автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка моделей и алгоритмов процесса ликвидации аварий на рудниках с использованием элементов искусственного интеллекта

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский государственный горный университет

На правах рукописи

ВУЛЬФ Владимир Робертович

УДК 622.8 : 628.564

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ ПРОЦЕССА ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ НА РУДНИКАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА

Специальность 05.13.06 — «Автоматизированные системы

управления»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Диссертационная работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель

проф., докт. техн. наук БАХВАЛОВ Л. А. Научный консультант докт. техн. наук МУТАНОВ Г. М. Официальные "оппоненты: -проф., докт. техн. наук КУЗИН Р. Е. доц., канд. техн. наук ПОПОВ В. В.,

Ведущее предприятие — институт Гипроуглеавтоматиза-ция.

в !.->.. час. на заседании специализированного совета Д-053.12.12 при Московском государственном горном университете по адресу: 117935, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского горного университета.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, доц. РЕДКОЗУБОВ М. А.

Защита диссертации состоится

1994 г.

Автореферат разослан

1994 г.

ОЕПЛЛ ХАШСТЕР'ОТИКЛ РЛ53ГЛ

Актуальность, .работ». Горнорудная проимчленность и особенно подземная разработка месторождения является особо опасной

отрасль» промышленности, современная технология добычи полезного ископаемого, разработка его на большга глубинак, применение пи-сокогроизсодительиак ггаглш я комплексов сусественно осложнили 31,"-ач" обеспечения безопасности ведения горшм работ.

Главка оператившм документом. в котором отрагенн и регги и "53Г!>си по'1готог:сн рудников.*« ликвидации аварии, является Плгн si-r -ттч ясаюет (плл). от правильности. работоспособности плл :сят глзнл детей и разиери материального ущерба.

П сгс.-г.оЛ аварийной ситуация человеческие действия, как то. нестатическия и непредсказуеккй характер, не

лсег.ч у.-гзется поработать правильное ресенне по спасешоэ лэдей н як«-, 'wüii аварки, определить аварийные вентиляционные регшш, сг.с->огг;!с:шо оповестить об аварии и т.д. в связи с этим сэттест-мтг.пя задача обеспечения безопгсиости рудников вызывает необко-"ииость нового подхода к ней, обусловливает создание систем ав-тсн?,т!!3!'.рооанного составления и оперативного ввода в д-эпствиэ ПЛ.4« с использованием элементоз искусственного интеллекта. Для устранения субъективного Фактора при составлении списка мероприятия по спасении дюдея к ликвидации аварии необходимо более полное использование известны:: знания экспертов-специалистов о пгелр.-тт'ой области! и возможностей совреиеюшн технических средств.

Учитывая, что использование знаний и I« систематизация в единой системе позволит поепснть эффективность принятия ревений в сложных экстремальны;; ситуация;;, • создание высокоэффективны;: интеллектуальных аотоматизкросзнпш: систем по Форнировашш ПЛА является актуальной задачей.

Цель работа. Создание автоматизированном е..-теки Формирования ПЛА рудников, позволяющей улучшить качество ::/■* ' м;«:' повысить аварийную безопасность подземки;; горныя работ.

Ячея работа, идей работы заключается в использовании накоплен;-:.-.;; знаний о предметной области при автоматизированной Формировании ЦЛА рудников.

Научные пододения. разработанные лично диссертантом и их новизна.

1. Петод определения кратчайшие маршрутов движения горнорабочих и отделений ВГСЧ, новизна которого заключается в комбинированном использовании методов пои«ф "в глубину" и "с возвратом" с учетом горнотекничоскня параметров подземный рудников, времени движения и с о с п а с ате л я к, направления воздуиной струи, и применении базы правил по определению аварийных и угроааемыь зон в шаяткоя сети.

а. Модель представления знаний о предметной области, новизна которой замечается в представлении объекта управления в виде фреймов, отражавших иерархически зависимость, взаимосвязь и взаимодействие элементов объекта управления - подземного руднн-■ка.

I

з. нодель принятия решений при различных аваришшк ситуациях, новизна которого заключается в использовании базы знаний об аварийной ситуации и.особенностях объекта управления, а--такое дерева анализа события, что позволяет вырабатывать решение при нечеткой и неполной информации.

С Метод логического вывода списка мероприятий по 'спасению людей и ликвидации аварии, новизна которого заключается в использовании прямей цепочки рассуадения для Формирования списка мероприятий и применении базы метаправил, что позволяет выработать. управляющее воздействие для ликвидации возникшей аварийной ситуации.

5. функциональная структура интеллектуальной автоматизированной системы с-ормирования пла. новизна которой заключается в использовании при различных аварийных ситуациях*составляющих компонент, характерных для систем искусственного интеллекта, что позволяет не только Формировать пла на основе базы знаний, но и объяснять принимаемые решения и контролировать процесс логического вывода.

- г -

обоснованность и достоверность тгчник пологэнкй. _выг)олов и рекомендаций подтверждаются:

корректным использованием теории графов, теории вероятное-ти, математической статистики и тэорил искусственного интеллекта при синтезе подсистемы принятия решений;

положительными результатами промышленного экс перин ентал того исследования Функционирования автоматизированной системы фор-ккросйния ПЛЛ в паютша условиях.

научное значение работа состоит в структурировании знания о

$

1рея;';тноЯ области и создании базы знания, отрадаютей их взаимосвязь и взаимодействие, разработке методов и средств работа с сазод знания я механизмов принятия решения по ликвидации авария, при различит::; аварийных ситуациях.

практическое значение работа состоит в разработке экспертной сист;-."!! <-ор(!ировгния ПЛА рудников и ее программного обеспечения для персональны« ЭВМ. что позволяет применять систему специалистами по тэхшг.-.е безопасности рудников и службами вгсч.

Реализация вызодоз и рекомендаций работы. Экспертная система одобрена НТС Госгортеянадэора Республики Казахстан, текническин советом Рудненского округа Госгортехнадзора Казахстана, принята к внедрению Донским ГОКом г. Хромтау.

Связь теиы диссертации с государственники програинани и с планом работы института. В качестве исполнителя научно-исследо-вательскин работ автор принимал участие в создании автоматизированной системы безопасности угольных вахт (Программа Минтопэнерго России И Об.ОЗ), В качестве исполнителя научно-исследовательских работ автор принимал участие в решении проблем "создание систем мероприятий безопасного ведения горных работ"• (Программа министерства науки и новых технология Республики Казахстан) и по

- 3 -

payi iori^ а с;сдрев:л скстеш auïoî¡атизироваииого состасяския я ont'vaTi«w;-:oro ' всод.1 i; действие плл рудников (ревепне Госгортех-iiaj.oop.i ¡-зспушлп Казахстан 15-1/452 от 20.07.92) с ряден npc.iinpiif.'iiin гориообогйтителькни здмбкэдтов troK) республики ка-закстан: ^asT<i "Полодзигая" (Донской 1Ш). Пг&сздшсюШ подзенима рудник UW. нПа;>г.а!»;1волото"). рулшас "Юсаай" (ГОК "Каззолото"). СОКОДС^СМШ псдзшшил рудодас (ССГПЭ) и лг.

Д.;;сс>,кив;ойа2я работа является составной часть» вшаеукл-за«1!Е. ^ссяедоьаыЛ. }

Ai.~ ■•f.r.'.;:::. работм. Осиоспае положения диссертационной работы докладкгглась и подвиги одобрение на XI Мегдународной коифгрен-шы по гштснатнзгииы в горной деле ICAÎIC (Екатеринбург. 1992 г. ).• на срвепашт Рудненского округа Госгортехнадзора РК (Рудный. 1992 г.); 2-й Всесоюзной вколе-сешшаре поло дик ученых "Теория ы практика комплексного освоения несторокдений полезных ископаемая и обогадения ¡шнерального сырья" Шоскьа, 1992 г. );

,Второй Неадународной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальный наук" (Москва. 199'1 г. ).

Публикации. По теие диссертации опубликовано б научных работ.

