专利名称：基于协同过滤的煤矿瓦斯涌出量预测方法
技术领域：
本申请属于计算机技术在煤矿安全领域中的应用。
背景技术：
安全是煤矿生产过程中的重中之重。为了确保安全，必须对矿井的安全状况进行严格的监控，矿井瓦斯涌出量是需要监控的一个重要指标之一。矿井瓦斯中包含了有害气体，若涌出量过大，极可能导致井下工作人员窒息甚至发生爆炸。为了避免此类事故的发生，需要根据瓦斯含量高的煤层特征对矿井瓦斯涌出量进行准确预测。协同过滤是电子商务推荐系统中一种重要的技术。与传统的基于内容过滤直接分析内容进行推荐不同，协同过滤分析用户兴趣，在用户群中找到指定用户的相似(兴趣)用户，综合这些相似用户对某一信息的评价，形成系统对该指定用户对此信息的喜好程度预测。
发明内容
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。
具体实施例方式GEPCF方法的具体步骤为1.数据准备影响瓦斯涌出量的因素较多，如煤层瓦斯含量、煤层厚度、埋藏深度等，不同的因素对瓦斯涌出量的影响程度也不同。本发明选择其中最为关键的4个因素作为预测瓦斯涌出量的依据，即煤层瓦斯含量、煤层埋藏深度、煤层厚度和开采强度。假设已有η条影响因素与涌出量之间关系的统计记录，表示为r2,…，rn，将这η条记录作为预测的基础，其中 A 表示第 i 条记录，1 < i < η。α 可表示为 T1 = {xn, xi2, xi3, xi4, cj ,其中 xn、xi2、xi3、 xi4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，Ci表示第i条记录中的瓦斯涌出量。由于上述4个影响因素数量单位不同，数值差别较大，因此需将已有的η条记录的
数据标准化，标准化采用的公式为
权利要求
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η条影响因素与涌出量之间关系的统计记录，表示为r2,…，rn，将这η条记录作为预测的基础，其中A表示第i条记录，i为自然数，1 ^ i ^η,Γ,可表示为 Ti — (XilJ Xi2 xi3 Xi4，Ci }，其中xn、x i2、Xi3、Xi4 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，Ci表示第i条记录中的瓦斯涌出量；_ X — X将已有的η条记录的数据标准化，标准化公式为 = -i^-，其中j = 1，2，3，4，X‘ ,Jη表示第i条记录第j个影响因素经标准化后的数值，0 Σ(χ广5)2Xj =^-,Sj 二 V^i- ’J ηλ η经数据标准化后，η条记录可表示为Α‘ ={x' n,x' i2,x' i3,x' i4，CiLri'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χι、χ2、χ3、χ4，其中Xl、 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xi、x2、h、&进行数据标准化，可得巧=^^，Χ'彳表示标准化之后的影响因素数值，j = 1,2,3,4 ；(2)从η条记录中选择与χ'1； χ' 2, χ' 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WmO^，")= I4 M I4-■，其拓W如)2中r'表示标准化后的现有因素数值，即r' ={χ' ι;χ' 2,x' 3，x' 4},rf' i表示r', 的影响因素数值，即 rf' i = {x' n，x' i2,x' i3，x' i4l ；k ((3)用选出的前k条记录预测瓦斯涌出量，计算公式为_Σ*(‘，。χ9其中ck表示预测出的瓦斯涌出量，km表示前k条记录中第m条记录在原来η条记录中的序号，且 KmS k，l< km<n。
全文摘要
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。
文档编号G06Q10/00GK102184460SQ20111008310
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者刘永利 申请人:河南理工大学