湖北省宜昌市 443001
摘要：随着现代计算机技术的飞速发展，人工智能日益普及，广泛应用于各个领域。专家系统的应用，是人工智能化普及的重要表现，目前专家系统在天气预报、医疗诊断、地质勘测等方面均得到有效地应用，尤其在矿业工程中，专家系统更是发挥着日益重要的作用。本文主要就专家系统在矿业工程中的应用与进展情况展开了论述，以供参阅。
关键词：专家系统；矿业工程；应用；进展
引言：在人工智能走向实用化的进程中，专家系统的发展走在最前面。20年前诞生的专家系统，已成功地应用于医疗诊断、地质勘探、化学分析、天气预报、军事指挥等方面，在矿业工程中的应用亦与日俱增。可以预料，随着研究工作的深入，矿业工程师、专家的知识和经验，将不断地被编制成能在计算机上运行的“专家系统”，从而将使矿业工程的设计、施工、评价和管理发生根本性的变革。
1专家系统的内涵及应用
所谓专家系统，是指内部储备有大量的达到某领域专家水平的知识，并能够借助专家知识提出方案，以解决该领域问题的智能计算机程序系统。专家系统通过运用计算机技术与人工智能技术，并结合人类专家的经验与知识，加以模拟人类专家解决问题的决策过程，从而得以高效地处理各个领域中存在的问题。专家系统作为人工智能的重要分支，标志着人工智能实现了由一般推理向采用专业知识、由理论研究向实际运用的历史性突破。专家系统一般由六部分构成，包括知识库、人机交互界面、推理机、解释器、知识获取、综合数据库等，专家系统的工作流程通过这六部分加以有效展开。近年来，专家系统技术日益成熟，成果显著，在工程、医药、科学、军事等领域均得到广泛应用，发挥着解释、诊断、预测、故障排除、规划、控制等强大功能。
2专家系统的应用
专家系统在矿业领域中的开发与利用始于七十年代后期。美国斯坦福研究所于1976年开始研制地质勘探专家系统,该系统的开发成功引起了矿业科技工作者对专家系统的兴趣,此后,专家系统技术在矿业工程的许多领域得到了广泛的应用。
美国在矿业专家系统的开发和应用上处于领先水平。美国国家矿务局斯波坎研究中心,运用专家系统和人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork简写为ANN)研制了评价煤矿顶板支护的智能系统,该局西部野外作业中心开发了地下采矿方法和项目评价的ES;匹兹堡研究所开发研制了煤矿井下瓦斯含量检测咨询ES、煤尘控制ES、基于实时监控数据的连续采煤机液压故障检修ES、煤矿长壁式开采预防巷道底鼓的ES以及矿山监控智能控制系统(集ES、控制理论和运筹学于一体);Tanoma煤炭公司研制开发了煤矿开采管理ES、采矿计划ES、资源有效利用ES、劳工需求ES、操作条件ES。美国的一些高等院校在研制开发矿业专家系统方面做了大量工作,取得了一批成果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆阿拉斯加大学开发了用于煤矿井下开采过程中采矿方法选择的ES、长壁式开采巷道支护失稳预测ES;宾夕法尼亚州立大学研制了矿井通风设计ES、围岩分类ES、围岩失稳预测ES;西弗吉尼亚大学综合运用管理信息系统(MIS)、决策支持系统(DSS)和专家系统,开发了矿山管理支持系统软件包;科罗拉多矿业学院开发研制了矿井生产管理智能决策支持系统IDSS,该系统集DSS与ES于一体,还采用动态规划(DP)与ES相结合的方法,研制了露天矿最终境界确定专家系统;亚利桑那大学研究开发了动态采矿环境下的采矿管理智能决策支持系统MMIDSS,还开发了矿井煤层自燃问题诊断ES;马萨诸塞理工学院开展了ES在岩石力学中的应用研究工作,如有关地质推断、现场岩石特征表述、节理裂隙网络以及地下施工等;肯塔基大学开发研制了地下矿工程布置ES〔13〕。其它西方国家在矿业专家系统的开发和研制方面也作了大量的工作。英国煤炭公司研制开发了瓦斯危害性预报ES、剪切断层带诊断ES、巷道支护设计ES、自燃监测ES、边坡设计ES、滚筒采煤机液压与电气故障检修ES等;英国皇家矿业学院运用ES和ANN建立了可采储量的估价系统,诺广汉大学研制了露天矿设计ES和装运设备选择ES。法国N·Cheimanoff等人开发了露天矿爆破设计ES。德国F.L.Wilke等人研制辅助地下矿工作面布局设计ES。西班牙的C.Maroelino研制了地下采煤ES,该系统可用于地下采矿方法选择,电气设备的故障检测与诊断和采矿教学。加拿大L.Denis等人为改善矿井提升安全性和提高生产率开发了矿井提升ES和矿井提升系统选择ES;加拿大拉瓦斯大学研究开发了采矿设备选择ES、地下开采计划ES和矿井通风ES。
