人工智能在矿山水文地质中的应用分析

2019-02-10杨超

世界有色金属 2019年2期

杨超

（云南黄金矿业集团股份有限公司勘查分公司，云南昆明 650200）

随着计算机信息技术的普及，人工智能技术取得了进一步的发展，已经开始别应用在很多的领域中，尤其是一些具有高度复杂性和危险性的工作中。以矿山水文地质勘测为例，使用人工智能技术，不仅可以提高降低工作的复杂性和难度，提高工作的精度，而且还可以避免事故对人的影响，保证了工作安全性。

1 人工智能概述

人工智能，指的是通过使用机器模拟人类的行为和思维意识等，以此来获得的人工智能功能。将人工智能应用在日常工作和生活中，可以有效的完成一些具有危险性和复杂性的工作，这种人工智能化的机械劳作方式，减轻了工作的负担，提高了工作的效率和精度。而将人工智能技术使用在矿山水文地质中，借助其技术优势，机械化的处理每一项工作任务，既可以同时进行多项工作任务，又可以更加高效的完成信息收集、整理等工作，为人们提供更加精准的数据信息。

2 专家系统

专家系统，指的是一种计算机智能程序系统，这一系统是人工智能中最活跃和最为关键的领域，系统内部涉及到多个不同领域中大量的专业知识和专家经验。使用专家系统时，可以有效借用人类专家的经验、知识和能力解决各类相应的问题。简单来说，专家系统是一个包含大量专家知识、经验的系统，在使用中通过模仿人类专家的方式来解决相对复杂的问题。这种系统实现了理论研究型人工智能向实际应用型人工智能的转变，并且使用范围和应用功能也有了极大的改进[1]。

3 矿山水文地质应用人工智能专家系统的可行性

3.1 关联性

矿山涌水地质环境形成的因素有很多，主要是受矿山地区复杂地质和水文结构的影响，比如说，矿体内上下岩板层具有含水性，岩组具有含水性，地表水体与矿坑水间在一定的联系。也就是说，若果矿体内部具有良好的含水性，并且与矿体上表层的水体存联系，就会导致矿坑内存在严重的涌水问题，同时复杂程度也会增加。人们在对这一类的问题进行分析时，经常会考虑其因果关系，也就是借助假言推理的方式解答问题，即“如果……成立，就会……产生结果”。因此，在矿山水文地质研究中进行抽象处理时，就容易产生“如果……，就会……”的推理模式，这种因果关系的推理方式与专家系统的“认识→分析→解答问题→得出结论”的推测过程具有一致性，区别在于人类将这种模式视为一种假言推理方式，而专家系统则将其视为一种运行“规则”，借助这一“规则”，专家系统可以根据具体的数据信息，按照一定的规则对实际问题进行判断、分析和总结。

3.2 方法论

在对矿山水文地质进行分析时，一般应用最直接和最有效的方式，是建立一个“右上至下”的分层分析结构，也就是说，先对矿坑用水现象进行思考，将其作为问题分析的起点，并分为水源与水道两部分。然后再进行细分为地下水、地表水、认为作用等，同时对其中的部分问题还可以进一步细说，以此来建立矿山水文地质环境预测模型，对进行矿山作业有着良好的指导作用。这种分析方式在工程学中被称为是阶层机构分析法，可以将问题分解为不同的层次，并且可以进行更加详细的划分。可见，这种自上而下的分析思路与专家系统的分析方式一致，也就是说将人工智能应用在矿山水文地质作业中可以发挥良好的效果。

4 人工智能专家系统在矿山水文地质中的应用

4.1 遵循系统的基本使用原则

首先，在应用系统时应注意系统知识的来源。专家系统的知识主要来源于专家经验知识、工程实际和理论分析三部分，这三个方面既可以应用在独立解决问题中，又可以综合使用，而相比与独立使用，综合使用拥有的知识和问题解决方式更多，得出的结论也更加具备权威性。因此，在使用专家系统进行矿山水文地质分析时，应关注系统知识的来源，尽可能实现综合性分析，以此来提高结论的权威可信性。

其次，引入相关学说观点。从系统知识的来源可以知道，要想保证矿山水文地质方面问题分析的合理性，就应重视对问题的综合性分析，这样才能提高分析的可信度。因此，在实际工作中，还应加强对与矿山水文地质有关学说观点的研究，如工程地质力学和系统工程学等。然后构建问题分析模型，加强对矿山涌水问题形成、发展和演变的思考，了解矿山地区水流和水道的分布形态，以及造成这种水文地质现象的综合因素，与不同因素间的相互作用。

最后，专家系统应用中应具备良好的“人机对话”能力。通过对话的形式，既可以快速解决相关人员提出的问题，又可以及时获得有用信息。

4.2 建立系统结构框图

在研究矿山水文地质问题时，可以使用链式结构图，将不同的问题前后连接成一个整体，在此过程中，要求上一个问题可以为下一个问题提供依据，而下一个问题又可以在上一个问题分析得出的结论基础上，进行适当的补充。

在建立的过程中，为保证图形的合理性，还需要做好相应的辅助工作，具体来说，有以下几方面：第一，建立信息库，用来存储相关的数据信息，但为了不影响系统的正常运行，应考虑系统咨询时可能涉及到的问题，如气象、地层、水文和岩性等，确保录入的信息以实用为主。第二，对矿山涌水的条件进行判定。对此，结构系统可以从矿坑水源、涌水流道、充水类型和边界条件四方面进行思考。第三，矿坑涌水测量。对矿坑内的涌水进行测量时，可使用的方式较多，不同的方式适用于不同的条件，如涌水量曲线方程法、矿山实例比拟法等，测量过程中可以综合使用多种方式，提高相应数据的测量准确性。第四，判断矿山地区水文地质条件的复杂性，这对开展矿山工作可以起到指示的作用[2]。