Обьен-и структура работы. Диссертация состоит из Ьведения, пяти глав н заключения, изложенных на 106 страницах машинописно-го текста, содержит 20 рисунков и 18 таблиц, список литературы из 91 наш1еновашш и приложения.

основное с0дер2ание работы

Разработка н создание автоматизированных систем безопасности рудников связаны с решением ряда основных задач, таких, как осуществление контроля и Управления воздухораспределением в вактноп сети, контроля опасных Факторов техносферы рудника, сос-

тавление и оперативный ввод в действие пла и др. значите л ышо достижения в данной области имеются благодаря исследованиям' и разработкам, проводимы« научными коллективами институтов ниивтг, ниигд. гуа. дги. дли. игд ан Казахстана, игд им. a.a. скочинско-го, ИГД «о РАН. ИГТМ Украины. ЛГИ, НГГУ и др..

Суиествуюпше автоматизированные системы реализованы на базе эвн. это дает значительный выигрыш во времени при выполнении операций поиска, последовательного опроса устройств, при осуществлении натемэтических вычислений. Следует отнетить, что за 'последнее десятилетие наблюдается качественный скачок в развитии ЭВМ, поднявший потенциальны?; возможности вычислительной техники на значительно более высокий уровень. Вместе с тем, суиествующие автоматизированные системы аварийной безопасности выполнены как информационно-поисковые систены и поэтону не полностью отвечают требованиям, предъявляемым к безопасности рудников, ие используют новые возможности эвн. В частности, такие системы не предусматривают принятия решений в нештатных ситуациях, не предусмотренных заранее.

в настоящее время появилась реальная возможность и необходимость перехода к более эффективным интеллектуальным системам, в частности, к экспертным системам, которые включают в себя более глубинные знания о предметной области и механизн работы со знаниями для принятия решений.

Составление и оперативный ввод в действие ПЛА требует ряда принципиально новых подходов и прежде всего разработки методов и средств, учитывающих реальные особенности принятия решений в сложных экстремальных аварийных ситуациях объекта управления -рудника.

Проведенный анализ существующих автоматизированных систем позволяет сделать вывод о том. что' дальнейшее развитие таких систен идет по пути интеграции как программно-аппаратных средств, так и соответственно комплекса задач, подлежащих решению. в этом смысле автоматизированная система составления ПЛл рудников также является многофункциональной и ножет быть отнесена к классу гибридных экспертных систем.

¡1:1 анализа состояния задачи разработки методов и средств автояатизиробактиг систем Формирования и оперативного ввода, в действие ПЛА вытекают следующие основные задачи исследований:

- разработка изтода определения кратчайших маршрутов вывода горнорабочих и движения горноспасателей в шахтной сети;

- создание катода определения аварийных и /гроааемж участков. учйткваюаего воздухораспределение о шахтноа сети и ее топологическую структур/;

- создание волгли принятия решений по оперативном/ вводу пла и действие;

- разработка гибридной экспертной системы автоматизированного составления к сиератишгого ввода в дег>ствиэ ПЛА рудников;

- разработка функциональной структуры и программная реализация экспертной систегп!.

Решение поставленный задач должно способствовать достижению следующих вэан.чосвяэашш2 колей процесса ликвидации аварии;

- минимизировать число человеческих аертв;

- минимизировать материальные потери;

- минимизировать время ликвидации ►аварии:

Тл = Тдр + Тр( (1)

где Тпр - время принятии репения о вводе ПЛА в действие;

Тр - время выполнения мероприятий по спасению людей и ликвидации аварии.

Ватой задачей обеспечения безопасности при авариях на руднике является определение кратчайших путей двияения людей в случае аварии иэ аварийных и угрожаемая участков, проведенный обзор существующих методов определения кратчайших маршрутов показал, что, учитывая местонахождение людей в период аварии, состояние и Протяженность горных выработок, время прохождения людей по ним и срок защитного действия самоспасателя и др. , наиболее приемлемым является использование комбинации отдельны» методов, определение кратчайших маршрутов должно начинаться с выполнения процедур корректировки комплексных данных во руднику-и расчета воздухо-

- б -

распределения, вызванных возможными изменениями аэродинамически:? параметров шахтной сети при аварии. Для этого создана база знаний в виде продукционных правил, содержащих условия по корректировке параметров и обрашени» к имитационным ноделям воэдухорасп-ределения в вентиляционной сети рудника. Одно из таких правил, например, будет инеть вид:

ЕСЛИ вид аварии - пожар или взрыв,

ТО рассчитать воздухораспределения с учетом теплообмена.

