مقالة منهجية

بحث حول نموذج متكامل بعمق لتحسين الهيكل في التنبؤ بدرجة حرارة الاحتراق التلقائي للفحم

DOI:

10.3791/69457

⸱

ديسمبر 19, 2025

 ,  ,  ,  , 
1School of Emergency Management and Safety Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing)

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا، نصف بروتوكولا للتنبؤ بدرجة حرارة الاحتراق التلقائي للفحم باستخدام إطار عمل CNN-LSTM-Attention المحسن ل SSA، والذي يحسن تلقائيا بنية الشبكة والمعلمات، مما يحسن الدقة والقدرة على التكيف والتعميم عبر مجموعات بيانات متجانسة وظروف تعدين متنوعة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا، نقترح بروتوكولا للتنبؤ بدرجة حرارة الاحتراق التلقائي بالفحم استنادا إلى إطار عمل الشبكات العصبية الالفافية المحسنة لخوارزمية البحث العصفورية (CNN) - الذاكرة قصيرة المدى طويلة (LSTM) - الانتباه. يعالج هذا البروتوكول حدود بنى الشبكات الثابتة، والتعميم المقيد، وضعف قابلية النقل التي تواجهها الطرق التقليدية. يستخرج الإطار الميزات المكانية باستخدام CNN ويلتقط التبعيات الزمنية مع شبكات LSTM، بينما يسلط آلية الانتباه الضوء على المراحل الحرجة والميزات البارزة. تقوم SSA بتحسين عمق الشبكة والمعاملات الفائقة بشكل مشترك، مما يتيح التكيف الديناميكي مع تعقيدات البيانات المختلفة عبر مواقع التعدين المختلفة وظروف التجارب. يتكون البروتوكول من جمع البيانات، والمعالجة المسبقة للميزات، وبناء النموذج، وتحسين المعاملات، وخطوات التحقق. تظهر النتائج التجريبية أن النموذج المقترح يحقق دقة تنبؤية أعلى بكثير على مجموعات البيانات المتجانسة ويحافظ على أداء تعميم قوي عبر مجموعات بيانات غير متجانسة، مما يجعله مناسبا لمراقبة درجة حرارة مناجم الفحم في الوقت الحقيقي وأنظمة الإنذار المبكر.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

لا يزال الفحم يلعب دورا مهيمنا في هيكل الطاقة الصيني. ومع ذلك، أثناء التخزين والنقل والتعدين، يمكن أن يحدث تسخين تلقائي، مما يؤدي إلى الاحتراق التلقائي. غالبا ما يسبب ذلك حرائق المناجم، مما يهدد سلامة المناجم وحياة العمالبشكل خطير 1,2,3,4. لذا، فإن التنبؤ الدقيق بمخاطر حريق مناجم الفحم وتقلباتها في درجات الحرارة أمر ضروري للإنذار المبكر والتخفيف من الكوارث. تطورت طرق التنبؤ بدرجة حرارة الاحتراق التلقائي للفحم من صيغ تجريبية مبكرة إلى أساليب تحليل تعتمد على بيانات المراقبة الفعلية

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. جمع بيانات الاحتراق التلقائي بالفحم

  1. تجميع نظام الأكسدة المبرمج بالفحم الهوائي، بما في ذلك نظام توصيل الغاز، وحدة التحكم في درجة الحرارة، وأجهزة تحليل الغاز. تأكد من أن جميع الاتصالات آمنة، وأن إعدادات التحكم في درجة الحرارة دقيقة، وأن جهاز الكروماتوغرافيا الغازي والأجهزة التحليلية الأخرى معايرة بالكامل.
  2. زن 1000 جرام من عينة الفحم المختلطة (احتفظ بالشكل الأصلي)، وتوحيد العينة جيدا باستخدام طريقة التقسيم إلى أرباع، ووضع كتل الفحم بشكل متساو داخل غرفة التسخين. حافظ على سماكة ثابتة وتوزيع موحد لضمان تسخين متساو.
  3. شغل مضخة الهواء وضبط معدل التدفق باستخدام عداد التدفق للحفاظ على تدفق غاز مستقر يبلغ 100 مل/د....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم التحقق من استقرار النموذج باستخدام أربع مجموعات بيانات مستقلة، مما أظهر أداء تنبؤيا متسقا عبر ظروف جيولوجية مختلفة. يقدم هذا القسم نتائج تمثيلية وتقييمات أداء لتجارب الاحتراق التلقائي للفحم ونموذج SSA-CNN-LSTM-Attention المقترح. أولا، يتم تحليل التغيرات في مؤشرات الغاز المتعددة التي جمعت خلال تجارب أكسدة التسخين المبرمجة لكشف الأنماط الديناميكية لتركيزات الغاز عبر مراحل درجات حرارة مختلفة. تنظم النتائج في أربعة أجزاء: (1) تجارب الاستئصال، المستخدمة لتقييم مساهمات مكونات CNN وLSTM والان.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

استخدم كتل الفحم السليمة؛ قم فقط بتنظيف الأسطح بعد أخذ العينة وقم بإغلاق مزدوج فورا لتجنب التعرض المطول. حافظ على إحكام تسرب خط الغاز مع التحكم في التدفق الثابت (MFC)، ونفذ التسخين المبرمج تماما كما هو محدد في البروتوكول، ومعاير التيار الهوائي بمعايير معتمدة. التقاط إشارات درجة الحرارة والغاز على فترات زمنية محددة ومزامنة الطوابع الزمنية (انظر البروتوكول). من الناحية الحاسوبية، قم بإصلاح وتسجيل البيئة (نظام التشغيل، بايثون، إطار التعلم العميق، CUDA، إلخ)، ووضع بذور عشوائية وخيارات حتمية،.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد دعم هذا العمل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 52274206) لمشروع الاضطرابات الديناميكية وخصائص الزحف القصي للصخور الصلبة العميقة وسلوك قانون القوة الحرج، وصندوق شباب المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 51904144) للدراسة حول تأثيرات الانتشار أثناء هجرة غازات طبقة الفحم.

