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谈谈采空区粗糙集和支持向量机在采空区自然发火预测中运用设计

收藏本文 2024-03-20 点赞:28996 浏览:125758 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:煤矿采空区自燃是严重威胁煤矿安全生产的灾害之一,其所造成的损失也是巨大的,严重威胁了煤矿工人的生命安全和煤炭工业的可持续进展。由此对于采空区煤炭自燃进行预测探讨是很有现实作用的,可以为矿上提供基础的预报信息,有效降低煤炭自燃所造成的损失和伤亡,达到防火减灾的目的。在探讨煤自燃历程中,人们逐步发现在预测指标系统的选取上要考虑各种因素,并且与自然发火与否有一定联系,这种联系具有具有不确定性是一种非线性映射联系,这给采空区自然发火预测带来了一定的局限性和难度。由此面对大量的采空区自燃指标测定数据资料,如何准确识别出关键的指标信息,如何构建出泛化能力强的模型来模拟这些指标信息与采空区自燃之间的非线性联系,是采空区火灾预测探讨领域中亟待解决的不足。本论文将粗糙集和支持向量机两种算法相结合,建立了基于粗集与支持向量机的采空区自然发火预测模型。通过采取基于粗糙集论述和OPTICS算法相结合的连续属性离散化算法对煤自燃样本原始的连续数据进行离散化处理,并利用粗糙集论述将离散化后的决策表进行采空区自然发火信息的知识获取,即在保持分类能力不变的情况下,删除不相关或不重要的信息,实现数据降维。经过粗糙集将采空区自然发火的影响因子进行预处理以后,将约简属性作为输入向量,利用支持向量机对约简数据进行模拟训练,并选择了合适的支持向量机核函数,利用k-折交叉验证和网格搜索策略对支持向量机参数进行优化。在对粗集——支持向量机策略的试验中,通过与直接用支持向量机和神经网络策略的比较,发现在样本数据有限的条件下,基于粗集——支持向量机的采空区自然发火预测模型训练速度快、预测精度高,具有良好的推广和泛化能力。本论文的探讨可以给煤矿监测人员提供合理参考,对避开和降低煤炭自然发火灾事故的发生具有一定的帮助。关键词:粗糙集论文支持向量机论文采空区自然发火论文预测论文OPTICS算法论文神经网络论文

    致谢4-5

    摘要5-6

    Abstract6-11

    1 绪论11-18

    1.1 论文探讨的背景与作用11

    1.2 自然发火预测技术探讨近况11-15

    1.2.1 传统预测策略介绍12-13

    1.2.2 智能算法预测介绍13-15

    1.3 粗糙集和支持向量机探讨近况15-17

    1.3.1 粗糙集探讨近况15-16

    1.3.2 支持向量机探讨近况16-17

    1.4 本论文主要工作17-18

    2 煤自然发火的机理与预测指标确定18-25

    2.1 煤自燃机理和煤的自燃性18-20

    2.1.1 煤自燃机理18-19

    2.1.2 煤的自燃性19-20

    2.2 自然发火监测和预报技术20-25

    2.2.1 煤层自燃火灾监测手段20-21

    2.2.2 自然发火预报策略21

    2.2.3 自然发火预测指标的浅析21-25

    3 粗糙集论述25-33

    3.1 粗糙集的基本论述25-29

    3.1.1 知识与分类25-26

    3.1.2 不可分辨联系26

    3.1.3 粗糙集、上近似、下近似、边界区域26-28

    3.1.4 近似精度和粗糙度28-29

    3.2 决策表、连续属性离散化、属性约简及属性依赖性29-33

    3.2.1 决策表29-30

    3.2.2 连续属性离散化30-32

    3.2.3 属性约简32

    3.2.4 属性依赖度32-33

    4 统计学习论述与支持向量机33-48

    4.1 机器学习不足33-35

    4.1.1 机器学习不足模型33-34

    4.1.2 经验风险最小化34-35

    4.2 统计学习论述的基本概念35-38

    4.2.1 VC 维(Vapnik-Chervonenkis Dimension, VC)35-37

    4.2.2 结构风险最小化37-38

    4.3 支持向量机38-48

    4.3.1 SVM 的基本思想38-39

    4.3.2 线性可分的最优分类面39-41

    4.3.3 近似线性可分的最优分类面41-43

    4.3.4 非线性 SVM43-45

    4.3.5 SVM 核函数45-48

    5 采空区煤自燃决策表离散化算法探讨48-63

    5.1 基于 OPTICS 聚类算法的连续属性离散化算法48-50

    5.1.1 OPTICS 算法思想48

    5.1.2 基于粗糙集论述与 OPTICS 算法的连续属性离散化算法48-50

    5.2 采空区煤自燃决策表离散化50-54

    5.3 采空区煤自燃信息特点提取54-63

    5.3.1 行约简55-56

    5.3.2 属性约简算法56-63

    6 基于粗糙集-支持向量机的采空区自然发火预测63-72

    6.1 基于粗集-支持向量机的预测模型63-65

    6.2 煤自然发火预测支持向量机模型设计65-69

    6.2.1 支持向量机的学习历程65

    6.2.2 支持向量机的实现65-66

    6.2.3 核函数的选取66-67

    6.2.4 参数的优化67-69

    6.3 实验结果与浅析69-72

    结论72-74

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