如李华根 据综合集成理论的思想构建了基于的煤矿安全实时智能监控预警系统的整 体模型。田水承李莉分析了煤矿监测系统的不足对煤矿安全预警系统的框架进行 了构建。孙立峰等通过分析煤矿企业事故的致因模型构建安全预警管理指标体系。 熊庭伟等提出基于综合监测系统和的煤矿井下瓦斯爆炸预警系统。芮雪琴 等构建了高产高效矿井建设预警评估指标体系对矿井生产能力子系统进行预警。中西安科技大学硕士学位论文 国矿业大学的乔伟等在突水系数的基础上引入反映充水含水层富水性的指标单位涌 水量提出评价底板突水危险性的新方法突水系数单位涌水量法。作为突水系 数法的进步补充可为含水层富水性较弱而突水系数较大的深部开采底板突水安全评 价提供参考。 专家系统的研究状况 专家系统的产生与发展 专家系统按其发展过程大致分为三个阶段即初创期年前成熟期 年和发展期年至今。人工只能早起都是学术性的其程序都是用来 开发游戏的。到了世纪年代中期专家系统已逐步成熟起来其观点逐渐被人们 接受并先后出现了批卓有成效的专家系统其中最具代表性的是肖特立夫等人的 系统。另外还有个非常成功的专家系统系统它也是第个取 得明显经济效益的专家系统。到了世纪年代初期医疗专家系统占了主流主要 原因是它属于诊断型系统且开发比较容易。年代中期专家系统又主要应用到了商业 化运行并为各行业产生了非常显著的经济效益。最著名的是公司与卡内基梅隆 大学合作开发的专家系统它用于计算机的辅助配置设计。到了年代后 期随着专家系统的应用日益广泛处理问题的难度和复杂度不断增大。面向对象神 经网络和模糊技术等新技术的迅速崛起为专家系统注入了新的活力。在这期间开发的 专家系统按其处理问题类型可以分为解释型预测型诊断型设计型规划型监视 型调试型修正型教学型和控制型其应用领域也涉及到了农业商业化学通 讯计算机系统医学等方面并已经成为人们常用的解决问题的手段之。 目前已研究的专家系统模型有很多种。其中较为流行的有基于规则的专家系统基 于案例的专家系统基于框架的专家系统基于证据理论的专家系统基于人工神 经网络的专家系统和基于遗传算法的专家系统等。 煤矿水害预警专家系统的研究成果 江苏省煤田地质局中国矿业大学和河南煤炭科学研究所共同研究了套煤矿水害 防治专家系统叙述了煤矿水害防治专家系统的突水类别判断矿井涌水量计算水 文地质类型确定等主要内容。阐明了系统结构及知识库数据库推理机解释库辅 助模块的建立方式和编程手段以演马庄煤矿为例从判别矿井水文地质类型判别突 水水源及突水通道预测突水量提出水害治理措施。 陆火林潘树仁黄伟斌等研究了煤矿水害防治专家系统知识库的建立主要介 绍了系统知识获取的三种方式及获取过程阐述了系统的知识表示及问题求解列举了 其应用成果。 山东科技大学的张文泉等提出的矿井水害防治专家系统在分析了矿井水危害现 状及专家系统研究概况的基础上介绍了矿井水害防治专家系统的总体设计和系统结构绪论 着重介绍了该系统多种方法相辅相成的决策推理机制最后给出了应用实例。 江苏煤炭地质局的潘树仁采用基于可信度的方法建立了煤矿水害防治的不精确推 理模型并给出了该模型中不同规则的不确定性和传播算法为建立煤矿水害预防专 家系统提供了基础。 此外北京电视大学的冯雅君等进行了采煤工作面突水预测专家系统研究武强等 人也对华北煤田底板岩溶承压水突出专家系统进行了研究山东科技大学特采所完成了 国家自然科学基金项目奥陶系石灰岩水威胁煤层开采安全性评价及突水预测专家系 统。 发展趋势 随着计算机技术的发展越来越的学者开始将预警理论与人工智能等多学科知识进 行综合运用专家系统作为人工智能的个重要分支它的应用几乎已渗透到自然界 的各个领域。它同自然语言理解机器人学并列为人工智能的三大研究方向并且是人 工智能中最活跃的分支。 随着神经网络和数据库技术的发展必然引起专家系统的变革。 专家系统与神经网络结合 用神经网络建立专家系统不需要组织大量的产生式规则也不需要进行树搜 索机器可以自组织自学习并可进行模糊推理这对用传统人工智能方法建立专家系 统最感困难的知识获取和推理等问题提供了新的途径。 专家系统与数据库结合 人工智能与数据库技术是计算机科学的两大重要领域。越来越多的研究成果表明 这两种技术的相互渗透将会给计算机应用带来更广阔的前景。 