水力采煤生產(chǎn)管理專家模擬系統(tǒng)

1、 1999 年 11 月 系統(tǒng)工程理論與實踐 第 11 期 水力采煤生產(chǎn)管理專家模擬系統(tǒng)孟祥瑞( 淮南工業(yè)學(xué)院資源開發(fā)與管理工程系, 安徽 淮南 232001)摘要: 結(jié)合大屯煤電公司孔莊煤礦的具體條件, 在全面系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上, 總結(jié)大量專家經(jīng)驗, 以 高產(chǎn)高效為總體目標(biāo), 將生產(chǎn)管理中的主要內(nèi)容建成知識庫, 利用面向?qū)ο蟮姆椒? 將專家系統(tǒng)與模 擬系統(tǒng)集成構(gòu)建專家模擬系統(tǒng). 根據(jù)不同生產(chǎn)目標(biāo), 得出可靠性較高的決策值, 部分結(jié)果應(yīng)用于生產(chǎn) 實際, 效果明顯.關(guān)鍵詞: 水力采煤; 高產(chǎn)高效; 生產(chǎn)管理; 專家模擬系統(tǒng)E xp e r t S im u la t io n Sy s tem o

2、 f H yd rau lic M in ingP ro duc t io n M anagem en tM EN G X ian g 2ru i(H ua inan In st itu te o f T ech no lo gy, H ua inan 232001)A bstrac t: Co n side r ing rea lit ie s o f Ko ngzh uang Co a l M ine, D a tun Co a l E lec t r ic ity Com p any, th e p ap e r sum s up a la rge am o un t o f exp e

3、 r t s exp e r ience o n th e ba sis o f o ve r2 a ll sy stem a t ic ana ly sis, tak ing h igh deg ree o f p ro duc t io n and eff ic iency a s th e gene ra l go a l, deve lop ing k now ledge2ba se abo u t co n ten t s o f p ro duc t io n m anagem en t. M ean2 w h ile, by m ean s o f o b jec t2o r i

4、en ted p ro g ramm ing , exp e r t sim u la t io n sy stem is in teg ra ted by exp e r t sy stem and sim u la t io n sy stem. M uch m o re re liab le dec isio n s a re m ade acco rd2 ing to d iffe ren t p ro duc t io n o b jec t s. A nd po sit ive effec t s a re m ade af te r som e re su lt s be2 in

5、g app lied in p rac t ice.Keywords: h yd rau lic m in ing; h igh p ro duc t io n and h igh eff ic iency; p ro duc t io n m anage2m en t; exp e r t sim u la t io n sy stem1引言水力采煤生產(chǎn)管理問題是一個復(fù)雜的、非線性、半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化問題. 作為面對復(fù)雜多變的客觀 地質(zhì)條件, 工作地點分散且移動頻繁, 時空關(guān)系轉(zhuǎn)變很快, 機(jī)械化程度較高、生產(chǎn)連續(xù)性很強的水采工藝來 講, 其系統(tǒng)的綜合生產(chǎn)能力最終將受到薄弱環(huán)節(jié)的制約. 在礦井

6、這一復(fù)雜的大系統(tǒng)中, 采掘生產(chǎn)系統(tǒng)是其 核心部分, 它的正常運轉(zhuǎn)關(guān)系到煤炭生產(chǎn)正常、穩(wěn)定和持續(xù)地進(jìn)行. 對于綜采、高檔普采等機(jī)械化采煤工 藝, 國內(nèi)外許多學(xué)者已從不同側(cè)面對采掘生產(chǎn)管理進(jìn)行了大量研究, 并把計算機(jī)技術(shù)引進(jìn)推廣, 優(yōu)化理論 與方法亦應(yīng)用到設(shè)計研究和生產(chǎn)管理中. 但對水力采煤生產(chǎn)系統(tǒng)研究卻很少, 對諸多系統(tǒng)參數(shù)的確定, 系 統(tǒng)分析和生產(chǎn)計劃制訂等, 長期以來憑借經(jīng)驗類比和傳統(tǒng)的決策方法.通過緊密結(jié)合大屯煤電公司孔莊礦生產(chǎn)實際, 在進(jìn)行全面系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上, 總結(jié)大量專家經(jīng)驗, 以 高產(chǎn)高效為總體目標(biāo), 將生產(chǎn)管理中主要內(nèi)容建成知識庫, 利用面向?qū)ο蟮姆椒? 將專家系統(tǒng)和模擬系統(tǒng) 集

