新一代煤与瓦斯突出预测专家系统研制.pdf

224 新一代煤与瓦斯突出预测专家系统研制 郝吉生1，倪小明1，刘其轩2 (1．河南理工大学资源环境学院，河南 焦作454003； 2．华州煤电集团公司，河南 焦作 454000) 摘 要：以前见诸报道的煤与瓦斯突出预测专家系统多为基于Dos操作 系统的，这与当前的主流操作平台Wi挑提供的便利的用户环境很不协调； 为此，本文在全面分析了煤与瓦斯突出影响因素并构建了突出预测推理知识模 型的基础上，-借助Ⅻ6．1开发工具设计实现了基于Wi抵平台的新一代煤 与瓦斯突出预测专家系统，并采用可视化的、面向对象的综合知识表示方式和 规则知识表示方法，推理机采用混合推理策略。初步应用表明，本专家系统基 本能以“准”专家水平对采掘工作面煤与瓦斯突出做出预测，较以往预测手段 预测精度有明显提高。 关键词：预测；煤与瓦斯突出；知识模型；专家系统 O引言 煤与瓦斯突出是发生在煤矿井下的一种地质灾害，常造成井下生产设施的严重破坏 和人员的重大伤亡，威胁煤矿安全生产。由于影响煤与瓦斯突出因素的复杂性、观测的 间接性(难以亲临现场全程观测其发生、发展的演变过程)和研究程度的局限性…，导 致煤与瓦斯突出预测的实际效果常不尽人意。专家系统作为人工智能最为活跃的一个分 支，它能准确表达、存储和处理领域专家的知识和经验，进而模拟人类专家对领域问题 进行求解，从而克服了生产现场专家的不足，有效提高预测精度。 本文采用知识工程方法和技术，对人类专家开展采掘工作砸煤与瓦斯突出预测的有 关知识与经验进行挖掘和提炼，归结出了相应的突出预测推理知识模型；而后，应用面 向对象的程序设计方法和专家系统开发技术，设计建造了基于windo啪平台的、对用户 友好的采掘工作面煤与瓦斯突出预测专家系统，步应用表明可以实现采掘工作面煤与瓦 斯突出的正确预测，同时给出响应的防突措施和建议，具有较好的应用前景。 l专家系统的结构 一个完整的专家系统如图1所示[2|，它是由知识库、推理机、工作内存、解释器、 郝吉生等：新一代煤与瓦斯突出预测专家系统研制 225 知识获取器和人机接口等六部分组成。知识库用 于存储领域专家知识，主要包括领域共有知识和 专家特有的启发式知识；推理机实质即一组程 序，根据用户提供的事实、数据，利用知识库中 的知识，按一定的推理策略和算法，去解决当前 的问题；工作内存用于存放本次问题求解过程中 的事实及推理过程中生成的中间结构和证据；解 释器负责回答用户提出的各种问题，是实现系统 圈l专家系统结构 透明性的主要模块；知识获取器即进行知识挖 掘，并将其转化为新知识补充到知识库中，或对知识库中的原有知识进行修改或更薪； 人机接口则主要是实现用户与系统之间的信息交互。 2采掘工作面煤与瓦斯突出推理知识模型 2．1影响采掘工作面煤与瓦斯突出的因素分析 建立采掘工作面煤与瓦斯突出预测专家系统的关键是搞清楚突出事件与各种影响因 素之间的相关规律。在广泛收集、整理与归纳采掘工作面煤与瓦斯突出预测人类专家经 验和知识的基础上，对焦作东部矿区历年来煤与瓦斯突出的实际资料进行了认真分析和 提炼，归结出了采掘工作面煤与瓦斯突出预测的推理知识模型(图2)。 掘进工作砸预测 石门揭煤工作面 I I 煤巷掘进工作面 l i采煤工作面 “短路”条件满足 综合指标法 l 1 瓦斯解吸指标法 盒 南 地质构造特殊区 突出预兆显现区 D≥o K≥50 △h。≥160 K。≥o．4 l l l I l l l l I l 压 煤 采 煤 煤 支 煤 瓦 打 性 厚 掘