炮眼布置及自动化施工.doc

第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛参赛作品序号： 编码： 第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛作 品 申 报 书作品名称： 基于专家系统的炮眼优化设计及自动化施工 学院名称： 能源与安全学院 申报者姓名（集体名称）： DIY 团队 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作A类 科技发明制作B类 说 明1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4序号、编码由校第三届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛组委会填写。5学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.522cm）。6作品申报书须按要求由单位统一报送。7其他参赛事宜请向校团委咨询。8. 报送地址：校团委办公室联 系 人：江山 孙玮联系电话：6632127E-mail:tuanweiaust. A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者代表情况姓名李玉春性别男出生年月1990.10学院能源与安全学院专业、年级采矿工程08级5班学历本科学制四年入学时间2008年作品名称基于专家系统的炮眼优化设计及自动化施工毕业论文题目通讯地址安徽理工大学收发室邮政编码231001办公电话常住地通讯地址安徽理工大学校内3号楼邮政编码住宅电他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位闪 涛男21本科能源与安全学院08级5班高 站男21本科能源与安全学院08级5班林 翔男21本科能源与安全学院08级5班张 乔男21本科能源与安全学院08级5班何 祥男21本科能源与安全学院08级5班夏 伟男21本科能源与安全学院08级5班资格认定学校学籍管理部门意见以上作者是否为2011年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是否 （部门签章）年 月 日学院负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是否负责人签名：年 月 日B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认； 3本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、 原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书； 4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称基于专家系统的炮眼优化设计及自动化施工作品分类（E）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标设计目的：使地下工程施工中的炮眼布置环节简化，达到优化设计参数，提高三维可视化程度的效果，且与掘进作业线配套使用，实现掘进工作的自动化、科学化。基本思路：基于AutoCAD三维绘图平台，应用计算机C语言编程工具，设计一款应用于不同条件下巷道掘进的炮眼布置优化设计软件。该软件可以根据巷道岩石性质、巷道断面形状及大小、炮眼深度、炮眼直径、支护形式等得到巷道掘进的各项爆破参数，并能直观的显示出集炮眼的布置方式、位置、数量、深度、倾角于一体的三维图像；同时也可以与机械打眼作业线配套使用，实现掘进工作的自动化、科学化，为地下工程施工的快速掘进及自动化管理提供一定的技术参考。创新点：1基于AutoCAD绘图平台，应用C语言进行二次开发设计，具有较好的可读性；2基于专家系统的炮眼布置设计，优化爆破参数； 3炮眼布置参数三维可视化效果与掘进作业线配套使用，实现打眼工作的自动化。技术关键：炮眼布置参数专家系统的形成以及CAD二次开发技术的应用。主要技术指标：炮眼布置参数的科学化程度，专家系统的形成，C语言程序设计运行，三维可视化效果，系统的可操作性及自动化程度。作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）现有技术和产品特点：目前国内外对AutoCAD进行的二次开发，主要使用VisualLisp/AutoLisp语言，使用比较容易，但是存在着以下几点不足之处：1是程序可读性较差；2是系统性和集成性不强；3是可视化程度不高。