[發(fā)明專利]一種礦巖可崩性的模糊物元評價方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510036664.8
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104680308A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳愛祥;王少勇;戴興征;韓斌;王貽明;郭大為;湯云正;黃人春
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué);云南銅業(yè)（集團）有限公司;彌渡縣九頂山礦業(yè)有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種礦巖可崩性的模糊物元評價方法，其特征在于：該方法把模糊數(shù)學(xué)和物元分析有機地結(jié)合在一起，將礦巖可崩性分為無可崩性、可崩性差、可崩性較好、可崩性好、可崩性很好5個等級作為物元，選用礦巖質(zhì)量指標(biāo)RQD值、單軸飽和抗壓強度、節(jié)理間距、初次拉底水力半徑、水理特性值作為評價指標(biāo)。通過隸屬度計算、關(guān)聯(lián)度變換及從優(yōu)隸屬度處理，建立礦巖可崩性評價的關(guān)聯(lián)系數(shù)模糊物元。采用求和歸一法確定評價指標(biāo)權(quán)重，運用關(guān)聯(lián)度計算及最大關(guān)聯(lián)度原則，計算礦巖各指標(biāo)量相對于不同評價級別的隸屬度，進而對礦巖可崩性進行隸屬度評價。

2.如權(quán)利要求1所述的礦巖可崩性的模糊物元評價方法，其特征在于，其評價步驟如下：

步驟一：確定物元

若礦巖可崩性有n個評價指標(biāo)C₁，C₂，…，C_n和相應(yīng)的模糊量值v₁，v₂，…，v_n稱為R的n維模糊物元，簡記為R＝(n，C，v)，如果m個礦巖可崩性等級的n維模糊物元組合在一起，便構(gòu)成m個礦巖可崩性的n維符合物元R_mn；

步驟二：建立礦巖可崩性模糊物元模型

(a)建立復(fù)合模糊物元

若將R_mn的量值改寫為模糊物元量值，則稱為m個可崩性等級的n維復(fù)合物元，記作：

Rmn=MiCkvik=Mi...MmC1v11...vm1............Cnv1n...vmn---(1)]]>

式中：R_mn為m礦巖可崩性等級的n個評價指標(biāo)的模糊物元；C_k為第K個評價指標(biāo)，其中K＝1,2，……n；M_i為第i個可崩性等級，其中i＝1,2，……，m；v_ik為第i個礦巖可崩性等級第K個評價指標(biāo)對應(yīng)的模糊物元量值；

(b)建立從優(yōu)隸屬度模糊物元

根據(jù)可崩性的分級，在可崩性模糊物元分析中，區(qū)間內(nèi)隸屬函數(shù)采用中間型，即區(qū)間的端點處于最模糊狀態(tài)，隸屬度≈0.5，則構(gòu)建邊界處的隸屬函數(shù)的表達(dá)式如(2)所示：

μ(x)=e-(x-ab)2---(2)]]>

對于邊界區(qū)域，即無可崩性及可崩性很好的區(qū)域劃分，隸屬度為1，則構(gòu)建邊界處的隸屬函數(shù)的表達(dá)式如(3)所示：

μ(x)=e-(x-a1b)2,x<a11,a1≤x≤a2e-(x-a2b)2,x>a2---(3)]]>

式(1)中：a>0，b>0，則有x＝a，μ(a)＝1取最大值，即a為評價指標(biāo)量值對應(yīng)區(qū)間的均值；

步驟三：關(guān)聯(lián)變換，建立關(guān)聯(lián)系數(shù)模糊物元

對于不同隸屬度分別采用如下不同的計算公式：

越大越優(yōu)型：

μji=Xji-minXjimaxXji-minXji---(4)]]>

j＝1,2,…,m；i＝1,2,…,n

越小越優(yōu)型：

μji=maxXji-XjimaxXji-minXji---(5)]]>

j＝1,2,…,m；i＝1,2,…,n

式中：μ_ji表示第j個事物第i項特征的從優(yōu)隸屬度，X_ji表示與第j個事物第i項特征相應(yīng)的量值，maxX_ji，minX_ji分別表示X_ji中的最大值和最小值；

m個事物具有幾項評價因素及相應(yīng)的模糊量值，因為關(guān)聯(lián)系數(shù)是通過優(yōu)化原則和關(guān)聯(lián)變換得到的數(shù)值；因此便可建立關(guān)聯(lián)系數(shù)復(fù)合模糊物元，記作R_ξmn

Rξmn=M1...MmC1ξ11...ξm1............Cnξ1n...ξmn---(6)]]>

其中：M_j表示第j個事物；C_i表示第j個事物第i項評價因素，與其對應(yīng)的模糊量值，以ξ_ij(j＝1,2，…，m；i＝1,2，…n)表示，即第j個事物第i項評價因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)；

步驟四：計算評價指標(biāo)的權(quán)重

物元分析時，特征權(quán)重的確定是問題的關(guān)鍵，采用求和歸一法計算指標(biāo)權(quán)重，即先求出各事物每項特征關(guān)聯(lián)系數(shù)之和，然后對每項特征的關(guān)聯(lián)系數(shù)作歸一化處理，便得出各事物各項特征的權(quán)重，其表達(dá)式如下：

Rw=C1C2...Cnwiw1w2...wn---(7)]]>

式中：R_w表示權(quán)重復(fù)合物元，w_i表示每一事物第i項特征的權(quán)重值，表示C_i的關(guān)聯(lián)系數(shù)之和，表示各項特征關(guān)聯(lián)系數(shù)之和；

步驟五：判定歸屬

關(guān)聯(lián)度是指兩事物間關(guān)聯(lián)性大小的度量，在這里即表示礦巖可崩性評價指標(biāo)值與評價標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)性大小的度量，其用K_j表示，即第j個事物與標(biāo)準(zhǔn)事物的關(guān)聯(lián)度。在關(guān)聯(lián)度復(fù)合模糊物元中，按各關(guān)聯(lián)度的大小，依順序排列起來，然后對事物或因素進行分析的方法，稱其為模糊物元關(guān)聯(lián)分析，其目的在于尋求事物的主要關(guān)系，找出影響目標(biāo)值的重要因素，從而掌握事物的主要特征，從中確定最佳事物，構(gòu)造關(guān)聯(lián)度復(fù)合模糊物元，采用加權(quán)平均集中處理，則得：

R_k＝R_w*R_ξmn???(8)

式中：“*”表示運算符號，根據(jù)采用的模式不同，運算的方法也就有所不同，本文選取M(×,+)算法，即先乘后加的運算；

求得關(guān)聯(lián)度K_j(j＝1,2,…,m)之后，可根據(jù)評價原則確定評估對象的具體結(jié)果，較常用的評價原則是最大關(guān)聯(lián)度原則：從各事物的關(guān)聯(lián)度中，確定其最大值K^*，作為評判原則，如式(9)所示：

K^*＝max(K₁,K₂,…,K_m)???(9)。