7、成為專家模擬系統(tǒng), 解決水采領(lǐng)域半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化問題. 根據(jù)不同產(chǎn)量目標(biāo), 得出可靠性較高的決策值, 為現(xiàn)場應(yīng)用提供有價值的參考依據(jù). 收稿日期: 199820420442系統(tǒng)工程理論與實踐1999 年 11 月2水力采煤生產(chǎn)管理專家模擬系統(tǒng) ESS 的建造211 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想開發(fā)而成, 以水力采煤高產(chǎn)高效為父類對象, 包括采垛參數(shù)、落煤 時間、落煤能力、產(chǎn)量進(jìn)尺預(yù)測、頂板及瓦斯管理五個子類對象. 對象既是知識的基本元素, 又是問題求解 的獨立單元. 各種類型的求解機(jī)制分布于各對象, 通過對象之間的信息傳遞完成整個問題求解過程. 在專 家系統(tǒng)運行中, 調(diào)用模擬系統(tǒng),

8、 通過系統(tǒng)模擬檢驗專家系統(tǒng)的輸出結(jié)果, 從而構(gòu)成整個專家模擬系統(tǒng) ( E x2 p e r t S im u la t io n Sy stem , 簡稱“E SS”).1) 對象的表示整個系統(tǒng)以對象的層次結(jié)構(gòu)為中心, 該結(jié)構(gòu)既是知識源, 也是工作存儲區(qū), 同時又是問題求解單元的 集合. 系統(tǒng)將問題求解中涉及的概念、實體等表示為對象, 如圖 1 所示.水力采煤高產(chǎn)高效類名采垛參數(shù)落煤能力落煤時間超類子類 類1 實例類2槽規(guī) 則圖1 對象的層次結(jié)構(gòu)與對象的組成方法各對象以它們之間的超類、子類和實例的關(guān)系形成一個層次網(wǎng)絡(luò). 對象的各個“槽”記錄著對象的有關(guān) 屬 性, 涉及該對象的操作記錄在“方法”

9、中, 對象的有關(guān)規(guī)則記錄在“規(guī)則”中. “槽”和“方法”中的內(nèi)容都具 有繼承性. 系統(tǒng)采用多重繼承的方式, 即一個對象可以有多個超類, 采用多重繼承可以更大程度地提高信 息共享. 例如, 水采生產(chǎn)管理中很重要的一個內(nèi)容是確定合理的采垛參數(shù), 它既需要定量計算, 也需要有關(guān)專家經(jīng)驗, 能夠根據(jù)煤層條件及設(shè)備參數(shù)選擇合理的采垛尺寸. 對象的層次結(jié)構(gòu)表示如圖 2 所示.采垛參數(shù)沖采角最小掐槍步距開采眼間距60 6565 7070 754m 5m 6m 7m12 1414 1616 1818 20圖2 采垛參數(shù)對象的層次結(jié)構(gòu)每個對象的方法和規(guī)則都封裝在對象之中, 對象中方法的啟動只能通過對象之間的信息

10、傳遞. 對象中 涉及的方法可以是規(guī)則推理, 也可以是任何求解功能, 如對關(guān)系數(shù)據(jù)庫 dBA SE 或 Fo xba se 的訪問, 模擬神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò), 以及用戶編程定義的過程等.由于對象的封裝性, 各類型的求解操作不會互相干擾.2) 方法和規(guī)則的表示 方法是一個程序塊封裝在對象之中, 其編寫格式為:第 11 期水力采煤生產(chǎn)管理專家模擬系統(tǒng)43func t io n: (類型) (方法) 參數(shù)語句end (方法名)方法的類型分“P ub lic”和“P r iva te”. 前者表示該方法可被子類對象調(diào)用, 后者只能由本對象調(diào)用. 語句 部分就是方法的定義體. 為定義方法, 系統(tǒng)提供了一種程序設(shè)計