Для определения кратчайших маршрутов движения людей в йакт-пой сети предложен метод, основанный на известном методе поиска "с возвратен" и "в глубину".

В результате подготовительных процедур Формируется исходный

список кактной сети:.

£ ={п> Яп, Ь„г, ¿п, Ап.}, <г>

где п - номер ветви, I

К - количество ветвей; ¿А - исходный узел ветви; ]п - конечныя узел ветви; <1п - расход воздуха в ветви; Ьп1.~ уровень исходного узла, м; /?/у - уровень конечного узла, н; ¿п - длина ветви, н; Ап - вектор теплофизических' параметров.

поиск кратчайшего маршрута выполняется по итерационному циклу, сначала текущим узлом У-? • назначается начальный. Затем определяется смежный с ним узел с учеток ограничений по возможности передвижения людей, рассчитывается время движения, смежный узел назначается текупин. После совпадения текущего узла с конечным осуществляется возврат последовательно на шаг и поиск альтернативного маршрута, глубина поиска определяется допустимым временем движения в самоспасателях.

- т -

для опенки эффективности разработанного метода проведен сравнительный анализ с известным методом, предложенным К. Г. Анютиным, основанном на алгоритме Дийкстры. Сравнивалось время, затрачиваемое на нахождение кратчайшего маршрута, для различной размерности шахтной сети и различного количества ветвей» входящие в маршрут. Как показано на рис. 1, предлагаемый.метод за счет ограничений при поиске "в глубину" является улучшаемый по числу операций сравнения и сложения и позволяет определять кратчайший марарут примерно в 2 - 2, 5 р|за быстрее при малой разнер-ности сети (до бо ветвей), с ростом размерности данное различие еще больше (например, для иахтной сети, состоящей из £60 ветвей, время определения кратчайшего маршрута из десяти ветвей по предлагаемому методу в 3 раза неньие. чен при использовании алгоритма Дийкстры).

При определена: кратчайших маршрутов вывода людей необходимым условием является определение опасных и угрожаемых участков шахтной сети. На основе Правил безопасности и других нормативных документов даются рекомендации по определению аварийных и угрожаемых выработок, ключевой структурой»данных определений является набор условий, истинность которых позволяет сделать вывод о принадлежности горной выработки к выделяеной группе. Для представления такого рода знания использованы продукционные правила. Одно из таких правил, например, будет иметь вид:

Если выработка сопрягается с аварийной,

И воздушная струя движется от узла сопряжения,

ТО такая выработка - аварийная.

»

Неханизн определения аварийных и угрожаемых участков на основе созданной базы правил (БП) икеет свои особенности. Они заключаются в той. что необходимо многократно использовать правила из БП для всех горных выработок, разделив их по степени опасности на аварийные, угрожаемые и неугрохаеные. В связи с этим рассматриваемый механизм основан на итерационных циклах, кроме того, правила составлены в логической последовательности и их обработ-

- в -

--предлагаемый алгоритм

алгоритм Дийкстры 1, 2 - 45 ветвей 3, 4 - 180 ветвей 5,6- 257 ветвей

Рис. 1. Сравнительный анализ методов определения кратчайших маршрутов

- 9 ,

ка проходит в тон порядке, как они описаны в БП. таким образом, алгоритм работы неханизна определяется структурой БП.

Необходимость разработки метода принятия решений по оперативному вводу в действие ПЛА рудников объясняется частыми ошибочными и нерешительными действиями горного диспетчера при получении сообщения нз шахта об аварии при недостаточно полной и нечеткой информации о характере и месте аварии, наличие некоторой неопределенности, требующей "выяснения* или "установления истинности" получаемой информации от "нечетких датчиков* для выработки адекватного решения, потребовало создания базы решающих правил, которые еыди рассмотрены в работе Г. Нутанова.

