автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Исследование и разработка экспертной системы принятия технических решений в геомеханике применительно к подземным объектам

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАТИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ АН СССР

На правах рукописи

ШАЛУПОВА Нина Николаевна

УДК 517.11:622.831

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ПРИНЯТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИИ В ГЕОМЕХАНИКЕ. ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ПОДЗЕМНЫМ ОБЪЕКТАМ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 05.13.16 -применение вычислительной техники,

математического моделирования и математических методов в научных исследованиях

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1991

Работа выполнена в Санкт-Петербургском институте информатики и автоматизации АН СССР и во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского двла (ВНИМИ г. Санкт-Петербург).

Научные руководители: доктор технических наук, профессор В.В.АЛЕКСАНДРОВ, доктор технических наук В.М.11МК

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Румянцев И.А. кандидат технических наук Ханенко В.Н.

Ведущая организация - Санкт-Петербургский электротехнический

институт им. В.И.Ульянова ( Ленина )

Защита состоится " " 1991 г. в часов на

заседании специализированного совета Д.003.62.01

Санкт-Петербургского института информатики и автоматизации АН СССР по адресу: 199178, Санкт-Петербург, 14-я линия В.О.. д. 39

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке специализированного совета Д.003.62.01.

Автореферат разослан " /</" ^ 1ЭЭ1 г.

Ученый секретарь специализированного совета Д.003.62.01

кандидат технических наук В.Е.МАРЛЕЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации определяется тем, что одной из важнейших задач геомеханики является обеспечение высокоэффективной и безопасной работы шахт с минимальными затратами на их Гт^юведение 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 зада,чи 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 поддержанию 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), й настоящее зремя эти задачи решаются на основе нормативных документов, обобщающих эезультаты 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 'исленннми методами обработки данных по подготовительным выработкам.

Современный уровень развития вычислительной техники и программных ¡родств обеспечивает возможность создания систем, пог.волязхцих кчюльзовать не только математические методы, но и неформализованные

знания специалистов, что очень важао для таких плохоформализуемых областей науки как геомеханика.

Цель работы: с помощью ЭСПР обеспечить оптимизации- процесса принятия технических решений по охране и креплению горных выработок.

Для достижения этой цели в работе решаются следующие основные задачи:

1) Исследовать возможности формализации данных геомеханики для создания банка данных по подготовительным выработкам.

2) Исследовать структуру и разработать формальную модель знаний для принятия технических решений при проектировании подготовительных

выработок.

3) 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, позволящие прогнозировать проявления процессов, происходящих в горном массиве.

2. Разработана методика формализации и структуризации геомеханических данных для представления их в ЭВМ ориентированная на СУБД CLB4SE III PLUS.

2. 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

г.

поверхности, задач прогнозирования геологической обстановки в районе шахты и других.

3. Разработанная на основе существующих программно-инструментальных средств ЭСПР ГЕОМЕХ-2 можэт использоваться для создвния 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 ВНИМИ по темам: Q293I2000I - "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. 0I8900I7455), 1989 г.

Э295105000 - "Проведение исследований и разработка структуры базы, знаний для создания экспертной системы принятия технических решений по (решения и охране горных выработок" (N гос.per. 01900013904), 1990 г.

Система ГЕОМЕХ-2 внедрена и используется для принятия решений при фоектировании подготовительных выработок во Всесоюзном ордена ?рудового Красного Знамени научно-исследовательском институте горной ^еомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ г.Ленинград). Внедрение ХПГ юказало эффективность разработанной системы, позволило, повысить :ффоктнгпость н оперативность принятия технических рр№ний при гроектировании подготовительных выработок. за счет использования скопленных данных и знаний специалистов-экспертов, а также за счет :спользования вычислительных средств и систем, позволяю^« снизить рудозатраты и время на принятие решений в этой области.