11、語言 O ECL , 以供使用.系統(tǒng)開始工作時, 在第一個對象中查找方法“m a in ”并執(zhí)行之. 如果有多個方法需要執(zhí)行, 則方法名應(yīng) 為“m a in 1”,“m a in 2”, . . . , 系統(tǒng)按順序執(zhí)行之. 方法類型“P r iva te”一般與“a_ dem o n ”或“m _ dem o n ”槽對應(yīng), 由方法求值后再返回槽為“a_ dem o n ”的屬性.從目前用于專家系統(tǒng)的知識表達(dá)的方法來看, 基于規(guī)則的表示是一種最常用的方式. 一個對象中可以 列有多條規(guī)則, 規(guī)則的形式為:ru le: 規(guī)則名 if 前提子句 th en 結(jié)論子句其中, 規(guī)則名可以省略, 不同的規(guī)

12、則也可以有相同的規(guī)則名. 前提子句有兩種型式:型式 1: and (對象) is (對象名)型式 2: and 屬性 o f (對象) (關(guān)系) (值)型式 1 的前提子句中, 對象為規(guī)則變量, 前提子句的功能是將對象名賦給該變量. 規(guī)則變量以問號“? ” 開頭的是局部變量, 其值只在該規(guī)則的執(zhí)行過程中有效. 型式 2 的前提子句中, 對象可以是具體的對象名, 也可以是規(guī)則變量, 該變量的值由型式 1 的前提子句賦予. 關(guān)系可以是“is”或“isn t”表示是與不是.若 對象的屬性值為數(shù)字, 關(guān)系還可為“= ”、“> ”、“< ”、“< > ”. 值可以有多個, 彼此之

13、間用“o r”連接.值既可以是數(shù)字和詞匯, 也可以是規(guī)則變量.3) 數(shù)據(jù)庫的建立及訪問專家系統(tǒng)中最重要的組成部分之一是數(shù)據(jù)庫, 它既可作為獨立的對象, 也可用來收集關(guān)于咨詢過程獲 取的數(shù)據(jù)信息, 記錄中間結(jié)果. 利用 dBA SE 或 Fo xba se, 首先建立了原始生產(chǎn)記錄表 ( 見表 1) , 故障時間表 (見表 2) 和統(tǒng)計表 (見表 3) 及可靠度計算表 (見表 4).表 1 原始生產(chǎn)記錄表日期班次開始時間停槍時間停槍原因煤層號rqbcsta r t im ef in ish t im ecau sem listDC 2N 5. 2N 5. 2C 6N 2 3 D 2da te 日

14、期型; C 2 ch a rac t ic 字符型; N 2 num be r 數(shù)字型, 以下同.表 2 故障時間表高壓泵溜槽水槍振動篩煤水倉信號電器頂板供水管路yb tlc tsq tzc tm c txh tdb tg ltN 6. 2N 6. 2N 6. 2N 6. 2N 6. 2N 6. 2N 6. 2N 6. 2表 3 統(tǒng)計表班內(nèi)檢修時間落煤生產(chǎn)時間故障時間改面時間交接時間總計jx tlm tgztgm tjjtto ta lN 7. 2N 7. 2N 7. 2N 7. 2N 7. 2N 8. 2表 4 可靠度計算表名稱平均故障時間平均運行時間可靠度nam eM TBMM TB FA

15、 iC 6N 8. 4N 8. 4N 6. 444系統(tǒng)工程理論與實踐1999 年 11 月對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問操作, 則由以下函數(shù)實現(xiàn):1) op enf ile ( 文件,類型)打開文件, 文件的存取方式由類型指定.2) c lo sef ile ( 文件)關(guān)閉文件, 結(jié)束訪問.3) ge tda ta ( 關(guān)系數(shù)據(jù)庫文件,字段名,記錄號)讀取文件中由字段名和記錄號指定的值, 并返回之.4) labe l( 關(guān)系數(shù)據(jù)庫文件,記錄號)若關(guān)系數(shù)據(jù)庫文件中記錄號指定的記錄已被刪除, 則返回真, 否則返回假.5) listdb ( 文件名,字段名,記錄號)在窗口 tex t0 的當(dāng)前光標(biāo)位置上, 顯示文