作品的实质性技术特点和显著进步 ：与现有的人工布置炮眼相比，该技术利用专家系统，根据输入地下工程施工的基本参数，计算出炮眼数目、倾角以及装药量等，设计出详细的炮眼布置平面图和三维立体图，优化炮眼布置，实现炮眼的可视化，使炮眼布置清晰、明了；同时可与机械打眼作业线配套使用，实现掘进工作的自动化，为地下工程施工的快速掘进机自动化管理提供一定的技术参考，该技术在研发上的投资成本低，操作简便。参考文献：1 张浩.CAD/CAM技术现状及发展综述C.第六届全国计算机应用联合学术会论文集.2002.2 王福军等.AutoCAD2000环境下C/VisualC+应用程序开发教程M.北京:北京希望电子出版社.2000.1-19.3 吴涛.建筑CAD二次开发技术M.北京：电子工业出版社.2002.4 李大友.计算机在CAD中的应用AutoCAD应用M.北京：机械工业出版社.2002.5 张玉萍.利用AutoCAD VBA开发用户图库系统.机械设计与制造.NO.1. 2003.作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果作品所处阶 段（B）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段D （自填）技术转让方式作品可展示的形 式 实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测使用说明及该产品的技术性特点和优势： 基于专家系统的炮眼布置，优化爆破参数，精确装药；基于AutoCAD绘图平台应用C语言进行二次开发设计，达到炮眼布置参数三位可视化的效果，便于施工工人理解，优化支护，提高巷道施工进度；技术的研发成本较低，操作简便，运行可靠。适应范围：地下巷道掘进；隧道施工；教学科研。推广前景的技术性说明：以计算机理论为基础的专家设计系统对炮眼的布置实现可视化操作，更便于爆破施工，成本低，容易操作，在掘进巷道和开拓隧道上有明显优势，同时也能与其它机械化作业线配套使用以提高功效，前景广阔。市场分析和经济效益预测：该技术研发的成本低，投资少，不仅可以应用在巷道掘进方面，例如将该系统与一些机械设备相结合，实现自动化钻眼爆破，可广泛应用于岩巷施工，而且在开拓隧道和教学使用方面也具有一定的参考价值。在开拓隧道方面，可以更直观的将炮眼布置设计出来，便于爆破；在教学运用方面，可以利用多媒体将炮眼布置的立体图显示出来，使炮眼布置清晰、明了，供学生更好的理解与掌握。专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请科研管理部门签 章 年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。AutoCAD是美国Autodesk公司通过计算机辅助绘图和设计软件包，是目前在Windows环境下应用最广泛、使用人说最多的CAD支持软件，具有易于掌握、使用方便等特点，尤其是具有开放性结构和易于用户定制的功能。AutoCAD是基于第三代面向对象结构的高度智能化的、具有很强的三维处理能力和直观生动的交互界面的CAD平台软件产品，深受广大工程技术人员的喜爱。 目前，国内CAD应用主要集中在以共程数据库为核心，包括曲面和实体造型技术的集成化系统这一阶段，大部分的CAD产品，由一些基础的设计会平台，结合专业方面的规范和数据尽心二次开发，并且集成相关的计算、分析软件，形成设计人员独自完成设计工作的专业集成化工具。国外的应用除了一般的集成化系统，在一些设计需求发展较快的领域，也开发了一些专门的CAD产品，实现了集设计工具、知识管理、专家系统于一体，具有一定协同工作能力的智能化集成系统。目前已研究的专家系统模型有很多种，其中较为流行的有：基于规则的专家系统、基于案例的专家系统、基于框架的专家系统、基于模糊逻辑的专家系统、基于D-S证据理论的专家系统、基于人工神经网络的专家系统和基于遗传算法的专家系统等，各有各的优缺点。但是在专家系统的研究中存在一定的缺失，对于 AutoCAD的二次开发，并没有把专家系统与自动化施工联系起来，只是简单的把CAD的二次开发应用到巷道断面图的设计上并没有真正的做到智能化，我想这也是我们技术成果的一个创新。D.