独立成分分析在瓦斯浓度预测中的应用研究

发布时间：2018-06-25 13:47

  本文选题：瓦斯浓度预测 + 独立成分分析　； 参考：《工矿自动化》2015年04期

【摘要】：为提高含噪声瓦斯浓度数据的预测精度,提出了一种基于独立成分分析(ICA)和k-最近邻(kNN)法的反向传播人工神经网络(BP-ANN)预测模型。利用滑动时间窗算法产生训练样本矩阵,采用ICA方法估计训练样本矩阵中的独立成分,用不含噪声的独立成分重新构建训练集;运用k-NN法减小训练集规模,引入混合距离测度函数降低训练过程的计算复杂度。实验结果表明,该预测模型较普通BP-ANN模型有效减小了瓦斯浓度预测误差和训练时间。
[Abstract]:In order to improve the prediction accuracy of noise-containing gas concentration data, a back-propagation artificial neural network (BP-ANN) model based on independent component analysis (ICA) and kNN method was proposed. The moving time window algorithm is used to generate the training sample matrix, the ICA method is used to estimate the independent components in the training sample matrix, the independent component without noise is used to reconstruct the training set, and the k-NN method is used to reduce the size of the training set. The hybrid distance measure function is introduced to reduce the computational complexity of the training process. The experimental results show that the prediction model is more effective than the conventional BP-ANN model in reducing the prediction error and training time of gas concentration.
【作者单位】： 西安科技大学计算机科学与技术学院;西安科技大学能源学院;
【基金】：陕西省自然科学基金资助项目(2012JQ8035) 陕西省教育厅科研计划资助项目(2013JK0870)
【分类号】：TD712.3

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 韩兵;付华;;基于BP神经网络数据融合的瓦斯监测系统[J];工矿自动化;2008年04期

2 孟海东;孙搏;司子稳;王睿智;施兰兰;;基于时间序列的矿井瓦斯涌出量预测方法[J];工矿自动化;2010年12期

3 张俭让;申庆涛;常心坦;;瓦斯监测数据统计分析方法及其应用[J];工矿自动化;2011年12期

4 杨臻明;岳继光;王晓保;萧蕴诗;;基于独立成分分析的含噪声时间序列预测[J];控制与决策;2013年04期

5 尹光志;李铭辉;李文璞;曹偈;李星;;基于改进BP神经网络的煤体瓦斯渗透率预测模型[J];煤炭学报;2013年07期

6 韩婷婷;吴世跃;王鹏军;;基于马尔科夫残差修正的瓦斯浓度预测[J];工矿自动化;2014年03期

7 吴兆法;吴响;钱建生;;基于插值梯形模糊信息粒化的瓦斯浓度趋势预测[J];工矿自动化;2014年12期

8 郝天轩;宋超;;基于模糊神经网络的煤层瓦斯含量预测研究[J];中国安全科学学报;2011年08期

9 曲方;张龙;李迎业;李忠群;;基于BP神经网络的煤与瓦斯突出预测系统开发[J];中国安全科学学报;2012年01期

10 朱志洁;张宏伟;韩军;宋卫华;;基于PCA-BP神经网络的煤与瓦斯突出预测研究[J];中国安全科学学报;2013年04期

相关博士学位论文 前1条

1 董丁稳;基于安全监控系统实测数据的瓦斯浓度预测预警研究[D];西安科技大学;2012年

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘正;邓广哲;刘小军;;多元回归分析在煤层瓦斯含量预测中的应用[J];矿业安全与环保;2013年05期

2 马妍;马钦海;于灏;孙莹;;基于LS-SVM回归和容斥原理的广告复合效果处理方法[J];系统工程;2014年08期

3 付华;王馨蕊;杨本臣;王志军;屠乃威;王雨虹;徐耀松;;基于MPSO-CWLS-SVM的瓦斯涌出量预测[J];传感技术学报;2014年11期

4 王雨虹;付华;张洋;;基于KPCA和CIPSO-PNN的煤与瓦斯突出强度辨识模型[J];传感技术学报;2015年02期

5 齐庆杰;武宇;董子文;刘晓南;周新华;吴宪;杨桢;;煤与瓦斯突出预测敏感指标[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2015年03期