近十年来,我国不少矿业科研院所和高等院校积极开展了矿业专家系统的研制和开发工作,取得了一些成果。西安建筑科技大学先后研制了采矿方法选择ES、地下矿山设备选择ES以及露天矿开拓运输方案确定ES;北京科技大学相继开发了勘探阶段铁矿床经济评价中参数取值ES、配矿专家决策支持系统、矿体边界圈定ES、矿用汽车发动机故障诊断ES、露天矿爆破设计ES,还开展了将ES应用于矿山生产计划编制的研究工作;东北大学研制了岩石分级和巷道支护设计ES;福州大学开发了煤矿安全专家决策系统;湘潭矿业学院研制了瓦斯突出的煤层采区巷道布置ES;中科院地质研究所正在研制煤矿井下瓦斯突出预报ES;山东矿业学院正在开发长壁采煤顶板控制设计ES;煤科院北京开采研究所研制了建筑物下条带开采ES。
综上所述,专家系统技术在矿业工程中得到了比较广泛的应用,其应用方式可大致归为三类:(1)单一的ES开发,如大部分“诊断型”、“分类型”ES;(2)将ES引入常规的计算机程序设计,如矿体圈定、系统仿真、岩石力学计算等;(3)ES仅作为开发系统的一个组成部分,与其它部分组合构成一个完整系统,如“设计型”ES、“规划型”ES和“智能决策支持系统”等。从历史的角度看,矿业专家系统开发研制的发展轨迹为:80年代中期以前,以“诊断型”ES的研制为主,其特点是利用ES工具来开发ES;80年代中后期,主要研制采矿方法选择、设备选择、柴油机故障诊断及边坡稳定性评价ES,其特点是利用LISP、PROLOG等人工智能语言来开发ES;90年代以后,开始“设计型”、“规划型”ES和“智能决策支持系统”的开发研制,其特点是应用包括ES在内的多项技术,开发集成化、综合化和智能化的采矿系统。
3专家系统在矿业工程中的发展方向
专家系统在矿业工程中的发展还有很长的路程，发展中需要注意一些问题，并且要掌握好发展的方向。对此，笔者提出一些个人看法。第一、确定矿业工程中需要开发专家系统的部分。毋庸置疑，矿业工程中，不是任何问题都可以通过开发专家系统进行解决，开发的目标要事先进行选择。否则，矿业专家系统盲目的开发，其后果是大量人力、财力、物力的损失。个人认为，专家系统适用于危险事情的预测以及灾害预防、治理方面。在普通的计算机程序中引入专家系统，比如矿业信息的管理、生产计划等，由此，矿业相关数据进行处理的同时，系统也会自动进行维护等功能，进而提升工作人员的工作效率，促进了矿业的生产管理水平。第二，掌握专家系统的最新研制成果，同时，根据矿业工程的特点，实际运营情况，提升专家系统在实际工作中的作用。第三，将专家系统与其他研究方法相结合，形成强有力的方法，在此方法的基础上，会有更多的新观念、新方法被引入到矿业工程中，增强矿业工程处理问题的能力，促进矿业工程的发展。
结束语：
专家系统技术在矿业上还有很长的路要走，应用的范围也会不断扩大，影响力也会随之加深。矿业专家系统在不断开发、研究、应用以及未来发展过程中，还有许多问题需要解决。专家系统的应用与发展，极大的促进了矿业领域的发展，进而促进了经济的发展。
参考文献：
[1]王培强,王占峰,杨龙杰.浅谈专家系统在采矿行业的应用现状及发展前景[J].煤矿现代化.2010(06)
[2]张瑞新，张幼蒂.矿业专家系统研究进展[J].化工矿山技术，2012（5）.
[3]杨跃.专家系统在矿业工程中的应用与发展[J].科技风.2014(05)
论文作者:范生武
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/5
标签：专家系统论文; 矿业论文; 工程论文; 系统论文; 矿井论文; 露天矿论文; 开发了论文; 《防护工程》2018年第35期论文;