[发明专利]一种基于分类与回归树的矿井通风摩擦风阻预测方法

权利要求书

1.一种基于分类与回归树的矿井通风摩擦风阻预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，计算标准大气压下巷道壁面的摩擦阻力系数，进而计算得到被测试巷道在标准大气压下的摩擦风阻；

步骤2，根据巷道实际情况确定巷道摩擦阻力系数的影响因素，并在巷道内现场采集相应参数数据，从而建立关于巷道百米风阻的回归模型；

步骤3，利用分类与回归树的回归方法对摩擦风阻进行求解：首先建立以摩擦阻力系数影响因素为输入变量，百米摩擦风阻为输出变量的训练样本数据集；然后以每个样本的输入变量和随机的区域划分值作为切分变量和切分点，将输入变量划分为两个区域，并以最小均方误差作为求解准则，将两个区域的最优解输出值定为区域中所有样本对应的输出值的均值，从而获取最优切分变量和最优切分点；然后求取所有输入变量对应的最优切分变量和切分点，并重复划分输入变量的两个区域，直到满足终止条件或无法进一步切分为止；最后将在输入空间划分出的区域进行编号，生成与步骤2中回归模型对应的摩擦风阻回归决策树；

步骤4，计算影响因素的重要度，然后根据影响因素的重要度来选择预测摩擦风阻时要采用的影响因素，并基于摩擦风阻回归决策树进行预测。

2.根据权利要求1所述的一种基于分类与回归树的矿井通风摩擦风阻预测方法，其特征在于，所述的步骤1中，计算标准状态下的摩擦阻力系数α是基于空气密度为1.2kg/m³进行换算：

其中，H为测试段巷道的摩擦阻力，Pa；S为巷道截面面积，m²；ρ为空气密度，kg/m³；L为巷道长度，m；U为巷道截面周长，m；Q为经过巷道截面的风量，m³/s。

3.根据权利要求1所述的一种基于分类与回归树的矿井通风摩擦风阻预测方法，其特征在于，所述的步骤1中，进而计算得到被测试巷道的摩擦风阻是根据下式得到：

以R作为被测试巷道的摩擦风阻，计算公式为：

其中，H为测试段巷道的摩擦阻力，Pa；S为巷道截面面积，m²；ρ为空气密度，kg/m³；L为巷道长度，m；U为巷道截面周长，m；Q为经过巷道截面的风量，m³/s；α为摩擦阻力系数。

4.根据权利要求1所述的一种基于分类与回归树的矿井通风摩擦风阻预测方法，其特征在于，所述的步骤2中，根据巷道实际情况确定巷道摩擦阻力系数的影响因素包括巷道形状F₁，支护方式F₂，有无设备F₃，宽度F₄，高度F₅，截面面积F₆和截面周长F₇。

5.根据权利要求1所述的一种基于分类与回归树的矿井通风摩擦风阻预测方法，其特征在于，所述的步骤2中，建立关于巷道百米风阻R₁₀₀的回归模型为：

其中F表示巷道摩擦阻力系数的影响因素，F₁为巷道形状，F₂为支护方式，F₃为有无设备，F₄为宽度，F₅为高度，F₆为截面面积、F₇为截面周长。

6.根据权利要求5所述的一种基于分类与回归树的矿井通风摩擦风阻预测方法，其特征在于，所述的步骤3中，建立以摩擦阻力系数影响因素为输入变量，百米摩擦风阻为输出变量的训练样本数据集，是建立将摩擦阻力系数影响因素作为输入变量X，百米摩擦风阻作为输出变量Y的训练样本数据集D，得到CART-based摩擦风阻回归求解方法D＝{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_N,y_N)}，其中N为样本集的大小，且