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
صمام أخذ عينات غاز بستة منافذ ووضعين مع مشغل شاملVICI ValcoEUDA-2C6UWTوصلات 1/16 بوصة؛ منافذ 0.75 مم؛ RS-232؛ مواجهة 2"
قارب عينات من الألوميناشركة MTIEQ-CA-L50W40H20>99.5٪ Al2O3; 50&00 مرة؛ 40&00; 20 مم
برامج الكروماتوغرافياتقنيات أجيلينتOpenLab CDSاكتساب ومعالجة البيانات
عينات الفحم (جمعت ميدانيا)جمع داخلي/ميدانيلا يوجدالمصدر مفصل في الأساليب
CUDA / cuDNNNVIDIAhttps://developer.nvidia.com/cuda-zoneCUDA 11.x; مطابقة cuDNN
الحاسوب المركزي DAQالرؤية المفتاحDAQ970ADMM من 6½؛ USB/LAN
مجفف (مؤشر)دبليو. إيه. هاموند دريرايت23001كبريتات الكالسيوم؛ 8 شبكة؛ 1 رطل
مضخة هواء الحجاب الحاجزKNFhttps://www.knf.comإمداد الهواء المستمر؛ تدفق قابل للتعديل
معطف المختبر FRالحصنسلسلة KEL2متوافق مع NFPA 2112
كروماتوغرافيا غازيةتقنيات أجيلينتG3540A (نظام 8890 GC)نظام GC؛ EPC؛ حتى مدخلين / 4 كواشف
قفازات مقاومة للحرارةأنسل43-113متقطع حتى ~350 ودرجة مئوية؛ C
هواء عالي النقاءليكويد / إيرغازhttps://www.airgas.com/solutions/specialty-gases/pure-gases/alphagaz≥ نقاء 99.99٪
بيئة تطويرجيت برينز / مايكروسوفتhttps://www.jetbrains.com/pycharm/ ؛ https://code.visualstudio.com/downloadباي تشارم / كود VS
المرشحات الخطيةسواغلوكhttps://www.swagelok.com/downloads/webcatalogs/en/ms-01-92.pdfعناصر SS المدمجة 0.5– 15 وميكرو؛ m
الزوجان الحراري من النوع Kأوميغاhttps://www.omega.comالنوع K (NiCr&ndash؛ NiSi)
وحدة تحكم تدفق الكتلة (0&ndash؛ 200 متر مربع مكعب)أليكات ساينتفيكMC-200SCCM-Dسلسلة MC؛ ± (0.8٪ rdg + 0.2٪ FS)
غازات المعايرة متعددة المكوناتميسرhttps://specialtygases.messergroup.com/standard-gas-mixturesالتركيز المخصص؛ شهادة
نظام التشغيلمايكروسوفتhttps://www.microsoft.com/en-us/software-download/windows11ويندوز 11
نظام التشغيلالقانونيhttps://ubuntu.com/download/desktopأوبونتو LTS (22.04/24.04)
أنابيب PTFE/PFAسواغلوكhttps://products.swagelok.com/en/all-products/hoses-flexible-tubing/ptfe-pfa-core-hose/c/716?clp=trueمقاوم كيميائيا؛ 1/16– ربع في الجرعة الزائدة
بايثونمؤسسة بايثون للبرمجياتhttps://www.python.org/downloads/الإصدار 3.8
قارب عينات الكوارتزشركة MTIEQ-QB-1017 (حجم نموذج)~1200 ° درجة حرارة العمل C
نظارات السلامة3M93506P1-DC (مثال)رشة كيميائية؛ خيارات مضادة للضباب
أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ بدون مقوساتسواغلوكhttps://www.swagelok.com/downloads/webcatalogs/en/ms-01-181.pdf316/316 لن؛ 1/16– ربع في الجرعة الزائدة
وصلات أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ وتركيبات الفروياتسواغلوكhttps://products.swagelok.com/en/all-products/fittings/tube-fittings-adapters/c/154?clp=true316/316 لن؛ الفروي المزدوجة
متحكم في درجة الحرارةيوروثيرم3216PID بحلقة واحدة؛ المنحدرات/الإنذارات القابلة للبرمجة
تنسور فلوجوجلhttps://www.tensorflow.orgالإصدار 2.6
وحدة الترموكونبل USBNI (الآلات الوطنية)781314-01 (USB-TC01)K/J/T; برامج تسجيل السجلات
مقياس تدفق المساحة المتغيرة (Visi-Float)دواير إنسترومنتسVFA-2-EC-SS (0.2– 2 SCFH Air)نطاق التدفق المنخفض؛ القراءة المباشرة
وحدة معالجة الرسومات في محطة العملNVIDIA900-1G136-2530-000 (إصدار المؤسسين)GeForce RTX 4090، 24 جيجابايت GDDR6X (FE)

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zhang, J., Zhou, X., Su, J., Xiao, Y. An interpretable machine learning model for optimization of prediction index gases in coal spontaneous combustion. Alexandria Eng J. 122, 268-278 (2025).
  2. Wang, K., Huang, H., Deng, J., Zhang, Y., Wang, Q.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة