BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在爆破震動速度預(yù)測中的應(yīng)用.pdf

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1、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在爆破震動速度預(yù)測中的應(yīng)用■唐威[摘要]爆破震動的準(zhǔn)確預(yù)測是確保工程爆破成功的前提，然而，爆破震動會受到爆破條件的復(fù)雜影響。本文在分析爆破條件對爆破震動影響的基礎(chǔ)上，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高度非線性特性和強(qiáng)大學(xué)習(xí)能力，建立了爆破震動速度預(yù)測模型。選用工程監(jiān)測數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了訓(xùn)練和預(yù)測。預(yù)測結(jié)果與實測數(shù)據(jù)具有較好的相關(guān)性，所建立的預(yù)測模型對爆破震動速度的預(yù)測具有較高的理論和應(yīng)用價值。圖1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法[關(guān)鍵詞]爆破震動BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測三、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測爆破震動速度的實驗圖2隱含層有7個神經(jīng)元本文引用了40組工程爆破中的實測數(shù)據(jù)，整理目前，爆破技術(shù)廣泛應(yīng)用于采礦

2、、水電、交通后的數(shù)據(jù)如表1所示；選用前30組數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各領(lǐng)域，而爆破震動是工程爆破中訓(xùn)練，用訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)對后10組數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。不容忽視的重要問題，直接關(guān)系到爆破工程能否順表1爆破震動速度實測值實測震利進(jìn)行。智能算法具有強(qiáng)大的非線性處理能力，是最大段藥爆心距高差編號速量（kg）（m）（m）新時代研究爆破震動參數(shù)預(yù)測的基礎(chǔ)，國內(nèi)外的學(xué)（cm/s）11782613.86者在智能預(yù)測方面進(jìn)行了廣泛而深入的研究。本文21235830.47在分析爆破條件對爆破震動影響的基礎(chǔ)上應(yīng)用BP317868210.624138167.7-16.51.45神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對爆破震動速度進(jìn)行預(yù)測。

3、圖3隱含層有11個神經(jīng)元5138167.75.52.24一、爆破條件對爆破震動的影響6138167.7-5.51.80717021168.23目前，爆破條件對爆破震動的影響程度尚無定817036122.18論，從系統(tǒng)工程的觀點來看，爆破震動是一個多因926808022.3610156078162.18素、多層次、多目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)。爆源因素和非爆11187095241.86源因素的共同作用決定了巖體爆破震動的強(qiáng)度，國121264560.9113145078121.90內(nèi)外的學(xué)者針對爆破條件對爆破震動的影響做了大14145078-121.18量卓有成效的研究。相關(guān)研究指出，最大段藥量、

4、15145095241.531617026124.63爆心距和高差是影響爆破震動強(qiáng)度的最主要因素。17126056184.14二、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)18190062427.2319168078112.091.BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理圖4隱含層含有13個神經(jīng)元20124564-61.87BP（Back-Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種誤差2167068121.44表2為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)果和實測數(shù)據(jù)的對2262132107.49反向傳遞的多層前向網(wǎng)絡(luò)。本文采用典型的3層前比，表中數(shù)據(jù)顯示，除了第7組之外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模23783521.04饋型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法結(jié)構(gòu)，如圖1所示。24125

5、667162.62型預(yù)測的誤差在10%左右，預(yù)測結(jié)果與實測數(shù)據(jù)具2512006542.14網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱含層和輸出層組成，設(shè)其輸有較好的相關(guān)性。然而第七組數(shù)據(jù)是由于其實測震26125068142.42入層、隱含層、輸出層的神經(jīng)元個數(shù)分別為m、h、27264078213.61速很小，所以其相對誤差比較大，其絕對誤差并不28234078112.70n，各層的編號依次為LA、LB、LC，輸入?yún)?shù)的數(shù)大。29128754164.40據(jù)以向量形式輸入，相鄰的神經(jīng)元實行全連接。30785410.37表2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測結(jié)果與實測數(shù)據(jù)對比311453421.802.爆破震動速度預(yù)測的BP神經(jīng)網(wǎng)

6、絡(luò)模型編號實測震速預(yù)測結(jié)果相對誤差32168069344.3811.801.71-5.00%BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的設(shè)計與構(gòu)造主要有三項內(nèi)33120065122.5124.384.380.00%34150067183.13容：輸入?yún)?shù)、隱含層神經(jīng)元個數(shù)和輸出參數(shù)的確35132078111.7332.512.49-0.80%定。36145067142.8143.133.130.00%（1）輸入?yún)?shù)的確定379267-160.1851.731.772.31%389267120.3262.812.79-0.71%根據(jù)前文對影響爆破震動強(qiáng)度因素的分析可391243431.6370.180.222

7、2.22%4012754230.84知，最大段藥量mQ、爆心距r、高差H是影響爆破80.320.359.37%通過不同隱含層神經(jīng)元個數(shù)的實驗對比發(fā)現(xiàn)，震動強(qiáng)度的最主要的因素，因此選取這3個參數(shù)作91.631.59-2.45%隱含層的神經(jīng)元個數(shù)設(shè)置為11時，網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測精度100.840.9513.10%為輸入?yún)?shù)。和收斂速度更高，因此，將隱含層的神經(jīng)元個數(shù)改五、結(jié)語（2）輸出參數(shù)的確定為11。對比實驗的訓(xùn)練和預(yù)測結(jié)果如圖2、圖3、通過上述理論分析和實驗研究得到以下主要結(jié)