专家系统可借鉴数据库关于信息存贮共享并发控制和故障恢复技术。对专 家系统中的知识库管理设计以及对大型知识库共享知识库和分布式知识库提供帮助 改善专家系统的特性使之规模提高到实用水平。如数据库的基本范例输入检索 更新等可作为新的知识库范例数据库的基本目标共享性性分布性等可作为 新的知识库基本目标数据库的三级表示与设计方法可用作新的知识库设计方法。 建立组合专家系统及多专家系统的协同化 建立多专家系统也是提高专家系统求解效率有效的办法由于各子专家系统的 知识是不完全而又相互关联的从而它们之间的协同便成了重要问题。建立多专家系统 的协同问题包括如下的内容任务的分解分配数据知识的通讯传送结果的综合 评价及不确定性和不致性处理专家系统工作状态的改变。 西安科技大学硕士学位论文 本文的研究内容和章节安排 研究内容 煤矿水害预警系统的基本流程是在巷道些部位施工若干个钻孔然后在预定的 位置布置监测断面或按照特定的工艺埋设传感器将传感器与数据采集发射器连接发 射器隔定时间段将采集来的数据发射到地面监控中心对数据进行实时的监测数据 处理及可视化预警方法研究专家系统建立水情预警等。而本文只针对软件系统做 详细的分析和研究。 本系统是个硬件和软件相结合的应用系统本人主要承担软件方面的研究内容 为 监测数据可视化研究。将枯燥乏味的监测数据形象地表达出来能够给人以直 观清晰的感觉。即监测数据的可视化。 水害预警规则研究。煤矿受到水害的影响很大需要对煤矿发生突水事故从本 质上进行分析研究些发生水害的预警方法并且将其抽象成系统规则。 专家系统的建立。专家系统作为本系统的核心架构就需要对专家系统中知识 的获取知识库建立推理机的设计及推理过程中的冲突消减进行研究。 章节安排 本课题所研究的技术主要为 第章绪论首先介绍了选题的背景和研究意义以及结合相关资料介绍了目前 国内外在该领域的研究现状最后简单介绍了论文的主要研究内容及章节安排。 第二章系统总体设计方案从软件的功能需求和性能需求出发主要介绍了系统 的组成给出了系统的体系结构并且对系统的开发平台和工具做了简单的介绍。 第三章预警专家系统的知识生成及表达首先对目前各插值方法进行了研究比 较利用反距离加权算法对离散监测数据进行插值拟合生成了专家系统的知识基础最 后知识可视化表达进行了研究技术进行了研究设计并给出了实验部分。 第四章煤矿水害预警方法研究及推理规则的设定在上章数据的基础上对水 源参数进行预警方法的研究最后根据这些预警方法对专家系统中的规则进行了设计。 第五章专家系统详细设计详细介绍了专家系统在开发过程中各个模块的实现。 第六章结论与展望对本文的研究工作进行了总结性的论述总结了论文的主要 工作存在若干的问题及解决办法并对本项研究未来的发展进行了展望。 论文题目矿井水害预警专家系统研究 专业计算机应用技术 硕士生马巨鹏签名 指导教师李占利签名 摘要 煤炭是我国的重要能源而煤矿水害已经成为矿井灾害的主要因素之。论文结合 影响煤矿发生水害等多种因素在充分了解国内外相关领域研究现状基础上进行了矿 井水害预警专家系统的研究。主要研究内容和成果如下 本文首先对矿井水害预警专家系统知识的生成与表达进行了研究。通过对预警专家 系统知识的组成和数据处理进行分析利用反距离加权插值算法将水文地质参数的监测 数据点插值拟合成三维空间数据构建知识的数据基础并对其进行三维可视化表达研 究增强其知识的交互性。 其次对矿井水害预警的推理规则及其设计进行了研究。通过对基于水源的单源数据 预警极值预警多参数加权预警等预警原理进行分析结合突水系数法阻水系数法 以及涌水量的预测方法对矿井水害预警的推理规则进行设计研究。预警推理规则为预警 专家系统提供了可靠的预警理论支持。 最后在以上研究基础上开发了矿井水害预警专家系统。系统中研究了产生式规则 的表示详细设计了基于关系数据库技术的煤矿预警知识库。针对煤矿预警过程的复杂 性的特点采用了双向混合推理与不精确推理相结合的推理策略并针对推理过程中发 生的知识匹配冲突问题给出了冲突消减策略。 本文所研究的煤矿水害预警专家系统为煤矿的安全生产有效预警和应急体化管 理提供了参考。 关键词煤矿水害可视化专家系统预警 研究类型应用研究 目录 目录 绪论 选题背景及研究意义 国内外研究动态与发展趋势 研究现状