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基于KOA-BiLSTM的矿井淋水井筒风温预测模型及可解释性分析
1
作者
秦跃平
唐飞
+3 位作者
王海蓉
王鹏
郭铭彦
王世斌
《中国安全科学学报》
北大核心
2025年第7期40-47,共8页
为提高矿井淋水井筒风温预测的准确性、稳定性及模型的可解释性,首先,通过皮尔逊相关性系数分析特征变量;其次,采用开普勒优化算法(KOA)优化双向长短期记忆网络(BiLSTM)模型,建立基于KOA-BiLSTM的矿井淋水井筒风温预测模型;然后,在相同...
为提高矿井淋水井筒风温预测的准确性、稳定性及模型的可解释性,首先,通过皮尔逊相关性系数分析特征变量;其次,采用开普勒优化算法(KOA)优化双向长短期记忆网络(BiLSTM)模型,建立基于KOA-BiLSTM的矿井淋水井筒风温预测模型;然后,在相同样本条件下,与反向传播(BP)、随机森林(RF)、最小二乘增强(LSBoost)和支持向量机(SVM)算法进行综合对比;最后,利用沙普利可加性特征解释算法(SHAP)进行可解释性分析及实例验证。研究结果表明:KOA-BiLSTM模型的绝对误差范围为-1.24~0.5℃,比优化前模型的预测精度提高3.98%;与另外4个模型相比,该模型的平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和均方误差(MSE)等均为最佳,表明该模型具有最优的预测效果和泛化能力;SHAP分析表明:井口风流温度对预测结果影响最大,而地面压力影响最小;KOA-BiLSTM模型实例验证的绝对误差范围为-0.49~0.38℃,预测精度可满足实际工作需要。
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关键词
开普勒优化算法(KOA)-双向长短期记忆网络(BiLSTM)
模型
淋水井筒
风温预测模型
可解释性分析
皮尔逊相关性
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职称材料
题名
基于KOA-BiLSTM的矿井淋水井筒风温预测模型及可解释性分析
1
作者
秦跃平
唐飞
王海蓉
王鹏
郭铭彦
王世斌
机构
中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院
出处
《中国安全科学学报》
北大核心
2025年第7期40-47,共8页
基金
国家重点研发计划项目(2022YFC2904100)。
文摘
为提高矿井淋水井筒风温预测的准确性、稳定性及模型的可解释性,首先,通过皮尔逊相关性系数分析特征变量;其次,采用开普勒优化算法(KOA)优化双向长短期记忆网络(BiLSTM)模型,建立基于KOA-BiLSTM的矿井淋水井筒风温预测模型;然后,在相同样本条件下,与反向传播(BP)、随机森林(RF)、最小二乘增强(LSBoost)和支持向量机(SVM)算法进行综合对比;最后,利用沙普利可加性特征解释算法(SHAP)进行可解释性分析及实例验证。研究结果表明:KOA-BiLSTM模型的绝对误差范围为-1.24~0.5℃,比优化前模型的预测精度提高3.98%;与另外4个模型相比,该模型的平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和均方误差(MSE)等均为最佳,表明该模型具有最优的预测效果和泛化能力;SHAP分析表明:井口风流温度对预测结果影响最大,而地面压力影响最小;KOA-BiLSTM模型实例验证的绝对误差范围为-0.49~0.38℃,预测精度可满足实际工作需要。
关键词
开普勒优化算法(KOA)-双向长短期记忆网络(BiLSTM)
模型
淋水井筒
风温预测模型
可解释性分析
皮尔逊相关性
Keywords
Kepler optimization algorithm(KOA)-bidirectional long short-term memory(BiLSTM)model
water-drenched shaft
wind temperature prediction model
interpretability analysis
Pearson correlation
分类号
X936 [环境科学与工程—安全科学]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于KOA-BiLSTM的矿井淋水井筒风温预测模型及可解释性分析
秦跃平
唐飞
王海蓉
王鹏
郭铭彦
王世斌
《中国安全科学学报》
北大核心
2025
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