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地下鈾礦開采可靠性研究

2017-11-08 19:13:07蔣巍
科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2017年26期
關(guān)鍵詞:系統(tǒng)可靠性鈾礦通風(fēng)

蔣巍

摘 要:地下鈾礦開采是一項(xiàng)系統(tǒng)化的柔性工程,它是有多種子系統(tǒng)構(gòu)成的,在層次以及影響因素上都具有多樣性,它對(duì)安全生產(chǎn)有著極高的要求,尤其是在礦井通風(fēng)、礦山爆破上更是如此。在這種情況下,受其復(fù)雜的開采環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)安全系統(tǒng)以及事故多樣化的誘因等的影響,研究其開采的可靠性勢(shì)在必行。本文以相關(guān)理論以及多智能體等技術(shù)的運(yùn)用為指導(dǎo),研究分析了某地下鈾礦山在建立其可靠性開采模型上的相關(guān)情況,這對(duì)實(shí)際優(yōu)化維修地下鈾礦以及生產(chǎn)計(jì)劃的合理安排有著極大的現(xiàn)實(shí)意義以及借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞:地下鈾礦 開采 可靠性

中圖分類號(hào):TD86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)09(b)-0088-02

1 多智能體系統(tǒng)相關(guān)理論

1.1 Agent的基本概念

1986年,馬文·明斯基出版了一本名為《心智社會(huì)》的著作,在該書中,第一次提出了“Agent”一詞。在明斯基看來,現(xiàn)實(shí)世界中的許多問題都要由個(gè)體協(xié)商后才能真正被解決,在這個(gè)過程中,那些加入?yún)f(xié)商的就被稱作Agent。自此之后,計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)以及人工智能等相關(guān)領(lǐng)域中就出現(xiàn)了智能體的相關(guān)概念并由此向其他研究領(lǐng)域蔓延。一般而言,Agent擁有4種顯著特點(diǎn),其一是自主性,其二是交互性,其三是反應(yīng)性,其四是主動(dòng)性。

1.2 Multi-Agent系統(tǒng)理論

所謂的多智能體通常指的就是多智能體技術(shù)或系統(tǒng),其中多智能體系統(tǒng)簡(jiǎn)稱MAS。對(duì)于分布式人工智能而言,MAS是極為重要的分支。一般而言,若是單Agent受相應(yīng)功能的限制無法解決一定問題時(shí),就會(huì)用到MAS,通常是在一定規(guī)則的要求下實(shí)現(xiàn)單Agent間的協(xié)作與通訊,大多運(yùn)用在復(fù)雜而大型的系統(tǒng)上。

對(duì)于地下鈾礦而言,其安全生產(chǎn)的相關(guān)系統(tǒng)極為復(fù)雜,它要在確保安全的基礎(chǔ)上,將爆破、開采以及運(yùn)輸?shù)认鄳?yīng)功能集為一體。以該系統(tǒng)的相關(guān)特點(diǎn)以及工藝特征為標(biāo)準(zhǔn),該系統(tǒng)可被分成6種單智能體:其一是主控Agent,其二是爆破Agent,其三是采裝Agent,其四是運(yùn)提Agent,其五是通風(fēng)Agent,其六是控制污染物Agent。

2 地下鈾礦開采多智能體系統(tǒng)可靠性優(yōu)化實(shí)現(xiàn)

2.1 某地下鈾礦山基本概況

本文以嶺南地區(qū)的一個(gè)地下鈾礦作為研究對(duì)象,其鈾礦是低品位花崗巖型??傮w來看,該礦床的面積達(dá)到了1550m×1000m,在該范圍之內(nèi)有兩千余個(gè)礦體。當(dāng)單裂縫控制礦體時(shí),礦體會(huì)簡(jiǎn)單地呈現(xiàn)板狀或脈狀形態(tài)。那些礦體大多都是中小型規(guī)模,開采資源的標(biāo)高都要>40m,走向長度最大為325m,傾向長度則最大為225m,厚度在0.15~15.57m的范圍之間,平均應(yīng)該達(dá)到1.5m。礦山在炮孔上呈上向中深形態(tài),是依據(jù)扇形排面來安排的,與鑿巖平巷相垂直,采用機(jī)械通風(fēng)。

2.2 某地下鈾礦山開采多智能體系統(tǒng)可靠性優(yōu)化控制

爆破Agent會(huì)用到ANFIS工具箱來建立相應(yīng)的礦石爆破模型,以此來對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行確定,其中主要涉及到了幾種系統(tǒng)必需的輸入?yún)?shù),其一是孔間距,其二是排間距,其三是空間補(bǔ)償系數(shù),其四是最低抵抗線,其五是炸藥單耗,其六是炮孔密集系數(shù)。然后該系統(tǒng)會(huì)輸出爆破大功率等相應(yīng)參數(shù)并使之歸一化,再把數(shù)據(jù)中的前46組當(dāng)作訓(xùn)練數(shù)據(jù),后4組當(dāng)作對(duì)比數(shù)據(jù),調(diào)用ANFIS來建模,將訓(xùn)練誤差控制在大約0.0017999的精度上。而要想預(yù)防氡可能造成的傷害,確保礦井作業(yè)人員的健康,要將井下空氣里氡的濃度控制在國家規(guī)定值之下,也就是不能高于2.7kBq/m3。從實(shí)際調(diào)查的相關(guān)數(shù)據(jù)可知,針對(duì)氡活度,應(yīng)該取0.5作為其校正系數(shù),3.08×l05Bq/s作為其釋放速率,10.8m與5.5m分別作為其橫向與垂直擴(kuò)散參數(shù),利用免疫遺傳算法來迭代優(yōu)化求解爆破模型。

從其具體生產(chǎn)的相關(guān)情況來看,要重視對(duì)采裝以及運(yùn)提等相關(guān)系統(tǒng)的建立,串聯(lián)相關(guān)設(shè)備,其可靠性情況可見表1。統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的相關(guān)資料,以其回歸分析結(jié)論為標(biāo)準(zhǔn),可以明了維修設(shè)備的相應(yīng)費(fèi)用變動(dòng)對(duì)其可靠性的影響,并算出回歸系數(shù)a。然后把維修設(shè)備的總費(fèi)用b輸入到相關(guān)模型中,就能利用相關(guān)算法來得出相應(yīng)設(shè)備的可靠度。

經(jīng)過優(yōu)化,在系統(tǒng)最大化可靠度的前提下,相應(yīng)設(shè)備的可靠度出現(xiàn)了一定的變動(dòng),其中R1'為0.8215,R2'為0.9621,R3'為0.9346,R4'為0.8968,R5'為0.8617和R6'為0.9449。由此可知,當(dāng)維修總費(fèi)用不變時(shí),關(guān)鍵設(shè)備R2'、R3'、R5'、R6'被提高,非關(guān)鍵設(shè)備R1'、R4'被合理降低,就能確保系統(tǒng)的可靠度達(dá)到最大標(biāo)準(zhǔn),即使得R'為0.5394。這時(shí)與原來的0.4881相比,有了10.5%的提高。因此,在維護(hù)成本受限的情況下,利用常規(guī)建模與免疫遺傳優(yōu)化算法能夠找出有效最大化系統(tǒng)可靠性的方法。具體來看,其相關(guān)情況可見表2。

通風(fēng)Agent則會(huì)利用專家評(píng)估、現(xiàn)場(chǎng)檢查以及分析層次等相關(guān)方法來得到通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及其子系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)。然后運(yùn)用相應(yīng)算法來展開優(yōu)化求解。

最后則是針對(duì)其集成模型來展開迭代優(yōu)化求解,最終可得出系統(tǒng)優(yōu)化后能夠達(dá)到0.918的最佳可靠度,這就完成了完全優(yōu)化系統(tǒng)集成以及分布式自治。通常情況下,可靠性有5種等級(jí),其一是不可靠,即可靠度在0~0.6;其二是較為不可靠,可靠度在0.6~0.7;其三是一般,可靠度在0.7~0.8;其四是較為可靠,可靠度在0.8~0.9;其五是可靠,可靠度在0.9~1.0。安全監(jiān)督相關(guān)部分評(píng)價(jià)該礦井達(dá)到了可靠等級(jí)。在礦山實(shí)際開展安全生產(chǎn)時(shí),要及時(shí)對(duì)爆破、通風(fēng)以及運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,確保優(yōu)化控制其安全生產(chǎn)系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)其管理效率的提高以及決策的最優(yōu)化。

3 結(jié)語

本文針對(duì)某地下鈾礦山建立了相應(yīng)的模型并使之在實(shí)際安全生產(chǎn)中得到了運(yùn)用,利用實(shí)際案例來對(duì)該可靠性模型進(jìn)行了驗(yàn)證,確保其可行性。在控制氡濃度符合標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,通過有效方法保證了該系統(tǒng)的安全運(yùn)行,這對(duì)開采鈾礦山在相關(guān)決策上起到了支撐作用并對(duì)制定其安全生產(chǎn)計(jì)劃有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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