Внедрение результатов работы во Всесоюзном ордена Ленин.'i еологическом институте имени А.П.Карпинского (ВСЕГЕИ) позволил-• ущественно упростить процедуры составления различных вариант'!? еохимических моделей на стадии оценки модели, повысить качестве1 еохимической съемки за счет проведения многовариантных расчетов и н?; 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 герных ударов Ученого совета ВНИМИ ;Ленинград, 1УУ0 г.), а также на семинаре лаборатории автоматизации исследований Ленинградского института информатики и автоматизации АН СССР.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в П 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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

Во введении обосновывается актуальность тематики диссертационной работы, определяется цель, предает и методы исследования, научная новизна и полученные результаты. Кратко описывается структура и содергание работы.

В первой главе рассматриваются проблемы построения и тенденции развития экспертных систем в геомеханике, а также в близких к ней областях таких, как геология и геофизика, определяется цель и ставится задача диссертационной работы. Анализируются основные методы построения и программной реализации уже существующих систем в геомеханике, геологии и геофизике. Решение различных задач в этих плохоформализуемых областях осложняется тем, что наряду с традиционными методами, основанными на формально-математическом [юдходе, необходимо использовйть знания экспертов, которые сосредотачиваются в базе знаний экспертной системы.

В настоящее время экспертные систеш разработаны и успешно применяются в таких разделах геологии, как минералогия, разведка полезных ископаемых, геофизика, инженерная геология, гидрогеология, палеонтология и т.д. Большая часть из них относится к нефтяной геологии и разведке полезных ископаемых. По своему назначению эти системы можно отнести к следущим категориям: идентификация (определение класса геологического объекта), интерпретация ( описание зитуации по данным геологической и геофизической разведки), предсказание геологических явлений на основе имеющейся информации, планирование (планирование исследований), обнаружение и исправление пеисправностей бурового оборудования.

Если рассмотреть существующие экспертные системы с точки зрения представления знаний, то увидим ,что в основном они основаны на правилах, в некоторых использован механизм объединения правил в сеть, )сть также системы, основанные на фреймах. Механизм вывода в системах построен на методе прямой или обратной аргументации, в некоторых случаях экспертные системы используют как прямую, так и обратную аргументацию.

Проблемы геомеханики требуют комплексного подхода, при котором ^пользуются принципы создания ЭСПР, поскольку, с одной стороны, существуют математические модели различных геомеханических процессов, 1апример, модель напряженного состояния горного массива вокруг юдземной выработки, модель расчета нагрузок на крепь, конвергенции зыработки и т.п. Эти модели необходимы для принятия решений при гроектировании и эксплуатации подземных выработок. Они составляют базу юделей ЭСПР в геомеханике.

С другой стороны, технология проведения и поддержания выработок описывается в виде рекомендаций и указаний, которые содержатся в нормативных документах и основаны на накопленном опыте и оценках экспертов в данной области. Знания, содержащиеся в этих документах, служат основой для принятия технических решений в процессе проектирования и эксплуатации подземных выработок. Таким образом, кроме математического моделирования, существенный этап принятия решений в геомеханикв связан с использованием знаний, которые в ЭСПР заключаются в базу знаний (БЗ), а формализованный процесс принятия решений составляет механизм логического вывода экспертной системы, входящей в ЭСПР.

Информация, предназначенная для математической обработки, сосредатачивается в. БД. СУБД обеспечивает быстрый доступ к информации для всех компонент системы.

Следует заметить, что одной из особенностей геомеханики является то, что сложность и уникальность природных объектов обуславливает традиционное представление и восприятие специалистами -значительной части фактических данных в графической форме. Специалисты-горняки при проектировании выработок пользуются рисунками типовых схем охраны и проведения выработок, без которых трудно понять,' как располагается проектируемая выработка относительно других выработок. Все это обуславливает создание банка графической информации, необходимой для проектирования подготовительных выработок.

Таким образом, поставленная задача должна решаться с применением ком!1ликса средств. Для обеспечения расчетной части необходимы база данных я база моделей, содержащая модели, реализующие статистические мет'".дц, математическое моделирование и т.д. Для осуществления [фоцэсса принятия решений необходима ЭС с различными способами представления

ЗШШИй.

Дли обеспечения полноты и наглядности информации в процессе нриялтия решений необходимы сродства машинной графики, а также /р.чфнческая БД. Система, обладающая такой сложной структурой ,и 1>ог'С!Н:"иващая разнообразные способы решения задач, относится к жешф'пшм системам поддержки процесса принятия решений (ЭСПР).

