煤矿瓦斯涌出量实时预报系统的开发及应用

发布时间：2017-04-02 10:02

  本文关键词：煤矿瓦斯涌出量实时预报系统的开发及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国是世界上煤炭资源较为丰富的国家之一，但是由于我国煤炭地质状况的特殊性和复杂性，加之煤矿开采技术和管理技术都较发达国家相对落后，使我国成为了世界上煤矿事故多发的国家之一，其中，瓦斯灾害是导致煤矿事故发生的罪魁祸首之一。所以，了解影响瓦斯涌出的因素，并进行有效的瓦斯涌出量的监测和预报，是指导煤矿安全管理的有效措施，也是防止瓦斯灾害的重要手段。所以，，本文针对该问题开发了煤矿瓦斯涌出量实时智能预报系统。 瓦斯涌出不仅仅是受到一个或几个因素影响的，而是受到众多因素影响，加之多种影响因素之间有着复杂的非线性关系，而且还会在不同时刻受到各种因素相互作用的动态影响，由此，我们希望找到一种方法，能够不必考虑这些影响因素，只要根据能够实际监测到的单一变量的时间序列，就能够准确的进行预测。对于单一变量的时间序列，瓦斯涌出量是研究瓦斯问题最直接、最方便采集到的信息，方法上混沌相空间重构技术就做到了这一点，它认为瓦斯涌出这一单一变量的时间序列中蕴藏了众多影响其涌出因素的信息，只要能够重构该时间序列，就可以复原瓦斯涌出的相空间特性，而且该方法还避免了人为的主观性。 首先，在判别瓦斯涌出量时间序列混沌特性的同时，利用互信息法和Cao氏法得出延迟时间τ和嵌入维数m，对瓦斯涌出量时间序列进行了相空间重构。然后分别利用加权一阶局域法、基于广义神经网络的混沌时间序列预测法以及基于相空间重构技术与PSO-LSSVM的预测法进行实例验证，通过对比分析最终选择了相空间重构和PSO-LSSVM相结合的预测模型来作为本文所开发软件的核心算法。 其次，在确定了瓦斯涌出量的预测模型的情况下，根据相关理论和技术，利用VC++6.0、Matlab2008a、SQL2005为平台，开发了具有瓦斯涌出量数据采集、存储、用户管理、多时间纬度的实时预测和历史预测分析等功能的预报系统。最后，通过该软件在山西某煤矿的实地应用和后期的数据分析，得出该软件可以完成对瓦斯涌出量的实时监控、预测、报警等任务，而且五种时间维度的预测值与实际值的绝对误差75%以上都在0.02以下，具有较好的可靠性和稳定性。所以，该软件的开发有利于煤矿企业管理者较为方便和直观的对井下瓦斯涌出量安全情况进行分析、判断和决策。
【关键词】：瓦斯涌出量 相空间重构 最小二乘支持向量机 预报系统
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题背景及研究意义12-14
• 1.1.1 课题研究背景12-13
• 1.1.2 课题研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 煤矿瓦斯安全监测技术的国内外研究现状14-16
• 1.2.2 瓦斯涌出量预测方法的国内外研究现状16-19
• 1.3 论文研究方法及主要内容19-22
• 1.3.1 论文的研究方法19-20
• 1.3.2 论文的技术路线和主要内容20-22
• 第2章 混沌时间序列与相空间重构22-33
• 2.1 混沌基础理论22-24
• 2.1.1 混沌的基本概念22-24
• 2.1.1.1 Li-Yorke关于混沌的定义23
• 2.1.1.2 Devaney关于混沌的定义23-24
• 2.1.2 混沌的主要特征24
• 2.2 混沌相空间重构理论24-26
• 2.2.1 延迟时间τ的选取25-26
• 2.2.2 嵌入维数m的选取26
• 2.3 时间序列的混沌特性判断26-27
• 2.4 混沌时间序列的预测27-32
• 2.4.1 加权一阶局域法28
• 2.4.2 基于神经网络的混沌时间序列预测28-32
• 2.4.2.1 广义神经网络的基础理论28-29
• 2.4.2.2 广义神经网络的网络结构29-31
• 2.4.2.3 GRNN的混沌时间序列预测模型31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 瓦斯涌出量的PSO-LSSVM预测模型的建立33-46
• 3.1 支持向量机算法的基本理论33-35
• 3.2 最小二乘支持向量机算法的基本理论35-36
• 3.3 粒子群算法的实现36-37
• 3.4 基于混沌相空间重构和PSO-LSSVM的预测模型的建立37-39
• 3.5 瓦斯涌出量预测模型实例分析39-44
• 3.5.1 瓦斯涌出量时间序列的相空间重构及混沌特性判别40-41
• 3.5.2 瓦斯涌出量时间序列预测模型实例分析41-44
• 3.5.2.1 一阶加权局域预测模型实例分析41-42
• 3.5.2.2 基于相空间重构和GRNN的预测模型实例分析42
• 3.5.2.3 基于相空间重构和PSO-LSSVM预测模型实例分析42-43
• 3.5.2.4 三种预测模型仿真结果及分析43-44
• 3.6 本章小结44-46
• 第4章 煤矿瓦斯涌出量实时预报系统的开发46-73
• 4.1 系统总体方案设计47-48
• 4.2 系统硬件的配置48-49
• 4.3 系统的软件实现49-66
• 4.3.1 系统的可用性49-50
• 4.3.2 系统功能50-52
• 4.3.3 系统软件的总体设计52-66
• 4.3.3.1 数据采集模块程序52-57
• 4.3.3.2 瓦斯涌出量预测程序57-66
• 4.3.4 软件性能66
• 4.4 数据库环境与设计66-72
• 4.4.1 数据库介绍66-67
• 4.4.2 SQLServer2005的环境要求67-68
• 4.4.3 数据库详细设计68-71
• 4.4.4 系统的安全性71-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第5章 煤矿瓦斯涌出量实时预报系统的应用73-80
• 5.1 瓦斯涌出量实时智能预报系统预测能力73-77
• 5.2 瓦斯涌出量实时智能预报系统精度77-79
• 5.3 本章小结79-80
• 第6章 结论80-82
• 致谢82-83
• 参考文献83-87
• 作者简介87
• 攻读硕士期间发表的论文和科研成果87-88
• 1 发表论文情况87
• 2 参与科研项目87-88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡德文,张瑞林,李东印;芦岭矿Ⅱ一采区瓦斯涌出影响因素及其特征分析[J];焦作工学院学报(自然科学版);2004年05期

