差分析结果表明,该方法预测结果的误差很小,且测试样本越小,误差越小。     

基于EEMD-GWO-LSSVM的公共交通短期客流预测

为了提高大型公共交通短期客流预测精度,提出了一种在利用集成经验模态分解原始数据的条件下,采用灰狼优化算法优化最小二乘支持向量机（EEMD-GWO-LSSVM）的算法,利用该算法实现城市大型公共交通短期客流预测。该模型采用EEMD分解原始数据,将分解后的各个本征模函数（IMF）分量运用最小二乘支持向量机进行回归预测,最小二乘支持向量机的预测参数由灰狼算法进行优化。通过对西安地铁二号线北客站一个月进出站人数进行训练预测,将预测结果和支持向量机（SVM）,自回归移动平均模型（ARIMA）,仅利用灰狼优化参数的最小二乘支持向量机（GWO-LSSVM）算法以及基于交叉检验进行参数优化的最小二乘支持向量机进行对比,分析得出该算法具有更加精确的预测结果。     

基于深度LSTM网络的多传感器瓦斯浓度预测模型研究

为充分利用井下多传感器数据源中的有效信息进一步提升井下瓦斯浓度预测模型的预测性能,提出建立一种基于深度LSTM（long short-term memory,长短时记忆）网络的多传感器瓦斯浓度预测模型。首先利用Pearson相关系数法筛选出与瓦斯浓度强关联变量作为模型输入参数,降低输入数据规模与复杂度,并对其进行多变量相空间重构,利用随机搜索算法对LSTM网络超参数进行自动寻优,建立参数最优的多传感器时间序列动态时序预测模型。算例研究表明,相较于常用的时序建模预测算法,所提方法能够更好的追踪瓦斯浓度变化趋势并在单步及多步滚动预测方面,依然具有较好的预测性能。     

煤矿瓦斯涌出量动态预测的PCA-MFOA-GRNN模型及应用

针对煤矿瓦斯涌出受许多因素的影响,为了克服瓦斯涌出中存在的复杂的非线性关系,从而实现稳定、可靠、精确的对煤矿综采工作面瓦斯涌出量进行动态预测,提出了主成分分析法（PCA）结合改进的果蝇算法（MFOA）优化GRNN的绝对瓦斯涌出量的预测手段。运用PCA算法对原始输入数据降维;并且对果蝇算法中的Si函数增加一个跳脱参数B,避免局部最优因子对预测模型的干扰;将MFOA算法对GRNN的平滑因子σ进行优化;将PCA结果作为模型的输入,建立了PCA-MFOA-GRNN算法的回采工作面瓦斯涌出量动态预测模型,结合实际矿井瓦斯涌出量监测的相关数据检验该模型,并将该模型的预测结果与未修正的FOA-GRNN算法、CIPSO-ENN算法、BP神经网络预测、Elman网络预测结果进行对比,结果表明：该预测模型对GRNN的参数优化后得到的预测模型较其他预测模型有更强的泛化能力和更高的预测精度。     

基于GASA-SVR的矿井瓦斯涌出量预测研究

针对煤矿工作面瓦斯涌出量的多影响因素、非线性、时变性和不确定性等特点,提出了遗传模拟退火算法(GASA)与回归型支持向量机(SVR)的耦合算法(GASA-SVR)用于瓦斯涌出量预测.利用煤层瓦斯含量、深度、厚度、倾角等12个参数作为主要影响因素,经过归一化处理后作为回归型支持向量机训练和测试样本.采用遗传模拟退火算法寻找最优的惩罚参数和核函数参数,同时引入自适应交叉和变异概念,建立瓦斯涌出量的非线性拟合模型,并利用矿井实测历史数据进行试验,结果表明该预测模型比传统的神经网络模型具有更理想的精度和稳定性,可为煤矿瓦斯爆炸的防治提供可靠的理论依据.     

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%.     

灰色Elman神经网络的矿井瓦斯涌出量预测

为了准确预测矿井瓦斯涌出量,将灰色理论与Elman神经网络模型结合,建立矿井瓦斯涌出量预测模型。灰色系统能较好地预测变化的趋势,而Elman神经网络具有动态特性好、逼近速度快、精度高等特点。对于煤矿生产中瓦斯涌出量的预测,两者结合能够发挥各自的优势,以某煤矿矿井为例,影响瓦斯涌出量的因素为预测因子建立灰色理论与Elman神经网络融合的预测模型。结果表明,灰色Elman神经网络模型优于传统灰色预测模型,提高了预测精度,达到了很好的预测效果。     

基于IWOASVM的煤矿突水预测模型

针对传统煤矿突水预测算法易陷入局部最优、预测结果准确率低及速度慢等问题,提出了一种基于改进鲸鱼优化算法(IWOA)-支持向量机(SVM)的煤矿突水预测模型。IWOA从鲸鱼种群初始化、调节因子非线性化及随机差分进化(DE)3个方面入手对鲸鱼优化算法(WOA)进行改进:使用Tent映射初始化鲸鱼种群,提高鲸鱼种群寻找到最优猎物的可能性;通过调节因子非线性变化策略,提升算法在迭代前期的全局搜索能力及迭代后期的局部搜索能力,从而加快收敛速度;引入DE算法的变异、交叉、选择操作,以增强WOA的全局搜索能力。利用IWOA对SVM模型进行参数优化,将影响煤矿突水的水压、隔水层厚度、煤层倾角、断层落差、断层与工作层距离、采高共6个影响因素作为模型的输入特征向量,突水与安全2种突水结果作为模型的输出向量,以突水预测结果与实际结果间的误差最小化为目标建立目标函数,得到基于IWOA-SVM的煤矿突水预测模型。实验结果表明:与粒子群优化算法、DE算法、WOA相比,IWOA的预测准确率最高,标准误差最小,且收敛速度快,鲁棒性好;IWOA-SVM的突水预测准确率达到100%,与传统的突水系数法、SVM、WOA-SVM相比,IWOA-SVM表现出更高的准确率和稳定性。     

煤与瓦斯突出强度的FOA-SVM预测模型与应用

为了能够对煤与瓦斯突出进行准确的辨识,本文提出将果蝇算法(FOA)与支持向量机(SVM)相结合的预测方法.首先通过Karhunen-Loève变换(K-L变换)进行特征提取,降低特征向量的维数,减小运算量;然后将经过K-L变换的样本作为FOA-SVM模型输入,通过果蝇算法全局寻优,自动搜索符合本预测模型最佳参数组合.通过对预测模型的训练与仿真表明:本文提出的方法具有设计实现简单,辨识精度高、推广能力强的特点,为煤矿灾害预测提供理论支持.     

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。     

煤矿瓦斯浓度的CAPSO-ENN短期预测模型

为了准确预测回采工作面的瓦斯浓度,提出云自适应粒子群算法优化Elman神经网络的瓦斯浓度动态预测新方法。利用井下无线传感器网络监测系统采集的回采工作面瓦斯浓度时间序列作为样本,并对其进行数据降噪和相空间重构等预处理。采用CAPSO算法对Elman神经网络的权值、阈值进行寻优运算,建立了回采工作面瓦斯浓度动态预测模型。通过对MATLAB仿真得出结果研究表明：该模型的平均相对变动ARV值为0.000357,相对均方根误差RRMSE值为0.1056,对回采工作面的瓦斯浓度预测结果合理且可为矿井瓦斯防治工作提供有效理论依据。