基于多目标优化算法的煤矿井下人员避灾路线规划方法技术

本申请涉及一种基于多目标优化算法的煤矿井下人员避灾路线规划方法，包括：构建避灾路线初始种群，避灾路线初始种群中包括针对不同灾情以及不同工作人员的多个避灾路线规划方案；基于避灾路线初始种群构建代理模型；根据避灾路线初始种群和代理模型，采用多目标优化算法确定最优的避灾路线规划方案。本申请的煤矿井下人员避灾路线规划方法，可利用数据驱动借助仿真数据大幅度提升避灾路线规划方案评价的准确性，提升了方案实用性，能显著提高煤矿井灾害时的人员避灾效果。煤矿井灾害时的人员避灾效果。煤矿井灾害时的人员避灾效果。

【技术实现步骤摘要】
基于多目标优化算法的煤矿井下人员避灾路线规划方法


[0001]本申请涉及避灾路线规划
，具体地，涉及一种基于多目标优化算法的煤矿井下人员避灾路线规划方法。

技术介绍

[0002]煤矿井下人员避灾路线规划是指在煤矿井下出现灾情时，有目的地规划井下工作人员快速撤离至安全区域，尽可能保障矿井工作人员的生命安全。现有的矿井下人员避灾路线规划方法多利用图论方法对矿井进行建模，进而利用最短路径算法或动态规划方法进行求解并生成若干避灾预案，然而由于现有的研究成果往往针对具体矿井条件的特定场景设计预案，导致对复杂变化的火灾、透水等多种形式的灾情场景考虑不周，方案质量有待提升。究其原因：首先，避灾路线规划问题应用场景复杂，考虑因素多，当前没有一种能够有效利用历史数据辅助求解的方法。其次，避灾路线规划方法优化目标多，场景动态变化大，如果能够借助仿真数据进行评价同时利用多目标优化算法求解将大大提升方案的实用性。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中的至少一个不足，本申请提供一种基于多目标优化算法的煤矿井下人员避灾路线规划方法。
[0004]第一方面，提供一种基于多目标优化算法的煤矿井下人员避灾路线规划方法，包括：
[0005]构建避灾路线初始种群，避灾路线初始种群中包括针对不同灾情以及不同工作人员的多个避灾路线规划方案；
[0006]基于避灾路线初始种群构建代理模型；
[0007]根据避灾路线初始种群和代理模型，采用多目标优化算法确定最优的避灾路线规划方案。
[0008]在一个实施例中，基于避灾路线初始种群构建代理模型，包括：
[0009]将避灾路线初始种群中的每个避灾路线规划方案输入到仿真系统中，得到每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据；
[0010]将每个避灾路线规划方案映射到低维嵌入空间，得到每个避灾路线规划方案的数值化表示；
[0011]将数值化表示的每个避灾路线规划方案作为模型输入，将每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据作为模型输出，对模型进行训练，得到代理模型。
[0012]在一个实施例中，根据避灾路线初始种群和代理模型，采用多目标优化算法确定最优的避灾路线规划方案，包括：
[0013]步骤21，针对当前种群，通过交叉变异算子生成子代种群，加入当前种群；
[0014]步骤22，将当前种群中的每个避灾路线规划方案输入到代理模型中，代理模型对每个避灾路线规划方案进行评价，输出评价值；
[0015]步骤23，根据评价值找到所有属于互不支配的pareto最优解的避灾路线规划方案，形成避灾路线规划方案最优解集合；
[0016]步骤24，判断距离上次代理模型更新是否达到设定值，若达到设定值，则基于避灾路线规划方案最优解集合更新代理模型，执行步骤25；否则，执行步骤25；
[0017]步骤25，判断代理模型对每个避灾路线规划方案进行评价的次数是否达到最大评价次数，若达到，则结束，避灾路线规划方案最优解集合中的每个避灾路线规划方案即为最优的避灾路线规划方案；否则，返回步骤21。
[0018]在一个实施例中，针对当前种群，通过交叉变异算子生成子代种群，包括：
[0019]在当前种群中随机选择2个个体采用模拟二进制交叉方法进行交叉，生成2个子代个体，生成子代个体的过程共进行次；
[0020]对当前种群和所有子代个体中的个体按照设定的变异概率进行多项式变异，得到子代种群。
[0021]在一个实施例中，基于避灾路线规划方案最优解集合更新代理模型，包括：
[0022]将避灾路线规划方案最优解集合中的每个避灾路线规划方案输入到仿真系统中，得到每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据；
[0023]将避灾路线规划方案最优解集合中的每个避灾路线规划方案作为模型输入，将每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据作为输出，对代理模型再次进行训练，以更新代理模型。
[0024]第二方面，提供一种基于多目标优化算法的煤矿井下人员避灾路线规划装置，包括：
[0025]初始种群构建模块，用于构建避灾路线初始种群，避灾路线初始种群中包括针对不同灾情以及不同工作人员的多个避灾路线规划方案；
[0026]代理模型构建模块，用于基于避灾路线初始种群构建代理模型；
[0027]避灾路线规划方案优化模块，用于根据避灾路线初始种群和代理模型，采用多目标优化算法确定最优的避灾路线规划方案。
[0028]在一个实施例中，代理模型构建模块，还用于：
[0029]将避灾路线初始种群中的每个避灾路线规划方案输入到仿真系统中，得到每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据；
[0030]将每个避灾路线规划方案映射到低维嵌入空间，得到每个避灾路线规划方案的数值化表示；
