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矿井突水水源判别的改进ESN神经网络模型

重庆大学学报（自然科学版） 2017年第12期40卷 87-96页

作者：李垣志牛国庆张轩轩河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000

针对水化学特征相似的水源类型,采用传统的预测模型难以准确判别。运用水化学成分分析法和FCM聚类分析法对26个典型的水源样本进行相似度分析,并提取了4个相似度较高的水源样本作为待测样本,将其载入一种基于阻尼最小二乘正则化方法的GA... 详细信息

针对水化学特征相似的水源类型,采用传统的预测模型难以准确判别。运用水化学成分分析法和FCM聚类分析法对26个典型的水源样本进行相似度分析,并提取了4个相似度较高的水源样本作为待测样本,将其载入一种基于阻尼最小二乘正则化方法的GA_ESN判别模型,并与改进的GA_BP和标准GA_ESN模型的判别结果进行对比。结果表明:改进的GA_BP判别模型效果最差,预测准确率只有50%;标准GA_ESN模型的回判准确率和预测准确率均达到100%,但其判别精度对模型的复杂程度要求较高,且易出现过拟合问题;而改进的GA_ESN判别模型能够弥补上述模型的不足,不仅简化模型训练过程,还能提高水源的判别精度。因此,该模型可作为一种快速有效判别矿井突水来源的新方法。

关键词：突水水源判别回声状态网络 BP FCM GA_BP

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矿井突水水源判别的ESN正则化模型

煤田地质与勘探 2018年第1期46卷 108-114页

作者：李垣志牛国庆张轩轩河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000

针对标准回声状态神经网络(ESN)因病态解而导致水源判别模型准确率低,精度差的问题,提出了将6种正则化方法与ESN神经网络相结合,并应用于矿井突水水源的判别,与标准ESN模型的判别结果进行对比分析。结果表明:ESN模型易出现过拟合问题,... 详细信息

针对标准回声状态神经网络(ESN)因病态解而导致水源判别模型准确率低,精度差的问题,提出了将6种正则化方法与ESN神经网络相结合,并应用于矿井突水水源的判别,与标准ESN模型的判别结果进行对比分析。结果表明:ESN模型易出现过拟合问题,判别准确率只有49%~88%;而采用阻尼最小二乘奇异分解法(DSVD)与广义交叉验证法(GCV)相耦合的正则化方法能够较好的解决模型病态解问题,使模型的准确率提高到100%,最佳判别精度比标准ESN模型提高了64%,稳定性提高了61%;且该方法对不同规模的储备池结构表现出较强的适应性,不仅简化了模型的映射关系,提高计算效率,还增强模型的泛化能力。因此,基于GSVD_GCV正则化的ESN水源判别模型可作为一种快速有效判别矿井突水来源的新方法。

关键词：突水水源判别回声状态网络正则化奇异分解交叉验证

改进的GA-BP神经网络在矿井突水水源判别中的应用

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中国安全生产科学技术 2016年第7期12卷 77-81页

作者：李垣志牛国庆刘慧玲河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000

矿井突水水源的判别是制定防治水措施的重要环节。通过对某矿含水层水化学特性的相关性分析,将PCA算法、K折交叉验证算法嵌入GA-BP神经网络,提出了一种新的GA-BP神经网络,将其应用于实例分析中,并与传统的方法进行比较。结果表明:针对... 详细信息

矿井突水水源的判别是制定防治水措施的重要环节。通过对某矿含水层水化学特性的相关性分析,将PCA算法、K折交叉验证算法嵌入GA-BP神经网络,提出了一种新的GA-BP神经网络,将其应用于实例分析中,并与传统的方法进行比较。结果表明:针对水化学特性相近的含水层,PCA算法能够排除样本中的冗余信息,降低样本指标维度,简化BP神经网络结构;K折交叉验证算法能够提高GA算法对BP神经网络权值的寻优质量,使GA算法的进化方向更具合理性;二者的引入大大优化了传统GA-BP神经网络性能,其判别精度更高、适用性更强、结果更可靠,在矿井突水水源判别方面具有很好的应用前景。

关键词：突水水源判别 GA-BP PCA算法交叉验证

基于PCA-CRHJ模型的矿井突水水源判别

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工矿自动化 2020年第11期46卷 65-71页

作者：秋兴国王瑞知张卫国张昭昭张婧西安科技大学计算机技术与科学学院陕西西安710054

针对传统矿井突水水源判别模型存在非线性能力较差、模型稳定性较差、判别精度低等问题,基于主成分分析(PCA)法和确定性分层跳跃循环网络(CRHJ)构建了PCA-CRHJ矿井突水水源判别模型。引入PCA对多元时间突水序列进行降维并提取关键特征,... 详细信息