1« данном случае ЭСПР должна быть рассчитана на пользователей различного уровня подготовки к решению задач на ЭВМ и обеспечивать различный уровень взаимодействия с системой: инженер по знаниям может конструировать БД и БЗ, изменять правила, фреймы и процедуры вывода в системе; эксперт в области геомеханики - пополняет БД и БЗ и решает задачи в процессе проектирования выработки; горный инженер имеет возможность корректировать БД и с помощью системы выбирать способы и средства охраны и поддержания подготовительных выработок. Легкость

о

общения с системой должна обеспечиваться интерактивным режимом взаимодействия с пользователем, а логика принятия решений иллюстрироваться компонентой объяснения ЭСПР.

Создание ЭСПР, ориентированной на решение с помощью ЭВМ широкого класса задач в геомеханике, приобретает особое значение в связи с интенсивным развитием горных работ в угольной промышленности.

Во второй главе анализируется развитие средств построения ЭС и ЭСПР, предлагается формальная модель знаний в геомеханике, приводится классификация задач, для решения которых предназначена система.

Эти задачи можно по виду используемой ими информации разбить на Ова класса. К. первому классу относятся задачи расчетного характера, связанные с формально-математической обработкой данных, ;осредоточенных в базе данных (БД) по подготовительным выработкам: эасчет смещений в выработке, расчет параметров основной, крепи, расчет срепи усиления.

Другой класс задач связан с использованием неформализованных »наний специалистов-экспертов с помощью экспертных систем (ЭС) и баз дааний (БЗ). К этому классу можно отнести следующие задачи: >пределение класса кровли, выбор средств искусственного ограждения, шбор способов охраны выработки.

Решение этих задач лежит в основе принятия того или иного ■ехнического решения по поддержанию выработки в рабочем состоянии, 'аким образом, от надежности данных при рвтпнии задач определения .пасса кровли, расчета смещений в подготовительной выработке, выбора редств искусственного ограждения во многом зависит надежность и ффективность работы подземного сооружения (выработки).

Рассмотрим подробнее построение БЗ для задач второго класса. В бласти геомеханики возможно сочетание продукционного и фреймового ормализма. В этом случав имеется возможность разместить механизм огического вывода в самих фреймах с помощью слотов, содержащих роцедуральные знания. Поиск решения ведется по сети фреймов, аисывавдих предметную область.

Продукционная часть базы знаний состоит из правил, относящихся к рем различным группам.

Правила первой группы определяют, какие данные нужны для выбора это или иного конкретного значения технологического параметра ^работки для ее успешной эксплуатации.

Правиле второй группы определяют конкретные рекомендации по 1бору совокупности технических параметров, а также содержат экомендации по выбору технических средств охраны выработки, исходя из шкретных условий ее проведения.

Третья груша - правила, которые определяют стратегию поиска решения. Они позволяют не производить полного перебора всех продукций, а вести целенаправленный неформализованный поиск. Например, следующее правило: "Если для одной и той ае проблемы существуют несколько правил, то выбирается правило с наименьшим числом условий".

Таким образом, мы видал, что структура знаний в геомеханике укладывается в рамки продукционно-фреймового формализма. Данный подход позволяет наиболее полно отразить как специфику предметной области, так и специфику структуры знаний и может являться основой для построения баз знаний в геомеханике.

В третьей главе на основе анализа задач геомеханикн предлагается методика построения базы знаний применительно к конкретным объектам предметной области - подземным подготовительным выработкам.

Изучение данных в области геомехашки и существующей в настоящее врем процедуры принятия решений, заключенной в инструкциях е указаниях, например, по рациональному расположению, охране £ поддержанию горных выработок на угольных шахтах показывает, что данну! предметную область можно отнести к слабофориализуемам областям знаний.

Подробный анализ показывает, что знания в геомеханик£ представлены в различных. формах: в виде правил типа продукций "ЕСЛИ-ТО" (например, "'ослн кровля устойчивая, то в выработка; необходимо устанавливать податливую крепь с прямолинейным] еэрхнякЕМИ"), в виде качественных опксандй (наприжэр, описание способ! охраш! Еиработкг), а такгв в графической фор.\:э в виде схем I номограмм.