16、件中字段名和記錄號指定的值. 若字段名為 a ll, 則列出所 有字段的值.6) db leng th (關(guān)系數(shù)據(jù)庫文件)返回 文件中的記錄數(shù)目.212 系統(tǒng)可靠度計算系統(tǒng)可靠性分析是生產(chǎn)管理中重要的一環(huán), 是進(jìn)行有效落煤時間參數(shù)分析和提高水槍落煤能力的基 礎(chǔ). 其可靠度計算以對“生產(chǎn)原始記錄表”數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問為基礎(chǔ), 根據(jù)各種停槍原因及開、停槍時間點, 分 別自動統(tǒng)計出交接班時間、改面時間、檢修時間及故障時間. 然后計算出部件可靠度、系統(tǒng)有效度, 并找出 關(guān)鍵部件.水力采煤正規(guī)循環(huán)應(yīng)是每班沖采一個或兩個采垛或者兩班沖采一個采垛, 但由于采垛參數(shù)的不合理 或因頂板冒落中途停采, 造成臨時換面沖

17、采. 對于改面時間的統(tǒng)計, 只要停槍原因是由于改面或換面, 就可 以將下次開槍時間與本次停槍時間的差值累計. 但要注意兩點: 一是兩次停、開槍時間是否為同一班次, 如 果為不同班次, 則為正常的兩面交替開采, 不屬于因改面而造成的故障時間; 二是在生產(chǎn)過程中, 由于本班 第一次開槍時間較晚, 偶爾發(fā)生直到下班人員已到工作面但本班尚未停采的現(xiàn)象, 這種現(xiàn)象亦算作改換 面, 只是不必停槍停泵. 這一般發(fā)生在三個交接班的時間點, 孔莊礦為 0 點、8 點和 16 點. 因此, 統(tǒng)計改面時 間的方法如下:o b jec t: “y s. dbf”func t io n: p ub lic m a in

18、 op enf ile ( se lf, db )op enf ile “(t jb. dbf”, db )p u t db leng th ( se lf) in to num rep ea t w ith i = 1 to nump u t ge tda ta ( se lf, 班次, i ) in to bcp u t ge tda ta ( se lf, 停槍時間, i ) in to f tp u t ge tda ta ( se lf, 停槍原因, i ) in to cau seif (cau se = 改換面 and f t < > 0. 0 and f t <

19、; > 8. 0 and f t < > 16. 0) th enp u t i in to nex tp u t (nex t + 1) in to jp u t ge tda ta ( se lf, 班次, j ) in to bc1p u t ge tda ta ( se lf, 開始時間, j ) in to st if (bc1 = bc) th enp u t ( st - f t) in to gm t end if第 11 期水力采煤生產(chǎn)管理專家模擬系統(tǒng)45end ifp u t (gm t + sum ) in to sum p u t ( k + 1 )

20、in to kend rep ea tp u tda ta “(p u tda ta “(t jb. dbf”, sum , 改面時間, 1)t jb. dbf”, k , 改面次數(shù), 2)c lo sef ile ( se lf)c lo sef ile “(end m a int jb. dbf”)213 產(chǎn)量進(jìn)尺預(yù)測生產(chǎn)管理中一項重要內(nèi)容是制訂作業(yè)計劃, 而對產(chǎn)量與進(jìn)尺的科學(xué)預(yù)測是制訂生產(chǎn)作業(yè)計劃的基礎(chǔ). 根據(jù)研究結(jié)果, 采用灰色馬爾可夫預(yù)測模型對水采產(chǎn)量、進(jìn)尺的預(yù)測較為適宜. 為了將該方法應(yīng)用到專家 模擬系統(tǒng)中, 首先將預(yù)測程序編譯為執(zhí)行文件 GM M . EX E , 而后通過專家系

