矿山应急救援指挥系统关键技术研究与系统实现

1、院 系：资安院 专业：安全技术及工程答辩人： 刘佳 导师：王李管 教授矿山应急救援指挥系统关键技术研究与系统实现绪论03应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究14矿山应急管理体系与应急决策体系构建06应急救援指挥系统需求分析与功能模块设计11目录 Contents基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用26矿山应急救援指挥系统的平台设计与实现34结论与展望36绪论03应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究14矿山应急管理体系与应急决策体系构建06应急救援指挥系统需求分析与功能模块设计11目录 Contents基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用26矿山应急救援指挥系统的平台设计与实现34结

2、论与展望36研究背景及意义信息平台决策支持平台工作平台控制平台研究意义矿山应急救援工作存在问题1 绪论 矿山报警系统不健全 应急管理信息数据杂乱 应急救援决策方案不及时、慌乱指挥 应急处置被动维护平台本文研究技术路线1 绪论绪论03应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究14矿山应急管理体系与应急决策体系构建06应急救援指挥系统需求分析与功能模块设计11目录 Contents基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用26矿山应急救援指挥系统的平台设计与实现34结论与展望36矿山应急管理体系2矿山应急管理体系与应急决策体系构建应急运行机制矿山应急管理体系2矿山应急管理体系与应急决策体系构建PDCA循

3、环策划执行符合绩效矿山应急决策体系2矿山应急管理体系与应急决策体系构建发现问题确定目标价值准则筛选方案分析评估拟定方案试验验证应急决策程序矿山应急决策体系2矿山应急管理体系与应急决策体系构建矿山应急决策体系绪论03应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究14矿山应急管理体系与应急决策体系构建06应急救援指挥系统需求分析与功能模块设计11目录 Contents基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用26矿山应急救援指挥系统的平台设计与实现34结论与展望36应急救援指挥系统实现目标3 应急救援指挥系统需求分析与功能模块设计以预警为中心的监控体系全方位、多层次的矿山灾害应急网络响应体系主动式、平面透明

4、的应急指挥管理体系共享的、智能化的灾害防御决策信息体系信息共享化预警智能化流程自动化决策科学化管理网络化应急救援指挥系统功能模块设计3 应急救援指挥系统需求分析与功能模块设计绪论03应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究14矿山应急管理体系与应急决策体系构建07应急救援指挥系统需求分析与功能模块设计10目录 Contents基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用26矿山应急救援指挥系统的平台设计与实现30结论与展望34CBR 逻辑体系及模型CBR 在解决问题的过程中，决策者首先对新的问题进行描述，运用相似性对比在知识库中进行搜索，找到与之相近的案例，经过修正之后，得到新问题的解决方案。4 应

5、急救援指挥系统辅助决策关键技术研究CBR 逻辑体系及模型基于CBR案例模型 4 应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究应急救援指挥决策案例知识表示4 应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究案例内容分解描述框架表示法表示案例向量集合数值化描述应急救援指挥决策案例知识表示4 应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究案例内容描述问题描述 当前遇到的问题的发生状态、情景和特征等。 在应急管理过程中，主要是对应急事件产生的时间、位置，事件的类型，当前影响程度等信息的描述。求解描述 将求解的方法描述出来。 在应急管理的过程中指的是将应急方案的应急处置程序、应急资源、应急人员等属性特征结构化。结果描述 问题发生之后

6、，应用求解方法与否对应所产生的后果。 在应急管理的过程中，是指应急事件发生之后，通过应急救援措施，最终所造成的事故后果，如事故的影响范围，经济损失，人员伤亡状况，社会影响等。应急救援指挥决策案例知识表示4 应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究框架表示法 框架表示法是将知识的内容结构化、关联化，它以若干侧面（Faces）为基本支架组成槽值（Slots），然后由槽值（Slots）形成知识单位框架（Frame）。这三层结构可以直观的表现知识内容的结构层次。1111111212111 122121122 11112211mmmmnnnnnnmnm框架名槽侧面侧面侧面侧面侧面侧面槽侧面侧面侧面侧面槽侧面