推荐者情况及对作品的说明说明：1由推荐者本人填写；2推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品 相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组 集体推荐亦可）；推荐者情况姓 名涂敏性别男年龄47职称教授工作单位安徽理工大学能源与安全学院通讯地址安徽理工大学邮政编码232001单位电话住宅电荐者所在单位签章同意推荐 （签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述经审核该作品已取得实践效果，值得更深层次的科学研究。 请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价 作品的发明技术及使用效果符合实际生产需要，解决了炮眼布置工作量大及可视化效果差的难题，既有良好的经济效益又有广阔的发展前景。其它说明涂 敏，教授，现在安徽理工大学能源与安全学院，采矿与安全工程学报杂志编委，安徽省煤矿专家组成员，国际岩石力学学会会员。主要从事煤矿开采新技术、矿山压力及岩层控制方面的教学和科研究工作，研究方向是矿山开采新技术和岩层控制理论，在煤炭学报、岩石力学与工程学报、煤炭科学技术等杂志上发表学术论文30余篇，被Ei收录4篇，获得省部级科研奖励5项，参加煤矿安全规程的编写工作，并负责编写煤矿安全规程问答（采掘）、采掘与防治水等工作，参加国家“十五”规划教材采动影响与控制编著1部。发表的论文有：1、潘谢矿区采动岩体裂隙发育高度研究，煤炭学报2004年6 涂敏Ei检索2、走向短壁水力采煤顶板周期垮落规律研究，岩石力学与工程学报200415，涂敏、谢广祥Ei检索3、厚松散层及超薄覆岩厚煤层防水煤柱开采试验研究，岩石力学与工程学报200420，涂敏等Ei检索 4、Dynamic Principal of Development of Strata Separation Fracture of the Roof in the Coal Seam Mining，（采动覆岩中离层裂隙动态发育规律研究），国际安全会议200410上海 涂敏、冯梅梅 刘泽功Ei检索5、综放开采顶板离层裂隙变化研究，煤炭科学技术20044，涂敏、刘泽功6、巨厚松散强含水层下开采覆岩移动破坏分析，矿山压力与顶板管理20042，涂敏、余中林7、厚松散顶板下煤层开采顶板垮落规律研究，矿山压力与顶板管理20044，8、承压水上开采底板破坏数值模拟研究.矿山压力与顶板管理，05年2期9、 高效短壁机械化采煤工艺研究.煤炭科学技术05年12期10、远程下保护层开采被保护煤层变形规律研究与应用。采矿与安全工程学报、2006第三期、获奖：1、厚松散层及超薄覆岩条件下无煤柱放顶煤开采技术研究。排第六，本院排第二。2003年煤炭部科技进步三等奖，排名第七。2、采矿工程专业教学改革与发展方向研究。2005年安徽省教学成果二等奖，排名第四， 3、煤矿采动岩体渗流灾变防治研究，2006年度高等学校科技进步奖，一等奖，排名第十五。4、破碎岩体渗流规律及其在煤矿突变灾害防治中的应用。2007年度江苏省科技进步奖二等奖。排名第五。5、破碎岩体渗流规律及其在煤矿突变灾害防治中的应用。2007年国家科技进步二等奖，排名第九。推荐者情况姓 名宫能平性别男年龄46职称教授工作单位安徽理工大学教务处通讯地址安徽理工大学教务处邮编232001单位电话6632255住宅电话推荐者所在单位签章同意推荐 签章日期 年 月 日 请对申报者申报情况的真实性作出阐述经审核该作品已取得实践效果，值得更深层次的科学研究。 请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价作品的发明技术及使用效果符合实际生产需要，解决了炮眼布置工作量大及可视化效果差的难题，既有良好的经济效益又有广阔的发展前景。其它说明宫能平，教授，工学博士，工程力学专业硕士生导师。2003年被评为安徽省“十五”首批中青年骨干教师，2005年被评为安徽省高等学校学科带头人培养对象，2007年被评为安徽省教学名师、安徽省模范教师；2005年主持安徽省精品课程理论力学建设，是该省级精品课程的负责人；此外，兼任安徽省力学学会常务理事、安徽省高等教育学会理事、煤炭高校教材编审委员会常务理事。先后承担和参与国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、安徽省教育厅自然科学重点基金、教育部科学技术研究重点项目以及大型企业委托开发的横向科研项目多项，申请实用新型专利一项；在ACTA MECHANICA SOLIDA SINICA、复合材料学报、固体力学学报、中国科学技术大学学报、上海交通大学学报、力学季刊、煤炭学报和煤炭科学技术等国内外重要期刊上发表论文30余篇，其中多篇被SCI和EI检索收录，主编出版教材3部。