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基于机器学习的分布式光纤监测覆岩变形矿压预测研究

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基于机器学习的分布式光纤监测覆岩变形矿压预测研究

作者：王润沛西安科技大学

学位级别：硕士

采场覆岩变形是矿山压力驱动下岩体变形、破裂与失稳过程,表现在覆岩大范围变形、离层发展、裂隙等方面,造成工作面强压等矿井灾害。因此,为了掌握矿山压力显现规律,针对岩石内部变形预测难的问题,采用分布式光纤监测岩石内部变形,引入... 详细信息

采场覆岩变形是矿山压力驱动下岩体变形、破裂与失稳过程,表现在覆岩大范围变形、离层发展、裂隙等方面,造成工作面强压等矿井灾害。因此,为了掌握矿山压力显现规律,针对岩石内部变形预测难的问题,采用分布式光纤监测岩石内部变形,引入光纤平均频移变化度作为判断周期来压指标,验证光纤表征覆岩变形机理,并将监测到的数据作为样本集,结合机器学习算法构建矿压预测模型。本文以大柳塔煤矿浅埋煤层地质条件实验的39组开挖数据,为实验样本。对其数据相空间重构,重构后的数据,取后11次开挖为测试集,共出现2次矿压显现。采用多种机器学习算法如:神经网络、支持向量机,集成算法:随机森林、GBDT、XGBoost算法,建立矿山压力显现规律时间序列预测模型。在训练样本和测试样本不变的前提下,BP神经网络类回归模型（BPNN）成功预测出1次周期来压、支持向量机类回归模型（SVR）预测出2次周期来压,相比于前两种算法,集成学习表现更好,其中以XGBoost回归算法（XGBR）为代表集成算法在预测矿压表现最优,不仅成功预测出两次周期来压,而且在计算速度和模型指标都是最优,明显高于其他模型。单一地质资料还不能说明XGBoost的预测性能,因此,以义马煤田巨厚砾岩为地质条件的三维模型监测数据的60组开挖数据为样本,取后12开挖为测试集共5次矿压显现,建立不同地质资料模型才能说明算法的普遍适用性。实施大型三维立体模型,获取光纤传感数据,根据其表征覆岩变形的频移值为数据集,建立机器学习模型。比较神经网络、支持向量机和XGBoost三种具有代表的机器学习方法来做预测模型。试验结果表明,集成类算法XGBoost效果好于其他两种算法,成功预测出5次矿压显现规律。在不同地质条件下结合光纤可以做很好的矿压预测,为矿压预测提供科学方法。通过本文研究,建立了光纤感知-自学习-矿压预测为一体的预测模型,揭示了其之间存在响应关系,可以很好的结合来解决矿压预测的问题,为智能化开采上覆岩层变形引起的矿压预测提供定量化科学依据。

关键词：分布式光纤矿山压力显现机器学习模型试验

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昌吉市农民专业合作社运营绩效影响因素研究

昌吉市农民专业合作社运营绩效影响因素研究

作者：王润沛新疆农业大学

学位级别：硕士

最近几年,在坚持不断深入贯彻实行农民专业合作社法,提升农民专业合作社建设以及规范组建基础上,昌吉市不断发展和创新农业与企业利益联结的体制机制,加大农业产业化进程。以逐年提升农民收入,增强农业组织化程度为最终目标,最大程度发... 详细信息