6 张海庆;周孟然;吴宏伟;;光纤瓦斯传感系统的研究[J];煤矿安全;2010年10期

7 刘鹏;吕振;胡冰;;用于井下瓦斯监测的无线传感器网络系统[J];工矿自动化;2009年03期

8 方鹏;黄德镛;;数字矿山技术的应用现状及展望[J];矿冶;2013年01期

9 智登奎;李国勇;;基于遗传算法优化神经网络瓦斯浓度预测[J];矿山机械;2013年04期

10 窦新宇;;基于改进BP网络在煤与瓦斯突出中的应用[J];制造业自动化;2013年05期

相关会议论文 前1条

1 念其锋;施式亮;李润求;;煤与瓦斯突出区域的GRNN预测模型研究[A];中国职业安全健康协会2013年学术年会论文集[C];2013年

相关博士学位论文 前6条

1 黄为勇;基于支持向量机数据融合的矿井瓦斯预警技术研究[D];中国矿业大学;2009年

2 刘静;鲜食葡萄冷链运输监测方法研究[D];中国农业大学;2013年

3 朱世松;煤矿瓦斯监测多传感器信息融合与知识发现研究[D];中国矿业大学;2013年

4 周欣然;基于最小二乘支持向量机的在线建模与控制方法研究[D];湖南大学;2012年

5 杨兵;基于张量数据的机器学习方法研究与应用[D];中国农业大学;2014年

6 张杰;基于云计算数据集成模式的矿井瓦斯预警研究[D];西安科技大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 曾倩倩;基于商空间的煤矿瓦斯浓度预测的研究[D];太原理工大学;2011年

2 张振喜;救援机器人多传感器信息融合技术研究[D];中北大学;2011年

3 于泳;基于GIS的矿井瓦斯地质图编制管理信息系统的设计与实现[D];山东科技大学;2011年

4 张龙;基于BP神经网络的掘进工作面突出预测及防治技术研究[D];中国计量学院;2012年

5 郑伟;基于GA-LSVR的能源可持续发展指标体系评价方法研究[D];华东理工大学;2014年

6 赵鑫岩;基于多水质参数融合的锅炉连排复合控制系统[D];东北电力大学;2014年

7 霍晓龙;瓦斯隧道施工风险管理系统开发[D];西南交通大学;2014年

8 孙建政;基于GIS的煤与瓦斯动态突出预警系统设计与实现[D];西南大学;2014年

9 黄兴;时栅转台位置预测模型研究[D];重庆理工大学;2014年

10 林国虎;基于支持向量机的无线传感器网络节点定位方法研究[D];江南大学;2014年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈华友;基于预测有效度的组合预测模型近似求解[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年03期

2 ;国家安全监管总局国家煤矿安监局关于近期煤矿事故的紧急通报[J];国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局公告;2008年01期

3 郭德勇;郑茂杰;鞠传磊;郝相龙;;采煤工作面瓦斯涌出量预测逐步回归方法[J];北京科技大学学报;2009年09期

4 付华;王雨虹;;基于数据挖掘的瓦斯灾害信息融合模型的研究[J];传感器与微系统;2008年01期

5 汪云甲;杨敏;张克;;数字矿山与煤矿瓦斯监测及预警[J];地理信息世界;2008年05期

6 廖向旗;李欣然;李培强;李村晓;胡剑宇;;基于灰色关联聚类的负荷特性分类[J];电力科学与技术学报;2007年02期

7 黄莹;胡昌华;;三阶灰色神经网络模型的建立及其在导弹故障预报中的应用[J];电光与控制;2006年05期

8 谷川;秦世伟;;基于预测有效度的变形数据组合预测[J];大地测量与地球动力学;2008年05期

9 王海燕,盛昭瀚,张进;多变量时间序列复杂系统的相空间重构[J];东南大学学报(自然科学版);2003年01期

10 吕闰生;张子戌;;煤层瓦斯围岩封盖能力的定量分析[J];矿业安全与环保;2007年06期

相关会议论文 前2条

1 施式亮;何利文;宋译;刘影;;基于混沌与神经网络耦合模型的回采工作面瓦斯涌出时序分析与预测[A];中国职业安全健康协会2008年学术年会论文集[C];2008年

