小波-极限学习机在瓦斯涌出量时变序列预测中的应用

针对煤矿瓦斯涌出量预测中经常出现变量难以获取等问题,为了提高瓦斯涌出量的预测精度和可靠性,提出将小波包分解方法与极限学习机相结合,构建瓦斯涌出量的小波-极限学习机时变预测模型。首先,通过小波包分解重构将瓦斯涌出量时变序列分解成高、低频率不同的分量,然后采用极限学习机对小波包分解重构后的时间序列进行预测,再叠加预测值,得到最终的预测结果。以山西天池煤矿某工作面瓦斯涌出量监测时序样本为例,为体现模型的优越性,设置2个对照模型,即小波-BP模型和未经小波处理的极限学习机模型。结果表明:该模型预测相对误差为0.42%～10.45%,平均相对误差仅为2.50%,小波-BP模型的预测相对误差为0.33%～7.33%,平均相对误差为3.42%,未经小波处理的极限学习机模型的预测相对误差为1.59%～13.09%,平均相对误差为4.25%,小波-极限学习机模型的预测精度和泛化能力均高于对照模型;小波包分解重构方法的引入能有效降低数据复杂度,大幅度提高预测精度,为瓦斯涌出量时变序列的预测提供了新的思路。