При извлечении оианий особое значение гмовт анализ предметно: области, в результате которого определялся объекты, понятия г атрибуты, составляющие базовую структуру првдкэтной области определяющие ее свойства. В нашем случае такими понятиями являются класс кровли, керн, порода, мощность и т.п. Связь меэду объектами понятиями и атрибутами организуется через правила вывода.

В качестве основы формального подхода используется продукционна модель, так как она представляет необходимые возможности дл построения ЭС в геомеханике и широко используется в реальных ЭС Построение системы продукций проводится применительно к определена класса кровли. Общие принципы проектирования подготовительны выработок описаны в указаниях по рациональному расположению, охране поддержанию горных выработок на угольных шахтах, откуда и были взят основные параметры, входящие в правила.

Для организации ВЗ на основе продукций необходимо зафиксироват множество объектов, в качестве которых могут быть представлены ке структурно-информационные, так и геомеханические объекты: класс

кроили по обрушаемости и устойчивости, способ охраны выработки, основная крепь, крепь усиления и т.д.

Другая используемая в модели информация представлена в виде множества атрибутов, характеризующих каждый объект и представляющих отдельные значения параметров. Каждый параметр в модели может быть представлен в виде четверки (О.Р.К.СР), где 0 - объект, Р - параметр, К - значение параметра, С? - фактор уверенности в том, что параметр Р объекта 0 действительно имеет значение К, принимая, что СР - число в интервале (0,1), характеризующее надежность рассматриваемого факта.

Для представления процедурной части системы продукций воспользуемся простой формой правил: "ЕСЛИ А ТО В СР", где А -яэкоторое условие (или система условий), которому должна удовлетворять БД, В - заключение о значении некоторого параметра объекта, а СР -нора уверенности' пользователя в истинности гипотезы, описываемой правилом.

Существуют три гипотезы ' относительно класса кровли по обрушаемости. Кровля выработки могвт относиться к лэгкообрушапцимся,' срэднеобрушакщимся и труднообрушающимся в зависимости от данных, соответствующих параметрам, обозначенным латинскими буквами ( OD т^рзкгаризует однородность кровли, R - прочность, ш - мощность и v.u.). Внраздм агй гипотеза в виде правил, обозначив KL - класс кровли по обрузеомостн:

1) ЕСЛИ (( 0Б="да" , Gm < mk < 7ш, РК=''А") С?=К1) И ( R < 40

СР=К2) И (KERN < 0.3 СР=КЗ) И (СРК="да" СР=К4) ТО (КЬ="лэгкообрушвпцаяся" СР=К5)

2) ЕСЛИ (( 0Б="да", РК="ДР", mk > 6m) СР=К1) И ( 40 < R < 80

СР=К2) И ( 0.3 < КЕМ < I СР=КЗ) ТО (КЬ="срэднвобрушаящаяся" СР=К4)

3) ЕСЛИ ( (0D="hqt" , ( РК="А" , mk < 4м , PK7="API" , .mkv •> 2))

СР=К1) И ( R > 80 С?=К2) И ( KERN < 1.5 СР=КЗ) ТО ( КЬ="срэдпэобрушащаяся" С?=К4)

4) ЕСЛИ (( 0Б="нет" , шк < 4м , PKV="PIA" , mkv > 2) СР=К1) И

( KERN > 1.5 СР=КЗ)

ТО (KL= "труднообрушаща яся" СР=К4)

Здесь К1,К2,КЗ,К4 - значения меры доверия для заданных условий, которые будут различными для каждого рассматриваемого случая, поскольку зависят от' конкретных геологических условий в районе выработки.

Рассмотрим теперь механизм логического вывода модели, Каздый парамэтр шхет быть либо вычислен, либо получен из БД, либо его значение долзен указать пользователь. Пытаясь применить правило, механизм вывода долган проверить значение каздого из условий,

составляющих конъюнкцию А. Если значение параметра в БД отсутствует, то механизм вывода обращается к списку правил для его определения, если список правил пуст, организует запрос к пользователю для получения необходимой информации.

