CC BY
18
земельного отвода горного предприятия: Учсб.пос. - Екатеринбург. Изд-УГГГА. - 1995. - 40 с.
10. Танайно A.C. Автоматизированное проектирование карьеров. Горно-геометрические расчеты. Новосибирск: Наука, 1986. - 193 с.
11. Трофимов А.М., Пакасюк М.В. Геоинформационные системы и проблемы управления окружающей средой. - Казань: Изд-во Казане к. ун-та, 1984. - 192 с
12. Хохряков B.C., Борисов О.Ю. Автоматизированные расчеты карьерного автотранспорта на базе звоинформационного банка данных //Изв.вузов. Горный журнал. - 1991. - N4.
13. Хохряков B.C. Геоинформационный метод математического моделирования //Физ.-матем. разработка полез, ископ. /СО АН СССР. - Новосибирск, 1986. - N5. - С.89-94.
14. Хохряков B.C., Корнилков С.В., Вернер А.Н. Геоинформационная характеристика горно-зеометрических данных для использования средсп машинной графики //Изв.вузов.Горный журнал. - 1992.
- N9.
15. Хохряков B.C. Основы информационного обеспечения САПР горного производства // Изв.вузов. Горный журнал. - 1986. - N4.
16. Хохряков B.C. Проектирование карьеров: Учеб. для вузов. - 3-е изд., перероб. и доп. - М.: Недра,
1991 - 383 с
17. Хохряков B.C., Семенова A.C., Печорина М.Д., Дерябин И. Автоматизированная система информации о ландшафте земельного отвела горного предприятия /Изв.вузов. Горный журнал. - 1956. -N2.
18. Хохряков B.C., Яшхин А.З. Метод раздельного математического моделирования карьеро» на месторождениях сложной формы при календарном планировании посредством ЭВМ //Изв.вузов. - 1971.
- N4. - С.13-19.
19. Ширяев Е.Е. Картографическое отображение, преобразование и анализ геоинформации. - М: Недра, 1984.
20. Экономико-математическое моделирование и проектирование карьеров /Хохряков B.C., Саканцсв Г.Г., Яшкин А.З. и др. - М: Недра, 1977. - 200 с.
21. Ямгциков В.С Геоинформационное обеспечение - основа управления горным предприятием// Докл. на Всемирн. горном конгр. - Пекин, 1990.
УДК 622.271:622.333:681.518
М.Б.Носырев, А.В.Дружинин, Н.В.Глушенко
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ПРИ ДОБЫЧЕ УГЛЯ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
Повышение эффективности функционирования топливно-энергетического комплекса во многом связано с организацией процесса добычи угля открытым способом. Используемая при этом уникальная техника, сложные технологии требуют применения современных достижений науки, в том числе интеллектуальных технологий при проектировании, планировании и управлении. Максимальный эффект может быть получен за счет использования интеллектуальных систем и имитационных математических моделей на основных стадиях жизненного цикла угольного разреза, т.е. при проектировании, строительстве и эксплуатации. При этом одними из основных являются следующие задачи:
1. Выбор оптимальной технологической схемы ведения горных работ.
2. Выбор оптимального по основным характеристикам комплекса вскрышного и добычного оборудования.
3. Оптимальное оперативное планирование горных работ и управление процессом экс атации оборудования.
Одним из путей решения этих задач является перенос технологии экспертных систем сферы исследований в области искусственного интеллекта в промышленные информацж управляющие системы. Идентификация и диагностика, которые можно рассматривать задачи интерпретации ситуаций, прогноз, при котором определяются вероятные последс идентифицированных ситуаций и состояний, планирование, обеспечивающее выработку ц< и адаптивное управление для достижения поставленных целей, являются традиционными экспертных систем проблемными областями.
Разработана система автоматизированного проектирования бестранспортных си< разработки полезного ископаемого. Система позволяет осуществлять как структурный, так параметрический синтез элементов. Система предназначена для выбора оптимальной техж гической схемы для заданных типов оборудования, выбора оптимального оборудования заданных параметров технологической схемы, формирования заказа фирмам-изготовт горного оборудования по проектированию новых модификаций драглайнов, оптимальных своим параметрам к условиям эксплуатации, а также для определения оптимальной те хне ги ческой схемы и оптимальных параметров основного и вспомогательного вскрышного добычного оборудования для заданных горно-геологических условий.
