基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的煤礦瓦斯監(jiān)測與預測技術研究.pdf

1、瓦斯事故是煤炭生產(chǎn)中最嚴重的災害之一,它一直困擾著煤礦企業(yè),嚴重威脅著礦工的生命安全。千百年來,人們一直嘗試用各種方法檢測和控制瓦斯?jié)舛?對之采取有效措施,避免重大瓦斯災害發(fā)生。但是由于瓦斯的特殊性,礦井環(huán)境惡劣,受影響的因素極多,目前很難對瓦斯?jié)舛冗M行精確測定,對瓦斯涌出量預測的誤差也很大。如果能在煤礦瓦斯安全監(jiān)控系統(tǒng)中實時檢測瓦斯?jié)舛鹊木_值并對瓦斯涌出量進行準確預測,將極大地減少瓦斯災害給煤礦企業(yè)帶來的巨大損失,更好地保護礦工的生

2、命安全。
　　本文首先介紹了課題的研究背景以及煤礦瓦斯監(jiān)測的重要意義,分析了國內(nèi)、外有關多傳感器數(shù)據(jù)融合的研究現(xiàn)狀和預測技術的最新研究成果,其中包括支持向量機、時間序列分析法、灰色系統(tǒng)理論、混沌時間序列預測等方法。
　　為了實時精確地監(jiān)測礦井瓦斯?jié)舛?本文嘗試用數(shù)學統(tǒng)計中主成分分析法的思想,提出基于主成分分析法的多傳感器數(shù)據(jù)融合算法。重點分析主成分分析法在數(shù)學上的定義、原理和推導過程,給出了主成分分析法的計算步驟。并以8個瓦

3、斯傳感器為例,對單點的瓦斯斯?jié)舛炔捎枚鄠€傳感器進行檢測,對分別用主成分分析法與平均值融合法的絕對誤差進行對比分析。實驗表明,主成分分析法能有效剔除冗余數(shù)據(jù),提高監(jiān)測精度。
　　對瓦斯進行有效的監(jiān)測與控制,除了精確地檢測到瓦斯?jié)舛韧?另外一個重要的工作是對瓦斯涌出量進行準確的預測。本文試圖用混沌理論的思想來對瓦斯涌出量進行預測,在本文的第四章中闡述了混沌的概念、基本特點,介紹了Devaney、Li-Yorke在數(shù)學上對混沌的定義,分

4、析了混沌時間序列的相關理論,混沌時間序列的預測方法。并在一階加權局域預測法的基礎上引入灰色理論中的關聯(lián)度理論,從而試圖提高該模型的預測精度。最后通過對廣西某礦務局下屬煤礦某礦井的第1303和1305號兩個工作面的瓦斯涌出量進行預測,把預測值與實際檢測的真值進行比較,實驗表明,改進了的一階加權局域預測法具有精度高、誤差小的特點。實驗結果表明在混沌系統(tǒng)中,不管是哪種預測模型,經(jīng)過一段時間后,其預測值都會迅速偏離其真值,這說明混沌法只適用于短