基于神经网络模型的煤矿安全预警专家系统研究

论文摘要

我国煤矿发生瓦斯爆炸、突出事故有统计的己有上万次,其带来的经济损失和人员伤亡在我国煤矿重大事故中占据着十分重要的位置。因此,如何准确、有效地对煤矿事故的危险性进行评价和预测,是提高煤矿安全生产亟待解决的重要课题。这就要求开发有效的瓦斯安全预警专家系统,从而客观、科学地对瓦斯爆炸危险性进行预测,以确保煤矿的安全生产。本文首先简述了煤矿安全预警专家系统的研究背景,以及国内外有关矿业专家系统的研究概况、发展现状,并说明了本课题的研究背景、目的及意义;其次对本课题所涉及到的原理、方法及关键技术进行了分析和讨论,并针对传统专家系统的不足,将人工神经网络技术引入煤矿安全预警专家系统中,利用神经网络的优势,对传统神经网络进行了改进,从而提出了基于神经网络的煤矿安全预警专家系统;然后对煤矿安全预警专家系统做了简要的需求分析,在需求分析的基础上,明确了系统应具有的结构和功能,并进行了系统总体设计;接着对瓦斯爆炸的条件、影响因素进行了分析,并根据瓦斯安全方面的一些安全评价指标对煤矿安全预警专家系统中瓦斯安全等级进行了划分,通过对神经网络模型的研究,并结合瓦斯安全方面的大量数据,建立了神经网络模型,得出最优的神经网络参数,从而完成了神经网络中知识的获取和知识的表示;最后介绍了系统的运行环境、开发语言及数据库,并利用VC++对系统进行了开发,实现了系统的部分功能,讨论了系统运行后所得出的结果,并把系统运用在江西高桥煤矿生产中,结果表明该系统能对煤矿安全生产运行状态进行综合评价和预测,从而实现实时分析和综合评价煤矿安全等目标,它对于预防和减少煤矿安全事故将起着非常积极的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 专家系统研究的发展概况
• 1.2.1 国外发展概况
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.2.3 专家系统的研究现状
• 1.3 煤矿安全预警专家系统的研究目的及意义
• 1.4 本文主要研究内容及论文结构
• 第二章 煤矿安全预警专家系统中理论、方法与技术
• 2.1 专家系统
• 2.1.1 专家系统概念
• 2.1.2 专家系统分类及其特点
• 2.2 人工神经网络
• 2.2.1 基本概念和特征
• 2.2.2 人工神经网络模型
• 2.2.3 BP 神经网络
• 2.3 专家系统与人工神经网络的结合
• 2.3.1 传统专家系统的讨论
• 2.3.2 神经网络专家系统的讨论
• 2.3.3 神经网络专家系统的开发方法
• 第三章 煤矿安全预警专家系统的设计
• 3.1 需求分析
• 3.2 系统设计原则
• 3.3 系统开发目标
• 3.4 系统总体设计
• 3.4.1 系统的总体结构
• 3.4.2 系统功能设计
• 3.5 系统的总体框架结构
• 第四章 瓦斯安全预警专家系统详细设计
• 4.1 煤矿瓦斯爆炸分析
• 4.1.1 瓦斯爆炸事故机制分析
• 4.1.2 瓦斯爆炸的条件及影响因素
• 4.1.3 瓦斯爆炸危险等级的划分
• 4.2 系统知识库中知识的表示
• 4.2.1 面向对象知识表示方法的引入
• 4.2.2 面向对象知识表示的实现
• 4.3 神经网络模型的设计
• 4.4 神经网络模型的建立
• 4.4.1 知识的获取及表示
• 4.4.2 神经网络性能的改进
• 4.4.3 模型的训练及学习
• 4.5 推理机制的研究
• 第五章 瓦斯安全预警系统的开发与实现
• 5.1 系统的运行环境
• 5.2 开发语言
• 5.3 数据库的选择
• 5.4 系统的功能实现
• 5.4.1 系统主界面
• 5.4.2 神经网络的训练和测试
• 5.4.3 瓦斯安全预测
• 5.4.4 系统其它功能
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 论文发表情况
• 研究成果