神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在煤礦瓦斯預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、瓦斯爆炸事故是煤礦井下主要重大災(zāi)害之一。為了預(yù)防瓦斯爆炸事故，各煤礦企業(yè)采取了種種措施，其中之一就是煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)。其原理就是井下各個(gè)工作面設(shè)置瓦斯傳感器，通過電纜傳輸?shù)降孛妫偻ㄟ^地面中心站計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理，顯示到各個(gè)終端顯示器上，生產(chǎn)調(diào)度人員根據(jù)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控瓦斯變化情況。目前，中國將瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展到了集計(jì)算機(jī)、通訊、傳感技術(shù)于一身的多參數(shù)多功能的監(jiān)控系統(tǒng)，這類系統(tǒng)具有瓦斯?jié)舛葯z測和濃度超標(biāo)報(bào)警功能，從技術(shù)手段上很好地避

2、免了瓦斯超限作業(yè)，消除了由此產(chǎn)生的隱患。但是此類監(jiān)控系統(tǒng)只能起到現(xiàn)場報(bào)警和斷電作用，不能對系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行分析，獲知系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢，提前提供預(yù)警信息。如果在瓦斯實(shí)時(shí)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，對瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行預(yù)測，從而預(yù)先調(diào)節(jié)系統(tǒng)的狀態(tài)、對事故的隱患實(shí)行超前控制，就可以大大減少瓦斯爆炸事故的發(fā)生，防止瓦斯爆炸災(zāi)害事故擴(kuò)大。因此，研究井下工作環(huán)境中瓦斯?jié)舛燃捌渥兓?guī)律是十分有意義的。 本文在分析瓦斯預(yù)警面臨的難題和比較各種瓦斯?jié)舛阮A(yù)測方法的基礎(chǔ)

3、上，提出了利用 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行瓦斯?jié)舛确治龊皖A(yù)測建模的方法。瓦斯?jié)舛仁且粋€(gè)復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，除了與地層瓦斯含量有關(guān)外，還和煤巖性質(zhì)、開采技術(shù)條件、瓦斯壓力、地質(zhì)條件、通風(fēng)系統(tǒng)的形式、設(shè)備設(shè)施的工況、人員管理水平及相關(guān)子系統(tǒng)等因素有關(guān)。由于這些因素的瞬時(shí)性、隨機(jī)性及相互間關(guān)系的復(fù)雜性，工作空間風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛鹊淖兓謴?fù)雜，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的非線性逼近能力、抗干擾能力和自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)等特性，在時(shí)間序列預(yù)測中頗受關(guān)注。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通

4、過對以往歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，找出瓦斯?jié)舛茸兓膬?nèi)在規(guī)律，并將其存儲在網(wǎng)絡(luò)具體的權(quán)值和閾值中，用以預(yù)測未來的數(shù)據(jù)。 本文分析了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行瓦斯?jié)舛阮A(yù)測的原理，利用三層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對瓦斯?jié)舛冉㈩A(yù)測模型，根據(jù)預(yù)測數(shù)據(jù)判定礦井的安全狀態(tài)并提供預(yù)警。詳細(xì)探討了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、隱節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)確定的原則、樣本數(shù)據(jù)的選取、初始參數(shù)的確定等問題。為了避免網(wǎng)絡(luò)陷入局部最小點(diǎn)和提高網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，在實(shí)驗(yàn)中對標(biāo)準(zhǔn) BP 算法和幾種改進(jìn)后的 BP 算法的性