Прогнозирование выхода концентрата кремниевой руды с помощью методов машинного обучения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье рассматривается применение методов машинного обучения для прогнозирования выхода концентрата кремниевой руды. Проблема контроля содержания кремнезема является существенной для горнодобывающей промышленности, так как от этого зависит качество конечного продукта и его себестоимость [9; 10]. В процессе исследования данные, полученные с флотационной фабрики после проведения их предварительной обработки, были использованы на предмет выделения наиболее динамично изменяющихся факторов (показателей флотации). Были обучены модели случайного леса и рекуррентной сверточной нейронной сети LSTM с разным набором входных признаков. Оценка качества используемых моделей производилась с помощью метрик среднеквадратичной ошибки (MSE), средней абсолютной ошибки (MAE) и коэффициента детерминации (R-squared). В результате экспериментов было установлено, что моментальные показатели флотации в меньшей степени влияют на улучшение качества прогноза, а уникальные переменные, взятые с различным лагом, приводят к повышению точности. Результаты исследования могут быть использованы на предприятиях, занимающихся переработкой кремниевой руды, для более полной автоматизации и оптимизации процессов управления флотацией.

Об авторах

Ольга Станиславовна Буслаева

Южно-Уральский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: buslaevaos@susu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7763-527X
SPIN-код: 7432-6003
Scopus Author ID: 57221265394

кандидат технических наук; доцент, кафедра цифровой экономики и информационных технологий

Россия, г. Челябинск

Вячеслав Анатольевич Конов

Южно-Уральский государственный университет

Email: konovva@susu.ru
ORCID iD: 0009-0004-8489-2997
SPIN-код: 2502-5832

кандидат технических наук; доцент, кафедра цифровой экономики и информационных технологий

Россия, г. Челябинск

Александр Гилич Палей

Южно-Уральский государственный университет

Email: paleiag@susu.ru
ORCID iD: 0009-0005-3793-301X
SPIN-код: 5542-6772
Scopus Author ID: 57205615841

кандидат технических наук; доцент, кафедра цифровой экономики и информационных технологий

Россия, г. Челябинск

Николай Александрович Ушаков

Южно-Уральский государственный университет

Email: kashak2000@gmail.com

аспирант, кафедра цифровой экономики и информационных технологий

Россия, г. Челябинск

Список литературы

  1. Pavlov A.V., Polinov A.A., Spirin N.А. et al. Use of model systems for solving new technological problems in blast-furnace production // Metallurgist. 2017. No. 61 (5-6). Pp. 448–454. doi: 10.1007/s11015-017-0516-7.
  2. Spirin N.A., Polinov A.A., Gurin I.A. et al. Information system for real-time prediction of the silicon content of iron in a blast furnace // Metallurgist. 2020. No. 63 (9-10). Pp. 898–905. doi: 10.1007/s11015-020-00907-y.
  3. Павлов А.В. и др. Информационно-моделирующая система прогнозирования состава и свойств конечного шлака в доменной печи в режиме реального времени // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2023. Т. 66. № 2. С. 244–252. doi: 10.17073/0368-0797-2023-2-244-252.
  4. Song J., Xing X., Pang Z., Lv M. Prediction of silicon content in the hot metal of a blast furnace based on FPA-BP model // Metals. 2023. No. 13. P. 918. doi: 10.3390/met13050918.
  5. Спирин Н.А., Лавров В.В., Рыболовлев В.Ю. и др. Цифровая трансформация пирометаллургических технологий: состояние, научные проблемы и перспективы развития // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2021. № 64 (8). С. 588–598. doi: 10.17073/0368-0797-2021-8-588-598.
  6. Zhou H., Zhang Y., Yang C., Sun Y. Deep learning based silicon content estimation in ironmaking process // IFAC-PapersOnLine. 2020. Vol. 53. No. 2. Pp. 10737–10742. doi: 10.1016/j.ifacol.2020.12.2854.
  7. Фомичева С.Г., Конев А.В. Адаптивная система управления содержанием оксида кремния в шлаках при переработке медно-никелевых руд // Программные продукты и системы. 2014. № 3 (107). С. 131–140. EDN: TPOVTV.
  8. Соколов Б.В., Юсупов Р.М. Концептуальные основы оценивания и анализа качества моделей и полимодельных комплексов // Известия РАН. Теория и системы управления. 2004. № 6. С. 6–16. EDN: OSKXTP.
  9. Kaung P.A., Isakov A.E., Panfilov I.A. et al. Principles for forming environmentally safe and economically effective sustainable development of geo resources // MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2024. No. 7-1. Pp. 159–175.
  10. Yang K., Hu C. A prediction method of silicon content in hot metal of blast furnace // Metallurgiya. 2022. Vol. 61. No. 3-4. Pp. 581–584.
  11. Drumond P., Kappes D., Moraes C. de et al. Soft sensor: Machine learning tradicional ou deep learning? // 22°. Seminário de Automação e TI. São Paulo, 2018. Pp. 231–242. doi: 10.5151/2237-0234-31915.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Информация о датасете

Скачать (233KB)
3. Рис. 2. Среднее количество уникальных значений за час

Скачать (401KB)
4. Рис. 3. Среднее количество уникальных значений за день

Скачать (415KB)
5. Рис. 4. Матрица корреляции

Скачать (499KB)


Ссылка на описание лицензии: https://www.urvak.ru/contacts/

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».