2 李树刚;林海飞;成连华;任海峰;;我国煤矿瓦斯灾害事故发生原因及防治对策[A];中国职业安全健康协会2010年学术年会论文集[C];2010年

相关博士学位论文 前10条

1 王洪德;基于粗集—神经网络的矿井通风系统可靠性理论与方法研究[D];辽宁工程技术大学;2004年

2 倪景峰;矿井通风仿真系统可视化研究[D];辽宁工程技术大学;2004年

3 刘金英;灰色预测理论与评价方法在水环境中的应用研究[D];吉林大学;2004年

4 李汉东;多变量时间序列波动持续性研究[D];天津大学;2000年

5 魏引尚;基于概率统计的通风巷道瓦斯积聚危险性分析研究[D];西安科技大学;2004年

6 李天舒;混沌时间序列分析方法研究及其应用[D];哈尔滨工程大学;2006年

7 付华;煤矿瓦斯灾害特征提取与信息融合技术研究[D];辽宁工程技术大学;2006年

8 黄友平;贝叶斯网络研究[D];中国科学院研究生院（计算技术研究所）;2005年

9 钟震宇;小煤矿通风瓦斯集群监控系统的研究[D];中国地质大学;2006年

10 李亚娇;基于现代分析技术的水文时间序列预测方法研究[D];西安理工大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 李颖;时间序列指数平滑算法的改进研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

2 刘勇燕;基于网格的矿井通风计算并行处理模式研究[D];西安科技大学;2003年

3 王从陆;复杂矿井通风网络解算及参数可调度研究[D];中南大学;2003年

4 谢乃明;序列算子与灰色预测模型研究[D];南京航空航天大学;2005年

5 李华;矿井掘进瓦斯爆炸实时智能预警监控系统[D];西安科技大学;2005年

6 熊廷伟;煤矿瓦斯爆炸预警技术研究[D];重庆大学;2005年

7 姜长元;模糊神经网络模型及其应用研究[D];南京师范大学;2005年

8 何金灿;信息融合技术在矿井通风系统安全评价中的应用研究[D];河海大学;2006年

9 张进;矿井瓦斯涌出及瓦斯流动预测的统计研究[D];西安科技大学;2005年

10 金芳勇;基于分形—混沌理论的煤与瓦斯突出预测研究[D];安徽理工大学;2006年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 马志勇;熊飞;丁文彦;;瓦斯狂魔几时休[J];民防苑;2005年02期

2 马增旭,赵凯;双石墙预留排瓦斯巷在新立矿的应用[J];煤炭技术;2005年05期

3 程建军;;专用排瓦斯巷应用问题的探讨[J];水力采煤与管道运输;2008年03期

4 杨洋;郭佳;郭力;;基于极值统计理论的瓦斯浓度预测模型研究[J];中国煤炭;2009年06期

5 郭美玲;;瓦斯形成的地质因素及其防治对策[J];山西煤炭管理干部学院学报;2009年02期

6 鹿瑾;张剑英;牛光东;王青青;赵艳萍;;煤矿瓦斯浓度时间序列的分形特性研究[J];微计算机信息;2010年07期

7 王栓林;樊少武;马超;;突出危险性预测中的瓦斯浓度实时指标研究[J];煤炭科学技术;2010年05期

8 董丁稳;李树刚;常心坦;林海飞;;瓦斯浓度区间预测的灰色聚类与高斯过程模型[J];中国安全科学学报;2011年05期

9 童碧;黄伟;沈力军;沈颂策;;瓦斯浓度异常预警系统及应用[J];测控技术;2012年04期

10 芦军民;;井下快速排放瓦斯的方法[J];西部探矿工程;2012年12期

相关会议论文 前10条

1 王玉麟;王君杰;;低浓瓦斯综合利用新技术研究[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会论文集[C];2010年

2 王红卫;费奇;;智能瓦斯预报系统[A];企业发展与系统工程——中国系统工程学会第七届年会论文集[C];1992年

3 李瑞敬;;瓦斯逆流现象原因分析及防治措施[A];河北省煤炭工业科学技术工作会议论文集[C];2006年

4 杨双安;宁书年;张会星;姜铁明;;三维地震勘探技术预测瓦斯的研究成果[A];第六次全国煤炭工业科学技术大会文集[C];2005年

5 郭江涛;;风电瓦斯闭锁功能设计与现场实现[A];第五届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2010年