现任安徽理工大学教务处处长、招生办公室主任、教学评估办公室主任、应用力学研究所所长。学院组织协调机构确认并盖章 年 月 日 学院评审委员会初评意见评委签名： 年 月 日校团委 确认盖章 （盖章） 年 月 日E校组织委员会资格和形式审查意见组委会资格审查意见 审查人（签名） 年 月 日组委会形式审查意见 审查人（签名） 年 月 日组委会审查结果合格 不合格 负责人（签名） 年 月 日F参赛作品打印处学院名称：能源与安全学院作品名称：基于专家系统的炮眼优化设计及自动化施工创新点：1基于AutoCAD绘图平台，应用C语言进行二次开发设计，具有较好的可读性；2基于专家系统的炮眼布置设计，优化爆破参数； 3炮眼布置参数三维可视化效果与掘进作业线配套使用，实现打眼工作的自动化。设计目的：使地下工程施工中的炮眼布置环节简化，达到优化设计参数，提高三维可视化程度的效果，且与掘进作业线配套使用，实现掘进工作的自动化、科学化。作品的实质性技术特点和显著进步 ：与现有的人工布置炮眼相比，该技术利用专家系统，根据输入地下工程施工的基本参数，计算出炮眼数目、倾角以及装药量等，设计出详细的炮眼布置平面图和三维立体图，优化炮眼布置，实现炮眼的可视化，使炮眼布置清晰、明了；同时可与机械打眼作业线配套使用，实现掘进工作的自动化，为地下工程施工的快速掘进机自动化管理提供一定的技术参考，该技术在研发上的投资成本低，操作简便。G1全校评审委员会意见粘贴处研究报告目录一 研究背景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18二 简述爆破参数设计专家系统. . . . . . . . . . . . . . . . . . .19三 炮眼布置方式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21一 炮眼的分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21二 炮眼的布置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21四 AutoCAD二次开发 . . . . . . . . . . . . . . . . . .23五 基于专家系统的炮眼优化设计及自动化施工主要技术 . . .24六 附录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32一指导老师及团队简介 . . . . . . . . . . . . . . .32二参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 一、 研究背景 目前已研究的专家系统模型有很多种，其中较为流行的有：基于规则的专家系统、基于案例的专家系统、基于框架的专家系统、基于模糊逻辑的专家系统、基于D-S证据理论的专家系统、基于人工神经网络的专家系统和基于遗传算法的专家系统等，各有各的优缺点。同时国内CAD应用主要集中在以工程数据库为核心，包括曲面和实体造型技术的集成化系统这一阶段，大部分的CAD产品，由一些基础的设计平台，结合专业方面的规范和数据进行二次开发，并且集成相关的计算、分析软件，形成设计人员独自完成设计工作的专业集成化工具。国外的应用除了一般的集成化系统，在一些设计需求发展较快的领域，也开发了一些专门的CAD产品，实现了集设计工具、知识管理、专家系统于一体，具有一定协同工作能力的智能化集成系统。采矿CAD 技术的研究与应用几乎与计算机图形设备同步发展，20世纪80年代曾使其他行业不敢轻视，30届APCOM 会议旺盛的人气是最好的见证，20世纪90年代初在国际CAD市场上，至少有14个商品化矿床模型与采矿辅助设计软件与AutoCAD“叫板”，这是矿业软件技术人员的骄傲。但90年代中后期以来，面对迅速发展的三维可视化技术与其他行业(机械、建筑、医学等) 相比，采矿CAD 技术应用已经落后，无论是基础研究、应用，还是人才培训和储备都落在了后面。我国采矿CAD的发展更是令人堪忧，虽然CAD 技术已得到广泛应用，国外基于实体构模的采矿辅助设计软件也已开发成功，但是由于市场竞争激烈，目前公开发表的CAD开发核心技术资料几乎没有。国内许多单位热衷于购买国外软件，近几年来，数十家经济效益较好的矿山企业和设计单位投资数万至几十万美元购买国外矿业软件，这对急需投入的中国矿业软件发展是一个打击。矿山企业与高等院校及科研院所合作开发软件已越来越少，除了经济因素外，其中主要原因是矿山企业难以留住高水平的软件开发和管理人员。