改进BP神经网络的煤与瓦斯突出预测

研究煤与瓦斯突出预测问题,煤与瓦斯突出是一种非常复杂的地质灾害,受到瓦斯、地应力、煤物理力学性质等多种因素影响,存在复杂的非线性系统问题,引起预测准确性差。传统BP神经网络存在收敛速度慢、易陷入局极小等缺陷。为了有效提高煤与瓦斯突出的预测精度,提出一种改进BP神经网络的煤与瓦斯突出预测算法。首先采用附加动量调整网络的权值,加快网络收敛速度,然后自适应调整网络学习速度,减少迭代次数,最后对煤矿的煤与瓦斯突出进行仿真,相对于传统BP神经网络,不仅有效地减少了迭代次数,加快了学习速度,而且提高了预测精度,为煤矿灾害的准确预测提供了依据。     

煤与瓦斯突出的PCA-BP神经网络预测模型研究

通过主成分分析法对煤与瓦斯突出的主要影响因素进行主成分提取,选取贡献率大于85%的3个主成分来代替原来的7个影响因素,以此来确定BP神经网络的输入参数为3个。根据煤与瓦斯突出的类型,建立了煤与瓦斯突出预测的PCA-BP神经网络模型。选用典型突出矿井的煤与瓦斯突出实例作为学习样本,对PCA-BP网络进行训练。以云南某煤矿的煤与瓦斯突出实例作为预测样本,仿真结果表明PCA-BP神经网络模型性能优于传统BP神经网络,能够满足煤与瓦斯突出预测的要求。     

基于LLE-FOA-BP模型的煤与瓦斯突出强度预测

针对目前煤与瓦斯突出强度预测精度低、稳定性差及训练速度慢等问题,提出了一种基于局部线性嵌入法-果蝇优化算法-BP神经网络(LLE-FOA-BP)模型的煤与瓦斯突出强度预测方法。借助LLE算法的非线性数据特征提取优势,提取煤与瓦斯突出影响因素原始数据的本质特征,形成重构有效因子,降低数据间的冗余信息及噪声;利用FOA算法较强的全局寻优能力优化BP神经网络的权值和阈值,避免陷入局部极小,提高参数寻优效率;将重构有效因子输入优化后的BP神经网络进行训练,实现煤与瓦斯突出强度快速、准确预测。测试结果表明,LLE-FOA-BP模型的平均相对误差为8.06%,相对误差的方差为3.69,经过24次迭代训练就达到10~(-8)的训练精度,能够在保证预测精度的基础上,提高鲁棒性和学习效率。     

基于bi-LWCA-ENN煤与瓦斯突出危险性预测

为了提高煤与瓦斯突出的预测精度,以实现准确、可靠的瓦斯突出危险性预测,提出一种双层狼群算法（LWCA）优化Elman神经网络模型进行模式分类与预测,建立煤与瓦斯突出的双层LWCA-ENN预测模型。分析煤与瓦斯突出机理和影响因素,提取相关数据样本,筛选稳定的特征子集作为特征向量训练模型,算法通过对Elman神经网络的权值、阈值寻优,建立了基于bi-LWCA-ENN算法的预测模型并结合矿井监测数据进行实例分析。试验结果表明：煤与瓦斯突出的bi-LWCA-ENN模型稳定性好,收敛速度快,有效地实现了瓦斯突出危险性预测。     

基于蚁群优化算法的瓦斯预测模型研究

针对瓦斯煤尘爆炸和煤与瓦斯突出给煤炭矿山企业带来的危害极大的问题,将蚁群优化算法和BP神经网络技术结合应用到瓦斯涌出量预测,建立比较准确的预测模型。重点研究了BP网络模型的选择与优化训练,通过蚁群算法优化解决了BP神经网络易陷入局部收敛的问题。仿真与实际数据验证表明：改进的神经网络算法对瓦斯涌出量预测能达到良好的效果。     

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KPCA和CIPSO-PNN的煤与瓦斯突出强度辨识模型

为了实现对煤与瓦斯突出强度等级的准确辨识,提出将核主成分分析( KPCA)和改进概率神经网络相结合,建立煤与瓦斯突出的强度辨识模型。根据煤层条件和生产条件,确定影响煤矿瓦斯突出的相关基础参数并对其进行测定,采用KPCA对该参数集进行降维处理,提取出可以表征煤与瓦斯突出的敏感参数作为辨识模型的输入值。利用混沌免疫粒子群算法( CIPSO)优化概率神经网络(PNN)的σ参数,以克服PNN中平滑参数σ单一而导致的分类错误,避免了人为因素的影响,提高辨识模型的精度。实例分析结果表明,相比BP、PNN、PSO￣PNN等方法,该方法对煤与瓦斯突出强度进行辨识,结果更为准确。     

基于优化的量子门节点神经网络的煤与瓦斯突出预测

为了精准地预测煤与瓦斯突出风险等级,提出了一种基于子维进化的粒子群优化算法(sdPSO)和量子门节点神经网络(QGNN)的瓦斯突出风险等级预测模型sdPSO-QGNN.利用灰色关联分析(GRA)对突出影响因素进行降维处理,将筛选出的主控因素作为QGNN的输入,利用sdPSO对量子门节点神经网络参数进行优化,以提高量子门节点神经网络的全局与局部搜索能力,建立sdPSO-QGNN的瓦斯突出风险等级预测模型,实现对瓦斯突出风险的预测.实验结果表明,与BP(back propagation)神经网络、对称Alpha稳定分布的概率神经网络(SαS-PNN)、免疫粒子群算法优化的支持向量机(IPSO-SVM)、Memetic算法优化的极限学习机(Memetic-ELM)等预测模型相比,所提方法在提升模型泛化能力、提高预测精度方面效果显著.     

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.     

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。