煤炭開采技術(shù)中的專家系統(tǒng)研究

摘要：近年來煤炭業(yè)的發(fā)展非常迅猛，而作為開采技術(shù)中運用的系統(tǒng)，也隨之快速的改變著、完善著。專家系統(tǒng)的建立和發(fā)展，在煤炭的開采技術(shù)中發(fā)揮了非常重要的作用。本文簡要談談專家系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容及其在煤炭開采技術(shù)中的應用與相關(guān)展望。

關(guān)鍵詞：專家系統(tǒng)；煤炭開采技術(shù)；應用；展望

中圖分類號：TD324 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 15-0000-02

1 引言

中國的經(jīng)濟隨著改革開放的到來得到了迅猛的發(fā)展，但是在煤炭業(yè)中仍然受到了技術(shù)等因素的制約。由于國內(nèi)在技術(shù)方面以及設備等條件中不能跟發(fā)達國家相比，所以其雖然從多方面去研究改造，比如從力學、地質(zhì)學等學科獲取新的知識與方法，但是總體上仍不能滿足現(xiàn)今對煤炭資源的開發(fā)與利用。像在煤礦等的生產(chǎn)中首先面對的工程性問題，其所涉及的方面非常之廣，在采礦中就只能憑著實踐的經(jīng)驗來作出最后的決策工作。與此同時，隨著開采的深度加大，開采過程中遇到的土壤地質(zhì)問題、煤礦結(jié)構(gòu)等存在諸多變化的因素，使得開采的成本和難度都相對明顯的加大了。現(xiàn)今網(wǎng)絡與計算機的發(fā)展，可以說是給了我們一個嶄新的世界，其帶來的巨大影響，使得人們無論是在日常生活還是工作學習等等都受到了巨大的沖擊。而其中給煤炭業(yè)帶來的專家系統(tǒng)，其在煤礦等的開采中受到了相當?shù)闹匾?，它不僅加快了煤炭業(yè)的開采與利用，同時也提高了在開采過程中的安全與高效性。所以，專家系統(tǒng)將會成為煤炭開采業(yè)中的經(jīng)典，并將在未來發(fā)揮更重大的作用，下面我們將分別談談專家系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，并就其應用作一簡要的未來展望。

2 專家系統(tǒng)

2.1 專家系統(tǒng)內(nèi)容

專家系統(tǒng)就是指一種系統(tǒng)程序，它在某些特定的環(huán)境或者領(lǐng)域中具有專家級別的解決問題的水平和能力。在實際運轉(zhuǎn)過程中，其能有效的利用專家經(jīng)過長期的積累獲得的豐富的經(jīng)驗和專業(yè)知識，在模擬人類的思維模式的情況下，解決那些相對難以克服的問題。所謂的專家系統(tǒng)即是人工智能的分支，它首先是由費根鮑姆等人研發(fā)而來，隨之，專家系統(tǒng)就得到了飛速的發(fā)展，并廣泛的運用于多個領(lǐng)域當中，給人們帶來了巨大的經(jīng)濟與社會效益。

專家系統(tǒng)通常由人機交互界面、推理機、知識庫、綜合數(shù)據(jù)庫等組成，其簡要結(jié)構(gòu)圖如下：

2.2 專家系統(tǒng)在煤炭開采技術(shù)中的發(fā)展及應用

專家系統(tǒng)目前在采礦業(yè)中的發(fā)展應用比較早，在1968年美國人費根鮑姆等就研發(fā)出了一種能勘探多種礦藏的專家系統(tǒng)。隨后，各發(fā)達國家也相繼研發(fā)出各具特點的采礦用的專家系統(tǒng)。現(xiàn)今在我國，專家系統(tǒng)的研發(fā)也步入了一個相對成熟化的階段，各科研工作者在不斷的探索和實踐中，將理論結(jié)合實際，已經(jīng)取得了相當好的成績。同時，隨著科技水平的提高，專家系統(tǒng)也逐步先進化、完善化。在許多國家，他們的科研機構(gòu)和一些高等院校均對煤炭業(yè)的開采作出了一定程度的研究，并使用專家系統(tǒng)深入化的進入到煤炭的開采工作中，取得了巨大的成果。

就目前來說，專家系統(tǒng)運用到煤炭開采業(yè)中的發(fā)展和應用只要體現(xiàn)在方案的設計和決策、參數(shù)優(yōu)化、故障預測和解決、生產(chǎn)信息的管理、環(huán)境智能化評價等方面。

（1）方案設計、決策與參數(shù)優(yōu)化

專家系統(tǒng)的建立和運用首先就改變了傳統(tǒng)意義上的設計理論與方法，使方案的設計、決策和參數(shù)優(yōu)化更加趨于合理化、實際化。像澳大利亞的西部礦業(yè)學院，他們采用模糊數(shù)學理論，研發(fā)出了一種特有的專家系統(tǒng)，其能在爆破對策的選擇和參數(shù)優(yōu)化設計的臺階高度確定上有著非常準確的判斷與決策；而在美國，阿拉斯加大學的采礦系就研發(fā)出一種針對性的專家系統(tǒng)，其在采礦方法上獨具特色，它能在長壁與短壁采煤法之間作出合理的選擇，并能根據(jù)具體情況給出最佳的采煤方案；在我國，馮夏庭開發(fā)出了針對采礦巷道圍巖支護的設計的專家系統(tǒng)，它能幫助解決在巷道設計中圍巖的分類等問題，楊仁樹等則研發(fā)除了煤礦巷道的爆破設計專家系統(tǒng)，在實際生產(chǎn)操作過程中，實現(xiàn)了煤礦井下的爆破挖掘方案的決策智能化的推理模式的誕生。