矿业软件开发的高投入、长期性和人才流失严重，使煤矿管理人员对自主开发矿业软件失去信心和耐心。许多企业着迷于国外软件的三维可视化功能，对国外软件的语言、设计思想、图纸表达习惯等与中国的区别则不予重视。 再有，由于矿山之间的行业差异（煤炭、冶金、有色金属与建材等），同行业矿山之间的个体差异（开采方式、地质条件等），以及个别矿山生产过程中需处理的瞬息万变的难以预料的信息差异，使得CAD 软件的开发具有较强针对性。总体上，矿业软件开发处于一种“各自为政”、“低水平重复开发”的状态。矿山CAD的应用正处在一个由基于二维平面的设计模式向基于三维空间的设计模式的过渡阶段，也正是如此，我们DIY团队应运而生，致力于研发新技术，开发出集成化、智能化程度较高的采矿CAD 软件，在AutoCAD For Windows 平台上利用ADS 技术开发采矿CAD，一旦技术成熟、软硬件价格下降，传统的设计模式将彻底改变。煤炭是我国主要能源，分别占一次能源生产和消费总量的76%和69%，煤炭工业发展“十一五”规划因此指出，“煤炭工业是关系能源安全和国民经济命脉的重要基础产业”。据统计，我国煤炭消费与经济增长相关系数为0.50.6，根据国家“十一五”规划，“十一五”期间国民经济增长速度预期为年均7.5%，据此测算煤炭需求将保持年均3.754.5%的速度增长。经济持续增长将为煤炭行业业绩稳步增长提供根本动力。由于煤矿地下生产条件的复杂性等原因，采矿行业同其它行业相比有着自己鲜明的特点，它与机械和建筑设计不同，其工程图不易标准化、规定种类繁多、实际变化大。目前，国内岩巷施工仍以钻爆法为主，岩巷悬臂式掘进机在我国正在进行试验。以钻爆法为主的岩巷机械化作业线，主要有二种，一种是气腿式凿岩机配耙斗式或铲斗式装岩机作业线;另一种是全液压钻车配侧卸装岩机作业线。第一种在我国应用较多，掘进速度一般为6070m/月，第二种在我国应用较少。综掘机机械化已是成熟的技术，微处理器、计算机和专家系统的应用，以及岩层控制理论和技术的完善，进一步提高了作业安全性和生产效率。由此本团队就联想着利用CAD二次开与打眼作业线相结合，实现机械操作的自动化、科学化，为地下工程施工的快速掘进及自动化管理提供一定的技术参考。二、专家系统专家系统是一个智能计算机程序系统，其内部含有大量的本领域专家水平的知识和经验，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域的问题。也就是说，专家系统是一个具有大量专门知识或经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，根据领域一个或多个专家提供的知识和经验经过推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题，简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。专家系统由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取6个部分构成。知识库用以存放专家提供的专门知识。专家系统的问题求解是运用专家提供的专门知识来模拟专家的思维方式进行招兵买马，知识库是决定一个专家系统是否优越的关键因素，专家系统的性能水平取决于知识库中所拥有知识的数量和质量。知识表示采用产生式、框架和语意网络等几种形式，其中以产生式规则表示应用最普遍，其模式为：IFTHEN。 数据库用于存放系统运行过程中所需要和产生的所及信息。推理机是针对当前问题的信息，识别、选取、匹配知识库中规则，以得到问题求解结果的一种机制。目前应用较为广泛的两种推理方法分别为正向和反向推理。一般的问题多为设计性问题，较多采用正向推理。知识获取是专家系统的关键，也是专家系统设计的瓶颈问题，通过知识获取机制可以扩充和修改知识库，实现专家系统的自我学习。解释机制能够根据用户的提问，对结论、求解过程以及系统当前的求解状态提供说明。用户界面则为人机间相互交换信息提供了必要的手段。（一）系统设计通过对现场大量工程资料的分析研究，获得岩巷掘进施工现场的实际经验和专家知识，进行归纳总结，并利用已有的成果进行可行性分析，建立合适的系统模型。爆破参数设计影响岩巷爆破设计的主要因素包括岩石脆韧性、岩体可爆性级别、岩石节理发育程度、瓦斯及煤尘情况、软弱夹层、普氏系数、巷道断面等定性与定量因素。由于这些因素无法用统一或定量的标准进行表达，爆破设计仅依靠个人的知识水平和职业道德，实际质量无法得到保证。将专家系统技术引入到爆破参数的设计中，能在一定程度上保证实际结果的准确性，减少重复性劳动，提高工作效率。