基于Fisher判别法的矿井通风系统评价研究

张钰清（中国神华神东煤炭集团公司榆家梁煤矿,陕西 榆林 719300）



基于Fisher判别法的矿井通风系统评价研究

张钰清
（中国神华神东煤炭集团公司榆家梁煤矿,陕西 榆林 719300）

摘 要：本文通过对Fisher判别法的概述，介绍Fisher判别法的特点，并建立矿井通风系统Fisher模型，运用Fisher判别法来评价矿井通风系统，能够得到准确有效的答案。

关键词：Fisher判别法；矿井通风系统；评价

0 引言

2003年孟南庄煤矿有限公司北采区213l回采工作面发生一起特大瓦斯煤尘爆炸事故，事故的原因就是通风设施不可靠，工作面风流短路，造成特大瓦斯爆炸事故。所以，煤矿的安全生产离不开矿井通风系统的正常运行，而如何评估矿井通风系统的安全可靠，需要进行科学评定，Fisher判别法就能够对矿井通风系统进行综合性评定。

1 Fisher判别法的概述

在当今数据统计中，很多数据法则在低维空间中适用，但不符合高维空间，因此，降低维数空间就是解决问题的关键，而Fisher判别法其实就是涉及维数压缩，其基本思路就是投影，针对P维空间中的某点x=（x1，x2，x3，…，xp）寻找一个能使它降为一维数值的线性函数y（x）： y（x）= ∑Cjxj 然后应用这个线性函数把P维空间中的已知类别总体以及求知类别归属的样本都变换为一维数据，再根据其间的亲疏程度把未知归属的样本点判定其归属。这个线性函数应该能够在把P维空间中的所有点转化为一维数值之后，既能最大限度地缩小同类中各个样本点之间的差异，又能最大限度地扩大不同类别中各个样本点之间的差异，这样才可能获得较高的判别效率。在这里借用了一元方差分析的思想，即依据组间均方差与组内均方差之比最大的原则来进行判别。通过Fisher判别法，就能使同类样品尽可能的集中，不同类的样品尽可能的分开，满足“类内紧凑、类间分离”的原则，从而达到判别分析的目的。

2 Fisher模型的建立

Fisher判别法是根据已有观测样本的若干数量特征对新获得的样本进行识别，判断其属性的预测预报分析方法。由于Fisher判别法对于所测数据没有具体要求，所以Fisher判别法适用于未知数据的辨别。Fisher模型的建立，首先要有样本采取，既训练样本（此样本的属性已经熟悉）然后通过一系列的计算进行空间投影，也就是找出这些样本的共通性，使之聚集在一起，然后对待测点进行投影，最后比较所得的待测点投影与训练样本投影之间的马氏距离，依靠马氏距离的长短来辨别待测样本的属性。Fisher模型的建立，其最重要的就是训练样本的选取，若选取的训练样本较多，会造成计算复杂，投影区过于分散，对获得待测样本的属性人为化增加难度；若选取的训练样本较少，会造成分析不全面，无法达到真正的评估作用，无法辨别待测样本的属性。所以，训练样本的选取，需要认真分析并结合实际情况来进行决定，样本选取正确，Fisher模型也就行之有效，就能起到Fisher判别法的作用。

3 Fisher判别法对矿井通风系统的评价

Fisher判别法选取好训练样本后建立Fisher模型，笔者通过综合分析，从矿井通风动力、通风网络、通风设施、通风质量、通风监测、防灾抗灾能力、通风电耗、通风能力等8个方面共确定了16项矿井通风评价指标，并将所评价出的结果，既输出参数分为三种：一为合格；二为基本合格；三为待整改。通过训练样本中各判别因子评价指标值分部，结合Fisher函数计算公式，得出对矿井通风系统评价影响最大的因素从大到小依次为：矿井风压的合理性及矿井的通风能力、用风地点风质合格率、防尘洒水系统合格率、主要通风机综合效率、矿井通风监测利用率、用风地点温度合格率、矿井通风网络复杂程度、矿井通风设施合格率、用风地点风量合格率、主要通风机运转稳定性、矿井风量供需比，另外，通风方式与方法的可靠性、矿井防灾设施合格率、矿井反风系统的灵活性和矿井吨煤通风电耗比对通风系统评价影响较小，故不做排名比较。通过 Fisher模型做出的系统判断，用实际情况去进行回判，得出的结论与Fisher模型做出的评价相一致，所以，Fisher判别法具有预测预报分析能力。但是，Fisher判别法也会出现预测出错的时候，当评价指标不够精准，判别因子及训练样本选取不具代表性的时候，Fisher模型所给出的数据可能就不具有准确性。Fisher模型计算是建立在较严密的数据统计模型上的，当基础的数据统计不全面或者不准确时，其得出的评定结果也会差之毫厘。所以，Fisher判别法的作用能否体现就在于所选取的样本是否具有代表性，所选取的判别因子数据是否具有准确性。比如：矿井通风系统是一项比较复杂的系统工程，其中牵扯了较多的行业与工程，若选取的判别因子与通风系统关联不大，那所得的结果也就是毫无意义的。通过笔者通过分析所定的16项判别因子来看，能够准确并且预测矿井通风系统的正常运行，矿井风压的合理性及矿井的通风能力、用风地点风质合格率、防尘洒水系统合格率、主要通风机综合效率、矿井通风监测利用率、用风地点温度合格率、矿井通风网络复杂程度、矿井通风设施合格率、用风地点风量合格率、主要通风机运转稳定性、矿井风量供需比，这几项从大到小影响着矿井通风系统，同类矿井依然适用，可以借用此Fisher模型进行矿井通风系统的评价。

4 结论

煤炭市场目前处于度寒冬较低迷的严峻形势，在此情况下，保障煤矿工人人身安全更是重中之重，而通风系统作为煤矿安全生产的六大系统之一，其作用与正常运行更是不容忽视的，通过Fisher判别法，科学评价矿井通风系统，是对煤矿工人生命安全的保障之一。

参考文献：

［1］史秀志,周键.用Fisher判别法评价矿井通风系统安全可靠性［J］.中南大学 采矿与安全工程学报,2010（12）.

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