基于改进随机森林的矿井空气质量评价系统设计及应用

作     者：刘国榜 朱政 方挺 黄锦坤 董冲 刘强庆 

作者机构：南京宝地梅山产城发展有限公司矿业分公司 安徽工业大学电气与信息工程学院 

出 版 物：《金属矿山》 (Metal Mine)

年 卷 期：2024年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(编号:51007002) 

主　　题：智慧矿山 随机森林 矿井空气质量 评价标准 

摘      要：为满足矿井变频通风系统对井下空气质量监测的需求，提出一种基于改进随机森林的矿井空气质量评价方法，旨在精确监测矿井内部的空气质量，为变频通风系统提供重要参考，从而有效保障安全生产和矿工身体健康。首先，分析矿井空气中污染物来源及其对矿工健康的潜在危害，选取一氧化碳（CO）、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)、二氧化氮(NO2)和粉尘这五项主要污染物作为评价因子。其次，建立了评价井下空气质量的标准，并基于该标准构建了一个空气质量评价等级系统和相应的数据集。本研究利用受试者工作特征 （Receiver Operating Characteristic， ROC）曲线下的面积（Area Under Curve， AUC）进行改进的随机森林算法，对矿井空气质量进行综合评价。实验结果表明，改进后的算法性能优于原算法以及其他方法，模型泛化误差最小值仅为0.0177，测试数据分类准确性最高达97.72%。该方法能够较好地实现对矿井空气质量评价，具有较高的鲁棒性和准确性。为智慧矿山建设和矿井空气质量评价提供新的思路和方法。