【TL73】硕士论文：矿井水害预警专家系统研究.doc文档存档

我国是世界上最大的煤炭 生产和消费国，煤炭作为次能源，在我国能源消费结构中所占比重高达，产量占 世界煤炭产量的比重由年的上升到年的。

其中原煤总产量的 以上属于井工开采。

由于我国煤矿地质水文地质条件总体来讲十分复杂，受水害威章小结 结论与展望 结论 展望 致谢 参考文献 附录 绪论 绪论 选题背景及研究意义 随着经济的快速发展，能 绪论 选题背景及 ， ， 部分内容简介部分内容简介 ， ， ， 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 发展趋势 本文的研究内容和章节安排 研究内容 章节安排 系统总体设计方案 系统需求分析 系统功能需求 系统性能需求 系统总体设计 系统功能模块设计 系统体系结构设计 系统开发平台的选择 操作系统的选择 开发工具的选择 本章小结 煤矿监测数据可视化方法设计与实现 三维体数据的生成 数据的准备 数据的处理 三维体数据的插值拟合 插值方法的选取 反距离加权法的基本原理 反距离加权法的应用 可视化设计 矿井监测数据集与彩色空间色彩的映射 三维曲面的拟合绘制 实验应用 本章小结 煤矿水害预警方法及推理规则 基于水源预警方法研究 单源数据预警 极值预警 多参数加权预警 基于导水通道形成的预警方法研究 下三带理论简介 各带厚度深度的确定 突水系数法 安全隔水层厚度法 阻水系数法 突水涌水量预测方法研究 回采底板破坏型突水涌水量的预测 回采断层型突水涌水量的预 本章小结 预警专家系统详细设计 专家系统概述 监测数据可视化模块设计 知识库的管理 知识获取的方式及过程 参数录入模块 知识规则的表示 数据库设计 动态库设计 知识库维护 推理机模型设计 推理机的设计原则 推理机模型设计 推理控制策略设计 不确定性的传播算法 基于规则的冲突消减策略研究 应用实例 本章小结 结论与展望 结论 展望 致谢 参考文献 附录 绪论 绪论 选题背景及研究意义 随着经济的快速发展，能源的需求与日俱增，然而针对传统能源石油煤炭等资 源的开采却不尽人意，尤其在煤炭的开采过程中，随着能源消耗需求的不断增加，煤矿 开采层位不断加深，从而致使矿井水文地质条件越加复杂，。

我国是世界上最大的煤炭 生产和消费国，煤炭作为次能源，在我国能源消费结构中所占比重高达，产量占 世界煤炭产量的比重由年的上升到年的。

其中原煤总产量的 以上属于井工开采。

由于我国煤矿地质水文地质条件总体来讲十分复杂，受水害威 胁的煤炭储量约占探明储量的，仅华北地区受地板承压水威胁的煤炭储量约为 亿吨。

煤矿水害是与瓦斯粉尘爆炸顶板冒列火灾等并列的五大灾害之，其严重程 度仅次于瓦斯，位列于第二。

长期以来，因为煤矿水害事故而造成的国家和人民财产及 经济损失极为严重。

例如年煤矿企业发生伤亡事故起，死亡人 年死亡事故起，死亡人年死亡事防治水的工作成果较少，其次由于地理位置具有差异性， 其研究成果与我国煤矿企业安全生产所需相差较大。

我国预警理论研究是从经济循环波动问题入手的，起始于世纪年代中期，此 后经不断的完善和发展，其理论在煤矿预警领域也涌现了大量的研究成果。

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