基于协同过滤的煤矿瓦斯涌出量预测方法

摘要

本发明提出一种基于协同过滤的煤矿瓦斯涌出量预测方法GEPCF(Gas Emission Prediction using Collaborative Filtering)，该方法将协同过滤技术应用到煤矿领域的研究中，用兴趣预测的方法可以比较准确地预测矿井瓦斯涌出量，提高煤矿生产的安全性。

主权项

1.一种基于协同过滤的煤矿瓦斯涌出量预测方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：1)数据准备选择煤层瓦斯含量、煤层埋藏深度、煤层厚度和开采强度4个因素作为预测瓦斯涌出量的依据，假设已有n条影响因素与涌出量之间关系的统计记录，表示为r_i，r₂，…，r_n，将这n条记录作为预测的基础，其中r_i表示第i条记录，i为自然数，1≤i≤n，r_i可表示为r_i＝{x_i1，x_i2，x_i3，x_i4，c_i}，其中x_i1、x_i2、x_i3、x_i4分别表示第i条记录中的煤层瓦斯含量、煤层埋藏深度、煤层厚度和开采强度数值，c_i表示第i条记录中的瓦斯涌出量；将已有的n条记录的数据标准化，标准化公式为：其中j＝1，2，3，4，x′_ij表示第i条记录第j个影响因素经标准化后的数值，经数据标准化后，n条记录可表示为r_i′＝{x′_i1，x′_i2，x′_i3，x′_i4，c_i}，r_i′表示标准化后的第i条记录；2)使用协同过滤技术预测瓦斯涌出量假设根据监测结果得知某回采工作面的4个影响因素数值分别为x₁、x₂、x₃、x₄，其中x₁、x₂、x₃、x₄分别表示煤层瓦斯含量、煤层埋藏深度、煤层厚度和开采强度数值，(1)首先对x₁、x₂、x₃、x₄进行数据标准化，可得x′_j表示标准化之后的影响因素数值，j＝1，2，3，4；(2)从n条记录中选择与x′₁，x′₂，x′₃，x′₄最为相似的前k条记录，k为大于1的自然数，相似性计算选用余弦相似度计算方法，即其中r′表示标准化后的现有因素数值，即r′＝{x′₁，x′₂，x′₃，x′₄}，rf′_i表示r′_i的影响因素数值，即rf′_i＝{x′_i1，x′_i2，x′_i3，x′_i4}；(3)用选出的前k条记录预测瓦斯涌出量，计算公式为其中c表示预测出的瓦斯涌出量，k^m表示前k条记录中第m条记录在原来n条记录中的序号，且1≤m≤k，1≤k^m≤n。