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一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

文檔序號(hào):42327330發(fā)布日期:2025-07-01 19:47閱讀:來(lái)源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法,其特征在于,包括以下步驟:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法,其特征在于,步驟s1,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的內(nèi)容包括:添加高斯噪聲以增強(qiáng)數(shù)據(jù)魯棒性,以及歸一化處理將數(shù)據(jù)映射到合適區(qū)間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法,其特征在于,步驟s2,提取的關(guān)鍵特征包括:瓦斯放散初速度、煤層堅(jiān)固性系數(shù)、瓦斯含量、瓦斯解吸含量和開采深度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法,其特征在于,步驟s2,使用統(tǒng)計(jì)方法和機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行相關(guān)性分析的方法包括:遞歸特征消除法,基于pinn模型性能逐步剔除不重要的特征;以及主成分分析,通過(guò)降維提取主要特征,減少特征維度的同時(shí)保留關(guān)鍵信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法,其特征在于,步驟s3,關(guān)鍵物理方程包括:應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、瓦斯吸附-解吸平衡、滲透率動(dòng)態(tài)模型和地應(yīng)力平衡方程。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法,其特征在于,步驟s4,pinn網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括輸入層、多個(gè)隱藏層和輸出層;

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法,其特征在于,pinn模型預(yù)測(cè)公式為:

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法,其特征在于,pinn模型的綜合損失函數(shù)為將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的損失函數(shù)和物理驅(qū)動(dòng)的損失函數(shù)加權(quán)求和,具體為:

9.一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)系統(tǒng),其特征在于,基于權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法,包括數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理模塊、特征工程模塊、模型構(gòu)建與訓(xùn)練模塊,以及預(yù)測(cè)模塊;

10.一種處理終端,其特征在于,包括存儲(chǔ)器和處理器,存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序,處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng),包括:S1.采集目標(biāo)區(qū)域的包括但不限于地質(zhì)參數(shù)、瓦斯動(dòng)態(tài)參數(shù)、開采活動(dòng)參數(shù)并預(yù)處理;S2.基于預(yù)處理后的數(shù)據(jù),使用統(tǒng)計(jì)方法和機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行相關(guān)性分析篩選出與煤與瓦斯突出事件高度相關(guān)的關(guān)鍵特征;S3.依據(jù)煤與瓦斯突出的物理機(jī)制,構(gòu)建關(guān)鍵物理方程以確定物理信息;S4.構(gòu)建基于物理信息的PINN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并以考慮數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)損失和物理驅(qū)動(dòng)損失的綜合損失函數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練;S5.將訓(xùn)練好的PINN模型應(yīng)用于實(shí)際煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)中,輸入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),輸出發(fā)生概率的分類結(jié)果;本發(fā)明不僅減少了對(duì)大規(guī)模訓(xùn)練數(shù)據(jù)的依賴,還提高了模型泛化能力和預(yù)測(cè)精度。

技術(shù)研發(fā)人員:石珂珂,楊帆,潘紅光,雷心宇,王凱,王彩萍,康付如
受保護(hù)的技術(shù)使用者:西安科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/6/30
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