5.1傳統(tǒng)系統(tǒng)分析方法存在的問題
礦山生產系統(tǒng)中的許多問題都是非線性問題,變量之間的關系十分復雜,目標難以用確切的數學議程來描述。在傳統(tǒng)的礦山災害(安全)現象研究中,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,通常將非線性關系簡化為線性關系。由于非線性系統(tǒng)與對應的線性化系統(tǒng)的動力拓撲結構不一定同胚,因此,這種簡化可能會對礦山災害過程規(guī)律的認識產生重要的不利的影響。
(2)礦山事故系統(tǒng)的動力學拓撲結構可能具有多態(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構向另一種動力學結構轉化。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。然而,對礦山災害系統(tǒng)在相空間中可達范圍以至全局性動力學拓撲結構,以及不同動力學結構之間轉化機制的認識,在礦山災害系統(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)的礦山災害現場的認識方法出發(fā),不容易提示礦山災害系統(tǒng)(安全因素)之間的非確定性性質,采用傳統(tǒng)的數值模擬方法(如多元線性方程的求解等)所得到的結果與真實事故系統(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模糊神經網絡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),礦山災害涉及許多不確定因素,且各個因素之間的相關關系錯綜復雜。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)因素和結果的固定映射關系
傳統(tǒng)的評價方法,基本上以線性等固定關系來實現設定了事故因素和結果的映射關系;模糊綜合評價方法則在隸屬函數構造問題上事先設定了映射關系,盡管函數是分段、不連續(xù)的,但同樣存在線性關系。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關系。
(2)定權和變權問題
評價因素中各指標在評價過程中權重的確定,是安全評價的核心,權重確定正確與否,直接影響到安全評價結果的置信度。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。這些因素自身表現為隨機性,與災害的關系又表現為模糊性,而且因素間又相互關聯,相互作用。一方面,有些因素不能用精確的數量進行描述,而只能是模糊概念;另一方面,各種因素的變化與災害之間不存在一一對應的函數關系,不可能建立精確的數學模型來求解,而模糊理論在處理這些問題上卻有著獨到的效果。
礦山生產系統(tǒng)中的許多問題都是非線性問題,變量之間的關系十分復雜,目標難以用確切的數學議程來描述。在傳統(tǒng)的礦山災害(安全)現象研究中,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,通常將非線性關系簡化為線性關系。由于非線性系統(tǒng)與對應的線性化系統(tǒng)的動力拓撲結構不一定同胚,因此,這種簡化可能會對礦山災害過程規(guī)律的認識產生重要的不利的影響。
(2)礦山事故系統(tǒng)的動力學拓撲結構可能具有多態(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構向另一種動力學結構轉化。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。然而,對礦山災害系統(tǒng)在相空間中可達范圍以至全局性動力學拓撲結構,以及不同動力學結構之間轉化機制的認識,在礦山災害系統(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)的礦山災害現場的認識方法出發(fā),不容易提示礦山災害系統(tǒng)(安全因素)之間的非確定性性質,采用傳統(tǒng)的數值模擬方法(如多元線性方程的求解等)所得到的結果與真實事故系統(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模糊神經網絡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),礦山災害涉及許多不確定因素,且各個因素之間的相關關系錯綜復雜。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)因素和結果的固定映射關系
傳統(tǒng)的評價方法,基本上以線性等固定關系來實現設定了事故因素和結果的映射關系;模糊綜合評價方法則在隸屬函數構造問題上事先設定了映射關系,盡管函數是分段、不連續(xù)的,但同樣存在線性關系。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關系。
(2)定權和變權問題
評價因素中各指標在評價過程中權重的確定,是安全評價的核心,權重確定正確與否,直接影響到安全評價結果的置信度。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。這些因素自身表現為隨機性,與災害的關系又表現為模糊性,而且因素間又相互關聯,相互作用。一方面,有些因素不能用精確的數量進行描述,而只能是模糊概念;另一方面,各種因素的變化與災害之間不存在一一對應的函數關系,不可能建立精確的數學模型來求解,而模糊理論在處理這些問題上卻有著獨到的效果。