爆破参数设计系统由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取6个部分构成。知识库的构建是实现系统功能的关键因素，它用于存放本领域专家提供的专门知识以及爆破工程实例。爆破参数设计主要包括爆破方案、钻豹器材、掏槽方式的选择、炮眼布置以及爆破效果预测等。对于爆破方案的选择，系统采用基于规则知识的推理模式。爆破方案的选择炮眼深度爆破方案0h2浅孔爆破2h3.5中深孔爆破h3.5深孔爆破其他因素规则判断除采用基于规则知识的推理外，还采用基于爆破实例的推理模式。将当前爆破设计原始资料与知识库中大量爆破实例比对，找出最匹配的实力。通过对找到实例的参数调整修改，得到适合现场需要的爆破设计。因此，设计结果的准确性同样取决于知识库中爆破实例的数量和质量。根据爆破参数的计算结果，或在参数输入框中输入相关数据，即可实现图标的自动绘制。在炮眼布置参数对话框中，用户可通过人机交换的方式输入或修改数据。爆破参数专家系统人 机 界 面知 识 获 取 模 块知识库图表公式经验推理机解决执行模块调度模块解释模块黑板领域黑板控制黑板“黑板”是一个公共动态数据库。在问题求解过程中所产生的全部信息都记录在“黑板”上。“黑板”上信息的修改有知识源来完成。在爆破参数设计系统由以下两个部分组成：（1） 完成功能推理的领域黑板。它的功能有： 记录当前的设计方案：记录当前的巷道断面形状、巷道岩石性质、巷道断面大小等参数。 事件表：对“黑板”上某一信息的每一次修改构成一个事件。从公共动态数据库划出一部分存储单元作为事件表，记录“黑板”上所有信息变化的事件。如使用规则修改了当前方案的炮眼深度，则产生一个标记(炮眼深度-修改)，形成一个事件，记录在事件表内，为各知识源公用。（2） 完成性能推理(调度推理)的控制黑板。它的功能是根据事件表和系统状态选择下一个具体步骤。爆破参数设计优化策略巷道断面大小、形状、岩石性质等参数开始初始设计分析可行？评价再设 计公式、图表规范、经验 评价准则爆破实例确定最终爆破参数NYYN初始设计根据输入的巷道断面形状、巷道岩石性质、巷道断面大小等参数产生一个试探性的设计方案，这个方案一般比较粗糙，只满足几个主要的约束，效果差。分析主要是测试当前设计是否满足约束条件，如果不满足，给出分析结果一直到在设计。评价对可行性设计按评价准则进行评价，以确定是否接受当前设计。再设计根据分析和评价结果，修改当前设计方案，产生一个新的方案。对于每一次再设计，系统照例进行分析、评价，然后推荐并执行有一次再设计，直至获得由评价准则确认的可接受的方案为止。目前的爆破参数设计专家系统发展存在着一些限制，在未来的年代中，许多今日专家系统的缺失将会被逐渐改善，相信未来的爆破参数设计专家系统应该继续研究的项目有： 1具有处理爆破参数常识的能力； 2使专家系统具有反馈的能力；3轻易获取与更新知识的能力。三、炮眼布置方式（一）炮眼的分类按照用途不同炮眼可以分为四类：(1)掏槽眼一般用于爆破出新的自由面，为其他炮眼创造有利的爆破条件。(2)辅助眼一般用来进一步扩大掏槽眼爆破形成的自由面。(3)崩落眼一般破碎煤岩的主要炮眼，经掏槽眼、辅助眼爆破后，崩落眼就有足够大的平行或大致平行于炮眼的自由面，在该自由面方向上形成较大的爆破漏斗。(4)周边眼一也称轮廓眼，主要用途是使爆破后的巷道断面、形状和方向符合设计要求。按周边眼的位置可分为顶眼、帮眼和底眼。（二）炮眼的布置 1掏槽眼的布置：掏槽眼一般位于巷道断面中央靠近底板，这样便于钻眼时掌握方向并且有利于上部炮眼爆破时岩石借助自重而崩落。如果断面中存在软、硬夹层时。则掏槽眼应位于软岩层中。根据掏槽眼和工作面之间的夹角，可分为：斜眼掏槽法，其中包括单向掏槽、锥形掏槽、楔形掏槽；直眼掏槽法，其中有平行龟裂掏槽、角柱掏槽、菱形掏槽、螺旋掏槽；混合掏槽法，即斜眼和直眼混合掏槽。(1) 斜眼掏：斜眼掏槽适用于各类岩石，其炮眼和工作面夹角为5570，岩石越坚硬夹角越小；每侧眼间距取300500，坚硬岩石取较小值；眼底一般较其他炮眼深200，每对眼底间距100200，不能打透；掏槽眼一次起爆。但炮眼深度超过2m时，可采用双楔形掏槽、分两次起爆。(2) 直眼掏槽：直眼掏槽的炮眼深度一般不受巷道断面大小的限制，更适于中深孔或深孔爆破；爆破的岩石块均匀。岩石抛离不远；全部掏槽眼互相平行，而且相距较近，有利于使用凿岩台车。其缺点是钻眼工作量大,需要雷管段数较多。有瓦斯的工作面不能采用，眼孔质量要求较高。(3) 混合掏槽：混合掏槽的实质是直眼掏糟，只是在扩大糟孔时采用斜眼。这样可以较直眼掏糟法减少钻眼工作量；增大斜眼与工作面的夹角 (一般取7585)，也可以克服一些斜眼掏槽法的缺点。