факторами> которые дают основу для принятия решения, в порядке их значимости являются: 1) вид аварии.' г> масштаб авзим 3) место аварии: 4) предмет аварии; 5) возможность дикв*лпии аварии на месте! б) продолжительность времени с момента гозник-. ыовения аварии, поскольку для принятия решения используется нечеткие понятия, длй их формализации применена нечеткая логика.

-Например, область значений атрибута "масштаб аварии" б/дет еле/- душей: ^незначительно*.> * неопределенно^)* средний", '^'большой*. -$>В созданном дереве решений для оперативного ввода в действие ПЛА сохранен приоритет указанных выше «акторов. Проследив все воз-ножные пути по дереву принятия решении, можно прийти к четырем различным выводам.

'для каждого пути, который■велит к логическому выводу, можно записать соответствующее ш^ило. совокупность всех правил составит базу знаний. Одно ¡.з правил, например, будет иметь вид:

*

. если вид аварии - пожар. И масштаб аварии - незначительный или неопределенный. И место аварии - выработки, расположенные на поступавшей

струе воздуха или середине вентиляционной струи И горит - крепь или неизвестный предмет, ■ • ТО решение - ввести в действие ПЛА.

Доя других различных видов аварий рассмотренная структура

- Ю -

но» эт измениться в зависимости от их особенностей, однако логи-чес.-ий вывод решения, учитывающий Факторы неопределенности поступало. я информации, является.одинаковым для других видов аварий.

В оо; ем случае система может вырабатывать количественно несколько решений, имеющих разные коэффициенты уверенности (или вероятности!, с последующим выборон наилучшего.

Для этой пели использовано определение байесовского решения на основе применения апостериорных вероятностей. Зададим матрицу потерь статистика для значения к-го атрибута объекта на пространстве решений А (3^ } 1 } •

%1 %2 У15 Я14

8»=flJ=

^mi Ут2 Утз

(3)

где ^. (Уl} Qj) " потеря статистика:

•у

X;

- отдельное значение К-го атрибута.

Потеря статистика (faj определяется экспертио (путен опроса специалистов по технике безопасности рудника) и имеет тен большее значение,, чей меньше вероятность того, что соответствуюпее 1-е значение к-го атрибута может по описанному дереву привести к принятию решения Qj .

Так. например, согласно приведенному выне правилу 1 для значения атрибута "Масштаб аварии" "средний" потерю статистика можно принять = О, поскольку данная ветвь дерева непосредственно приводит к решению "Немедленно ввести ПЛА".

примем 6 = Вп} - атрибуты объекта; £z(X)

- апостериорное распределение вероятностей значений атрибутов в результате аварийной ситуации 2. определяемое как распределение коэффициентов уверенности в значениях атрибутов.

Следует определить потери статистика для каждого Qj £.Д;

Тогда,выбор решения О* £ Д 1 по байесовской/ принципу будет осуществляться по иинииуну потерь статистика:

А*(£г> а*) = гШл1(4г, а), (9> а }

Разработанные в работе методы позволили создать экспертную систему Формирования ИДА рудников. В соответствии с этапами разработки экспертных систем проведены извлечения и структурирование знаний о предметной области, осуществлен выбор способа представления знаний, созданы база знаний <БЗ). механизм логического вывода (нлш. разработаны блок объяснения (БО) и блок взаимодействия с пользователем (ДИ>, а также осуществлена программная реализация системы на объектно-ориентированном языке ,ПРограннирования С++, выбор этого языка связан с теи. что в задачах составления и.оперативного ввода ПЛА, кроме решения чисто экспертных задач, требуется проведение вычислительных расчетов по определению аварийных вентиляционных режимов и представления других процедуральных знаний.

На рис. г показано взаимодействие функциональных блоков экспертной систены.

