[发明专利]一种冲击地压多参量动态趋势预警方法

权利要求书

1.一种冲击地压多参量动态趋势预警方法，其特征在于，包括：

S101，根据现场微震监测系统实时监测数据，利用Mann-Kendall趋势检验法对冲击地压孕育演化过程中的“时-空-强”多元前兆预警指标变化趋势进行描述，以各指标变化趋势是否符合冲击地压前兆表征规律为预警准则进行预警；

S102，利用混淆矩阵评价各指标的预警效能；

S103，基于预警效能最大化原则进行指标优选；

S104，将优选指标对应的预警效能作为权重进行多指标融合得到冲击危险综合异常指数；

S105，将冲击危险综合异常指数与对应量化分级标准进行对比以确定冲击危险等级；

S106，定期于现场实际监测数据驱动下进行指标优选及权重更新；

其中，所述根据现场微震监测系统实时监测数据，利用Mann-Kendall趋势检验法对冲击地压孕育演化过程中的“时-空-强”多元前兆预警指标变化趋势进行描述，以各指标变化趋势是否符合冲击地压前兆表征规律为预警准则进行预警包括：

采集现场微震监测系统实时监测数据，以特定的时间窗及滑移步长对原始监测数据进行预处理，得到冲击地压危险“时-空-强”多元前兆预警指标的时间序列；其中，所述冲击地压危险“时-空-强”多元前兆预警指标包括：

反映时间维度的日总频次、频次偏差值、平均总频次、缺震、A(b)值、微震活动标度、算法复杂度、P(b)值和时间信息熵；其中，A(b)值和P(b)值为地震学基本定律之一的古登堡-里克特方程中经验常数b的衍生指标，A(b)值表示为：

其中，N为微震总数，M_i为微震事件能级；

P(b)值表示为：

反映空间维度的微震活动度和震源集中程度；

反映强度维度的日最大能量、日总能量、日平均能量、能量偏差值、平均总能量、断层总面积和b值；

其中，日最大能量、日总能量、日总频次、日平均能量、能量偏差值、频次偏差值、平均总能量、微震活动度、缺震、A(b)值、断层总面积、平均总频次、微震活动标度、算法复杂度属于正向预警指标，即其值越高表示冲击危险性越大；震源集中程度、b值、P(b)值、时间信息熵属于负向预警指标，即其值越低表示冲击危险性越大；

利用Mann-Kendall趋势检验法判定各预警指标的实时变化趋势，以各指标变化趋势是否符合冲击地压前兆表征规律为预警准则进行预警；

其中，所述以特定的时间窗及滑移步长对原始监测数据进行预处理，是指将原始监测数据从不规则时间序列转化为规则时间序列，包括：

定义一个长度为Δt的滑动时间窗，将采集的监测数据时间序列划分为n个长度为Δt的数据集且分别对应时间窗末尾的时刻，即其中T_i时刻的数据集记为X_i[x₁,x₂,x₃,...,x_k]，k≤t,0i≤n，其中，Δt为滑动时间窗的长度，T_i为第i个时间窗末尾对应的时刻；

计算X_i中所有样本对应的预警指标值y_i，将预警指标值y_i按顺序排列即可得到转换后的规则时间序列，记为Y[y₁,y₂,y₃,...,y_n]；

其中，所述利用Mann-Kendall趋势检验法判定各预警指标的实时变化趋势包括：

将预警指标规则时间序列Y[y₁,y₂,y₃,...,y_n]划分为m个时间窗长度为Δa的数据集且分别对应时间窗末尾的时刻A_i，即A_i时刻的数据集为Y_i[y₁,y₂,y₃,...,y_q]，10≤q≤a,0i≤m，计算Y_i的检验统计量S：

其中，sgn(·)表示符号函数，q表示Y_i[y₁,y₂,y₃,...,y_q]数据集的长度，y_p表示第p个数据，p＝1,2,3...q-1，y_j表示第j个数据，j＝p+1,2,3...q；

根据得到的Y_i的检验统计量S，确定Y_i的检验标准量Z：

当Z0时，T_i时刻的预警指标具有增长趋势；当Z0时，T_i时刻的预警指标具有降低趋势；当Z＝0时，T_i时刻的预警指标不具有明显变化趋势。