2 张瑞林,李东印,魏军,刘晓;瓦斯涌出影响因素及其变化特征研究[J];煤炭科学技术;2005年10期

3 李秋林;;应用瓦斯涌出特征实施突出预报的初步探索[J];矿业安全与环保;2006年01期

4 何俊;潘结南;聂百胜;;瓦斯涌出严重程度分形预测研究[J];中国安全科学学报;2006年05期

5 赵俊虎;;综采放顶煤瓦斯涌出的特点及防治[J];科技情报开发与经济;2007年02期

6 林府进;;测定工艺对钻孔瓦斯涌出初速度影响的探讨[J];矿业安全与环保;2007年S1期

7 陶云奇;许江;李树春;;瓦斯涌出量灰色预测法[J];重庆大学学报(自然科学版);2007年06期

8 李志强;王汉斌;;煤矿瓦斯涌出预测方法研究[J];科技情报开发与经济;2007年17期

9 孙斌;;瓦斯涌出量灰色预测[J];中国煤炭;2007年08期

10 严家平;姚金林;童宏树;孙昌一;王来斌;童世杰;黄凯;;任楼煤矿小断层对瓦斯涌出的控制作用[J];煤田地质与勘探;2007年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张海军;刘奇;;采煤工作面煤体瓦斯预评价及瓦斯涌出预测[A];基于瓦斯地质的煤矿瓦斯防治技术[C];2009年