6 禄利刚;郭畅;程龙彪;;节能减排视角下我国瓦斯的抽采和综合利用[A];全国煤矿井下安全避险及瓦斯治理技术理论与实践[C];2011年

7 吴强;张保勇;;瓦斯水合化技术研究进展[A];第七次煤炭科学技术大会文集（下册）[C];2011年

8 彭苏萍;;瓦斯富集部位高分辨地震探测技术及其应用[A];中国煤炭学会第六次全国会员代表大会暨学术论坛论文集[C];2007年

9 姜文忠;;采空冒落区瓦斯扩散-通风对流模拟研究[A];2007年全国煤矿安全学术年会会议资料汇编[C];2007年

10 李长庚;;淮南矿区瓦斯浓缩技术应用及市场前景分析[A];2010年安徽省科协年会——煤炭工业可持续发展专题研讨会论文集[C];2010年

相关重要报纸文章 前10条

1 中经;把瓦斯变成拳头产品[N];中国安全生产报;2007年

2 罗虎昌;大湾矿瓦斯月发电量创纪录[N];中国煤炭报;2006年

3 本报记者　 陈晓军;“西北第一瓦斯站”的尴尬[N];甘肃日报;2006年

4 白增安邋郭东;救援围绕降低瓦斯浓度展开[N];河北日报;2007年

5 张沉;山西的新瓦斯时代[N];经济观察报;2006年

6 胡明军;打通一矿治理岩溶瓦斯有新招[N];经理日报;2008年

7 张延颖;河北金牛葛泉矿新装备筑牢瓦斯防线[N];中国矿业报;2008年

8 记者 王新生邋通讯员 张延颖;葛泉矿新装备筑牢瓦斯防线[N];中国矿业报;2008年

9 解张伟;将“第一杀手”变成能源新宠[N];中国矿业报;2005年

10 记者 钱海山 通讯员 袁宏伟;河南最大瓦斯电厂年底投产[N];中国煤炭报;2005年

相关博士学位论文 前10条

1 董丁稳;基于安全监控系统实测数据的瓦斯浓度预测预警研究[D];西安科技大学;2012年

2 李刚;瓦斯浓度的分形分析与混沌预测模型研究[D];中国矿业大学（北京）;2009年

3 刘彦伟;煤粒瓦斯放散规律、机理与动力学模型研究[D];河南理工大学;2011年

4 陈向军;外加水分对煤的瓦斯解吸动力学特性影响研究[D];中国矿业大学;2013年

5 刘纪坤;煤体瓦斯吸附解吸过程热效应实验研究[D];中国矿业大学(北京);2012年

6 罗维;双重孔隙结构煤体瓦斯解吸流动规律研究[D];中国矿业大学（北京）;2013年

7 魏明尧;含瓦斯煤体气固耦合渗流机理及应用研究[D];中国矿业大学;2013年

8 刘延保;基于细观力学试验的含瓦斯煤体变形破坏规律研究[D];重庆大学;2009年

9 程庆迎;低透煤层水力致裂增透与驱赶瓦斯效应研究[D];中国矿业大学;2012年

10 李建楼;声波作用下煤体瓦斯解吸与放散特征研究[D];安徽理工大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 时天;基于混沌时间序列的瓦斯浓度预测研究[D];西安科技大学;2009年

2 孙锐;泥浆介质非等压条件下煤芯瓦斯解吸规律研究[D];河南理工大学;2010年

3 管玲玲;基于蓝光平台的瓦斯浓度分析的研究与实现[D];山东科技大学;2011年

4 阎东慧;高瓦斯矿井掘进通风瓦斯浓度预测神经网络模型研究[D];西安科技大学;2012年

5 孙维吉;不同孔径下瓦斯流动机理及模型研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

6 赵勇;煤吸附/解吸瓦斯的低频振动特性试验研究[D];西安科技大学;2011年

7 李铭辉;采动条件下煤岩力学特性及瓦斯运移时空演化规律[D];重庆大学;2013年

8 丁润东;瓦斯粉尘协同检测与预警研究[D];齐鲁工业大学;2013年

9 杨静;矿用瓦斯浓度检测系统的研究与设计[D];西安工业大学;2014年

10 周翔;瓦斯监测数据及瓦斯流分析与程序设计[D];西安科技大学;2005年

，

本文编号：2066179