7、侧面侧面侧面侧面侧面应急救援指挥决策案例知识表示4 应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究数值化描述预案空间（Plan Space）：所有应急预案的特征向量条件空间（Condition Space）：所有条件向量决策空间（Decision Space）：所有决策向量结果空间（Question Space）：所有应急救援决策结果向量应急救援指挥决策案例知识表示4 应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究条件空间主题特征属性 预案特有的属性，且该属性与环境信息无关，以主题特征属性为基础依据，可以进行事故类型问题的索引。症状特征属性 预案内容的精炼包括紧急事故发生时对应的环境信息，描述方式为关键字描述，它

8、是所有应急预案问题描述实现的基础，此描述可以实现对预案的精确查找。应急救援指挥决策案例知识表示4 应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究条件空间应急预案空间：11121311111112111111123ppppnppppnppppmnxxxxnuuuuuuuuPUXuuuuuuuu12,nPp ppqiiipcd， ，应急救援指挥决策案例检索4 应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究案例检索步骤应急救援指挥决策案例检索4 应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究案例检索方法归纳推理法知识引导法最临近法应急救援指挥决策案例检索4 应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究案例之间的距离：1( ,)=( )

9、( ,) )rriii Iiippd xw f d x1( , )1( ,)( )( ,) )iirriii ISimilarity x pd xw fpsim x p 相似度：主观赋权法：模糊层次熵分析法客观赋权法：信息熵值确定法相似度计算1lnmjijijikPP 11,2,.12,1.,nijjjnnlinn绪论03应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究14矿山应急管理体系与应急决策体系构建07应急救援指挥系统需求分析与功能模块设计10目录 Contents基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用26矿山应急救援指挥系统的平台设计与实现30结论与展望34煤尘爆炸事故案例表示5 基于CBR

10、煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用描述类别属性项目具体说明主题特征属性描述事故编号唯一编号事故名称矿井名称时间事故发生确切时间地点事故地点人员伤亡人员伤亡具体数字财产损失造成的经济损失症状特征属性描述被困人员数量爆炸影响范围煤尘浓度包含剩余的CO浓度、O2浓度、煤尘浓度爆炸后的通风系统通风系统原有工作状态、事故后的破坏程度诱发的灾害矿井坍塌情况、火灾情况、二次爆炸范围问题描述煤尘爆炸事故案例表示5 基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用求解描述属性项目具体说明 指挥部应急救援总指挥，制定总的应急预案 指挥办公室应急救援命令上传下达，具体事宜安排 专家组应急救援方案技术支持应急机构抢险救援组现

11、场抢险 电力组负责电力保障 医疗救护队救死扶伤 后勤保障组维护现场秩序 物资调配组保障救援物资运输调配的及时 善后处理组事故后处理现场 机动协调组协调各组工作现场处置措施事故发展预测与措施现场示意图煤尘爆炸事故案例表示5 基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用框架表示框架名煤尘爆炸事故应急案例 槽1主题特征属性描述 侧面101事故编号 侧面102事故名称 侧面103矿山名称 侧面104事故时间 侧面105事故地点 侧面106人员伤亡数 侧面107经济财产损失 槽2症状特征属性描述 侧面201被困人员数量 侧面202爆炸影响范围 侧面203煤尘浓度 侧面20301O2浓度 侧面20302CO

12、浓度 侧面20303煤尘颗粒浓度侧面204爆炸后的通风系统 侧面20401通风系统原状态 侧面20402通风系统破坏程度 侧面205诱发其他灾害 侧面20501矿井坍塌情况 侧面20502火灾范围 侧面20503二次爆炸范围槽3求解描述 侧面301应急机构 侧面30101指挥部 侧面30102指挥办公室 侧面30103专家组 侧面30104抢险救援组 侧面30105电力组 侧面30106医疗救护队 侧面30107后勤保障组 侧面30108物资调配组 侧面30109善后处理组 侧面30110机动协调组 侧面302现场处置措施 侧面303事故发展预测与措施 侧面304现场示意图 侧面305通讯联络

