台阶爆破灾害预测智能专家系统的开发与应用
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摘要
本课题首次开发了专门的爆破灾害预测方面的系统软件一台阶爆破灾害预测智能专家系统。该系统针对工程爆破理论的发展现状和实际工程的需要，博采众长，收集了全世界各国关于爆破灾害效应方面的研究成果，把经众多成功爆破案例证明的工程经验和理论公式加以类比、归纳、总结、提炼，并选择最佳模型建立该系统的主模块一“爆破灾害预测”模块。为配合主功能模块，建立了包括岩石物理参数、爆破安全规程中相关标准等爆破专家知识库一“工具箱”模块并开发了“爆破灾害控制”模块，分别供运行主模块时随时查询及从中选取有效的爆破灾害控制措施时使用。此外，针对“爆破四大危害之首”的爆破地面震动强度预测，通过Matlab6.5编程分别实现用最小二乘法和BP人工神经网络建立了单独的爆破震动强度辅助预测模块一“最小二乘法拟合K、α值”模块和“BP神经网络预测爆破震动峰值速度”模块，从而完善了主模块中计算模型的参数取值精度，并为受众多因素影响的爆破地面震动强度提供了更为精确的预测模型。同时，在辅助预测模块栏中加入了“最大一段齐爆装药量计算”模块，以便用户在指导整个爆破工程装药量时能够脱离计算器而方便快捷地使用该整套专家系统。最后，结合该专家系统在实际工程中的应用论证了该专家系统的可行性和可操作性。
本系统既可作为工程软件用于实际爆破设计优化和爆破灾害预测，亦可作为教学或实验软件，解决课堂教学无法实现的实际爆破现场效果和实验室模型试验成本高的弊端。
Special system software—Intelligent Expert System of Bench BlastingDisaster Forecast on the aspect of blasting disaster forecast is firstlydeveloped in this subject. Aimed at present developing status of engineeringblasting theory and practical engineering need, this system extracts lots ofadvantage and collects many research results about the aspect of blastingdisaster effect all over the world. Engineering experience and theoreticalformulas which have been proved by a large number of successful blasting casesare compared, concluded, summarized, abstracted and the best models are chosento build the main module of this system—"Blasting disaster forecast" module.In order to cooperate with the main module, the blasting expert knowledge base—"Toolbox" module including physical parameters of rock, related standardsin Blasting Security Regulations etc and "Blasting disaster control" moduleare built to be inquired about at any time while the main module is running andbe chosen among them as corresponding blasting disaster control measuresindividually. Besides, aimed at the forecast of blasting ground vibrationintensity which is called "head of four great blasting disasters", two separateaided forecast modules of blasting vibration intensity—"Fitting K,αby leastsquare approximation" module and "Forecasting blasting vibration peak velocityby BPNN" module are built in way of least square approximation and BP NerveNetwork(BPNN) by programming in Matlab6.5, which improves parameter precisionof calculating models in the main module and provides more accurate forecastmodels for blasting vibration intensity influenced by many factors. At the sametime, "Calculation of the maximum-section blasting charge" module is added intoaided forest module group, which can make users quickly use this expert systemto instruct the whole blasting engineering charge without the help of calculators.In the end, feasibility and serviceability of this expert system is demonstratedby its application into actual project.
This system can be not only taken as engineering software for optimizing practical blasting design and forecasting blasting disasters, but also taken asteaching or experiment software for solving actual blasting spot effect whichcan not be realized in class and the defects of high test cost by using modelsin laboratory.
本系统既可作为工程软件用于实际爆破设计优化和爆破灾害预测，亦可作为教学或实验软件，解决课堂教学无法实现的实际爆破现场效果和实验室模型试验成本高的弊端。
Special system software—Intelligent Expert System of Bench BlastingDisaster Forecast on the aspect of blasting disaster forecast is firstlydeveloped in this subject. Aimed at present developing status of engineeringblasting theory and practical engineering need, this system extracts lots ofadvantage and collects many research results about the aspect of blastingdisaster effect all over the world. Engineering experience and theoreticalformulas which have been proved by a large number of successful blasting casesare compared, concluded, summarized, abstracted and the best models are chosento build the main module of this system—"Blasting disaster forecast" module.In order to cooperate with the main module, the blasting expert knowledge base—"Toolbox" module including physical parameters of rock, related standardsin Blasting Security Regulations etc and "Blasting disaster control" moduleare built to be inquired about at any time while the main module is running andbe chosen among them as corresponding blasting disaster control measuresindividually. Besides, aimed at the forecast of blasting ground vibrationintensity which is called "head of four great blasting disasters", two separateaided forecast modules of blasting vibration intensity—"Fitting K,αby leastsquare approximation" module and "Forecasting blasting vibration peak velocityby BPNN" module are built in way of least square approximation and BP NerveNetwork(BPNN) by programming in Matlab6.5, which improves parameter precisionof calculating models in the main module and provides more accurate forecastmodels for blasting vibration intensity influenced by many factors. At the sametime, "Calculation of the maximum-section blasting charge" module is added intoaided forest module group, which can make users quickly use this expert systemto instruct the whole blasting engineering charge without the help of calculators.In the end, feasibility and serviceability of this expert system is demonstratedby its application into actual project.
This system can be not only taken as engineering software for optimizing practical blasting design and forecasting blasting disasters, but also taken asteaching or experiment software for solving actual blasting spot effect whichcan not be realized in class and the defects of high test cost by using modelsin laboratory.
引文
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