Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật học sâu với mô hình đơn biến bộ nhớ dài - ngắn hạn trong hệ thống quan trắc và dự báo nhiệt độ than tự cháy mỏ hầm lò

Tự cháy than trong các mỏ hầm lò là một mối nguy hiểm đáng kể, gây ra rủi ro nghiêm trọng về an toàn lao động, làm giảm hiệu quả sản xuất và tác động tiêu cực đến môi trường. Việc quan trắc và dự báo chính xác nhiệt độ than tự cháy theo thời gian thực đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc phòng ngừa và giảm thiểu những sự cố này. Nghiên cứu này đề xuất một giải pháp tiên tiến sử dụng kỹ thuật học sâu, cụ thể là mô hình đơn biến Long Short-Term Memory (LSTM), để dự báo nhiệt độ than tự cháy hàng giờ. Mục tiêu là cung cấp một công cụ hiệu quả cho các mỏ than tại Việt Nam nhằm nâng cao an toàn, tối ưu hóa hoạt động khai thác và bảo vệ tài nguyên.

Kỹ sư khai thác mỏ, chuyên gia an toàn mỏ, nhà nghiên cứu về học sâu và trí tuệ nhân tạo, và các chuyên viên vận hành hệ thống SCADA trong ngành công nghiệp khai thác than.

Nghiên cứu này giải quyết thách thức cấp bách về tự cháy than trong mỏ hầm lò bằng cách phát triển một hệ thống quan trắc và dự báo nhiệt độ dựa trên học sâu. Phương pháp chính bao gồm việc áp dụng mô hình Long Short-Term Memory (LSTM) đơn biến để dự đoán nhiệt độ than tự cháy từng giờ trong tám giờ tiếp theo. Quy trình bắt đầu bằng việc tiền xử lý dữ liệu nhiệt độ thô, bao gồm xử lý các giá trị bị khuyết (NaN) bằng cách thay thế bằng giá trị trung bình và phát hiện, loại bỏ các giá trị ngoại lệ bằng phương pháp z-score, đảm bảo dữ liệu đầu vào sạch và đáng tin cậy. Sau đó, dữ liệu được chuyển đổi thành chuỗi thời gian để phù hợp với yêu cầu của mô hình LSTM. Mô hình được huấn luyện với các siêu tham số tối ưu hóa, sử dụng hàm kích hoạt ReLU và thuật toán Adam để đạt được sự hội tụ nhanh chóng và hiệu quả. Các thử nghiệm được thực hiện để đánh giá khả năng của mô hình trong việc dự báo nhiệt độ than tự cháy trong các điều kiện giả lập, mô phỏng hiện tượng thực tế. Kết quả cho thấy sai số dự báo nằm trong giới hạn chấp nhận được, chứng minh tính khả thi và tiềm năng ứng dụng thực tế của mô hình. Hệ thống này, tích hợp với hệ thống SCADA truyền thống, mang lại khả năng cảnh báo sớm, giúp các mỏ chủ động lập kế hoạch phòng ngừa, đưa ra các giải pháp khai thác an toàn và hiệu quả, qua đó nâng cao hiệu quả sản xuất, bảo vệ người lao động và môi trường trong ngành khai thác than Việt Nam.