В нашем примере для того, чтобы выбрать класс кровли механизм вывода обращается к списку правил, рассматривает каждое из них и выбирает гипотезу с наибольшим значением СР, а соответствующее ему значение KL заносится в БД для использования в следующих этапах принятия решений (выбор крепи и т.п.).

Покажем, как из мер доверия составных частей условия гипотезы А получить меру доверия заключения В. Для этого подсчитаем для правила I (класс кровли - "легкообрушающаяся") меру доверия СР=К5. Допустим, что из БД и из диалога с пользователем мы смогли' сформулировать гипотезу в следующем виде:

ЕСЛИ (( 0Б="да" , 6m < mk < 7т , РК="А" СР=0.7) И ( R < 40 CF-0.8) И ( KERN < 0.3 СР=0.2) И ( СРК="да" СР=0.6) ТО ( KL="легкообрушающаяся" СР=К5)

Для того, чтобы вычислить К5 , воспользуемся формулой (I)

MD[h:e1,e2] = MDfh:e1 ] + MDth:e2](1 - MDth:e1 ] (I),

где h - гипотеза, e1 - первое свидетельство, е2 - второе свидетельство, а запись MD[h:e1,e2l означает меру доверия гипотезы h при наличии, свидетельств е1 и еЯ. Тогда для нашего случая можем записать формулу для меры доверия:

MD( легкообрушающаяся: PI,P2)=MD(PI) + MD(P2)(I - MD(PI)) (2), где MD - мера доверия сложной гипотезы, состоящей из признаков PI и Р2, обладающих такжа своими мерами доверия. Применяя эту формулу последовательно к составляющим нашего условия подучим, что СР=0.96. В соответствии с тем, что СР в данном случае имеет значение близкое к I, то в БД заносится значение класса кровли - "легкообрушающаяся".

В четвертой главе описана реализация ЭСПР ГЕОМЕХ-2 для принятия решений в геомеханике при проектировании подземных подготовительных выработок, приводятся примеры применения системы для решения конкретных задач геомеханики

'Изложенный выше подход к решению задач геомеханики был реализован в ЭСПР ГЕОМЕХ-2. Для решения задач геомеханики разработана ЭСПР, включающая в себя не только традиционные блоки (СУБД, СУБЗ ), но и расчетную часть, в которой реализованы модели, позволящив прогнозировать проявления геомеханических процессов, происходящих в подготовительных выработках.

J.U

Связь с пользователем в ЭСПР осуществляется посредством интерфейса, который в режиме диалога позволяет вводить запросы на решение различных задач, работёть с БД и БЗ, осуществлять консультацию с ЭС, а также получать результаты в удобной ему графической или текстовой форме.

Запрос пользователя определяет модель объекта или ситуации в базе моделей (ЕМ), в соответствии с которой из БД выбирается информация для математической обработки.

С помощью интерфейса пользователь может обратиться за консультацией к ЭС. В этом случае система управления базой знаний (СУБЗ) включает в работу БЗ, механизм логического вывода и, если необходим!}, СУБД.

Таким образом, система ГЕОМЕХ-2 состоит из двух компонент: системы принятия решений (СПР) и экспертной системы, созданной 'в интегрированной среде ИНТЕР-ЭКСПЕРТ. Структура программного обеспечения системы ГЕОМЕХ-2 показана на рисунке.

Система ГЕОМЕХ-2 разработана на основе персонального компьютера IBM PC AT, а также для совместимых с ним (ИСКРА 1030, EC-I84I и др.) с использованием СУБД dBASE III PLUS, интегрированного программного обеспечения (ИПО) FRAMEWORK и системы программирования Турбо-Паскаль, з также компилятора Clipper.

В среде ИНТЕР-ЭКСПЕРТ создана база знаний, содержащая 50 правил и юзвопяюцая оценить класс кровли подготовительной выработки по 'стойчибости и обрушаемости и, в зависимости от этой оценки, а также >т рассчитанной величины смещения, выбрать способ охраны и крепления ¡ыработки.

В заключении сформулированы основные научные и практические >езультяты работы.

Структура программного обеспечения системы ГЕОМЕХ-2

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 dBASE 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.