（2）煤礦故障的預測和解決

采礦的設計與生產(chǎn)均需要考慮到最大限度的提高采礦效益，又需要考慮采礦本身所在的環(huán)境等因素。在實現(xiàn)安全生產(chǎn)和保護環(huán)境，提高礦產(chǎn)資源的綜合利用效率等方面的基礎(chǔ)上，做到效益的最大化，其所要解決的問題都不是那么簡單，而專家系統(tǒng)的到來，為解決這些問題提供了強有力的技術(shù)后盾支持。

像國內(nèi)，劉衛(wèi)東等人針對礦井沖擊礦壓等因素作出了詳盡的預測研究，因沖擊礦壓等嚴重影響著礦井的生產(chǎn)安全，所以他們建立了一種預測預報礦壓沖擊的數(shù)據(jù)模型，這種模型是建立在模糊邏輯的基礎(chǔ)上，可見模糊邏輯的運用將會給礦井沖擊礦壓的預測方面起到非常良好的作用。

（3）生產(chǎn)信息化管理

信息化迅速發(fā)展的現(xiàn)代，建立煤礦生產(chǎn)信息化管理的專家系統(tǒng)，將能很好的實現(xiàn)了煤礦業(yè)各部門之間的有效溝通與交流，從而有利于煤礦管理，并能提高工作效率和業(yè)務水平。在這方面，國內(nèi)就有著非常好的實例。比如中國礦大的楊仁樹等人，在結(jié)合了煤礦生產(chǎn)的實際情況之下，設計出新型的煤礦井巷開挖的工程管理信息系統(tǒng)，并構(gòu)建了B/S模型的工程管理信息系統(tǒng)，這些都給生產(chǎn)企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益和影響。

（4）環(huán)境智能化評價

在我們開采煤礦等資源的同時，我們也不可避免的破壞著地球的生態(tài)環(huán)境。礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞，不僅給當?shù)貛砭薮蟮呢撁嬗绊?，而且也將會給社會帶來強烈的負面效應，嚴重阻礙了社會、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。所以，合理的開發(fā)利用煤礦資源變得迫在眉睫。而專家系統(tǒng)在建立煤礦生態(tài)環(huán)境的智能化評價中，有著非常突出的作用，所以，其在煤礦業(yè)的開采中發(fā)揮了巨大的影響。

3 專家系統(tǒng)展望

盡管專家系統(tǒng)有著非常明顯優(yōu)勢與特點，它能在礦業(yè)的開采中發(fā)揮著巨大的作用，但是就目前而言，專家系統(tǒng)仍然存在一些缺點和問題，比如在知識庫方面，其所能搜集到的專業(yè)而又準確的知識相對較少，在面對未來的更加復雜突出化的問題時可能得不到很好的解決；同時在實際的操作過程中，礦井經(jīng)常會出現(xiàn)許多“莫名其妙”的問題，而專家系統(tǒng)在考慮切實情況時并不一定能很好的轉(zhuǎn)化，所以未來的專家系統(tǒng)將會更加注重實際，只有將理論與實際結(jié)合起來，才能使科學不斷向前發(fā)展，才能使采礦技術(shù)更加趨于完善。

3.1 豐富專家系統(tǒng)知識庫

知識庫是專家系統(tǒng)的核心部分，所以不斷的豐富和擴展專家系統(tǒng)的知識將是一份非常重要的工作。未來的專家系統(tǒng)只有不斷的擴展知識庫，才能跟上社會的發(fā)展步伐，才能為煤炭業(yè)的開采工作提供更加強大的力量支持。

3.2 結(jié)合實際需要來設計和優(yōu)化

一切事情都要實事求是，因此專家系統(tǒng)的發(fā)展也必須建立在實事求是的前提下。專家系統(tǒng)要結(jié)合多種方法，采用多種推理技術(shù)等等，并結(jié)合實際的生產(chǎn)狀況，以實用性、高效性為主旨，才能將煤炭的開采事業(yè)發(fā)展壯大。

3.3 加強交流和合作

這個時代，交流和合作已經(jīng)成為所有事業(yè)向前發(fā)展所要注意的首要法則。只有加強合作與交流，實現(xiàn)各大資源的共享，在開發(fā)設計新的技術(shù)工藝時才能更好的滿足于煤礦的開采利用。因此，未來的專家系統(tǒng)在煤礦業(yè)的開采中亦會走向多元化、廣泛化、共享化的全面發(fā)展之中。

4 結(jié)束語

煤炭資源是我國的重要能源，因此，發(fā)展專家系統(tǒng)將會給煤炭業(yè)的開采技術(shù)帶來巨大的影響。只有不斷的改進、完善化專家系統(tǒng)，加強國際間的交流與合作，才能使國內(nèi)的開采技術(shù)不斷地走向成熟化，從而給國家、社會帶來巨大的效益。

參考文獻：

[1]欒利建，馬鑫民，岳中文.專家系統(tǒng)在煤炭開采技術(shù)中的應用與展望[J].中國礦業(yè)，2010，4

[2]蘇海云，秦秀嬋.礦山專家系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀及展望[J].礦業(yè)工程，2005，3（1）：54-56

[作者簡介]申珅（1980.9-），女，籍貫：江蘇徐州，職稱：講師，學歷：本科碩士，研究方向：計算機應用。