[0031]将数值化表示的每个避灾路线规划方案作为模型输入，将每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据作为模型输出，对模型进行训练，得到代理模型。
[0032]在一个实施例中，避灾路线规划方案优化模块，还用于：
[0033]步骤21，针对当前种群，通过交叉变异算子生成子代种群，加入当前种群；
[0034]步骤22，将当前种群中的每个避灾路线规划方案输入到代理模型中，代理模型对每个避灾路线规划方案进行评价，输出评价值；
[0035]步骤23，根据评价值找到所有属于互不支配的pareto最优解的避灾路线规划方案，形成避灾路线规划方案最优解集合；
[0036]步骤24，判断距离上次代理模型更新是否达到设定值，若达到设定值，则基于避灾路线规划方案最优解集合更新代理模型，执行步骤25；否则，执行步骤25；
[0037]步骤25，判断代理模型对每个避灾路线规划方案进行评价的次数是否达到最大评价次数，若达到，则结束，避灾路线规划方案最优解集合中的每个避灾路线规划方案即为最优的避灾路线规划方案；否则，返回步骤21。
[0038]在一个实施例中，避灾路线规划方案优化模块，还用于：
[0039]在当前种群中随机选择2个个体采用模拟二进制交叉方法进行交叉，生成2个子代个体，生成子代个体的过程共进行次；
[0040]对当前种群和所有子代个体中的个体按照设定的变异概率进行多项式变异，得到子代种群。
[0041]在一个实施例中，避灾路线规划方案优化模块，还用于：
[0042]将避灾路线规划方案最优解集合中的每个避灾路线规划方案输入到仿真系统中，得到每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据；
[0043]将避灾路线规划方案最优解集合中的每个避灾路线规划方案作为模型输入，将每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据作为输出，对代理模型再次进行训练，以更新代理模型。
[0044]相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：本申请的煤矿井下人员避灾路线规划方法，可利用数据驱动借助仿真数据大幅度提升避灾路线规划方案评价的准确性，提升了方案实用性，能显著提高煤矿井灾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多目标优化算法的煤矿井下人员避灾路线规划方法，其特征在于，包括：构建避灾路线初始种群，所述避灾路线初始种群中包括针对不同灾情以及不同工作人员的多个避灾路线规划方案；基于所述避灾路线初始种群构建代理模型；根据所述避灾路线初始种群和所述代理模型，采用多目标优化算法确定最优的避灾路线规划方案。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于所述避灾路线初始种群构建代理模型，包括：将所述避灾路线初始种群中的每个避灾路线规划方案输入到仿真系统中，得到每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据；将每个避灾路线规划方案映射到低维嵌入空间，得到每个避灾路线规划方案的数值化表示；将所述数值化表示的每个避灾路线规划方案作为模型输入，将每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据作为模型输出，对模型进行训练，得到所述代理模型。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中，根据所述避灾路线初始种群和所述代理模型，采用多目标优化算法确定最优的避灾路线规划方案，包括：步骤21，针对当前种群，通过交叉变异算子生成子代种群，加入当前种群；步骤22，将所述当前种群中的每个避灾路线规划方案输入到代理模型中，代理模型对每个避灾路线规划方案进行评价，输出评价值；步骤23，根据评价值找到所有属于互不支配的pareto最优解的避灾路线规划方案，形成避灾路线规划方案最优解集合；步骤24，判断距离上次代理模型更新是否达到设定值，若达到设定值，则基于避灾路线规划方案最优解集合更新代理模型，执行步骤25；否则，执行步骤25；步骤25，判断代理模型对每个避灾路线规划方案进行评价的次数是否达到最大评价次数，若达到，则结束，避灾路线规划方案最优解集合中的每个避灾路线规划方案即为最优的避灾路线规划方案；否则，返回步骤21。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，针对当前种群，通过交叉变异算子生成子代种群，包括：在当前种群中随机选择2个个体采用模拟二进制交叉方法进行交叉，生成2个子代个体，生成子代个体的过程共进行次；对当前种群和所有子代个体中的个体按照设定的变异概率进行多项式变异，得到所述子代种群。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，基于所述避灾路线规划方案最优解集合更新所述代理模型，包括：将所述避灾路线规划方案最优解集合中的每个避灾路线规划方案输入到仿真系统中，得到每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据；将所述避灾路线规划方案最优解集合中的每个避灾路线规划方案作为模型输入，将所述每个避灾路线规划方案对应的撤离效果数据作为输出，对所述代理模型再次进行训练，
以更新所述代理...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘再斌，范涛，马良，韩保山，李贵红，李鹏，巨朝晖，雷晓荣，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：