21、統(tǒng)調(diào)用. 生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)記錄在 數(shù)據(jù)文件中, 執(zhí)行文件運行過程中訪問該數(shù)據(jù)文件, 而后輸出相應(yīng)預(yù)測結(jié)果. 同時, 考慮在煤礦生產(chǎn)中, 地 質(zhì)條件的不確定性及對產(chǎn)量的決定性影響, 在產(chǎn)量預(yù)測中會根據(jù)地質(zhì)條件變化有一定的調(diào)整系數(shù).灰色馬爾可夫預(yù)測程序框圖如圖 3 所示.數(shù)據(jù)文件根據(jù)不同采掘隊分別建立, 分別進(jìn)行預(yù)測. 一 般的灰色預(yù)測是按現(xiàn)實時刻 t = n 及過去的全體數(shù)據(jù)建模, 其模型是連續(xù)的時間函數(shù). 從理論上講, 該模型可從初值一 直延伸到未來任何一個時刻. 不過對于現(xiàn)實的本征性灰系 統(tǒng), 隨著時間的推移, 未來的一些擾動因素, 如采礦中的煤 層地質(zhì)條件、設(shè)備參數(shù)變化等, 將不斷地相繼進(jìn)入系

22、統(tǒng)造成 影響, 因此需動態(tài)地將每一個新得到的數(shù)據(jù)記入數(shù)據(jù)文件, 重新建模重新預(yù)測, 這便是所謂信息模型. 但是, 隨著時間 的變化, 信息越來越多 (如月產(chǎn)量月進(jìn)尺每月一個信息) , 這 樣便要求計算機(jī)內(nèi)存容量隨著時間推移不斷擴(kuò)大, 運算量 不斷增加, 這從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上看顯然是不合理的. 此外, 隨著時間的推移, 老的數(shù)據(jù)將越來越不適應(yīng)新的情況, 或者說老數(shù)據(jù)的信息意義將隨時間推移而降低, 因此每補充一個 信息便去掉一個最老的數(shù)據(jù), 以維持?jǐn)?shù)據(jù)的個數(shù), 顯然是合理的. 因此, 所采用的數(shù)據(jù)模型是這種新陳代謝模型, 具體開 始讀取數(shù)據(jù)文件累加生成及矩陣運算X(1) (0)(k + 1) 生成模型

23、及還原模型 X(k + 1)殘 差 檢 驗誤差 e (k ) < TF建立殘差灰色模型狀 態(tài) 劃 分計算狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣輸 出 預(yù) 測 值結(jié) 束圖 3 灰色馬爾可夫預(yù)測程序框圖體現(xiàn)在每個數(shù)據(jù)文件中, 就是補充一個新數(shù)據(jù), 去掉一個老數(shù)據(jù), 用戶操作較為簡單方便, 無須重復(fù)輸入.同時, 通過模糊評判矩陣計算, 地質(zhì)條件對產(chǎn)量的影響程度分為四個等級: 好, 一般, 差, 很差. 其調(diào)整 系數(shù)分別為 1. 2, 1. 0, 0. 9 和 0. 75.214 采垛參數(shù)及巷道布置優(yōu)化優(yōu)化采垛參數(shù)及巷道布置是以煤層條件、供水落煤設(shè)備參數(shù)和頂板穩(wěn)定性為基礎(chǔ)的, 采垛參數(shù)的內(nèi)容 包括沖采角, 最小移槍步

