[發明專利]一種基于貝葉斯網絡的巖爆概率預測方法

在審

• 申請號: 202110293781.8
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112949202A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 吳忠廣;吳順川;陳宗偉;張宇;王冀
• 申請（專利權）人: 交通運輸部科學研究院;昆明理工大學;北京科技大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N7/00;G06F111/08;G06F119/14
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

1.一種基于貝葉斯網絡的巖爆概率預測方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)通過巖爆案例統計分析，提取6個特征參數，即最大切向應力σ_θ、巖石單軸抗壓強度σ_c、巖石單軸抗拉強度σ_t、應力強度比σ_θ/σ_c、巖石脆性系數σ_c/σ_t和彈性變形能指數W_et，確定特征參數的統計特征，其中統計特征包括均值、標準差、變異系數和分布類型；

(2)構建基于Copula理論的最優六維參數聯合概率分布函數；

(3)抽取N×6維獨立標準均勻分布隨機變量A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆，將A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆轉化成服從給定多維聯合概率分布函數的相關標準均勻分布變量U₁、U₂、U₃、U₄、U₅、U₆，通過等概率變換原則，將U₁、U₂、U₃、U₄、U₅、U₆轉化為N×6維相關非正態隨機變量X_σθ、X_σc、X_σt、X_σθ/σc、X_σc/σt、X_Wet；

(4)構建巖爆等級預測PSO-RF智能響應面計算模型：

Y＝g(X)

式中，Y為巖爆預測等級值，g(X)為巖爆預測等級值計算模型；

基于巖爆案例，采用RF智能響應面代替計算模型g(X)，建立6個特征參數與隧道巖爆預測等級之間的非線性映射關系，即

g(X)＝RF智能響應面

迭代運算中，N×6維相關非正態隨機變量X_σθ、X_σc、X_σt、X_σθ/σc、X_σc/σt、X_Wet轉換為X_σθ(i)、X_σc(i)、X_σt(i)、X_σθ/σc(i)、X_σc/σt(i)、X_Wet(i)，其中i＝1、2......N；

將N×6維相關非正態隨機變量X_σθ(i)、X_σc(i)、X_σt(i)、X_σθ/σc(i)、X_σc/σt(i)、X_Wet(i)，其中i＝1、2......N代入g(X)＝RF智能響應面中，計算巖爆等級；

(5)構建巖爆概率預測BN模型：建立巖爆概率預測BN模型，利用Copula-RF模型進行參數學習，計算出不同巖爆等級發生概率。

2.根據權利要求1所述基于貝葉斯網絡的巖爆概率預測方法，其特征在于：步驟(1)分布類型的確定方法包括以下步驟：

1)以正態分布Normal、對數正態分布Lognormal、伽瑪分布Gamma與威布爾分布Weibull分別估計6個特征參數的分布類型；

2)以Kolmogorov-Smirnov檢驗分別對6個特征參數的概率分布進行檢驗，其中用于Kolmogorov-Smirnov檢驗的kstest函數，根據樣本的經驗分布函數F_n(x)和指定的概率分布函數G(x)構造檢驗統計量D_n：

D_n＝max(|F_n(x)-G(x)|)

當D_n小于檢驗臨界值時，則樣本服從該概率分布函數。