最近几年,在坚持不断深入贯彻实行农民专业合作社法,提升农民专业合作社建设以及规范组建基础上,昌吉市不断发展和创新农业与企业利益联结的体制机制,加大农业产业化进程。以逐年提升农民收入,增强农业组织化程度为最终目标,最大程度发挥农民专业合作经济组织的积极作用,稳定农民的收入,提高生活质量。本文从农民专业合作社运行发展的角度出发,首先分析昌吉市农民专业合作社运营绩效评价状况,再分析各因素对农民专业合作社的影响程度,选择适当的方法,分析了影响其营绩效的各个因素,选择并构建出评价农民专业合作社运营绩效的13个指标,为昌吉市农民专业合作社的持续运营提供了思路。本研究通过筛选,最终选择全市15家合作社的运行情况进行调查摸底以及发放调查问卷,总结归纳出合作社运行机制、财务现状、市场分析等方面来阐述昌吉市农民专业合作社运营发展现状。通过农民专业合作社运行的现状和存在的问题,发现昌吉市农民专业合作社存在经营规模难以扩大、人员素质不高、财务核算不规范等问题。基于此,利用Logistic模型对昌吉市农民专业合作社经营绩效的影响因素进行了实证研究,构建了昌吉市农民专业合作社绩效评价指标,并应用KMO统计检验和Bartlett’s球形检验对统计数据进行检验;通过变量的公因子方差分析,得到昌吉市农民专业合作社经营绩效的总方差;在理论研究和影响因素分析的基础上,应用多元回归法筛选影响昌吉市农民专业合作社经营绩效的因素。最后总结研究,结合前面存在的问题提出加大扶持力度、注重人才培养、规范财务管理制度等建议,这对加强新疆其他地区农民专业合作社的运行发展具有一定的现实意义和参考意义,为昌吉市农民专业合作社的持续健康发展奠定基础。

关键词：农民专业合作社绩效评价多元Logistic模型昌吉市

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水源井嘴后管段腐蚀机理分析以及预控对策

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2023年第4期 189-192页

作者：刘先文王润沛李辉雷圣凯秦海潮中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300450

水源井采水生产过程中普遍存在一个问题,就是嘴后管段腐蚀严重,容易发生穿孔刺漏现象。本文以渤海某油田为例,分析此处管段腐蚀机理,发现初始设计预估不足,加上水源富含酸性气体、运行工况复杂多变及不科学的工作制度,导致发生了空蚀破... 详细信息

水源井采水生产过程中普遍存在一个问题,就是嘴后管段腐蚀严重,容易发生穿孔刺漏现象。本文以渤海某油田为例,分析此处管段腐蚀机理,发现初始设计预估不足,加上水源富含酸性气体、运行工况复杂多变及不科学的工作制度,导致发生了空蚀破坏,造成内涂层脱落。内涂层脱落之后的管壁在电化学反应、细菌腐蚀的综合作用下穿孔刺漏。为此,作者从技术改进、治理优化、工程控制、腐蚀治理四个方面采取预控对策,提出了嘴后专用抗蚀除垢防腐管段的概念,并说明了适用场景。

关键词：水源井腐蚀机理空蚀破坏细菌腐蚀电化学反应预控对策抗蚀除垢防腐管段

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高含水油田原油破乳剂评选及加注工艺优化

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2023年第5期 180-184页

作者：刘先文雷圣凯王润沛李辉孔令合中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300450

随着油田的开发推进,采出液综合含水逐渐上升,特别是到了中后期,高含水阶段,生产工艺流程会面临一个问题,即原油处理系统破乳剂使用效率低,脱水费用高,污水处理系统油水成份复杂、处理困难,除油效果差。本文以渤海某油田为例,对高含水... 详细信息

随着油田的开发推进,采出液综合含水逐渐上升,特别是到了中后期,高含水阶段,生产工艺流程会面临一个问题,即原油处理系统破乳剂使用效率低,脱水费用高,污水处理系统油水成份复杂、处理困难,除油效果差。本文以渤海某油田为例,对高含水阶段的原油破乳剂开展了优选,并对优选出的破乳剂进行了复配测试;对加注工艺进行了改进,包括加注浓度、加注点位、加注方式等,减少了破乳剂注入量,取得了良好的脱水除油效果。