24、距和工作面長度, 其推理路徑如圖 4 所示.215落煤能力計算水槍生產(chǎn)落煤能力主要取決于現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)對煤層地質(zhì)條件的適應(yīng)程度, 其推理路徑如圖 5 所示. 由 此, 可根據(jù)一定的產(chǎn)量目標(biāo)及工藝水平, 確定經(jīng)濟(jì)合理的落煤能力; 亦可依當(dāng)前設(shè)備狀況和煤層條件, 優(yōu)化 水槍落煤參數(shù), 以達(dá)到最佳落煤能力.216 有效落煤時間參數(shù)分析影響有效落煤時間的因素主要有兩大方面: 一是生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備可靠性; 二是工藝之間的平衡. 應(yīng)從以46系統(tǒng)工程理論與實踐1999 年 11 月采 垛 參 數(shù)沖采角最小移槍步距回采巷間距落煤方法煤層條件管子長度頂板允許暴露面積有效射程工作射程小階段漏斗式傾角煤厚采深頂板噴嘴直徑

25、水槍壓力煤層裂隙圖4 采垛參數(shù)對象推理路徑圖落煤能力水槍出口壓力沖采流量采場運輸條件泵壓管阻煤的水力破碎強度噴嘴直徑煤層條件煤水比礦壓作用煤硬度裂隙發(fā)育脆韌性夾矸煤厚采深采場周圍情況頂板巖性圖5 落煤能力對象推理路徑圖下三個方面考慮提高水槍有效落煤時間: 提高每個部件可靠度從而提高整個系統(tǒng)有效度; 研究煤水平衡, 確保煤水流暢通; 保證水采采掘平衡, 從而保證退采正常進(jìn)行. 該對象層次結(jié)構(gòu)如圖 6 所示.落煤時間采掘平衡系統(tǒng)可靠性煤水平衡采后掘采前掘水平垂高煤水泵流量煤水倉容積退采速度掘進(jìn)速度煤層條件沖采漿量掘進(jìn)漿量圖6 落煤時間對象的層次結(jié)構(gòu)圖217頂板管理和瓦斯管理根據(jù)分析, 頂板是目前孔

26、莊礦水采生產(chǎn)管理最薄弱環(huán)節(jié), 瓦斯是影響水采安全生產(chǎn)的最不利因素. 為 此特在專家系統(tǒng)中建立一個對象, 專門闡述頂板管理和瓦斯管理的定性分析、定量計算和專家經(jīng)驗.第 11 期水力采煤生產(chǎn)管理專家模擬系統(tǒng)473“ESS”組成及其功能311 ESS 系統(tǒng)組成該專家模擬系統(tǒng)是水力采煤生產(chǎn)管理專家系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的集成, 采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計的思想 開發(fā)而成. 程序 O EC. EX E、知識庫編譯文件及模擬系統(tǒng)構(gòu)成了 E SS 的基本成分. E SS 包括的主要文件如表 5 所示.3. 2ESS 系統(tǒng)運行環(huán)境1) IBM - PC 類微機(jī)及其兼容機(jī);2 ) U CDO S, CCDO S, WM 等

27、 中 文 操 作 系 統(tǒng).313 ESS 系統(tǒng)功能“E SS”可實現(xiàn)以下功能:1) 通過對“生產(chǎn)原始記錄”數(shù)據(jù)庫文件的訪 問, 可自動計算系統(tǒng)部件可靠度和系統(tǒng)有效度, 找出系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié), 進(jìn)行系統(tǒng)有效度按重要度 重新分配;2) 根據(jù)煤層條件及開采方法, 優(yōu)化采垛參 數(shù)和采面巷道布置;3) 以水力采煤高產(chǎn)高效為總體目標(biāo), 進(jìn)行 有效落煤時間參數(shù)分析, 進(jìn)行采掘平衡和煤水平衡的定量計算和定性分析, 提出有效的平衡表 5O KD. EX E 知識庫開發(fā)系統(tǒng)O EC. EX E 推理系統(tǒng)W S. COM 文本編輯程序A N N B. EX E 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬程序GM M . EX E 灰色馬爾可夫預(yù)測程

