本发明专利技术提出了基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统，其特征包含监控层、分析层、模拟层、决策执行层和数据库层，各层之间的通信由通信Agent(智能体)负责；监控层由各种检测Agent组成；分析层由数据库管理模块组成；模拟层包括普通仿真模块、自定义仿真模块和智能体产生模块，决策执行层包括指挥模块、执行模块和评估模块；所述的数据库层包含综合数据库、模型库和知识库；本发明专利技术能够在仿真环境下模拟真实情况下的煤矿各种灾难发生时的演变趋势和井下矿工的疏散行为，能够根据不同煤矿的不同环境进行自定义扩展，为现实情况下的煤矿井下应急疏散提供指导依据，大大提高了煤矿企业的安全生产效率和科学管理水平。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统，其特征包含监控层、分析层、模拟层、决策执行层和数据库层，各层之间的通信由通信Agent(智能体)负责；监控层由各种检测Agent组成；分析层由数据库管理模块组成；模拟层包括普通仿真模块、自定义仿真模块和智能体产生模块，决策执行层包括指挥模块、执行模块和评估模块；所述的数据库层包含综合数据库、模型库和知识库；本专利技术能够在仿真环境下模拟真实情况下的煤矿各种灾难发生时的演变趋势和井下矿工的疏散行为，能够根据不同煤矿的不同环境进行自定义扩展，为现实情况下的煤矿井下应急疏散提供指导依据，大大提高了煤矿企业的安全生产效率和科学管理水平。【专利说明】基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统
本专利技术属于计算机仿真
的复杂系统仿真，尤其涉及基于多智能体的虚拟 矿工安全行为建模及应急仿真系统。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，国家对煤炭需求量不断增加，煤矿开采强度不断加大， 许多潜在的隐患日益显露，各种灾害事故频繁发生，致使"矿难"成为社会十分敏感的话题。 特别是2013年以来，先后发生了河南省汝州市长虹煤业公司煤与瓦斯突出事故、云南省下 海子煤矿严重透水事故、贵州省安顺市平坝县大山煤矿瓦斯爆炸事故、湖南省湘煤集团金 竹山煤矿发生瓦斯爆炸事故、四川泸县煤矿发生瓦斯爆炸事故等重特大矿难，给国家带来 了难以估量的损失，而且严重影响了我国的社会安定和国际政治形象。 把虚拟现实技术、人工智能技术和人工生命技术结合起来，开展智能虚拟环境(IntelligentVirtualEnvironment,IVE)的研究是目前前沿研究课题。虚拟煤矿环境是 一个典型的复杂系统，建立符合井下作业规律的虚拟煤矿是一项系统工程。开放性和可扩 展性是虚拟煤矿系统最基本的特征，开发方法更是设计虚拟系统成败的关键。针对传统煤 矿虚拟现实系统在这些方面存在的主要问题，本专利技术将系统地研究虚拟煤矿的安全行为建 模，探索虚拟煤矿中各种信息、知识间的作用规律，特别是将智能技术融入虚拟煤矿中，对 体现虚拟环境智能性的虚拟人进行建模，重点研究虚拟人行为特征的表现方法，为进一步 深入认知虚拟煤矿环境，有效获取各种信息与知识，以及探索虚拟人行为仿真等关键问题， 提供切实可行的人机交互手段。 目前在国外，美国职业安全与健康研究院（NIOSH)的匹兹堡研究室建立了井下虚 拟人模型，用于井下锚杆支护的作业模拟。英国诺丁汉大学AIMS研究中心对煤矿井下的 安全行为进行了比较系统的研究，目前己经开发出一套安全评价系统（SAFE-VR)，该系统可 自动地进行生产环境的安全分析，并以不同颜色或形式的"安全标度"来表示环境的安全 程度。澳大利亚CSIROMineEngineeringGROUP研究开发了虚拟煤矿环境系统（Virtual Mine),VirtualMine系统是一个将各种不同煤矿数据进行集成和可视化显示的平台，通过 VirtualMine，用户可以直观、立体地观察数据及其相互之间的关系。
技术实现思路