В основе систе/лы лежит динамическая имитационная модель отработки вскрышного б/ при бестранспортной системе разработки «забой-отвал-экскаватор», позволяющая получа-» информацию о параметрах отдельного рабочего цикла. Используя возможности имитаци» последовательности отработки блока забоя и формирования элемента отвала, пользователь удобной и доступной форме может получать информацию об интегральных оценках рассматриваемого проектного варианта и рекомендации о возможных стратегиях принятия решений.
Обеспечена возможность использовать различные критерии эффективности функционирования системы и ограничения, включающие экономические, технические, технологические социальные факторы.
Пользователь имеет возможность работать с несколькими базами ланных. знаний и правил: возможными вариантами стратегий проектных решений, эскаваторов, бестранспортных схем и их элементов, результатами расчетов и моделирования.
Система выполнена как открытая. Предполагается расширение ее возможностей за счет пополнения баз данных, знании и правил разработки математических моделей, реализованных для экскаваторов - механических лопат, роторных экскаваторов, элементов транспортных систем, комплексов добычного и вспомогательного оборудования, используемого в основных технологических процессах и при технической рекультивации.
Решение задач планирования и прогноза развития горных работ, поиска неисправностей оборудования, полного использования технических свойств горных машин на основе оптимизации режимов их работы в настоящее время возможно при использовании средств идентификации технологического и технического состояния, прогноза технологических ситуаций и технического состояния горных машин, их адаптации к горно-технологическим условиям Процессы идентификации, прогнозирования, планирования и адаптивного управления являются частью одного информационного процесса, к которому может быть применен единый принцип обработки информаци и.
Современная горная машина является сложной системой, оказывающей в течение жизненного цикла влияние на экономические, энергетические, социальные, экологические и другие показатели функционирования горного предприятия.
Создан автоматизированный программный комплекс, позволяющий вести в течение всего срока эксплуатации горной машины техническую и технологическую документацию, решать задачи планирования, управления, учета, прогноза и информационного обеспечения. Построены экспертная система и базы знаний, использование которых в удобной и наглядной форме позволяет прогнозировать оптимальные режимы обслуживания и эксплуатации.
Программный комплекс содержит модули: пользовательского интерфейса, контекстной помощи, инструкции по эксплуатации, обслуживанию и ремонту горной машины, альбомы чертежей с механическими, кинематическими, пневматическими, гидравлическими, принципиальными электрическими и технологическими схемами работы горной машины.
Разработаны основные элементы универсальной программной системы, предназначенной мая использования в процессе подготовки и переподготовки наладчиков, машинистов, их помощников и обеспечивающей автоматизированное обучение персонала, обслуживающего и эксплуатирующего машины для открытых горных работ.
Комплекс состоит из программных модулей, обеспечивающих обучение в следующих .предметных областях: конструкция горной машины (ознакомление с механическими, кинематическими, пневматическими, гидравлическими и принципиальными электрическими схемами горной машины); правила эксплуатации, обслуживания и ремонта электромеханического оборудования горных машин; наладка главных приводов горной машины (формирование экскаваторной характеристики и получение желаемой формы переходных процессов); диагностика неисправностей оборудования горной машины.
Программная система обеспечивает работу в режимах заполнения, обучения и проверки знаний.
Програлшная система использует несколько символьных и графических баз данных (правила техники безопасности, эксплуатации электроустановок и безопасности ведения горных работ, принципиальные электрические схемы и схемы электрических соединений) и реализует несколько экранных метафор: реалистические изображения электрооборудования и приборов, установленного на борту горной машины; изображение горной машины как технологического агрегата в процессе работы; изображения традиционных и развитых приборных средств; средства задания режима и управления работы электромеханического оборудования. Экранные метафоры связаны друг с другом и обеспечивают изменение соответствующих друг другу параметров в каждой из них, при изменении в одной.
Разработана наблюдающая экспертная система, работающая в режиме реального времени м осуществляющая зависящую как от времени, так и от контекста интерпретацию наблюдаемого объекта. Счедует отметить особые условия, в которых функционируют данные системы: с одной стороны, они решают сложные задачи идентификации, прогнозирования и планирования в реальном масштабе времени, с другой, - они аппаратурно реализованы в виде бортовых микропроцессорных устройств, которые отличаются ограниченным объемом постоянной и оперативной памяти и невозможностью использования дисковых или им подобных запоминающих устройств в условиях сильных вибраций, запыленности и влажности.
