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基于LightGBM的煤矿从业人员肺通气功能障碍风险预测OA

LightGBM-based risk prediction of pulmonary ventilation dysfunction in coal mine workers

中文摘要英文摘要

为预防和控制煤矿从业人员肺通气功能障碍,降低发生煤工尘肺带来的损失,以煤矿从业人员职业健康体检数据为基础,筛选出影响肺通气功能障碍的 8 个重要指标;基于 LightGBM算法构建煤矿从业人员肺通气功能障碍预测模型,通过网格搜索优化超参数,选用预测准确率、精确率、召回率、F1 分数和 AUC 值等对预测模型进行全面评价,并与 LR、XGBoost 这2 种常用机器学习算法对比.结果表明:在所有影响因素中,年龄对肺通气功能障碍的影响最大,吸烟和BMI 次之;基于 LightGBM 的模型预测性能最优,AUC 值达到 0.85,预测准确率为 81%,精确率为79%,召回率为81%,F1 分数为0.77,均高于XGBoost 和LR 模型预测性能;在79 位煤矿从业人员肺通气功能障碍风险预测中,8 人存在患肺通气功能障碍的可能,年龄在30~39 岁之间、工龄为10~15 a、工作性质存在接触粉尘的情况、BMI 为超重或肥胖、经常吸烟饮酒的煤矿从业人员患肺通气功能障碍的风险较高.研究为煤矿从业人员健康保障与企业稳定发展提供参考.

To prevent and control pulmonary ventilation dysfunction in coal mine workers and reduce losses caused by coal workers'pneumoconiosis,this study used occupational health examination data of coal mine workers to screen eight important indicators affecting pulmonary ventilation dysfunction.A prediction model for pulmonary ventilation dysfunction in coal mine workers was constructed based on the LightGBM algorithm,and its hyperparameters were optimized by grid search.Prediction accuracy,precision,recall,F1 score,and AUC were used to comprehensively evaluate the model,and the results were compared with those of LR and XGBoost,two commonly used machine learning algorithms.The results show that,among all influencing factors,age has the greatest effect on pulmonary ventilation dys-function,followed by smoking and BMI.The LightGBM-based model achieves the best predictive per-formance,with an AUC of 0.85,prediction accuracy of 81%,precision of 79%,recall of 81%,and an F1 score of 0.77,all higher than those of the XGBoost and LR models.Among the 79 coal mine work-ers included in the risk prediction of pulmonary ventilation dysfunction,8 were identified as possibly having the disorder.Coal mine workers aged 30~39 years,with 10~15 years of service,exposed to dust in their work,with overweight or obese BMI,and who regularly smoke and drink have a higher risk of pulmonary ventilation dysfunction.The study provides a reference for workers'health protection and the stable development of enterprises.

李磊;袁泉;折亚亚;支梅

西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054||西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054||西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054||西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054||陕西省未来能源化工有限公司,陕西 榆林 719000西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054||西安科技大学 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室,陕西 西安 710054

资源环境

煤矿从业人员肺通气功能障碍影响因素风险预测LightGBM

coal mine workerspulmonary ventilation dysfunctioninfluencing factorsrisk predictionLightGBM

《西安科技大学学报》 2026 (3)

553-564,12

国家自然科学基金项目(52074214)陕西省杰出青年科学基金项目(2025JC-JCQN-038)

10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2026.0308

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