本专利技术提供基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统，解决当前煤 矿井下应急仿真系统的功能单一、系统中应急实体行为规则缺乏智能性等问题，以弥补对 煤矿应急管理系统研究的缺乏和不足。 本专利技术将应急疏散仿真系统中各类实体（矿工、疏散人员、救援人员、危险源、检 测设备、救援设备等）定义为各类智能体（Agent)。 本专利技术涉及基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统，包含监控 层、分析层、模拟层、决策执行层和数据库层，其特征在于：所述各层之间的通信由通信 Agent负责，通信Agent是整个应急疏散仿真系统的基础，负责各个层与层、节点与节点、检 测Agent与节点以及各种Agent之间的消息传递。 所述的监控层在应急疏散仿真系统中处于最前端，是突发事件处置过程中的信息 收集者，为分析Agent进行应急判断提供所需要的可靠数据，负责实时检测煤矿各个节点 的危险源环境参数，并将检测到的数据送至分析层，同时负责对井下矿工的行为进行监控， 当井下矿工做出危险的行为动作时及时发出警告。 所述的分析层包含数据库管理模块，在接收监控层数据的基础上，对数据库管理 模块所管理的数据进行增加、删除、修改、查询的管理；同时，将得到的危险源环境参数、安 全规则库中安全环境参数、危险规则库中的危险环境参数进行比对分析，并将分析结果送 至模拟层。 所述的模拟层包括普通仿真模块、自定义仿真模块和智能体产生模块，所述普通 仿真模块将模拟层接收到的参数提交给智能体产生模块，其中接收到的参数包括智能体参 数和环境参数，所述智能体参数包括矿工智能体参数和危险源智能体参数，所述环境参数 包括环境危险参数和环境安全参数；所述自定义仿真模块接收用户设置的智能体参数和环 境参数，并将参数提交给智能体产生模块；所述智能体产生模块根据接收的参数，在知识库 的基础上，通过将应急实体映射为智能体，将应急实体的个体特征映射为智能体的状态属 性，同时将应急实体自发采取的以及受外界事件激发而采取的各种行为映射为智能体的行 为规则，建立各种智能体原型； 所述普通仿真模块和自定义仿真模块均包括2D(二维）仿真模块和3D(三维）仿 真模块，根据接收到的参数，在综合数据库的资源库、危险源库、GIS库的基础上构建仿真环 境；所述仿真环境将应急事件的发生、发展和结束通过二维场景、三维场景、图像和视频等 多种媒体形式在计算机中直观展现，其中2D仿真模块以GIS(地理信息系统）库作为支持， 实现从宏观角度来展现应急疏散的演变过程，3D仿真模块对应于真实的二维地理信息系统 的数据，建立三维仿真场景，从微观角度形象展现应急疏散演变过程。 所述的决策执行层包括指挥模块、执行模块和评估模块，指挥模块利用模拟层建 立的应急演练环境，根据预先制定的演练方案或实时演练指令的下达，向执行模块发布决 策指令；执行模块接收到决策指令后，在仿真模块上模拟危险发生时参与指挥决策的疏散 场景，实现指挥演练的目的；评估模块对该次应急过程中指挥部门到达现场的速度、现场指 挥能力、应急处置效果、预警监控能力给予综合评价，同时作为方案保存到案例库中。 所述的数据库层包含综合数据库、模型库和知识库；所述数据库层用于为应急疏 散仿真系统其它各层提供数据支持，其中综合数据库包括资源库、危险源库、GIS库、矿工信 息库、预案库和案例库；所述资源库存储的是可用物资资源的数量、种类、分布位置以及煤 矿可用应急队伍的从属单位、处理险情类型、专业领域描述和联系方式等；所述危险源库里 存储的是煤矿的危险源信息，危险源信息包括危险源空间地理位置、详细分布平面图、危险 源种类、专项处置预案和相关专家信息等；所述GIS库存储的是煤矿空间分布信息和地理 状况信息，其中煤矿空间分布信息包括煤矿巷道、井下设备设施分布，地理状况信息包括 煤矿地理、地质等自然环境；所述矿工信息库是存储各个矿工的家庭信息、健康信 息、工作经验信息、心理素质信息等；所述预案库是将已编制和以后扩展的预案数字化，并 分段以文本方式存入数据库；所述案例库包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统，包含监控层、分析层、模拟层、决策执行层和数据库层，其特征在于：所述各层之间的通信由通信Agent(智能体)负责，通信Agent是整个应急疏散仿真系统的基础，负责各个层与层、节点与节点、检测Agent与节点以及各种Agent之间的消息传递。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张超超，唐超礼，黄友锐，曲立国，程军辉，陈珍萍，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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