Учитывая, что достижение цеди управления предполагает Формирование ИЛА путем прямой цепочки рассуждения, отправной точкой в которой является текущая аварийная ситуация, логический вывод в системе осуществляется на .основе секвенциального исчисления:

Ч ~> Р (61

где 6 - антецедент; •

К - сукпедент секвенции, г = ( н. Св. ш ): И - список мероприятий по спасению людей и ликвидации

Рис. 2. Взаимодействие функциональных блоков экспертной системы

аварии;

1)1 - маршруты вывода людей;

№ - маршруты движения отделений ВГСЧ, важнейшим модулей системы является база знаний. Совокупность знаний для экспертного Формирования П/1А представляет собой объектную сеть вида

С(Л. С. Ю . (7)

где с - соответствует антецеденту секвенции по Форнуле (б);

Л = ( V, р ) - сеть Фреймов, описывающих аварийную ситуацию; • л-

V - фрейм "вид аварии";

Р - фрейм "Несто'аварии - рудник";

С - фрейм "Коммуникация";

и = ( кт. ки. ну) - база правил;

Кт - блок правил по составлению ПЛЛ;

Би - блок правил по определению аварийных и угрожаемых

участков;

Ву - блок правил для принятия решения по оперативному вводу о действие ПЛЛ.

фреймовая Форма представления знаний об аварийных ситуациях, руднике, сведениях о технических средствах и оборудовании, обеспечивающих безопасно» ведение горных работ, выбрана в связи с тем. что эти знания имеют иерархический характер.

Каждый из суцерфрейнов "Вид аварии". "Несто аварии - рудник" и "Коммуникация" содержит в качестве слотов субфреймы. Напринер, для суперфрейма "Вид аварии" субфреймами являются фреймы, описывающие виды аварий.

Дпя конкретной ситуации, например, для информаиии "Горит электрокабель на штреке лежачего бока шлб) горизонта -135 н" фрейн-экземпляр будет инеть следующий вид:

имя суперфреина: вид аварии тип субфреинл: пожар

-

место: гори-онт -135 н. а/ш объект: электрокабель нлсятаб: средний

Таким образон. при определении описания аварийной ситуации а паате построенный субфрейм-экземпляр представляет собой исходные данные по виду аварии для экспертного составления ПЛЛ,

Суперфрейм "Место аварии - рудник" в соответствии с существующей классификацией горных выработок состоит из иерархически построенных фрейнов. при этой фрейм-прототип будет иметь следующий вид:

ипя суперфреина: (имя)

Надшахтные здания: (субфрейн)

Вскрывающие выработки: (субфрейм)

рабочии горизонт t: (субфрейм) т

Рабочий горизонт 2: (субфрейн)

Рабочий горизонт п: . (субФРекм)

Каждый из этих субфреймов содержит детальное описание соответствующих участков шахтного комплекса.

Суперфрейм "Комиуникадии" состоит из субфреймов, которые описывают системы жизнеобеспечения рудника: воздухоснабжения, энергоснабжения, водоснабжения и др.

На рис. 3 представлен комплекс программных модулей, реализуют« экспертную систему Формирования ПЛЛ рудников, фреймы-прототипы. образующие концептуальную базу знаний, гранятся в Файле KHBASE. КН. а фреймы-экземпляры - в файле SCHACHT. dat. Заполнение фреймов-экземпляров осуществляется с помооью программы ЕХРПЛТЕ. которая является управляющим модулем запуска процедур ввода и корректировки данных: подпрограмм DATVETV. DATUZL и VEEDATA -для заполнения и проверки правильности данных в фрейне-экзеновя-ре "место аварии - рудник", подпрограммы сониин - для получения фрейма-экземпляра "Коммуникация", gorteh - для ввода данных по

EXPMAN

expd;

venti1

О

EJ~

»СНЛС1П KNBASE KULE PLA

D1FRR\

DIFVC

EXPPOJ

EXPSYS

alarm

PLAOU'

oprpci

routerab

ori п

Рис. 3. Архитектура программно-аппаратного комплекса автоматизированной системы

- 16 -

горнотехническим условиян и системе разработки рудника. Для корректировки и расширения концептуальной базы знаний создан редактор БЗ, реализованный в виде программы ЕХРНЕТ.

