基于multi-agent技术的地下铀矿山安全系统动态协调机制设计与群体智能优化控制研究

本研究根据地下铀矿山安全系统特性，应用多智能体技术构建矿山多智能体系统安全体系结构，应用多智能体协商机制、状态空间模型技术与群体智能优化算法，实现地下铀矿山多智能体安全系统最优控制，这对于解决地下矿山安全系统协同优化控制和实现矿山安全柔性管理具有重要的现实意义。研究内容：1．结合地下铀矿山生产系统安全特性及安全关联协作体系与运行机制，应用多智能体技术构建地下铀矿山多智能体安全体系结构；2．结合地下铀矿山控制节点安全目标，应用多智能体协商机制及状态空间模型技术构建地下铀矿山安全多智能体分布式自治系统及协调系统集成模型；3．构建基于抗体片段局部最优搜索的克隆选择和蚁群自适应融合算法(ACALA)的群体智能优化算法，以实现安全系统全局最优控制问题；4．以某大型地下铀矿山为例，开展诸如穿孔安全、爆破安全、通风安全、辐射安全、设备安全、人员安全等多智能体安全系统的协调优化控制实证研究。

地下铀矿山安全控制节点点多面广，且有放射性污染物危害作业安全与损害周边环境。本研究应用多智能体技术与智能优化控制方法可有效实现地下铀矿山安全系统协同优化控制和矿山安全柔性管理。.1、根据地下铀矿山安全体系结构及放射性污染物特性，应用多智能体技术构建地下铀矿山安全生产系统可靠性及放射性污染物控制系统等多智能体安全体系结构；结合铀矿山安全控制系统相关智能体功能属性及系统通讯机制，应用基础数据、系统建模方法、计算机技术等相关辅助工具实现了氡及氡子体的集成优化控制。.2、应用系统可靠性、迁移动力学、系统仿真方法分析了铀矿山运输提升系统可靠性及通风巷道可靠性，提出了改善安全系统可靠性措施；引入隶属度函数构建了通风降氡系统可靠性模糊权重、模糊目标、模糊约束及系统集成模型，应用群体智能算法优化系统可靠性模型参数。.3、融合遗传算法、免疫算法、克隆选择算法等智能算法优良性能，构建免疫克隆选择优化算法，经特殊检测函数优化效果表明该算法具有较好的全局优化性能，并在铀矿山安全系统优化控制中得到了较好的应用。.4、逐步推进了铀矿山开采系统中的辐射防护优化控制研究。构建了铀矿山通风降氡主控制系统、Android客户端及智能处理模块，应用移动通信技术实现了铀矿井下氡及其子体浓度优化控制；应用氡渗流-扩散迁移理论，构建了采场松散体氡析出率与通风参数关系模型，得到了氡析出率最小时的通风量与采场厚度的最优解。.5、综合考虑铀矿山尾矿堆控氡效果及成本参数，应用多智能体技术及模糊规划理论，建立了安全成本约束条件下铀尾矿堆多层覆盖控氡多智能体模糊系统模型，实现了不同可能性水平，不同重要程度下的覆盖层数、覆盖材料及覆盖厚度的最优模糊控制。