针对传统矿井突水水源判别模型存在非线性能力较差、模型稳定性较差、判别精度低等问题,基于主成分分析(PCA)法和确定性分层跳跃循环网络(CRHJ)构建了PCA-CRHJ矿井突水水源判别模型。引入PCA对多元时间突水序列进行降维并提取关键特征,重构突水数据,获得主成分突水序列,对CRHJ进行模型训练,将训练完成的模型应用到张集煤矿和新庄孜煤矿突水水源判别中进行有效性验证。结果表明:①通过与CRHJ、确定性循环跳跃网络(CRJ)、回声状态网络(ESN)模型进行对比,表明PCA-CRHJ模型的实际判别效果最优,准确率可达100%;②PCA-CRHJ模型有5类主要参数,分别为储备池规模、输入连接权重、单向连接权重、分层双向跳跃权重、跳跃步长,对该5类参数进行敏感性分析,表明输入权重参数对模型判别结果的影响最大;当3类权重参数取得最优值且保持不变时,储备池规模对模型误差影响最大,而跳跃步长的影响则较小。

关键词：矿井突水突水水源判别确定性分层跳跃循环网络主成分分析多元时间序列

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矿井突水水源判别方法

工矿自动化 2020年第4期46卷 28-33页

作者：姜子豪胡友彪琚棋定周露张淑莹安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001

针对现有基于水化学特征的突水水源判别方法过程繁琐、难以判别单个涌水点、忽略了水化学特征之间的相互关联、计算量大等问题,结合Bayes判别法和可拓判别法,提出了一种基于Bayes-可拓判别法的矿井突水水源判别方法.选取潘二煤矿26组不... 详细信息

针对现有基于水化学特征的突水水源判别方法过程繁琐、难以判别单个涌水点、忽略了水化学特征之间的相互关联、计算量大等问题,结合Bayes判别法和可拓判别法,提出了一种基于Bayes-可拓判别法的矿井突水水源判别方法.选取潘二煤矿26组不同含水层水样、4组待判水样,以水样中SO4^2-,Cl^-,HCO3^-,K^++Na^+,Mg^2+,Ca^2+含量作为水化学特征指标,建立了水样物元模型,采用可拓判别法求得待判水样与已知水样的关联度;结合Bayes判别法的误判损失和待判水样关于已知水样的密度函数,得出Bayes-可拓解,根据Bayes-可拓解最小值判断突水水样类型.分别采用Piper三线图、可拓判别法、Bayes-可拓判别法判别矿井突水水样类型,结果表明:Piper三线图难以准确判断某一水样类型,可拓判别法存在误判情况,Bayes-可拓判别法能够准确判别突水水样类型.

关键词：矿井水害防治矿井突水突水水源判别水化学特征可拓判别法 Bayes-可拓判别法

基于主成分分析和随机配置网络的矿井突水水源判别方法研究

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煤炭工程 2020年第S2期52卷 101-104页

作者：张靖苑国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司内蒙古鄂尔多斯010300

为了快速有效地判别矿井突水水源,选取6种水化学成分指标作为矿井突水水源判别的指标,结合主成分分析(Principal component analysis,PCA)和随机配置网络(Stochastic configuration network,SCN)方法,提出了一种基于PCA-SCN突水水源快... 详细信息

为了快速有效地判别矿井突水水源,选取6种水化学成分指标作为矿井突水水源判别的指标,结合主成分分析(Principal component analysis,PCA)和随机配置网络(Stochastic configuration network,SCN)方法,提出了一种基于PCA-SCN突水水源快速判别模型。并以赵各庄矿为例,选取实际矿区24组不同含水层水样、6组待判水样,对该方法进行了检验和应用。实验结果表明,与传统的SCN模型结果对比,利用PCA-SCN模型能有效消除数据集中冗余的判别指标,提高数据集的可分性,进而提高SCN模型的建模速度和判别准确率。

关键词：主成分分析随机配置网络矿井突水突水水源判别

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基于离差加权的煤矿突水水源判别模型及应用

煤田地质与勘探 2010年第1期38卷 54-57页

作者：潘婧钱家忠马雷合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009

矿井突(涌)水水源的快速识别是矿井水害有效防治的前提条件。针对应用模糊综合评判方法解决水源判别常用的"超标加权法"和"偏标加权法"确定判别因子的权重系数方面存在的不足,结合方差分析中的离差分解法,提出了矿井突水水源判别权重系... 详细信息

矿井突(涌)水水源的快速识别是矿井水害有效防治的前提条件。针对应用模糊综合评判方法解决水源判别常用的"超标加权法"和"偏标加权法"确定判别因子的权重系数方面存在的不足,结合方差分析中的离差分解法,提出了矿井突水水源判别权重系数确定的离差加权法;利用SPSS软件,并以淮南潘三矿为例,对上述3种模型进行对比分析研究。结果表明:基于离差加权的模糊综合评判能够有效的判别突水水源,比"超标加权法"和"偏标加权法"有更高的判别率;基于离差加权的模糊综合评判具有原理清晰、结构简单、运算量小、更为合理等优点,适合快速识别水源,为矿井水害防治提供了一种辅助决策手段。

关键词：突水水源判别模糊综合评判离差加权方法模型

基于地下水三维水化学场的突水水源判别模型研究 ——以顾北煤矿为例

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基于地下水三维水化学场的突水水源判别模型研究 ——以顾北煤矿...

