[发明专利]一种基于copula函数尾部关联分析的工作面瓦斯预警方法

权利要求书

1.一种基于copula函数尾部关联分析的工作面瓦斯预警方法，它包括以下步骤，其特征在于：

(1)从矿井安全生产监控系统中，以时间m为间隔，截取工作面及其运输巷瓦斯浓度(X_t，Y_t)t＝1，2，…，n，X_t，Y_t分别为工作面运输巷和工作面瓦斯浓度；

(2)将两组瓦斯浓度样本(X_t，Y_t)，用核密度估计法检验样本的分布形态；

(3)将工作面及其运输巷瓦斯浓度的时间序列分布X_t，Y_t，转化为各自的累积分布函数值，形成新的序列(u_t，v_t)，其中u_t，v_t为t时刻工作面运输巷和工作面瓦斯浓度的概率值，并画出它们的散点图；

(4)根据散点图、样本分布形态选取符合条件的copula函数；

(5)根据样本计算copula模型函数的Kendal秩系数τ和参数θ；

(6)根据参数θ得出copula函数的解析表达式K(t)和非参数估计分别对copula函数的非参数估计分布函数和通过解析法得到的理论分布函数进行KS拟合优度检验，确定拟合效果最好的模型函数；

(7)通过最优copula函数模型计算不同条件概率时的上尾相关系数λ(α)，以最大概率相关系数对应的分位数值作为瓦斯预警阀值。

2.根据权利要求1所述的基于copula函数尾部关联分析的工作面瓦斯预警方法，其特征在于：步骤(4)所述的包括两样本边际分布均符合正态分布时选取正态copula函数族，两样本边际分布均不符合正态分布则采用Archimedes copula函数族进行构造；二元Archimedes copula函数中，Gumbel copula对变量间的上尾相关变化较敏感；No.12copula、No.14copula能够快速捕捉变量间上下尾的相关变化。

3.根据权利要求1所述的基于copula函数尾部关联分析的工作面瓦斯预警方法，其特征在于：所述步骤(5)包括(X_i，Y_i)，i＝1，2，…，n是其容量为n的样本集，利用两样本的Kendall秩相关系数τ的估计量去估计τ即：

利用非参数法通过Kendall秩系数τ与参数θ的关系间接求得copula函数参数θ的估计值，

Gumbel copula函数：

No.12 copula函数：

No.14 copula函数：

4.根据权利要求1所述的基于copula函数尾部关联分析的工作面瓦斯预警方法，其特征在于：所述步骤(6)包括二维Archimedes copula函数为C，函数C(U，V)的分布函数为K(t)，其生成函数记为κ(·)，

κ^-1为生成元函数κ(·)的一阶导数；随机变量：

n为样本容量，为联合分布的经验分布，sign(x)为符号函数。K(t)的非参数估计为：

5.根据权利要求1所述的基于copula函数尾部关联分析的工作面瓦斯预警方法，其特征在于：所述步骤(7)包括

X，Y是关联随机变量，α是条件概率，q_α是相对于α的分位数，分别计算模型函数条件概率为0.7、0.75、0.85、0.95时的上尾相关系数λ(α)值，选取相关系数最强的λ(α)对应的分位数q_α做为最大概率瓦斯预警阀值进行预警检验。