應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種礦井通風(fēng)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括四個(gè)部分， 第一部分，礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性分配方法：根據(jù)使用方提出的可靠性指標(biāo)，在保證礦井 通風(fēng)系統(tǒng)總體可靠度的前提下，通過基于模糊層次分析的系統(tǒng)可靠性分配模型把可靠性指 標(biāo)合理地分配給礦井通風(fēng)系統(tǒng)的各子系統(tǒng)； 第二部分，礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案優(yōu)選方法；根據(jù)對礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)查分析，從 技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性和安全可靠性三個(gè)方面提出一套較為全面合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)改 造方案優(yōu)選評判指標(biāo)體系； 第三部分，礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性評價(jià)方法：根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)前狀況，采用科學(xué)性原 貝1J、可行性原則、系統(tǒng)性原則來衡量判斷各個(gè)影響通風(fēng)系統(tǒng)整體因素的好壞程度，得到評價(jià) 等級或可靠度； 第四部分，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的預(yù)警方法：根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，及時(shí)地對礦 井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性進(jìn)行檢測，并給出預(yù)警方案。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井通風(fēng)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述第一部分礦 井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性分配方法中基于模糊層次分析的系統(tǒng)可靠性分配模型的建立方法包括 以下步驟： 第101步，根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的組成單元子系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)影響因素，確定模糊分析層 次圖，該模糊分析層次圖包括三個(gè)層次結(jié)構(gòu)，分別為對象層，準(zhǔn)則層和目標(biāo)層，其中對象層 包括礦井通風(fēng)系統(tǒng)的各子系統(tǒng)；準(zhǔn)則層包括工藝技術(shù)水平、復(fù)雜程度、單元重要程度以及工 作環(huán)境因素，其中工作環(huán)境因素包括經(jīng)濟(jì)因素和任務(wù)情況；目標(biāo)層為礦井通風(fēng)系統(tǒng)整體可 靠性； 第102步，確定第101步中準(zhǔn)則層中的設(shè)計(jì)因素藝技術(shù)水平、復(fù)雜程度、單元重要程度、 經(jīng)濟(jì)因素和任務(wù)情況的評價(jià)集及評判尺度； 第103步，從系統(tǒng)總體可靠性角度出發(fā)，根據(jù)第102步匯總確定的各因素的評判尺度 給出對于準(zhǔn)則層內(nèi)各個(gè)影響因素的模糊權(quán)重評判向量； 第104步，對于對象層內(nèi)各子系統(tǒng)，根據(jù)第102步匯總確定的各因素的評判尺度分別 給出各個(gè)子系統(tǒng)的模糊評判行向量；同時(shí)將各子系統(tǒng)的模糊評判行向量組合成評判矩陣； 第105步，引入三角模糊數(shù)對第102步匯總確定的各因素的評判尺度進(jìn)行模糊化，同時(shí) 根據(jù)三角模糊數(shù)和第102步匯總確定的各因素的評判尺度得到三角模糊數(shù)的a截集，然后 根據(jù)該a截集得到第103步中模糊權(quán)重評判向量的a截集和第104步中評判矩陣的a 截集； 第106步，根據(jù)第105步得到的模糊權(quán)重評判向量的a截集和評判矩陣的a截集建 立模糊綜合評判矩陣； 第107步，引入樂觀指數(shù)對第106步中的模糊綜合評判矩陣的區(qū)間數(shù)轉(zhuǎn)化為非模糊數(shù)， 將模糊綜合評判矩陣轉(zhuǎn)化為非模糊綜合評判矩陣； 第108步，對第107步得到的非模糊綜合評判矩陣進(jìn)行歸一化處理，其中該歸一化后的 非模糊綜合評判矩的第i行第j列元素表示第i個(gè)子系統(tǒng)中第j個(gè)影響因素所占的比重， 根據(jù)歸一化后的第i個(gè)子系統(tǒng)中第j個(gè)影響因素所占的比重求得各子系統(tǒng)的熵權(quán)值，進(jìn)而 得到系統(tǒng)的摘權(quán)向量； 第109步，根據(jù)第108步得到的系統(tǒng)的熵權(quán)向量，建立基于模糊層次分析的系統(tǒng)可靠性 分配模型，進(jìn)而求得系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的分配結(jié)果。3. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的礦井通風(fēng)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于：第二部分的礦井 通風(fēng)系統(tǒng)改造方案優(yōu)選方法是指從改造礦井的幾個(gè)方案中優(yōu)選出最好的方案，其方法包括 以下步驟： 第201步，建立指標(biāo)評價(jià)體系：根據(jù)評價(jià)因素，將各因素分為三層，第一層為礦井通風(fēng) 系統(tǒng)改造最優(yōu)方案；第二層為三大類指標(biāo)，分別為技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、安全可靠性； 第三層為各大類指標(biāo)所考慮的因素，分別為作為技術(shù)可行性指標(biāo)考慮的礦井風(fēng)壓、礦井總 等積孔、礦井風(fēng)量供需比、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理系數(shù)、礦井的有效風(fēng)量率指標(biāo)；作為經(jīng)濟(jì)合理 性指標(biāo)考慮的通風(fēng)機(jī)總功率、通風(fēng)機(jī)總效率、噸煤通風(fēng)電費(fèi)指標(biāo)；作為安全可靠性指標(biāo)考慮 的風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、礦井抗災(zāi)能力和礦井通風(fēng)管理困難度指標(biāo)；同時(shí)給出各因素的標(biāo)度，形 成判斷矩陣標(biāo)度； 第202步，構(gòu)造決策方案矩陣：根據(jù)需要評價(jià)方案、每個(gè)方案的評價(jià)指標(biāo)以及評價(jià)指標(biāo) 的權(quán)重系數(shù)、以及每個(gè)方案痊愈評價(jià)指標(biāo)的屬性值，由各待評價(jià)方案中每項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的屬 性值構(gòu)造決策方案矩陣； 第203步，確定理想方案：預(yù)先確定最優(yōu)方案和最劣方案，最優(yōu)方案、最劣方案分別為 評價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)值和最劣值；根據(jù)確定的最優(yōu)方案和最劣方案確定評價(jià)指標(biāo)的比較區(qū)間和 方案的比較空間； 第204步，層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重：根據(jù)地201步得到的判斷矩陣標(biāo)度構(gòu)造判斷矩 陣；根據(jù)判斷矩陣，計(jì)算它的最大特征根所對應(yīng)的特征向量，這個(gè)特征向量就是各評價(jià)指標(biāo) 的權(quán)重分配； 第205步：模糊聯(lián)系度：根據(jù)第203步確定評價(jià)指標(biāo)的比較區(qū)間和方案的比較空間，計(jì) 算各方案的同一隸屬度、對立隸屬度以及差異隸屬度，進(jìn)而得到模糊集對分析聯(lián)系度； 第206步：計(jì)算相對貼近度：根據(jù)第205步中得到的各方案的同一隸屬度、對立隸屬 度，計(jì)算各方案與第203步確定的最優(yōu)方案的相對貼近度； 第207步：方案的綜合評價(jià)：根據(jù)第206步得到各方案的相對貼近度值的大小對各待 評價(jià)方案進(jìn)行排序優(yōu)化，確定最優(yōu)理想方案。4. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的礦井通風(fēng)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述第三部分中 礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性評價(jià)方法，根據(jù)對評價(jià)的需求，礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性評價(jià)分為：靜態(tài)評 價(jià)方法和動(dòng)態(tài)評價(jià)方法；靜態(tài)評價(jià)方法，是根據(jù)礦井通風(fēng)的輸入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)給出當(dāng)前礦井通 風(fēng)系統(tǒng)的等級；動(dòng)態(tài)評價(jià)方法，是根據(jù)礦井通風(fēng)的輸入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)給出當(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)的 可靠度，同時(shí)用戶可以查看礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠度的變化趨勢圖及相關(guān)參數(shù)圖。