矿井水害预警专家系统研究

论文摘要

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一。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、有效预警和应急一体化管理提供了参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究动态与发展趋势
• 1.2.1 研究现状
• 1.2.2 发展趋势
• 1.3 本文的研究内容和章节安排
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 章节安排
• 2 系统总体设计方案
• 2.1 系统需求分析
• 2.1.1 系统功能需求
• 2.1.2 系统性能需求
• 2.2 系统总体结构设计
• 2.2.1 系统功能模块设计
• 2.2.2 系统体系结构设计
• 2.3 系统开发平台的选择
• 2.3.1 操作系统的选择
• 2.3.2 开发工具的选择
• 2.4 本章小结
• 3 系统的知识生成与表达
• 3.1 预警专家系统知识的生成基础
• 3.1.1 数据的准备
• 3.1.2 数据的处理
• 3.2 预警专家系统知识的生成
• 3.2.1 插值方法的选取
• 3.2.2 反距离加权法的基本原理
• 3.2.3 反距离加权法的应用
• 3.3 预警专家系统知识的表达
• 3.3.1 矿井监测数据集与彩色空间色彩的映射
• 3.3.2 三维曲面的拟合绘制
• 3.4 实验应用
• 3.5 本章小结
• 4 系统的推理规则研究
• 4.1 基于水源预警的推理规则原理
• 4.1.1 单源数据预警
• 4.1.2 极值预警
• 4.1.3 多参数加权预警
• 4.2 基于导水通道预警的推理规则原理
• 4.2.1 “下三带”理论简介
• 4.2.2 各带厚度（深度）的确定
• 4.2.3 突水系数法
• 4.2.4 安全隔水层厚度法
• 4.2.5 阻水系数法
• 4.3 基于突水涌水量预测的推理规则原理
• 4.3.1 回采底板破坏型突水涌水量的预测
• 4.3.2 回采断层型突水涌水量的预测
• 4.4 预警专家系统的推理规则设计
• 4.5 本章小结
• 5 预警专家系统详细设计
• 5.1 专家系统概述
• 5.2 监测数据可视化模块设计
• 5.3 知识库的管理
• 5.3.1 知识获取的方式及过程
• 5.3.2 参数录入模块
• 5.3.3 知识规则的表示
• 5.3.4 数据库设计
• 5.3.5 动态库设计
• 5.3.6 知识库维护
• 5.4 推理机模型设计
• 5.4.1 推理机的设计原则
• 5.4.2 推理机模型设计
• 5.4.3 推理控制策略设计
• 5.4.4 不确定性的传播算法
• 5.4.5 基于规则的冲突消减策略研究
• 5.5 应用实例
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录