13、表 槽4结果描述 侧面401应急救援效果 侧面402决策是否成功 煤尘爆炸事故案例表示5 基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用向量集合数值化抽象描述案例被困人员数爆炸影响范围煤尘浓度 爆炸后的通风系统 诱发其他灾害 O2浓度CO浓度煤尘颗粒浓度通风系统原状态通风系统破坏程度坍塌事故火灾事故二次爆炸 l1l2l31l32l33l41l42l51l52l53X 521426 389一般差差一般非常好p1423111337非常好非常好差好差p2703013255好好差极好差p3462229287差差一般好好p4771926483非常好非常好一般极好好p57033181716非常好非常好差非常好

14、极差p64042312215好好好非常好非常好p74428292613差差好一般非常好p8351930288非常好差非常好好极好煤尘爆炸事故案例检索5 基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用属性权重计算1）主观权重计算 煤尘爆炸事故应急案例的主观权重计算方法是模糊层次分析法，且根据框架表示法表示的煤尘爆炸案例框架，将目标案例层次结构分为四层，第一层有井下被困人员、爆炸影响范围、煤尘浓度、爆炸后通风系统以及诱发的其他灾害五个属性组成， 设模糊互补判断矩阵为： 专家集为：12345Ulllll， ， ， ，111,DD D D煤尘爆炸事故案例检索5 基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用属

15、性权重计算2）客观权重计算客观权重的计算用信息熵确定法，模糊属性变量对应的模糊数具体数值：模糊属性变量模糊数极差0.019非常差0.120差0.290一般0.470好0.650非常好0.835极好0.975煤尘爆炸事故案例检索5 基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用相似度计算1( , )1( ,)( )( ,) )iirriii ISimilarity x pd xw fpsim x p 绪论03应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究14矿山应急管理体系与应急决策体系构建06应急救援指挥系统需求分析与功能模块设计11目录 Contents基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用26矿山应

16、急救援指挥系统的平台设计与实现34结论与展望36应急辅助决策功能6 矿山应急救援指挥系统的平台设计与实现绪论03应急救援指挥系统辅助决策关键技术研究14矿山应急管理体系与应急决策体系构建06应急救援指挥系统需求分析与功能模块设计11目录 Contents基于CBR煤尘爆炸事故应急辅助决策实例应用26矿山应急救援指挥系统的平台设计与实现34结论与展望36结论结论结论1）对应急管理体系和应急决策体系的理论进行详细的研究，结合矿山应急管理体系的业务内容，建立了矿山应急管理体系PDCA循环以及矿山应急决策体系框架。2）构建应急救援指挥系统功能框架，并结合矿山应急管理业务分析确定应急救援指挥系统的运行机

17、制，给出了平时状态下和作战状态下模块之间的不同运作机制流程。3）对应急辅助决策功能的实现技术进行研究。创建CBR（案例推理）的逻辑体系，并结合应急预案给出应急救援指挥系统辅助决策的CBR推理模式。建立基于CBR应急救援指挥系统决策案例模型，确定框架表示法为案例知识表示方法。建立案例检索模型，针对不同的案例属性采取不同的相似度计算方法，结合主客观属性权重方法模糊层次熵分析法和信息熵值确定法，最终确定案例的相似度。8 结论与展望结论结论结论8 结论与展望4）运用CBR推理的具体方法，对煤尘爆炸事故应急辅助决策过程进行实例应用，首先对煤尘爆炸事故进行了案例表示，然后基于案例表示，计算特征属性的主观权重与客观权重，最后求得各个源案例与煤尘爆炸事故这一目标案例的相似度，比较相似度的大小求得案例3可以作为最相似案例进行案例输出。（5）设计了应急救援指挥系统的总体框架，根据总体框架，分别从系统体系结构设计、系统技术支持平台设计、网络架构设计以及数据库设计四个方面对系统进行设计，