Экспертные системы, выполняющие интерпретацию, используют информацию от датчиков для описания ситуации. Отличительной особенностью интерпретирующих и прогнозирующих экспертных систем для промышленкых объектов является то, что в них используются не символьные представления интерпретируемого объекта, а непосредственно получаемые от датчиков физических величин данные, которые могут бьггь зашумлены, ошибочны или недостаточны для классических способов идентификации и прогноза. Таким образом, рассматриваемые экспертные системы не являются обычными системами обработки символьной информации, а из-за работы в реальном времени в них может отсутствовать подсистема трассировки процесса принятия экспертного решения.
Идентифицируемыми технологическими состояниями разных уровней являются: схема вскрытия или добычи полезного ископаемого, режим работы горной машины (полезная, вспомогательная работа и другие), рабочие операции, выполняелше в данный момент времени в текущем цикле экскавации. На этапе идентификации режимов работы и рабочих операций происходит интерпретация поведения объекта в зависимости от времени и от контекста, т.е. от идентифицированного ранее технологического состояния более высокого уровня.
Интерпретирующая экспертная система разбита на ряд модулей, идентифицирующих технологические состояния различных уровней и производящих обработку информации по подобным алгоритмам (правилам), но с использованием уникальных баз знаний. Каждый модуль характеризуется входным, выходным векторами и устанавливаемым между ними функциональным соответствием. При этом входные вектора рассматриваются как события, выходные - как вероятностные характеристики возможных исходов. Каждому исходу соответствует гипотеза со своей вероятностной характеристикой. Правила, по которым в каждом модуле вычисляются вероятности гипотез, основаны на использовании «веса» события в данном модуле и априорной вероятности его появления в данной технологической ситуации. В каждом модуле весовые коэффициенты и вероятностные характеристики событий
организованы в базы знаний. Базы знаний определяют компетентность экспертной системы помогают обеспечить новое качество, т.к. базы знаний разработаны в ходе взаимодействие ведущими специалистами.
Результаты лабораторных и промышленных испытаний доказали эффективность использования экспертных систем при проектировании карьеров и управлении процесса* добычи угля открытым способом.
УДК 622.271.361.823.3
М.Д.Печорина, А.С.Семенова, С.В.Заславская
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
В современных условиях при эксплуатации и строительстве горных предприятий и других I гтриродно-технологических сырьевых комплексов возникает большое количество задач, связан-1 ных с земельным отводом и его ландшафтом. К их числу относится управление воздействие*! горного предприятия на природную среду, проектирование застройки, в том числе рациональное! размещение сооружений, транспортных коммуникаций с учетом рельефа местности «I стоимости земельных участков. Наиболее часто возникают задачи планирования и развития! горных работ и рекультивации отвалов. Для решения таких задач разрабатываются автомати-1 зированные системы обработки информации о ландшафте, застройке, транспортных коммунп-1 кациях и экологическом воздействии на окружающую среду.
В связи с ограниченными возможностями финансирования геодезических изыскания. 1 разведки месторождений и их промышленной эксплуатации, а также с учетом необходимости I сведения к минимуму техногенных нагрузок на окружающую среду при создании информационных систем используются уже имеющиеся топографические данные (результаты аэрофотосъемки, топографические планы, планы горных работ и т.п.). Автоматизированная система хранения и обработки графической информации, используя современные средства компьютерной графики, позволяет создать геоинформационную модель горного предприятия в границах земельного отвода.
Визуализация объектов горного предприятия с использованием геоинформационной модели дает специалисту возможность внести оптимальные коррективы в процесс планирования и управления горным предприятием. Графическое изображение предоставляет возможность получить пространственное развитие горного предприятия и экологические последствия его деятельности в динамике.
В современных условиях в мировой практике все более широко применяется моделирование трехмерных объектов в горном деле с использованием колшьютерной графики. Трехмерная компьютерная графика исЛ'ользуется как в демонстрационных целях, так и для решения практических задач проектирования, управления, планирования и оптимизации.
На кафедре разработки месторождений открытым способом Уральской государственной горно-геологической академии разработана автоматизированная система информации о ландшафте земельного отвода горного предприятия, основанная на геоинформационном моделировании и научной компьютерной графике, состоящая из баз данных графической информации, комплекса программ по съему, обработке информации, математическому моделированию процессов открытой разработки, оценке экологических последствий и визуализации полученных данных.
Разработанная технология обработки информации основана на применении персональных компьютеров, совместимых с ними графических устройств ввода и вывода и позволяет хранить на магнитных носителях первичную информацию, полученную в результате аэрофотосъемок и