2 杨凌霄;王莉;;基于变采样率的钻孔瓦斯涌出初速度检测算法研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集（3）[C];2008年

3 陈杰;;小断层对瓦斯涌出的影响[A];瓦斯地质基础与应用研究[C];2011年

4 许永溪;;浅析南湖一号井瓦斯涌出的基本规律[A];瓦斯地质研究与应用——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第三次全国瓦斯地质学术研讨会[C];2003年

5 谷松;崔洪庆;冯文丽;;预测瓦斯涌出量的新方法[A];瓦斯地质与瓦斯防治进展[C];2007年

6 邹云龙;赵旭生;孙东玲;文光才;雷洪波;;利用炮掘工作面瓦斯涌出时间序列预测工作面突出危险性[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会交流论文（部分）[C];2009年

7 王恩义;岑梅英;张广彦;;用钻孔瓦斯涌出初速度法进行浅孔预测的可行性研究[A];瓦斯地质理论与实践——中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会第五次全国瓦斯地质学术研讨会论文集[C];2005年

8 张凤舞;邓蓉;;非均值浓度下瓦斯涌出量计算探讨[A];煤矿瓦斯综合治理与开发利用论文集[C];2012年

9 常胜秋;权守国;;屯留北风井井底车场掘进瓦斯涌出的研究与治理[A];矿山建设工程新进展——2007全国矿山建设学术会议文集[C];2007年

10 田俊伟;闫江伟;张玉贵;张子敏;;晋城成庄煤矿瓦斯涌出主控因素分析及预测[A];瓦斯地质与瓦斯防治进展[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 潘贵春邋王明人;水矿力保省内电煤供应上半年完成供应量160余万吨[N];贵州日报;2008年

2 孙青林;镇城底矿将80台液压支架落户南四采区[N];山西经济日报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 何利文;煤矿回采工作面瓦斯涌出非线性特性分析及预测仿真理论研究[D];中南大学;2010年

2 黄伟;基于流固耦合动力学的矿压显现与瓦斯涌出相关性分析[D];中国矿业大学;2011年

3 陈金国;瓦斯管理的关键技术研究[D];南京航空航天大学;2007年

4 朱锴;表面活性剂降低瓦斯涌出的实验研究[D];中国地质大学（北京）;2010年

5 唐俊;预测煤巷突出危险性的连续流量法研究[D];中国矿业大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王晓东;瓦斯涌出等效层的理论划分与应用[D];湖南科技大学;2009年

2 张昊;应用Monte Carlo方法对矿井瓦斯涌出不确定性的分析[D];西安科技大学;2006年

3 徐小马;李雅庄煤矿瓦斯涌出量预测及瓦斯涌出影响因素的研究[D];太原理工大学;2007年

4 杨晓帆;煤矿瓦斯涌出量实时预报系统的开发及应用[D];河北工程大学;2014年

5 谢生荣;综采工作面的瓦斯涌出规律及瓦斯涌出量的预测[D];太原理工大学;2005年

6 张文勇;瓦斯涌出量与区域突出危险性关系研究[D];河南理工大学;2007年

7 陶桂芳;瓦斯涌出量评估系统中关联规则算法应用研究[D];电子科技大学;2010年

8 李成伟;坚硬顶板采场瓦斯涌出与周期来压关系研究[D];河南理工大学;2011年

9 蔡建德;采场矿山压力变化与瓦斯涌出关系研究[D];河南理工大学;2007年

10 刘晟;综采工作面瓦斯涌出预测及其突出危险性的研究[D];太原理工大学;2013年

  本文关键词：煤矿瓦斯涌出量实时预报系统的开发及应用，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：282275