模糊决策在采矿方法选择中的应用(1).pdf

模糊决策在采矿方法选择中的应用第 3 期 模糊决 策在采 矿 方 法选择 中 的 应用 魏一鸣周昌达 昆明工学院 摘要 根据采矿 方法方 案选择的特点 , 本文 提出了利用专家系统初选方案后采用模枷决策法进行决策的思想 ,深入 阐述了利用模糊决策法进行采矿 方法方案选择 的原 理 和 方 法 . 关键词 模栩决策 采矿方法选择专 家系统 一 、 问题的提出 众所周知 , 正确 地选择采矿 方法是 一项极其重要而复杂的过 程 。 在传统的采矿方法方案选 择中 , 首先根据矿床的赋存条件及矿石围岩的物理力学性能 、 矿石 组分等地质 、 采矿技术条件 , 由具有一定经验的专家提出一些 可行方案 , 然后 , 根据一定的技术经济指标确定最终方案 。 因 此 , 在传统的采矿方法 方案选择中 , 其整 个决策过 程一方面依靠了专家经验 , 另 一方面依据 一 些具有不确定性 即随机性 、 模糊性的技术经济指标 。 从而使得整个决策过程 既具有经验性又 具有模糊性 。 随着计算机专家系统E x e p r t Sy se tm 简称 E S 技术的发 展和日趋完善 , 使得应用计算机 专 家系统技术解决矿业中采矿方法方案初选问题成为可能 。 人们通常把 S E理解为具有某一 领 域的大量知识和经验 , 并能运 用新的知识和经验来解决该领域中问题的智能软件系统 。 具体地 讲 , s E 是把专家知识分成事实和规 则 , 以适当形式存贮到计算机中并构成知识库 , 根据用 户提 供的信息 , 选择合适的规则进 行推理 , 最后得出解答供用户决策时参考 。因此, 利用专家系统技 术 , 将有关采矿 方法方案选择的大量专家经验 、 书本知识 、 设计 规程等进行总结归纳 , 采用 一定 的知识表达方法表达出来 , 形成专家系统中的知识库 。 通过推理机进行推理 , 即可实现利用计 算机进行采矿方法方案的初 选 , 从而使得传统的由专家初选方案的工作由计算机去完成成为 可能 。 但是利用S E技术 , 只能较好地反映采矿 方法方案选择过 程的经验性 , 为了更好地决策 , 同时反映过 程中的另一个特性一模糊性 。 作者在S E的基 础上运 用模糊数学理论 , 建立模糊数 学模型 , 对采矿方法方案选择中的模糊性进行定量分析 , 确 定决策方案 。 这种专家系统技术与 数模技术的结合 , 无疑提高了决策方案的可靠性和准确性 。 同时也为正确选择采矿方法提供了 一种新的途径和方法 。 二 、 模糊决策的数学方法 在实际 工程技术决策中 , 总是存在着各种 不确定性因素 , 它或具有随机性或具有模糊性 , 或既具有随机性又具有模糊性 。通常模 糊性更能全面 地反 映某些客观事实 , 通过模糊关系的确 定 , 就可以吸 取人 脑对于模糊现象的识别和判断的优点 , 确定 出模糊因子在定量程度上的差 异 。 隶属度和隶属函数 对象 x 具有某种性质的程度差 异 , 可用[ , 〕闭区间的一个实数来度量 , 这个数就是隶属 DOI 10. 16206 /j. cnki . 65 -1136 /tg. 1993. 03. 003 1 . 01 139 9 年 新 疆 有色 金 属 度 。 如果 它 依变量 x 的不 同而改变 , 则 把隶 属度随变量 x 变化的关系式称为隶属函数 。 隶属函 数刻划 因子与对 象之间的模糊关系 , 它主 要根据模糊统计方 法确定或凭经验确定 。 隶属函数可 用来测量在策略集合中选取不同策 略时 , 究竟能在多大程度上 达到 目标 , 利用 它就能选出最佳方案 。 模糊 集合是二值逻辑{0 , 1 }推广至〔 O , l ]闭区间的 、 任意的 、 无穷多个值的连续逻辑 。 隶属 函数 。感x 必须满足0毛。套X镇1 。 2 . 模糊线性加权变换 模糊线性加权变换公式如下 ,用 .人, 山 矛 护 B一A口R- {{{ b ; , bZ⋯b . 1 八八 。。。 , ,人,孟 八几 。。。 八 ⋯ J人l | e e | | | ||L 、.了 口 a 口 了、 式中 尽 模糊关系矩阵 ; 输入的模糊向量 ; 输出的模糊向量 ; A 勺 B 、 a , ⋯ a 。 因素加权系数 ; l r j 第j方案的第 i因子的隶属度 。 且习 。一 1』。 任〔o , ,〕 ; b,一 艺 。.T。j s一l , 2 , ⋯m 依据 炳的大小即可确定最佳方案 。 三 、 采矿方法选择的模糊数学模型 设采矿方法方案由s E给出后 , 决策中考虑的技术经济指标因素集为又 , 包括以下 7 个因 素 采场生 产能 力 x ,; 矿 石贫化率 xZ; 矿石损失率 x3; 采切千吨比 x; 采矿工效 x。; 单位炸药消耗 x。; 木材消耗 x 7 。 即 又弋 x, , x Z,x3 , x; , x s , x。 , x 7 } 对于每一个 因素 , 都具有隶属函数 , 它们的隶属函数可根据统计分析结果和专家意见求 得 , 下面将分别讨论 。 ”采场生产能力的隶属函数 最低 5 , 最高 , 大致可用升半梯形描述 , 即 0 ta / 120 t a / 模糊决策在采矿方法选择中的应用 第 3 期 r o x 50 }l __ 、 -- - , 」 一 协,x 峨森丫x 一 5 050 1 2 0 2 矿石贫化率隶属函数 最高2 5 , 最低 5 , 利用降半梯形描述 , 即 rl x毯 5 } l _ - 、 - 一 ’一 件, x 一 布 俞 X2 5一 x 5 x 成25 to x 2 5 3 矿石损失率隶属函数 最高2 0 , 最低 5 , 利用降半梯形来描述 , 即 fl x毯 5 1 1 -- 、 - - 一一 协3x 峭弃X2 0一 x 5 x 镇2 0 尸 、一’ 115 ’ 、一 ’一 ’ 一 、 . 一 {o x 20 4 采切千吨比隶属函数 最高3 5 m/k t , 最低 10m/k t , 利用降半梯形描述 , 即 rl x 毯10 } l _ - 、- - 一 ’ 一 林.x 袱扁X35一 x 1 0 、镇3 5 , 、 一 125 ’ 、 一 一 ’ 一 、 一 一 {o x 35 5 采矿工效隶属函数 最高 15 t /工班 , 最低 2 t /工班 , 采用升半梯形描述 , 即 x 2 2 x簇 1 5 x 1 5 O乙 一 XX 01 一 1 3 1 |, 、 | | |t 一一 X 冉 6 单位炸药消耗隶属函数 最高 600kg/kt ;最低 20 0k g/kt , 采用降半梯形描述 , 即 x 2 00 1 刁丽 Xb UU一 x20 0 x 6 0 0 x 6 00 f .|. J 、| u 一一 、 .产 X 了、 户 n 林 7 . 木材消耗隶属函数 最高 40 m , /k t , 最低为 lm 3 /k t , 采用降影分布 , 即 1 林,X少- 一丽X X十1 针对几个具体方案给出的各因素指标值 , 应用上述各隶属函数 , 即可得到由各个 具体方案 各指标对应的隶属度所组成的模糊关系矩阵 尽 , 即 1993年 新疆有色金属 应 用 两两比较法 , 由专家对以上 7个组成因素进 行{。 , l}评分比较 , 取其平均比重值作为因素 的权重 , 即可得到由权数组成的模糊向量个 a, , aZ⋯a7 0 . 12 , 。 . 23 ,。 . 12 , o一s , 。 . 16 , o 、 10 , 0 . 09 b b 一一 ǐ, l|| 1 e e e eJ 那么 ’结果是 ”一“ 。。一 a l “ 一 { ; { {{ 取 y ,一 m a x {b 。} 1毛i镇7 则方案 i 为最佳方案 。 至此决策完毕 , 其整 个 过程可编程完成 , 程序框图见图 1示 。 四 、 应用实例及结语 针对某锡 矿山 , 两个硫化矿体为开采 对象 , 根据S E所给出的如下 3 个开采方案 , 其技术经 济指标见表 l 。 其中方案 I 为锚杆护顶空场法 ; 方案 I 为壁式崩落法 ; 方案 皿为有底 柱分段崩 落法 。 表 l 各 才案技 末经济 指标 因因素素方案 I I I 方 案 1 1 1 方案 , , X X X j j j 70 0 060 0 0 9 0 0 0 X X X2 2 2 10 0 010e e20 0 0 15 5 5 X X X3 3 3 15 5 5 8 10 0 0 2 0 0 0 X X X 4 4 4 2 5 5 528 8 818 8 8 X X X 4 4 4 3 3 . 5 5 56 6 6 X X X扭扭 5 0 0 0 0 300 4 00 0 05 00 0 0 X X X7 7 7 2 2 22 0 0 00 . 0 01 1 1 图 l 模糊决策计 羊程序框图 0 . 2 86 n 、.1n UCUnl j I C以 l 由此可得其模糊关系矩 阵为 尽- 7 5 3 3 3 400 1 54 2 5 0 . 1 43 0 . 5 0 . 73 3 0 . 2 8 0 . 10 0 . 6 25 5 0 . 429 0 . 5 68 30 8 250 0 0 . 模糊决策在采矿方法选择中的应用第 3期 由此可 知 , 方案 l , 即壁式崩落法为该锡矿 山的最佳采矿 方法方案 。 通 过以上分析 , 利用本文提 出的方 法 , 综合考虑了采矿方法选择中的各技术指标因素 , 使 得结论较好地反映选择过 程中的模糊性 , 值得一提的是采用专家系统技术与模糊数学技术相 结合 , 使得结果既反映了定性方面的知识 , 又使方案的决策 解决了定量方面的问题 , 两者的结 合将会相得益彰 , 使得结果具有较高的可靠性 , 从而为采矿方法的正确选择提供了一个新的手 段和 方法 。 主要参 考文献 魏一鸣 . 矿山井巷工 程专家系统研究 . 1 99 1 . 1 0 王铬文等 . 模糊数学讲义 . 华东师大出版社 , P5 9 一7 5 解世俊 . 金属矿床地 下开采 . 高等出版社 , 198 7 年 设计手册编写组采 矿设计手册矿床开采卷 . 中国建筑工业 出版社 , 19 91年第1版