28、序JJ. DA T 掘進(jìn)進(jìn)尺數(shù)據(jù)文件CM . EX E 采煤產(chǎn)量數(shù)據(jù)文件H IGH PRO. CM P 水采高產(chǎn)高效知識庫編譯文件SYST EM . CM P 系統(tǒng)可靠度計算編譯文件 FO RCA ST. CM P 產(chǎn)量進(jìn)尺預(yù)測知識庫文件 YS. DB F 生產(chǎn)原始記錄表數(shù)據(jù)庫文件 H EA D. DA T 標(biāo)題文件 GRA PH. DA T 顯示庫文件 措施, 確定合理的煤水倉容積和煤水泵流量, 以及在一定掘進(jìn)速度下的采掘面頭比、合理退采速度等;4) 通過系統(tǒng)向用戶提問, 根據(jù)水采生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)及環(huán)節(jié)能力, 核定水槍落煤能力, 推薦合理落 煤壓力和合理流量值;5) 調(diào)用外部文件執(zhí)行過程,

29、 運用灰色馬爾柯夫預(yù)測方法, 對產(chǎn)量、進(jìn)尺進(jìn)行精度較高的預(yù)測, 為生產(chǎn)作 業(yè)計劃的制訂提供科學(xué)依據(jù);6) 對目前水采生產(chǎn)系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)頂板的管理提出專家級的管理措施;7) 在對瓦斯涌出定量計算的基礎(chǔ)上, 確定其對產(chǎn)量、水槍有效落煤時間的約束程度, 提出綜合防治方法.4 水力采煤生產(chǎn)管理專家模擬系統(tǒng) ESS 應(yīng)用實例 根據(jù)大屯煤電公司孔莊礦生產(chǎn)實際, 應(yīng)用 E SS 進(jìn)行水采高產(chǎn)高效的生產(chǎn)管理決策咨詢. 首先系統(tǒng)向用戶提問, 獲取基本煤層地質(zhì)條件和生產(chǎn)技術(shù)條件后, 即可利用知識庫中專家經(jīng)驗進(jìn)行定性分析和定量計算. 系統(tǒng)依次提問如表 6 所示.48系統(tǒng)工程理論與實踐1999 年 11 月表 61

30、) 請問目前開采深度為多少米? 選擇: < 200, 200- 400, 400- 6002) 請選擇所咨詢的煤層號: 選擇: 7# , 8# , 其它3) 您對水采年產(chǎn)量的期望是: 選擇: 50 萬 t, 60 萬 t, 70 萬 t, 80 萬 t4) 該礦水采面落煤方法是: 選擇: 走向小階段式, 傾斜漏斗式5) 請問水采面回采順槽長度為多少米? 選擇: 80- 100, 100- 120, 60- 80, 120- 1406) 請問工作面煤水溜槽波度為多少? 輸入一個數(shù).7) 該煤層裂隙發(fā)育情況是: 選擇: 中等發(fā)育; 發(fā)育; 不發(fā)育8) 該煤層的脆韌性是: 選擇: 較脆; 脆;

31、 韌9) 請問煤層硬度普氏系數(shù)是多少? 輸入一個值.10) 煤層有無夾矸: 選擇: 有; 沒有11) 請選擇煤層頂板類別: 選擇: 中等穩(wěn)定; 堅硬頂板; 松軟頂板12) 請問煤水提升方式是: 選擇: 一次提升; 分級提升 在不同年產(chǎn)量 ( 50 萬 ta、60 萬 ta、70 萬 ta 、80 萬 ta ) 的目標(biāo)下, 根據(jù)孔莊礦生產(chǎn)實際情況, 利用 “人2機(jī)”交互方式逐一回答系統(tǒng)提問, 分別對 7# 、8# 煤層的合理采垛參數(shù)、落煤能力及落煤時間提出建 議. 經(jīng)過規(guī)則匹配和推理機(jī)推理, 最后系統(tǒng)得出結(jié)論如表 7 所示.表 7 不同產(chǎn)量目標(biāo)下的落煤時間及落煤能力分析計算表產(chǎn)量目標(biāo)煤層落煤能力

32、落煤壓力合理流量落煤時間退采速度面頭比煤水泵煤水倉507#1501453305. 511. 432. 65102808#1301602703. 07. 411. 2全礦1408. 53. 8607#160145350613. 723. 35303008 881. 5全礦150104. 8707#1701453707. 515. 693. 75603108#1451803005. 010. 161. 8全礦16012. 55. 5807#1851603708. 017. 784. 16003308#1501903005. 511. 121. 9全礦17019013. 5