关键词：综合含水高含水阶段脱水除油破乳剂评选加注工艺

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餐厨垃圾热水解资源化技术在农业领域的应用

资源节约与环保 2022年第9期37卷 127-131页

作者：吴坤丽王玉忠王润沛蒋良楷杭州坤灵环境技术有限公司浙江杭州310000 杭州萧山环城生物能源有限公司浙江杭州310000

有机农业作为一种生态、健康、环保的农业生产方式在我国得到重视和推广,但发展中存在有机源不足的问题。文章通过对餐厨垃圾的组成、理化特性、有机成分及其基本组成元素和重金属元素含量进行分析,阐述了餐厨垃圾的农业资源化利用价值... 详细信息

有机农业作为一种生态、健康、环保的农业生产方式在我国得到重视和推广,但发展中存在有机源不足的问题。文章通过对餐厨垃圾的组成、理化特性、有机成分及其基本组成元素和重金属元素含量进行分析,阐述了餐厨垃圾的农业资源化利用价值,并对比好氧、厌氧及热水解三种处理技术在餐厨垃圾进行农业资源化利用方面的优劣势。分析餐厨热水解在农业资源化多元化应用场景,阐述热水解技术对餐厨垃圾高效农业资源化利用的促进作用,为我国有机农业发展、餐厨垃圾“减量化、无害化、资源化”处理处置及推动资源高效循环利用发展提供技术支持。

关键词：有机农业餐厨垃圾资源循环热水解农业资源化利用

1株微生物絮凝剂产生菌培养条件优化及污泥调理研究

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江苏农业科学 2013年第7期41卷 319-321页

作者：王润沛单爱琴李达孔静中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

从中国矿业大学南湖污水处理厂的浓缩污泥中筛选出1株高效的微生物絮凝剂产生菌MN2,对其培养条件进行优化,并将其产生的微生物絮凝剂作为污泥絮凝脱水剂对污水处理厂的剩余污泥进行调理。试验结果表明,MN2产生絮凝剂的最佳培养条件是:... 详细信息

从中国矿业大学南湖污水处理厂的浓缩污泥中筛选出1株高效的微生物絮凝剂产生菌MN2,对其培养条件进行优化,并将其产生的微生物絮凝剂作为污泥絮凝脱水剂对污水处理厂的剩余污泥进行调理。试验结果表明,MN2产生絮凝剂的最佳培养条件是:发酵培养基初始pH值为7,发酵培养温度为30℃,培养时间为36 h,摇床转速为140 r/min。对剩余污泥进行调理的最佳工艺参数为:微生物絮凝剂的最佳投加体积比为3%,浓度为1%的CaCl2溶液的最佳投加体积比为4%,最适pH值为7.0,调理后污泥饼的含水率由原先的97%降到88.4%。

关键词：微生物絮凝剂培养条件污泥调理

基于XGBoost的光纤监测矿压时序预测研究

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采矿与岩层控制工程学报 2020年第4期2卷 60-67页

作者：柴敬王润沛杜文刚雷武林朱旭宝西安科技大学能源学院陕西西安710054 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054

为掌握矿山压力显现规律,针对岩石内部变形预测难的问题,采用XGBoost算法和分布式光纤技术相结合的方法,基于相似材料模型试验,制作三维立体模型,并在模型内部预埋3根垂直光纤,模拟工作面开采。引入光纤平均频移变化度作为判断周期来压... 详细信息

为掌握矿山压力显现规律,针对岩石内部变形预测难的问题,采用XGBoost算法和分布式光纤技术相结合的方法,基于相似材料模型试验,制作三维立体模型,并在模型内部预埋3根垂直光纤,模拟工作面开采。引入光纤平均频移变化度作为判断周期来压指标,构建矿压监测数据的相空间,采用XGBoost方法建立矿山压力显现规律时间序列预测模型。同时,在训练样本和测试样本不变的前提下,建立BP神经网络回归模型(BPNN)、支持向量机回归模型(SVM),并与XGBoost回归模型(XGBR)预测结果进行对比分析。试验结果表明,BPNN模型易产生"过拟合"现象,SVM计算速度缓慢且依赖于超参数的选择,XGBoost的计算速度和预测精度均优于其他模型。