所述相關(guān)參 數(shù)有：方差系數(shù)，偏差系數(shù)，峰態(tài)系數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的礦井通風(fēng)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述靜態(tài)評價(jià)方 法包括以下步驟： 第301步，建立指標(biāo)評價(jià)體系：根據(jù)評價(jià)因素，將各因素分為三層，第一層為礦井通風(fēng) 系統(tǒng)綜合評價(jià)；第二層為六大類指標(biāo)，分別為礦井風(fēng)量與風(fēng)質(zhì)的合格度、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的合理 性、通風(fēng)設(shè)施合格度、系統(tǒng)抗災(zāi)能力可靠性、通風(fēng)管理工作的科學(xué)規(guī)范性、通風(fēng)動(dòng)力可靠性； 第三層為各大類指標(biāo)所考慮的因素，分別為作為礦井風(fēng)量與風(fēng)質(zhì)的合格度考慮的礦井風(fēng)量 供需比、井下作業(yè)點(diǎn)最高溫度、井下瓦斯最高濃度、采掘面瓦斯超限頻率、礦井用風(fēng)點(diǎn)風(fēng)質(zhì) 合格度；作為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的合理性考慮的采掘面串聯(lián)通風(fēng)發(fā)生率、風(fēng)流不穩(wěn)定角聯(lián)分支數(shù)、風(fēng) 網(wǎng)獨(dú)立回路數(shù)、風(fēng)網(wǎng)角聯(lián)分支數(shù)；作為通風(fēng)設(shè)施合格度考慮的礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)合理度、千米巷 道通風(fēng)設(shè)施數(shù)、通風(fēng)設(shè)施質(zhì)量合格度；作為系統(tǒng)抗災(zāi)能力可靠性考慮的防災(zāi)設(shè)施質(zhì)量合格 度、反風(fēng)系統(tǒng)反風(fēng)合格度、安全監(jiān)測系統(tǒng)故障率、風(fēng)網(wǎng)調(diào)節(jié)能力合格度；作為通風(fēng)管理工作 的科學(xué)規(guī)范性考慮的特殊工種人員合格度、規(guī)章制度完善度；作為通風(fēng)動(dòng)力可靠性考慮的 礦井風(fēng)壓、主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、反風(fēng)系統(tǒng)靈活度、主要通風(fēng)機(jī)能力備用系數(shù)、主要通風(fēng) 機(jī)裝置運(yùn)行效率；同時(shí)通過層次分析法確定各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重值； 第302步，二級綜合評價(jià)：第一級評價(jià)是根據(jù)各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重值運(yùn)用三角白化權(quán)函數(shù) 的模糊灰色綜合評價(jià)方法來得到當(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)所處的綜合聚類系數(shù)：第二級評價(jià)是基 于單級的模糊綜合評價(jià)確定當(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)各個(gè)評價(jià)等級，根據(jù)第一級得到的綜合聚類 系數(shù)確定該當(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)所處的。6. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦井通風(fēng)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述可靠性靜態(tài) 評價(jià)方法：所述第302步中運(yùn)用三角白化權(quán)函數(shù)的模糊灰色綜合評價(jià)方法包括以下步驟： 第3021步，按照評價(jià)要求所需劃分的灰類數(shù)個(gè)數(shù)，將各個(gè)評價(jià)指標(biāo)的取值范圍也相應(yīng) 地劃分為相同的灰類數(shù)個(gè)數(shù)的子區(qū)間； 第3022步，根據(jù)第3021步得到的各個(gè)評價(jià)指標(biāo)的取值范圍子區(qū)間，得到各個(gè)評價(jià)指標(biāo) 關(guān)于各個(gè)灰類的Tffff函數(shù)，然后根據(jù)各個(gè)評價(jià)指標(biāo)關(guān)于各個(gè)灰類的Tffff函數(shù)計(jì)算出其關(guān)于 各個(gè)評價(jià)指標(biāo)關(guān)于各個(gè)灰類的隸屬度； 第3023步，根據(jù)第3022步得到的各個(gè)評價(jià)指標(biāo)關(guān)于各個(gè)灰類的隸屬度以及第301步 各評價(jià)指標(biāo)權(quán)重值，計(jì)算各個(gè)評價(jià)指標(biāo)關(guān)于各個(gè)灰類的綜合聚類系數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦井通風(fēng)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述動(dòng)態(tài)評價(jià)方 法包括以下步驟： 第303步，分布函數(shù)確定及假設(shè)檢驗(yàn)：根據(jù)用戶需要輸入礦井巷道的條數(shù)，每條巷道的 名稱、巷道截面積、巷道類型、巷道內(nèi)允許的風(fēng)速數(shù)據(jù)，以及相關(guān)巷道通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)數(shù)據(jù)， 得到各風(fēng)路的風(fēng)量分布密度函數(shù)；并通過假設(shè)檢驗(yàn)驗(yàn)證該風(fēng)量分布密度函數(shù)； 第304步，Monte Carlo模擬：根據(jù)用戶需要輸入礦井巷道的條數(shù)，每條巷道的名稱、 巷道截面積、巷道類型、巷道內(nèi)允許的風(fēng)速數(shù)據(jù)，以及相關(guān)巷道通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)數(shù)據(jù)，運(yùn)用 Monte Carlo方法進(jìn)行模擬抽樣，并統(tǒng)計(jì)得到當(dāng)前礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠度，同時(shí)，用戶還可 以查看相關(guān)參數(shù)的圖像。