5. Система ГЕОМЕХ-2 внедрена и используется для принятия решений при проектировании подготовительных выработок во Всесоюзном ордена 'Трудового Красного Знамени научно- исследовательском институте горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ г.Ленинград). Внедрение ЭСПР показало эффективность разработанной системы, позволило повысить эффективность и оперативность принятия технических решений при проектировании подготовительных выработок за счет использования накопленных дашшх и знаний специалистов-экспертов, а также за счет использования вычислительных средств и систем, позволяющих снизить трудозатраты и время на принятие решений в этой области.

6. Результаты работы внедрены во Всесоюзном ордена Ленина геологическом институте имени А.П.Карпинского (ВСЕГЕИ). Они позволили существенно упростить процедуры составления различных вариантов геохимических моделей на стадии оценки модели, повысить качество геохимической съемки за счет проведения многовариантных расчетов и на 20% повысить уровень автоматизации работ за счет поддержки функций, связанных с вводом, корректировкой, хранением данных, решения математико-статистических задач и анализа информации.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

I. Дзибель В.Э., Шалупова H.H. Возможности применения банков данных для цифрового моделирования горных выработок и управление производством на угольных разрезах //Совершенствование технологии

маркшейдерского обеспечения безопасности и эффективности ведения горных работ на шахтах и разрезах отрасли: Сб. научн. тр./ ВНИМИ. -Л., ВНИМИ, 1986.-С. 20-27.

2. Шалупова H.H., Пересада A.B. Информационная система оценки выбросо- и удароопасности участков пластов на базе вычислительного комплекса //10-й Всесоюзный семинар по измерению напряжений в массиве горных пород. Новосибирск-87 / Тез. докл.-Новосибирск,1987.-С.37-38.

3. Чернышева Л.В., Шалупова H.H. Исследование процессов в горных массивах на основе банка геомеханических дэнных //Информационные проблемы автоматизации.-Л.: ЛИИАН, 1988. -С. 139-153.

4. Шик В.М., Амусин Б.З., Шалупова H.H. Создание интегрированного производственного комплекса для решения прикладных задач геомеханики //Конференция "Решение проблем горной геомеханики, обеспечивающее безопасное, высокоэффективное и экономически выгодное освоение недр, строительство, поддержание и охрану подземных и наземных сооружений, природных объектов / Тез. докл. ВНИМИ.-Л.: ВНИМИ,1988.-С. 50-53.

5. Шалупова H.H., Чернышева Л.В. Информационная система ГЕОМЕХ для прогнозирования геомеханических процессов //IV Всесоюзная конференция "Системы баз данных и знаний"/ Тезисы докладов. -Калинин, 1989.-С. 59-60.

6. Чернышева Л.В., Шалупова H.H. Некоторые вопросы построения экспертной системы поддержки технических решений в геомэханике //Представление знаний и экспертные системы.-Л.: ЛИИАН,1989. -С. 71-77.

7. Шик В.М., Шалупова H.H. Информационная система для прогнозирования геомеханических процессов // II Всесоюзный семинар "Информатика недр"/ Тез. докл. -Кемерово,. 1989.-С. 13.

8. Шик. В.М., Шалупова H.H. Прогнозирование проявлений горного давления в подготовительных выработках на основе банка геомеханических данных // Проблемы горной геомеханики при разработке полезных ископаемых: Сб. научн. тр./ ВНИМИ. -Л., 1989. -С. 55-58.

9. Чернышева Л.В., Шалупова H.H. Формальная модель' знаний для принятия технических- решений в геомеханике //Методы и средства информационной технологии в науке и производстве. -Л.: Наука, I99I.-C. к,'-50.

10. Чернышева Л.В., Шалупова Н.Н, Шик В.М. Выбор условий проектирования подготовительных горных выработок на базе информационной системы ГЕОМЕХ. Препринт N 133.-Л.: ЛИИАН, 1990.-60 с.

11. Чернышева Л.В., Шалупова H.H. Структура экспертной стемы поддержки технических решений в геомеханике //Создание и применение гибридных экспертных систем / Тез. докл. Всесоюз. конф.-Рига: Рижский технический университет.-I99Q.-С. I70-I7I.