Второй уровень бз системы составляет база правил-продукций по Формированию и оперативному вводу в действие ПДА, которая состоит из трех основных блоков: базы правил по составлению ПЛА, описанных выше базы правил по определению аварийных и угрожаеных участков и базы правил по оперативному вводу в действие ПЛА.

Управление работой с базой правил экспертной систены осу-пес-твляется с домошью метаправил. База правил по составлению ПЛА состоит из восемнадцати модулей, которые позволяют Формировать список мероприятий по спасению людей и ликвидации аварии по всем видам шахтных авария, структура продукционных правил инеет традиционный вид правил типа ЕСЛИ ... ТО ... Кроне того, в условной части правил-продукций обусловливается выполнение тех мероприятий. без реализации которых невозможно Формирование последукиего мероприятия.

Базу правил по составлению списка мероприятий по спасению людей и ликвидации аварии можно условно^разделить на две части -на модули, в которых определяются аварийные вентиляционные режимы, н на нодули, в которых нет необходимости определения аварийных вентиляционных режимов. Для определения аварийных вентиляционных режимов создан блок правил, содераадгий около восьмидесяти правил-продукций, которые на разных этапах ликвидации аварии предусматривают соответствующие режимы вентиляции.

База правил автоматизированной системы хранится в Файле RULE. кн. для корректировки и добавления правил такте используется редактор бз - программа ехрнет,

Программа EXPSVS служит для формирования текста ПЛА для заданной аварийной ситуации и использует метод логического вывода списка мероприятий по спасению людей и ликвидации аварии, основанный на прямой цепочке рассуждения. Отправной точкой для логического вывода служит возникшая аварийная ситуация. Работу механизма логического- вывода можно разделить на два этапа, первый этап предназначен для работы с базой метаправил с целью опреде-

«ения нужного модуля базы правил, соответствушего информации о текущей aeapfifaiofl ситуации.

На втором этапе механизм логического вывода непосредственно работает с продукционными-правилами, составляя в случае их истинности и при получении подтверждения от пользователя соответс-тпгшие тексты мероприятий по спасению людей и ликвидации аварии.

■Программа EXPSYS содержит также механизм объяснения и обоснования регаений, который использует базу знаний и базу данных «ля логического вывода ответов на вопросы пользователя "как ?" и "почему ?" получено то или иное решение. При этом применяется характерная для продукционных систем трассировка päccyai.c;::-3i. С другой стороны, все мероприятия по спасению лхаей я ликвидации аварии регламентируются такими документами, как ЕПБ, различными инструкциями и методическими указаниями. Поэтому на вопрос "но-. чему ?" предусмотрен также вывод заготовленного для жданного мероприятия текста объяснения.

Блок диалогового интерфейса обеспечивает наиболее приемлемый для пользователя способ взаимодействия с системой, используя c.ü-i.w распространенный язык общения с ЭШ - регламентированный, или язык "меню". Словарь терминов экспертной системы и ик семантические связи отражены во фреймах-экземплярах, представляющих концептуальную базу знаний, описанную выие.

Программа ЕХРНАН* является стартовой для программного комплекса экспертной системы и позволяет запускать в работу программы expdate, exppos, expsvs, alarm. plaout, ventil, difrrv, difv-gp (си. рис. 3). Програмна exppos осуществляет составление списка позиций наиболее опасных в аварийном отношении участков шахты на основе имеющихся бз и бд. Программа alarh содержит неханизн принятия решения о вводе ПЛА в действие, позволяет распознавать аварийную ситуацию, программа plaout управляет выводон готового текста ПЛА на внешние устройства (дисплей, принтер). Автоматизированная система включает также программу расчета естественного воздухораспределения в шахтной се<и ventil и программные модули difrrv и difvgp, предназначенные для установления аварийных аен-

тиляциошшя реглпов при управлении воздуяораспределением регуляторами расхода воздуха и вентиляторами главного проветривания.