作者：周春寅合肥工业大学

学位级别：硕士

煤炭作为我国重要能源之一，其产量近年来节节攀升，然而，由此带来的矿井水害事故也在增多。因此，准确、快速地判别突水水源对煤矿水害防治、确保煤矿安全生产意义重大。本文在收集整理国内外相关文献及矿区水文地质资料的基础上，利... 详细信息

煤炭作为我国重要能源之一，其产量近年来节节攀升，然而，由此带来的矿井水害事故也在增多。因此，准确、快速地判别突水水源对煤矿水害防治、确保煤矿安全生产意义重大。本文在收集整理国内外相关文献及矿区水文地质资料的基础上，利用带有地理位置属性的水样信息，通过三维空间插值技术实现顾北煤矿地下水水化学场的三维可视化，并进行地下水水化学场的特征分析;研究了基于水化学信息的矿井突水水源判别模型现状，重点分析了贝叶斯分类器在煤矿突水水源判别中的不足，并提出改进方法;进一步设计并开发了“基于三维水化学场水质信息的突水水源判别系统”。本文取得的主要结论及成果如下：（1）实现了顾北煤矿主要充水含水层地下水水化学场的真三维可视化，揭示了矿区主要充水含水层的水化学特征和水动力学特征：新生界下含水的Ca2+离子和Mg2+离子浓度比煤系砂岩水高，而煤系砂岩水中的HCO3-离子浓度偏高;下含水为Cl-Na+K型水质，煤系水大部分水样为Cl·HCO3-Na+K型水,该含水层东南部有少量HCO3-Na+K型水;下含水对煤系砂岩有一定的补给作用;煤系砂岩含水层中的地下水水质空间分布连续性没有新生界下含水明显，下含水适合用插值方法来计算未知点水质。（2）介绍了以往基于水化学信息的矿井突水水源判别方法，试验表明该方法判别顾北煤矿突水水源总体精度较高，但是Kappa系数较低，说明该方法判别的总体效果一般。（3）针对矿井突水水源判别中存在的不平衡分类问题，利用真三维地下水水化学场中的水质信息，为训练样本稀少的稀有类增加虚拟样本。经过对实际水样点进行插值计算的结果和实际值的误差分析，证明了这种方法对下含水未知水样点水质的估计具有一定的可信度，用该方法计算出的虚拟水样可以作为训练样本参与分类器的训练。实验证明了改进的方法与原有的方法相比，判别的总体精度提高了5.26个百分点，Kappa系数提高了19.92个百分点。因此，改进的矿井突水水源判别方法有效地提高了贝叶斯分类器的判别效果。（4）基于本研究的成果，设计并开发了“基于水化学场水质信息的突水水源判别系统”。本文的创新之处：（1）引入三维空间插值方法，构建真三维地下水水化学场模型，并对其进行可视化;（2）针对基于贝叶斯分类器的突水水源判别中存在的不平衡分类问题，创新性地提出了利用三维水化学场水质信息对各类样本数量进行平衡化的改进方法;（3）设计并实现了基于地下水水化学场水质信息的突水水源判别系统。

关键词：三维空间插值突水水源判别地下水水化学场不平衡分类贝叶斯分类器

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矿井突水水源判别研究现状及发展趋势

中国钨业 2018年第4期33卷 42-50页

作者：崔中良黄保胜龙向前云南驰宏锌锗股份有限公司云南曲靖655000

判别矿井突水水源是预防和解决矿井突水灾害的关键,在矿山防治水工作中扮演着十分重要的角色。采用中国知网(CNKI)的检索功能对主题选择为"突水水源"的相关文献进行统计分析,并进行计量可视化分析,结果显示人工神经网络与计算机算法的... 详细信息

判别矿井突水水源是预防和解决矿井突水灾害的关键,在矿山防治水工作中扮演着十分重要的角色。采用中国知网(CNKI)的检索功能对主题选择为"突水水源"的相关文献进行统计分析,并进行计量可视化分析,结果显示人工神经网络与计算机算法的结合是当前判别突水水源的应用热点。论述了矿井突水水源判别的主要方法,并概述各种方法的应用现状,指出当前研究存在的问题,得出未来矿井突水水源判别方法将具有精细化、广泛化和可视化的特点,并指出了矿井突水水源判别研究方向和发展趋势。

关键词：突水水源判别水温水位法水化学分析法数理分析法