基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、瓦斯事故是煤炭生產(chǎn)中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一,它一直困擾著煤礦企業(yè),嚴(yán)重威脅著礦工的生命安全。千百年來,人們一直嘗試用各種方法檢測(cè)和控制瓦斯?jié)舛?對(duì)之采取有效措施,避免重大瓦斯災(zāi)害發(fā)生。但是由于瓦斯的特殊性,礦井環(huán)境惡劣,受影響的因素極多,目前很難對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行精確測(cè)定,對(duì)瓦斯涌出量預(yù)測(cè)的誤差也很大。如果能在煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)時(shí)檢測(cè)瓦斯?jié)舛鹊木_值并對(duì)瓦斯涌出量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè),將極大地減少瓦斯災(zāi)害給煤礦企業(yè)帶來的巨大損失,更好地保護(hù)礦工的生

2、命安全。
　　本文首先介紹了課題的研究背景以及煤礦瓦斯監(jiān)測(cè)的重要意義,分析了國內(nèi)、外有關(guān)多傳感器數(shù)據(jù)融合的研究現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)技術(shù)的最新研究成果,其中包括支持向量機(jī)、時(shí)間序列分析法、灰色系統(tǒng)理論、混沌時(shí)間序列預(yù)測(cè)等方法。
　　為了實(shí)時(shí)精確地監(jiān)測(cè)礦井瓦斯?jié)舛?本文嘗試用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)中主成分分析法的思想,提出基于主成分分析法的多傳感器數(shù)據(jù)融合算法。重點(diǎn)分析主成分分析法在數(shù)學(xué)上的定義、原理和推導(dǎo)過程,給出了主成分分析法的計(jì)算步驟。并以8個(gè)瓦

3、斯傳感器為例,對(duì)單點(diǎn)的瓦斯斯?jié)舛炔捎枚鄠€(gè)傳感器進(jìn)行檢測(cè),對(duì)分別用主成分分析法與平均值融合法的絕對(duì)誤差進(jìn)行對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)表明,主成分分析法能有效剔除冗余數(shù)據(jù),提高監(jiān)測(cè)精度。
　　對(duì)瓦斯進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)與控制,除了精確地檢測(cè)到瓦斯?jié)舛韧?另外一個(gè)重要的工作是對(duì)瓦斯涌出量進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。本文試圖用混沌理論的思想來對(duì)瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè),在本文的第四章中闡述了混沌的概念、基本特點(diǎn),介紹了Devaney、Li-Yorke在數(shù)學(xué)上對(duì)混沌的定義,分

4、析了混沌時(shí)間序列的相關(guān)理論,混沌時(shí)間序列的預(yù)測(cè)方法。并在一階加權(quán)局域預(yù)測(cè)法的基礎(chǔ)上引入灰色理論中的關(guān)聯(lián)度理論,從而試圖提高該模型的預(yù)測(cè)精度。最后通過對(duì)廣西某礦務(wù)局下屬煤礦某礦井的第1303和1305號(hào)兩個(gè)工作面的瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè),把預(yù)測(cè)值與實(shí)際檢測(cè)的真值進(jìn)行比較,實(shí)驗(yàn)表明,改進(jìn)了的一階加權(quán)局域預(yù)測(cè)法具有精度高、誤差小的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在混沌系統(tǒng)中,不管是哪種預(yù)測(cè)模型,經(jīng)過一段時(shí)間后,其預(yù)測(cè)值都會(huì)迅速偏離其真值,這說明混沌法只適用于短