Для проверки работоспособности разработанной экспертной системы проведено экспериментальное исследование функционирования в условиях пакты "Молодежная" Донского ГОКа. Логическая последовательность действий системы по Формировании списка мероприятий по спасению людей и ликвидации аварии прослежена на принере аварии - завала (обруаеиия) в орте 27 горизонта -135 и.

Проведенный сравнительный анализ с данными ПЛА вахты "Колодезная" показал, что Форнируемня системой список мероприятий во спасению людей и ликвидации авар™ отличается полнотой списка мероприятий при минимальных затратах времени на его Формирование,

заключение . »

Основные научные и практические результаты выполненных исследовании заключаются в следующем.

1. Решена актуальная задача разработки моделей и алгоритмов и их практическая реализация, позволяюаая повысить качество при-нймаеннх ревений при ликвидации аварии на руднике.

2. Разработан метод определения кратчайших маршрутов движения горнорабочих и горноспасателей в паятной сети, который по сравнению с другими известными методами наиболее полно учитывает особенности рудника и предъявляемые требования Правил безопасности.

3. разработан метод определения аварипнт« и угрохаеныз участков, учитывающий взаимное расположение горшк выработок и направление воздушной струи в них. Метод позволяет графически представить аварийные и угрожаемые зоны и указать маршрута движения горнорабочих и горноспасателей.

4. Разработана модель принятия решения по оперативному вводу в действие пла, который позволяет горному диспетчеру при нечеткой и неполной информации об аварии прининать решение.

5. Разработана гибридная экспертная система Формирования ИЛА рудников. Произведено извлечение и структурирование знания о предметной Области, разработаны модель представления знаний, механизм логического вывода*, блок объяснения принимаемых решения и диалоговый интерфейс.

6. Осуществлена программная реализация гибридной экспертной системы на обьектно-ориентированном языке с+», предоставлена возможность адаптации экспертной систены к условиям конкретного рудника, корректировки и дополнения базы знаний.

Т. Экспериментальное исследование функционирования экспертной системы показало ее высокую работоспособность и возможность Формировать список мероприятий по спасению людей * и ликвидации аварии как для аварийной ситуации, предусмотренной в позиции ПЛЛ, так и для нештатной ситуации с обеспечением требуемого качества, Проведенное промышленное испытание показало высокую Фективность работы экспертной систены. Расчетный зконсь.чческий эффект составляет 7. 5 млн. рублей.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. вульф в. Р., Зояченко в. г.. Козловских а. И. К вопросу исследования автоматических систем с применением ЭВМ// Региональная научно-техническая конференция "Электрификация и комплексная механизация производства", тезисы докладов. -рудный, 1990, с. 22.

2. Баиежев Ю. Г. , Утегулов Б. Б., Гришин В. Т. . Вульф В. Р. Логическое управление микропроцессорной зашиты от тока замыкания на землю в распределительных сетях б кВ// Логическое управление с использованием ЭВМ. Тезисы докладов XIII Всесоюзного симпозиума. - носква-синеиз, 1990, С. 379.

3. Мутанов Г. Н., Бахвалов /I.A., Вульф В. Р. Подсистема безопасности АСУ рудника// Изв. вузов. Горный журнал. - 1992, К 11, с. ез-вб.

4. Нутанов Г. Н. , Костырин A.B., Вульф В. Р. Систены автома-

- го -

ююиронршюго составления пиана ликвидации аварии шакт// теогил и практ'З'а комплексного освоения нестороядешм полезных ископаемы* и обогащения нкяерзлького сырья. - И. : ППКОН РАН, 1992. с. 105.

5. Мутз:;ои Г. 11. > Вульф В. Р. Кетсд определения кратчайших :,Л1.1чргт'.дш',г.еш;я горнорабочих и горноспасателей// Изв. вузов, ГОИШИ г.:'?нал. - 1994. Н 1. с 73-76.

6. Нутаиов Г. И. , Вульф В. Р. Интеллектуальнее системы аеа-рийиой безопасности ПГП// Актуальные проблени фундаментальных наук. тезисп докладов пторся Иекдународноа научно-технической конференции. - Н. : 1994, с. 245.