安全評價師：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究(三)
發(fā)布時間：2010-01-14 共1頁
安全評價師：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究(三)
5.1傳統(tǒng)系統(tǒng)分析方法存在的問題
礦山生產(chǎn)系統(tǒng)中的許多問題都是非線性問題，變量之間的關(guān)系十分復雜，目標難以用確切的數(shù)學議程來描述。在傳統(tǒng)的礦山災(zāi)害(安全)現(xiàn)象研究中，通常采用的是“線性的”、“局部的”和“確定型的”分析和研究方法，其存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)由于歷史發(fā)展的局限性，在定量分析礦山事故系統(tǒng)運動規(guī)律和狀態(tài)時，通常將非線性關(guān)系簡化為線性關(guān)系。由于非線性系統(tǒng)與對應(yīng)的線性化系統(tǒng)的動力拓撲結(jié)構(gòu)不一定同胚，因此，這種簡化可能會對礦山災(zāi)害過程規(guī)律的認識產(chǎn)生重要的不利的影響。
(2)礦山事故系統(tǒng)的動力學拓撲結(jié)構(gòu)可能具有多態(tài)性，在系統(tǒng)控制參量的變化作用下，系統(tǒng)的運動可能會從一種動力學結(jié)構(gòu)向另一種動力學結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。這樣，采用傳統(tǒng)的研究分析方法得到的僅僅只是系統(tǒng)的局部性質(zhì)。然而，對礦山災(zāi)害系統(tǒng)在相空間中可達范圍以至全局性動力學拓撲結(jié)構(gòu)，以及不同動力學結(jié)構(gòu)之間轉(zhuǎn)化機制的認識，在礦山災(zāi)害系統(tǒng)的特征和狀態(tài)的分析研究中有著重要意義。
(3)礦山事故系統(tǒng)是一個具有確定性和非確定性的矛盾的統(tǒng)一體，從傳統(tǒng)的礦山災(zāi)害現(xiàn)場的認識方法出發(fā)，不容易提示礦山災(zāi)害系統(tǒng)(安全因素)之間的非確定性性質(zhì)，采用傳統(tǒng)的數(shù)值模擬方法(如多元線性方程的求解等)所得到的結(jié)果與真實事故系統(tǒng)的運動狀態(tài)相距甚遠，而且可能完全相反。因此，傳統(tǒng)的分析方法對礦山災(zāi)害系統(tǒng)運行的過程和特點的認識是不全面的。
5.2模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)安全評價模型所解決的問題
前面已講到，礦山安全系統(tǒng)是一個復雜的非線性系統(tǒng)，礦山災(zāi)害涉及許多不確定因素，且各個因素之間的相關(guān)關(guān)系錯綜復雜。無論是傳統(tǒng)的評價方法，還是模糊等的綜合方法，都沒有很多的解決以下問題：
(1)因素和結(jié)果的固定映射關(guān)系
傳統(tǒng)的評價方法，基本上以線性等固定關(guān)系來實現(xiàn)設(shè)定了事故因素和結(jié)果的映射關(guān)系;模糊綜合評價方法則在隸屬函數(shù)構(gòu)造問題上事先設(shè)定了映射關(guān)系，盡管函數(shù)是分段、不連續(xù)的，但同樣存在線性關(guān)系。這明顯不能清晰反映事故系統(tǒng)動態(tài)、隨機和模糊特點的本構(gòu)關(guān)系。
(2)定權(quán)和變權(quán)問題
評價因素中各指標在評價過程中權(quán)重的確定，是安全評價的核心，權(quán)重確定正確與否，直接影響到安全評價結(jié)果的置信度。傳統(tǒng)方法大多不管系統(tǒng)動態(tài)變化特點，采用定權(quán)的方式進行，由于因素及因素之間的作用也是變化的，因而在變權(quán)問題上沒有提供完善的解決方案。
(3)隨機性和模糊性問題
在對礦山進行安全評價的過程中，涉及的因素是復雜的。這些因素自身表現(xiàn)為隨機性，與災(zāi)害的關(guān)系又表現(xiàn)為模糊性，而且因素間又相互關(guān)聯(lián)，相互作用。一方面，有些因素不能用精確的數(shù)量進行描述，而只能是模糊概念;另一方面，各種因素的變化與災(zāi)害之間不存在一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，不可能建立精確的數(shù)學模型來求解，而模糊理論在處理這些問題上卻有著獨到的效果。
礦山災(zāi)害的隨機性、模糊性和不確定性決定了礦山安全狀態(tài)的變化不會按照某一特殊的規(guī)律或函數(shù)變化。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)安全評價模型完全可以解決傳統(tǒng)方法所不能解決的幾個問題。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有較強的非線性函數(shù)逼近能力，可以根據(jù)樣本數(shù)據(jù)訓練得到輸入輸出變量之間的函數(shù)關(guān)系，即可以通過網(wǎng)絡(luò)學習，確定各神經(jīng)元之間的耦合權(quán)值，從而使得網(wǎng)絡(luò)整體具有近似函數(shù)的功能。同時，模糊神經(jīng)根據(jù)需要給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加入規(guī)則，這樣就可以避免“黑箱”問題。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜合模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，克服了它們各自的缺點，因而完全可以應(yīng)用于礦山安全評價的研究中。
6.結(jié)論
傳統(tǒng)的、事先設(shè)定變化規(guī)律和特性的評價方法鑒于其局限性，難以很好地解決礦山災(zāi)害系統(tǒng)復雜多變的問題。因此，建立科學的礦山安全評價模型，開發(fā)行之有效的安全評價軟件包，加強礦山安全評價理論和技術(shù)的研究既有現(xiàn)實意義，又有長遠的歷史意義。
模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在求解這類不確定性知識方面具有很強的優(yōu)越性，它可以模擬人類的思維習慣進行定性描述。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運用于礦山安全評價中的優(yōu)點可以歸納為：
(1)利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行結(jié)構(gòu)和并行處理的特征，通過適當選擇評價項目克服安全評價的片面性，可以全面評價礦山災(zāi)害系統(tǒng)的安全狀況和多因素共同作用下的安全狀態(tài)。
(2)運用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識存儲和自適應(yīng)性特征，通過適當補充學習樣本，可以實現(xiàn)歷史經(jīng)驗與新知識完美結(jié)合，在發(fā)展過程中動態(tài)地評價礦山災(zāi)害系統(tǒng)的安全狀態(tài)。
(3)利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的容錯特征，通過選取適當?shù)淖饔煤瘮?shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以處理各種非數(shù)值性指標，實現(xiàn)對礦山系統(tǒng)安全狀態(tài)的模糊評價。
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