2辅助眼的布置(包括崩落眼)：辅助眼是布置在掏槽眼和周边眼之间的炮眼，是大量崩落岩石和刷大断面的主要炮眼。辅助眼之间和辅助眼各圈之间的距离,一般均为400600方向基本垂直工作面,且要布置比较均匀,使崩下的岩石块度大小和堆集距离，都要便于装岩工作。3周边眼的布置：周边眼是用来崩落岩石并形成巷道断面的设计轮廓，它是决定巷道成型的主要因索。周边眼的间距一般为50080。根据岩石硬度,帮眼眼口距岩帮约100200。帮眼眼底一般伸出巷道轮廓线外100200。底眼眼口距地板150并需向下倾斜。一般扎到底板标高以下200左右以防拉底，便于铺轨。提高月进尺量炮眼直径的大小对钻眼效率、全断面炮眼数目、单位炸药消耗量和爆破岩石块度与岩壁平整度等均有影响，因此，应根据巷道断面大小、块度要求、炸药性能和凿岩机性能等综合考虑，进行选择。炮眼直径大，可减少炮眼数目，炸药能量相对集中，也可提高爆破效率，但钻速下降，影响爆破质量和降低围岩稳定性。在采用气腿式凿岩机的情况下，现场多根据药卷直径来确定。目前国内岩巷掘进均采用32、35两种药卷。因炮眼直径比药卷直径大10左右，所以目前的炮眼直径多采用4245。20世纪80年代后期，我国煤矿岩巷掘进中，在断面12m2的条件下应用小直径药包（25、27），炮眼直径为30，采用同一规格钻锚杆眼和掘进炮眼，可提高钻眼速度，弥补了由于眼径减小而增加炮眼数目，提高了掘进速度，而且节约了支护成本，取得了良好的综合技术经济效益，这种方法称为“三 小”技术。影响炮眼深度的主要因素有：岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、凿岩机类型、炸药威力、工人技术水平等因素来确定。确定合理的炮眼深度的依据是：炮眼利用率比较高（一般根不低于590%）；钻眼和掘进速度快；掘进成本低。据此分三个方面来讨论炮眼深度的合理性：1)合理的炮眼深度必须与具体施工条件相适应：气腿式轻型凿岩机，较适宜的钻眼深度一般为2.23.0m;采用凿岩台车配备重型凿岩机，炮眼深度在3 m以上则更为有利。 2)合理的炮眼深度必须保证较高内爆破效率，为了达到较高的炮眼利用率，除了考虑岩石条件和合理的炮眼布置外，还与炮眼的质量和爆破材、装药结构等有密切关系。 3)合理的炮眼深度应尽可能使每班能够完成整循环。这样每班的工作任务明确，便于组织和管理，有利于实现正规循环作业，眼深与循环时间的确定必须和现有技术装备水平和施工条件密切结合，在合理的炮眼深度范围内，应力争达到每班多循环，以加快掘速度。 合理的炮眼数目应当保证有较高的爆破效率(炮眼利用率不小于8590%)，爆下的岩块和爆破后的巷道轮廓均能符合施工和设计要求。 另外，也可以按一个循环的总装药量平均装入所有炮眼的原则进行估算，作为实际排列炮眼的参考。 四、AutoCAD二次开发广义的二次开发是指在某些系统软件及支撑软件的基础上，针对特定的应用领域及用户需求而开发的应用软件，AutoCAD二次开发通常指在AutoCAD的基础上，通过利用AutoCAD提供的开放式资源和开放式体系结构，结合领域或专业特色对AutoCAD进行的在开发，以满足本行业或本专业的特定需求。该技术在对AutoCAD二次开发的基础上，提出将CAD二次开发与专家系统和自动化施工相结合，从而完成系统更复杂内涵更丰富的开发需求，并且应用于井巷工程施工中的炮眼优化布置方面。（一）CAD二次开发的基础CAD二次开发的基础得益于AutoCAD提供的开放式体系结构(Open architecture),也就是AutoCAD提供给用户的开发环境和对用户开放的可供用户开发的功能模块和数据库。主要有以下几个方面：1外部命令：通过增加或修改程序参数文件ACAD.PGP,便可在AutoCAD内部使用。 2开放的“标准库”：如标准线形库ACAD.LIN和标准剖面线库ACAD.PAT,用户可增加修改，甚至重定义；3用户界面：AutoCAD提供开放的菜单状态条DCL对话框语言等用户界面功能，方便用户的界面设计。4、“帮助文件”用户化：用户可重定义或修改AutoCAD的帮助文件，也可以定制帮助文件；5、命令组文件：命令组文件（*.SCR）是包含AutoCAD命令序列的ASCII文件，用户可根据需求自定义命令组文件；6、用户可重定义或取消AutoCAD的命令；7、DIESEL语言（Direct Interpretively Evaluated String Expression Language）：DIESEL表达式可通过方式宏（mode macro）使用系统变量：8、编程开发界面API(Application Programming Interfaces):主要有AutoLISP语言及编程，AutoCAD2000版后提供Visual LISP功能；AutoCAD R11版增加了ADS（AutoCAD Development System）高级开发系统，使用户可以用C语言对AutoCAD进行二次开发，这是AutoCAD的第二代开发环境，具有较强的综合性；ActiveX Automation自动化，可作为自动化控制器的应用程序；ARX编程界面（AutoCAD Runtime Extension），可利用先进的C+语言进行编程，也可以使用第三方开发的ARX程序。