[發明專利]一種基于多智能體虛擬礦井風險行為實現系統及方法

有效

• 申請號: 201310752791.9
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103716324A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 蔡林沁;楊卓;虞繼敏;羅志勇;潘玉友;張振華
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及人工智能技術領域，具體涉及一種基于多智能體的虛擬礦井中風險行為建模處理方法。

背景技術

近年來，礦難事故一度引起了全社會的廣泛關注，不僅給國家和人民生命財產帶來巨大損失,而且造成十分惡劣的社會影響。大量事故案例表明礦井安全事故是人-機-環境諸多因素復雜交互的結果，最主要是由人的不安全行為造成的，如違規作業、違章指揮，以及井下個人或群體對外界刺激的不正確反應或失調行為，這些不安全行為，以及環境、設備等的不安全狀態等井下風險行為。由于井下風險行為具有突發性、不確定性、涌現性、災難性等特點，加之井下嚴峻的半封閉式、高危險性作業空間，致使井下風險行為的分析與診斷十分困難，常采用風險評估、危險性辨識等安全系統工程方法，但多屬定性分析，應用范圍非常有限，傳統的現場實驗方法又非常昂貴、危險，甚至不可能實現。

虛擬現實（虛擬環境）技術的發展為研究煤礦井下生產復雜系統提供了新方法，目前在礦井規劃與虛擬設計、采礦作業模擬、虛擬安全培訓、風險評估、事故模擬等方面得到一定應用。然而，現有技術大多著重在虛擬礦井的幾何建模，以創造沉浸感，如何構建井下安全事故中的人-機-環境相關風險行為，特別是人的不安全行為，目前國內外尚缺少有效方法。

另一方面，分布式人工智能中多智能體技術通過定義個體以及個體間的交互規則，從而涌現系統全局行為的方法，已廣泛用于問題求解、虛擬環境、群體機器人等領域，在多智能體虛擬環境中，各種危險源不再是簡單的靜止對象，而是動態的具有“生命”的智能體，能自主地根據環境狀態，執行相應的行為，同時建立自己的活動規劃，實現其自身目標。通過定義個體以及個體間的交互規則，多個智能體相互合作，從而涌現系統全局行為的方法，非常適合描述井下安全事故中人-機-環境諸多因素的復雜交互特性。

本發明采用人工智能、虛擬現實，提出了一種基于多智能體技術的虛擬礦井中風險行為構建方法，避免了傳統實驗方法在井下風險行為分析方面的不足，所構建的虛擬礦井具有智能性，增強了虛擬礦井的實用價值，也可用于礦井虛擬培訓、礦難事故的虛擬仿真，為井下安全事故分析、預防、控制提供技術支撐，對提升煤礦安全管理水平、減少礦井安全事故具有重要的現實意義和社會價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對井下環境條件復雜，傳統實驗方法在井下風險行為分析方面的不足。

本發明為解決上述問題的技術方案是，采用多智能體技術建立虛擬礦井，在虛擬礦井中構建礦工智能體、設備智能體、環境智能體、通信服務智能體，根據煤礦井下各種物理環境條件和人體行為，對災難事故及現場問題進行模擬分析。實現了井下事故致災因素的風險行為建模與虛擬現實仿真。具體為：

一種虛擬礦井風險行為實現系統，包括設備智能體、環境智能體、礦工智能體、通信服務智能體，設備智能體、環境智能體包括感應器模塊、屬性模塊、決策推理模塊、知識庫和效應器模塊，感應器模塊感知礦井中的風險事件及其它智能體的信息，屬性模塊存貯設備智能體、環境智能體的風險狀態屬性及其安全閥值；決策推理模塊根據風險事件、風險狀態屬性、安全閥值、知識庫中的領域知識判斷智能體屬性是否異常，如果智能體屬性異常，效應器更新智能體自身屬性狀態，發送風險事件報警信息；礦工智能體包括：感知模塊、運動控制模塊、內部屬性模塊、行為控制模塊、認知模塊，感知模塊通過可視點檢測，獲得其視域體內的可見性，并基于光線跟蹤感知其視域體內的靜態障礙，運動控制模塊接受行為模型的運動指令，通過運動控制接口，更新虛擬礦工的姿態和位置，并將結果反饋到感知模塊；內部屬性模塊中存貯了與礦工智能體個性相關的參數,認知模塊根據知識庫中虛擬環境的靜態模型知識、動態感知信息、領域知識，及當前任務，進行任務規劃，并通過任務棧維護其當前正在完成的任務，行為控制單元提取內部屬性單元的當前值，當內部屬性單元中當前值超過其行為選擇閥值時，觸發風險行為，產生風險事故，如果風險事故為緊急情況，直接啟動行為模塊的基本反應，如果是非緊急事件，礦工智能體通過認知模塊進行任務規劃，更新知識庫形成當前目標，如果是簡單目標，行為模塊選擇一組基本反應行為，形成運動控制指令發送到運動控制模塊；通信服務智能體負責消息優先級處理、消息內容解釋、通信線程管理、緩沖區同步、智能體注冊、管理維護，以及為智能體提供信息與知識的查詢服務功能。