33、6. 0 對于系統(tǒng)可靠度計算, 需首先按照“生產(chǎn)原始記錄表”逐日逐班輸入計算機(jī), 以數(shù)據(jù)庫文件形式保存. “E SS”系統(tǒng)通過對該數(shù)據(jù)庫的訪問, 即可自動計算部件、系統(tǒng)可靠度, 找出系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié), 并將部件故障時 間、故障次數(shù)記入數(shù)據(jù)庫文件中, 以供查詢. 例如, 我們將 95 年 7 月水采生產(chǎn)記錄輸入計算機(jī), 進(jìn)入專家模 擬系統(tǒng)后, 操作“O EC P S”, 經(jīng)運算幾秒后, 給出結(jié)果為:1) 系統(tǒng)目前的最薄弱環(huán)節(jié)是頂板, 其有效度是: 0. 8821;2) 系統(tǒng)有效度為: 0. 7561, 其它各部件有效度分別如表 8.第 11 期水力采煤生產(chǎn)管理專家模擬系統(tǒng)49表 8部件名稱 有效度故

34、障時間故障次數(shù) 頂板0. 8821 1314 38 高壓泵 0. 9912 79 5 煤水倉 0. 9643 331 5 水槍0. 9908 81 4瓦斯0. 9982 13 1 振動篩0. 9565 402 5 煤水溜槽0. 9913 70 3 信號電器0. 9955 31 2 供水管路0. 9588 413 93) 非正常改面的時間及次數(shù)是: 67m in , 3 次;4) 操作因素故障時間是: 756m in;5) 本月工作天數(shù)是 29d, 有效落煤時間為: 178. 48h.現(xiàn)生產(chǎn)條件下合理采垛參數(shù)決策數(shù)據(jù)如表 9, 系統(tǒng)改造前后兩時期可靠度計算對比如表 10 所示. 表 11為 95

35、 年 1 12 月水采進(jìn)尺預(yù)測值及擬合值, 表 12 為 95 年 1 12 月水采產(chǎn)量預(yù)測值及擬合值.表 9 目前設(shè)備參數(shù)條件下合理采垛參數(shù)煤 層沖采角 ( °)最小移槍步距 (m )采垛斜長 (m )7#70 756. 017. 08#70 755. 016. 0表 10 系統(tǒng)改進(jìn)前后兩期可靠度計算表項 目1994 年 6 月 1995 年 6 月1995 年 7 月 1995 年 12 月故障時間 m in次數(shù)可靠度故障時間 m in次數(shù)可靠度頂 板77432490. 88761552960. 8999瓦 斯15740. 99718670. 9971振 動 篩60121360.

36、 90572783620. 9630溜 槽31071020. 9481625400. 9778水 槍523290. 9825872270. 9878煤 水 倉2643360. 97412701440. 9638信 號28780. 9962392120. 9942高 壓 泵36881060. 97033230980. 9575供水管路1083280. 98281759440. 9761系統(tǒng)合計0. 69310. 7436表 11 1995 年 1 12 月水采進(jìn)尺預(yù)測值及擬合值項 目123456789101112預(yù)測值 (m )6397886668136948397238668797687999

37、37實際值 (m )630806634760634874768913854770774871相對誤差%1. 4- 2. 25. 06. 99. 4- 4. 0- 5. 9- 5. 22. 9- 0. 33. 27. 650系統(tǒng)工程理論與實踐1999 年 11 月表 12 1995 年 1 12 月水采產(chǎn)量預(yù)測值及擬合值項 目123456789101112預(yù)測值 ( 萬 t)2. 832. 893. 443. 113. 193. 663. 713. 853. 934. 314. 284. 05實際值 ( 萬 t)2. 992. 633. 563. 273. 373. 573. 953. 673. 824. 394. 143. 76相對誤差%- 5. 49. 9- 3. 4- 4.