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的礦井通風(fēng)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述第四部分中 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的預(yù)警方法，包括以下步驟： 第401步，預(yù)警分級和預(yù)測指標(biāo)確定：將礦井通風(fēng)系統(tǒng)預(yù)警的警示級劃分為四個(gè)區(qū)間， 即級為可靠區(qū)，表示系統(tǒng)處于安全、可靠運(yùn)行狀態(tài)；2級為預(yù)警區(qū)，表示系統(tǒng)較可靠，但短 期內(nèi)有可能進(jìn)入故障狀態(tài)；3級為報(bào)警區(qū)，表示系統(tǒng)進(jìn)入不可靠狀態(tài)；4級為故障區(qū)，是指系 統(tǒng)己經(jīng)處在極危險(xiǎn)，不可靠狀態(tài)；以風(fēng)量與風(fēng)質(zhì)，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，通風(fēng)設(shè)施，抗災(zāi)能力，通風(fēng)管理 和通風(fēng)動(dòng)力這個(gè)六個(gè)方面作為基礎(chǔ)，選取礦井風(fēng)量供需比、采掘面瓦斯超限頻率、采礦面串 聯(lián)風(fēng)發(fā)生率、風(fēng)流不穩(wěn)定角聯(lián)分支、千米巷道通風(fēng)設(shè)施數(shù)、通風(fēng)設(shè)施質(zhì)量合格度、防災(zāi)設(shè)施 質(zhì)量合格率、安全監(jiān)測系統(tǒng)故障率、特殊工種人員合格度、礦井風(fēng)壓、主通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、 主通風(fēng)機(jī)裝置運(yùn)行效率12個(gè)小指標(biāo)作為預(yù)測指標(biāo)； 第402步，數(shù)據(jù)離散化：將第401步中的預(yù)測指標(biāo)進(jìn)行離散化處理； 第403步，決策表區(qū)分矩陣的求解：將第402步離散化好的預(yù)測指標(biāo)轉(zhuǎn)為決策表和決策 區(qū)分矩陣，據(jù)此通過粗糙集的思想求出各預(yù)測指標(biāo)的屬性重要度； 第404步，支持向量機(jī)的參數(shù)優(yōu)選：選擇全部或部分指標(biāo)通過支持向量機(jī)方法，根據(jù)已 有的訓(xùn)練模型對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的預(yù)警進(jìn)行預(yù)測。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦井通風(fēng)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)方法，包括以下部分：第一部分：礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性分配設(shè)計(jì)平臺，根據(jù)使用方提出的可靠性指標(biāo)，分配到各子系統(tǒng)。第二部分：礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案優(yōu)選平臺，根據(jù)對礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)查分析，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)改造方案進(jìn)行。第三部分：礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性評價(jià)平臺，根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)前狀況，判斷各個(gè)影響通風(fēng)系統(tǒng)整體因素的好壞程度，得到評價(jià)等級或可靠度。第四部分：礦井通風(fēng)系統(tǒng)的預(yù)警平臺，根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，及時(shí)地對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性進(jìn)行監(jiān)測，并給出預(yù)警提示。本發(fā)明可對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化及評價(jià)，大大提高了效率和準(zhǔn)確性，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了保障。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN104951588
【申請?zhí)枴緾N201510114327
【發(fā)明人】程健維, 劉晉, 胥海明, 楊業(yè)康, 王毅, 鄧黃俊, 吳雁
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年3月16日