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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于多元融合算法的矿井油型气含量预测
  • 5
  • 作者

    苏嘉豪 刘扬 孙亮 赵海波

  • 单位

    煤炭科学研究总院中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿灾害防控全国重点实验室

  • 摘要
    为了提高矿井油型气含量的预测精度和准确性,提出1种基于多元数据融合的精准判定方法。首先,分析了影响油型气含量的主要因素,收集了27组矿井实际测量数据;通过对数据进行深入分析,使用XGBoost算法筛选出了埋深、顶底板岩性、褶皱及孔隙率作为关键特征,并对其进行了标准化处理,以确保不同量纲的数据在建模过程中能够得到合理的融合;采用克里金插值法、最小二乘支持向量机、多层感知器和梯度提升回归树4种经典的机器学习算法进行初步预测,针对油型气含量这一回归问题进行了比较分析。结果表明:梯度提升回归树算法在预测性能上表现最佳,其判定系数达到0.987,归一化均方误差在0.001~0.010之间,总信息准则则在0.019~0.046之间;结合Stacking堆叠算法进一步提升预测精度,Stacking方法通过将多个基学习器的预测结果作为新特征进行融合,在此基础上,利用改进的鲸鱼优化算法对各基学习器的权重进行优化;为了进一步提升模型的预测能力,引入双向长短期记忆网络,通过元学习机制对基学习器的预测结果进行深度学习,以捕捉更复杂的非线性关系和时序信息,构建了最终的融合模型,模型在测试集上的表现显著优于传统的单一算法;模型的预测平均绝对误差为0.111 m3/t,归一化均方误差平均值为0.006,总信息准则平均值为0.004,判定系数高于0.98,显示出其在矿井油型气含量预测中的高精度和稳定性。
  • 关键词

    油型气含量Stacking多元特征融合XGBoostIWOA-BiLSTM预测模型

  • 引用格式
    苏嘉豪,刘扬,孙亮,等.基于多元融合算法的矿井油型气含量预测[J/OL].煤矿安全,1-12[2025-03-07].https://doi.org/10.13347/j.cnki.mkaq.20241129.
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