（二）、CAD二次开发的主要途径 在AutoCAD的环境下，进行二次开发的主要途径是文件开发及程序开发。1、 文件开发 文件开发指根据用户需求，按照AutoCAD提供的标准文件格式及方法，建立、增加、或改变、编辑AutoCAD支持的ASCII码标准文件，已达到用户需求。文件开发主要用于解决图形的一些形式化问题，也可以与其它高级语言或CAD系统进行数据交换。AutoCAD提供并支持的ASCII码标准文件，主要有：ACAD.PGP：外部命令及参数文件；ACAD.LIN，*.LIN：标准线型库机用户自定义线性库；ACAD.PAT，*.PAT：标准图案填充库及用户自定义图案填充库；*.SCR：命令组文件；*.SLD，*.SLB:用户自制的幻灯片及幻灯片库；ACAD.SHP,*.SHP:标准字体库及用户自定义字库；*.MNU,*.MNS:用户自定义菜单；*.DCL:用户自定义对话框；*.DXF:与其他CAD系统之间进行数据交换的中介文件。2、 程序开发程序开发指利用AutoCAD提供的编程环境和开发工具，通过编写程序来实现对AutoCAD的开发，可解决较深层次计较复杂的问题，因而功能也更强大，也便于实现CAD的智能化。以下是AutoCAD二次开发方法：AutoCAD二次开发方法开发语言对AutoCAD的控制能力程序可读 性使用难易程度系统着重点Object-ARXC+最深入较好难智能性VB/VBAVisualBasic一般好较易易用性ADSC语言较深入较好较难综合性AutoUSP/VsualUSPAutoLISP/VisualLISP一般较差易交互性Dot NETVisualC#.NET VisualBasic.NET仅AutoCAD2006以上支持三采矿CAD技术研究进展国外从八十年初起以矿床模型为代表的矿用软件发展很快，涉及到地质资料处理、矿床建模、开采辅助设计、管理信息系统等各个方面。其中部分软件如DATAMINE, VULCAN已实现了真三维集成图形环境大部分软件仅适用于某个专业工作，如储量计算、采掘计划编制、地测图绘制、爆破设计、岩体力学等。进入九十年代，可视化和集成化技术在CAD/CAM, GIS、流体力学、有限元计算等领域得到广泛的应用，在地质和矿山CAD方面亦已起步，如DATAMINE, VULCAN, Earthworks等。国内，自80年代中期起，我国少数设计单位引进国外的软件，进行消化吸收，由于国外矿山管理体制的不同，加上矿用软件的通用性差、费用高、语言障碍等原因，推广有一定的难度。近二十年来，煤炭、冶金、建材等行业在矿业软件的研究方面都有一定的投入，取得了一些有价值的成果，特别是在管理信息系统开发与应用方面取得了较好的社会与经济效益。但是，工程技术信息处理方面的应用软件的研制进展缓慢，与企业的实际需求存在较大的差距。以矿床建模为主线的软件开发与应用虽然发展较快，但大多数停留在数字型的处理上，在实体模型与信息可视化方面研究较少，可视化集成采矿CAD技术在国内基本还是空白。CAD技术在采矿行业的应用起步较早，几乎与计算机图形处理技术同步发展，早在八十年代初，就出现了一些功能较齐全的采矿CAD软件系统，如D.Hartly等人研制的地下矿设计软件，建立了一个采矿工程图形库，根据需要可以组合这些图形，完成采矿的设计工作，并可给出设计结果的立体图和投影图。Intergraph公司采矿与地质应用分部研制的Intergraph这样一个综合的交互式的图形系统，用来管理一个复杂的动态的矿床模型。在美国许多矿山公司，如兰特公司、比特尔建筑与矿山公司等，都由于应用Intergraph系统获得了很好的经济效益。据报导，德国还有在图形工作站上安装的采矿设计集成化系统，它把地质统计学、矿床模型、储量计算、开采设计、模拟开采、岩石力学和效果评价等综合在一起来综合解决矿床开采的设计问题。从历届APCOM会议资料报道来看，在近期内，国外研制和开发了十多个关于地质储量计算和矿床开采辅助设计方面的商品化软件，如MINEX3D, Surpac, Mintec, Geo-Model, Geostat system,LUNX, Mincromin