关键词：相空间重构分布式光纤 XGBoost SVM BPNN

基于贝叶斯算法优化的CatBoost矿压显现预测

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工矿自动化 2023年第7期49卷 83-91页

作者：柴敬张锐新欧阳一博张丁丁王润沛田志诚刘泓瑞韩志成西安科技大学能源学院陕西西安710054 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054

通过传统的监测手段获取矿压数据并采用统计学或机器学习算法对矿压进行预测已不能满足矿山智能化发展要求,需要寻求新的方法提升矿压数据监测及矿压预测的准确性和实时性。基于三维相似物理模型试验,搭建分布式光纤监测系统,沿模型走... 详细信息

通过传统的监测手段获取矿压数据并采用统计学或机器学习算法对矿压进行预测已不能满足矿山智能化发展要求,需要寻求新的方法提升矿压数据监测及矿压预测的准确性和实时性。基于三维相似物理模型试验,搭建分布式光纤监测系统,沿模型走向和高度2个方向预埋分布式光纤,在模拟工作面开采过程中采集来压数据,并引入光纤布里渊频移平均变化度作为判断是否来压的指标;通过对光纤监测数据进行噪声去除、归一化及相空间重构等预处理,将一维初始监测数据转换为三维数据;使用贝叶斯算法对CatBoost算法进行迭代参数寻优,在达到最大迭代次数后将最优参数组合装载到CatBoost算法中,通过训练得到矿压显现预测模型。结果表明:贝叶斯算法比传统网格搜索法的迭代次数更少、误差更小;与随机森林(RF)、梯度提升决策树(GBDT)和极值梯度提升树(XGBoost)算法相比,CatBoost算法的预测精度更高、泛化能力更强;基于贝叶斯算法优化的CatBoost矿压显现预测模型能准确预测出测试集中的3次来压,且整体预测趋势与实测值较为吻合,平均绝对误差为0.0091,均方根误差为0.0077,决定系数为0.9339。

关键词：矿压显现预测 CatBoost 分布式光纤贝叶斯优化参数光纤布里渊频移平均变化度相空间重构

晶种辅助蒸气转化Al-SBA-15合成Beta纳米晶团聚体

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高等学校化学学报 2024年第8期45卷 35-42页

作者：孙琳林森王润伟青岛科技大学材料科学与工程学院青岛266042 无机合成与制备化学国家重点实验室吉林大学化学学院长春130012

采用晶种辅助蒸气转化(SASC)策略,将有序介孔分子筛Al-SBA-15颗粒直接转化为Beta纳米晶团聚体(BNA).除规则微孔外,BNA含有2种多级介孔结构.研究了骨架组装与多级孔结构的关系.通过调节热分解条件,将P123胶束选择性分解成碳颗粒并分散于A... 详细信息

采用晶种辅助蒸气转化(SASC)策略,将有序介孔分子筛Al-SBA-15颗粒直接转化为Beta纳米晶团聚体(BNA).除规则微孔外,BNA含有2种多级介孔结构.研究了骨架组装与多级孔结构的关系.通过调节热分解条件,将P123胶束选择性分解成碳颗粒并分散于Al-SBA-15介孔中,在颗粒内部构建了均匀的三维纳米空间网格.通过浸渍Beta晶种和四乙基铵阳离子(TEA+)强化分子筛成核,采用蒸气处理方法,将Al-SBA-15无定形孔壁在纳米空间中缓慢转化为Beta纳米晶体.通过调节合成参数,使纳米晶体沿Al-SBA-15孔壁方向规则排列,形成有序介观结构.此外,经高温焙烧去除碳颗粒后,BNA内部生成了穴状介孔.实验结果表明,低的溶剂用量可显著降低传质速度,提高骨架组装质量,从而使BNA酸性增强.优异的多级孔结构和较强的酸性使BNA在大分子反应中具有应用潜力.

关键词：多级孔Beta纳米晶 Al-SBA-15 晶种辅助蒸气转化骨架组装