基于Fisher判別法的礦井通風系統評價研究

張鈺清（中國神華神東煤炭集團公司榆家梁煤礦,陜西 榆林 719300）

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基于Fisher判別法的礦井通風系統評價研究

張鈺清
（中國神華神東煤炭集團公司榆家梁煤礦,陜西 榆林 719300）

摘 要：本文通過對Fisher判別法的概述，介紹Fisher判別法的特點，并建立礦井通風系統Fisher模型，運用Fisher判別法來評價礦井通風系統，能夠得到準確有效的答案。

關鍵詞：Fisher判別法；礦井通風系統；評價

0 引言

2003年孟南莊煤礦有限公司北采區213l回采工作面發生一起特大瓦斯煤塵爆炸事故，事故的原因就是通風設施不可靠，工作面風流短路，造成特大瓦斯爆炸事故。所以，煤礦的安全生產離不開礦井通風系統的正常運行，而如何評估礦井通風系統的安全可靠，需要進行科學評定，Fisher判別法就能夠對礦井通風系統進行綜合性評定。

1 Fisher判別法的概述

在當今數據統計中，很多數據法則在低維空間中適用，但不符合高維空間，因此，降低維數空間就是解決問題的關鍵，而Fisher判別法其實就是涉及維數壓縮，其基本思路就是投影，針對P維空間中的某點x=（x1，x2，x3，…，xp）尋找一個能使它降為一維數值的線性函數y（x）： y（x）= ∑Cjxj 然后應用這個線性函數把P維空間中的已知類別總體以及求知類別歸屬的樣本都變換為一維數據，再根據其間的親疏程度把未知歸屬的樣本點判定其歸屬。這個線性函數應該能夠在把P維空間中的所有點轉化為一維數值之后，既能最大限度地縮小同類中各個樣本點之間的差異，又能最大限度地擴大不同類別中各個樣本點之間的差異，這樣才可能獲得較高的判別效率。在這里借用了一元方差分析的思想，即依據組間均方差與組內均方差之比最大的原則來進行判別。通過Fisher判別法，就能使同類樣品盡可能的集中，不同類的樣品盡可能的分開，滿足“類內緊湊、類間分離”的原則，從而達到判別分析的目的。

2 Fisher模型的建立

Fisher判別法是根據已有觀測樣本的若干數量特征對新獲得的樣本進行識別，判斷其屬性的預測預報分析方法。由于Fisher判別法對于所測數據沒有具體要求，所以Fisher判別法適用于未知數據的辨別。Fisher模型的建立，首先要有樣本采取，既訓練樣本（此樣本的屬性已經熟悉）然后通過一系列的計算進行空間投影，也就是找出這些樣本的共通性，使之聚集在一起，然后對待測點進行投影，最后比較所得的待測點投影與訓練樣本投影之間的馬氏距離，依靠馬氏距離的長短來辨別待測樣本的屬性。Fisher模型的建立，其最重要的就是訓練樣本的選取，若選取的訓練樣本較多，會造成計算復雜，投影區過于分散，對獲得待測樣本的屬性人為化增加難度；若選取的訓練樣本較少，會造成分析不全面，無法達到真正的評估作用，無法辨別待測樣本的屬性。所以，訓練樣本的選取，需要認真分析并結合實際情況來進行決定，樣本選取正確，Fisher模型也就行之有效，就能起到Fisher判別法的作用。

3 Fisher判別法對礦井通風系統的評價

Fisher判別法選取好訓練樣本后建立Fisher模型，筆者通過綜合分析，從礦井通風動力、通風網絡、通風設施、通風質量、通風監測、防災抗災能力、通風電耗、通風能力等8個方面共確定了16項礦井通風評價指標，并將所評價出的結果，既輸出參數分為三種：一為合格；二為基本合格；三為待整改。通過訓練樣本中各判別因子評價指標值分部，結合Fisher函數計算公式，得出對礦井通風系統評價影響最大的因素從大到小依次為：礦井風壓的合理性及礦井的通風能力、用風地點風質合格率、防塵灑水系統合格率、主要通風機綜合效率、礦井通風監測利用率、用風地點溫度合格率、礦井通風網絡復雜程度、礦井通風設施合格率、用風地點風量合格率、主要通風機運轉穩定性、礦井風量供需比，另外，通風方式與方法的可靠性、礦井防災設施合格率、礦井反風系統的靈活性和礦井噸煤通風電耗比對通風系統評價影響較小，故不做排名比較。通過 Fisher模型做出的系統判斷，用實際情況去進行回判，得出的結論與Fisher模型做出的評價相一致，所以，Fisher判別法具有預測預報分析能力。但是，Fisher判別法也會出現預測出錯的時候，當評價指標不夠精準，判別因子及訓練樣本選取不具代表性的時候，Fisher模型所給出的數據可能就不具有準確性。Fisher模型計算是建立在較嚴密的數據統計模型上的，當基礎的數據統計不全面或者不準確時，其得出的評定結果也會差之毫厘。所以，Fisher判別法的作用能否體現就在于所選取的樣本是否具有代表性，所選取的判別因子數據是否具有準確性。比如：礦井通風系統是一項比較復雜的系統工程，其中牽扯了較多的行業與工程，若選取的判別因子與通風系統關聯不大，那所得的結果也就是毫無意義的。通過筆者通過分析所定的16項判別因子來看，能夠準確并且預測礦井通風系統的正常運行，礦井風壓的合理性及礦井的通風能力、用風地點風質合格率、防塵灑水系統合格率、主要通風機綜合效率、礦井通風監測利用率、用風地點溫度合格率、礦井通風網絡復雜程度、礦井通風設施合格率、用風地點風量合格率、主要通風機運轉穩定性、礦井風量供需比，這幾項從大到小影響著礦井通風系統，同類礦井依然適用，可以借用此Fisher模型進行礦井通風系統的評價。

4 結論

煤炭市場目前處于度寒冬較低迷的嚴峻形勢，在此情況下，保障煤礦工人人身安全更是重中之重，而通風系統作為煤礦安全生產的六大系統之一，其作用與正常運行更是不容忽視的，通過Fisher判別法，科學評價礦井通風系統，是對煤礦工人生命安全的保障之一。

參考文獻：

［1］史秀志,周鍵.用Fisher判別法評價礦井通風系統安全可靠性［J］.中南大學 采礦與安全工程學報,2010（12）.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.247