Введение к работе
Актуальность темы диссертации определяется тем, что одной из важнейших задач геомехиники является обеспечение высокоаффективной и безопасной работы шахт с минимальными затратами на их поведение и поддержание, а также с минимальными потерями угля. Научно-исследовательские работы и практический опыт показали, что решить эту задачу для подготовительных выработок можно путем правильного выбора расположения выработок в массиве .угля, а также выбора соответствующих способов и параметров охраны и средств поддержания выработок. Таким образом, исследуемой предметной областью является множество подготовительных выработок, проектирование которых заключается в решении целого класса задач.
Эти задачи можно по виду используемой ими информации разбить на два класса. К первому классу относятся задачи расчетного характера, связанные ' с формально-математической обработкой данных, сосредоточенных в базе данных (БД) по подготовительным выработкам: расчет смещений в выработке, расчет параметров основной крепи, расчет <репи усиления.
Другой класс задач связан с использованием неформализованных знаний специалистов-экспертов на базе экспертных систем (ЭС) и баз знаний (БЗ). К этому классу можно отнести следующие задачи: определение класса кровли, выбор средств искусственного ограждения, зыбор способов охраны выработки.
Решение этих задач лежит в основе принятия того или иного технического решения по поддержании выработки в рабочем состоянии. ?аким образом, от надежности данных при решении задач определения сласса кровли, расчета смещений в подготовительной выработке, выбора зредств искусственного ограждения во многом зависит надежность и эффективность работы подземного сооружения (выработки), fi настоящее зремя эти задачи решаются на основе нормативных документов, обобщающих результаты многолетнего опыта горных работ и экспериментов: Зависимости геомеханических параметров представлены в этих документах з виде таблиц, графиков и номограмм, а также эмпирических формул, по которым производится расчет крепи и т.п. В настоящей работе в качестве .редствя решения поставленных задач выбрана экспертная система юддержки решений (ЭСПР), включающая в себя БД и БЗ в сочетании с меленными методами обработки данных по подготовительным выработкам.
Современный уровень развития вычислительной техники и программных :родств обеспечивает возможность создания систем, гк.оволязхдих юнользовать не только математические методы, но и неформализованные
г.
знания специалистов, что очень важно для таких плохоформализуемых областей науки как геомеханика.
Цель работы: с помощью ЭСПР обеспечить оптимизацию- процесса принятия технических решений по охране и креплению горных выработок.
Для достижения этой цели в работе решаются следующие основные задачи:
і) Исследовать возможности формализации данных геомеханики для создания банка данных по подготовительным выработкам.
-
исследовать структуру и разработать формальную модель знаний для принятия технических решений при проектировании подготовительных выработок.
-
Разработать программное обеспечение экспертной системы принятия решений в геомеханике для конкретных объектов предметной области -подготовительных выработок.4) Разработать информационную систему, позволяющую выбирать способ охраны и поддержания подготовительных выработок в процессе их проектирования.
Методы исследования: методы проектирования экспертных систем, методы проектирования баз данных, математические методы, методы автоматизации исследований и управления.
Научная новизна. В процессе проведенного исследования получены новые научные результаты, которые выносятся автором на защиту:
1. Для решения задач геомеханики разработана методика построения
ЭСПР, включающей в себя не только традиционные блоки ( СУБД, СУБЗ ),
но и расчетную часть, в которой реализованы модели, позволяющие
прогнозировать проявления процессов, происходящих в горном массиве.
2. Разработана методика формализации и структуризации
геомеханических данных для представления их в ЭВМ ориентированная на
СУБД 6B4SE III PLUS.
3. Разработана формальная модель представления и оценки знаний
для принятия технических решений в геомеханике применительно к
подготовительным выработкам.
4. Разработан программный комплекс, объединяющий различные
инструментальные средства для построения ЭСПР в геомеханике.
Практическая ценность полученных результатов заключается в следующем:
1. Разработанная ЭСПР используется специалистами-горняками в
процессе проектирования подготовительных выработок.
2. Разработанная методика построения ЭСПР может быть
распространена и на другие классы задач связанные с геомеханикой:
задач прогнозирования сопутствующего добыче угля сдвижения земной
поверхности, задач прогнозирования геологической обстановки в районе
поверхности, задач прогнозирования геологической обстановки в районе шахты и других.
3. Разработанная на основе существующих программно-инструментальных средств ЭСПР ГЕОМЕХ-2 можэт использоваться для создаїшя ЭСПР в геологии, геохимии и других смежных областях знаний близких к геомеханике.
Реализация и внедрение. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ ВНШИ по темам: 0293І2000І - "Проведение исследований и разработка модели банка данных проявлений горного давления в подготовительных выработках на угольных шахтах" (N гос. per. 01870094898), 1988 г. 0295102000 - "Разработка модели банка данных проявлений горного давления в подготовительных выработках на угольных шахтах" (N гос. per. 0І8900Г7455), 1989 г.
3295105000 - "Проведение исследований и разработка структуры базы, знаний для создания экспертной системы принятия технических решений по {решению и охране горных выработок" (N гос.per. 01900013904), 1990 г. Система ГЕОМЕХ-2 внедрена и используется для принятия решений при проектировании подготовительных выработок во Всесоюзном ордена ?рудового Красного Знамени научно-исследовательском институте горной ^еомеханики и маркшейдерского дела (ВНШИ г.Ленинград). Внедрение ХПГ юказало эффективность разработанной системы, позволило, повысить :ффзктнпііость и оперативность принятия технических рріпений ГфИ проектировании подготовительных выработок. за счет использования скопленных данных и знаний специалистов-экспертов, а также за счет :спользования вычислительных средств и систем, позволяющее снизить рудозатратн и время на принятие решений в этой области.
Внедрение результатов работы во Всесоюзном ордена Ленин.'і еологическом институте имени А.П.Карпинского (ВСЕГЕИ) позволил- ущественно упростить процедуры составления различных вариант-п еохимических моделей на стадии оценки модели, повысить качестве1 еохимической съемки за счет проведения многовариантных расчетов и ня 0% повысить уровень автоматизации работ за счет поддержки функций, вязанных с вводом, корректировкой, хранением данных, решения этематико- статистических задач и анализа информации.
Апробация работы. Результаты проведенных исследований вкладывались и представлялись в виде докладов на: 10 Всесоюзном эминэро по измерению напряжений в массиве горных пород ( Новосибирск, 387 г. ); на I Всесоюзном семинаре "Информатика недр" ( Кемерово 1987 ); на IV Всесоюзной научной конференции "Системы баз данных и юний" ( Калинин 1989 г. ); на Всесоюзной конференции "Создание и шменение гибридных экспертных систем" ( Рига 1990 г. ); на заседании
секции горнего давления и горных ударов Ученого совета ВНИМИ і Ленинград, ІУУ0 г.), а также на семинаре лаборатории автоматизации исследований Ленинградского института информатики и автоматизации АН СССР.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в II научных работах ( всего по теме опубликовано II работ ).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии, содержащей 100 наименований, приложений. Объем диссертации (без библиографии и приложений) составляет 100 страниц машинописного текста и 16 иллюстраций.
