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地下开采金属矿山扩建合理规模智能化系统
2011-08-02
在分析金属矿山扩建合理规模影响因素的基础上,首先,详细阐述了智能化系统的设计原理与 结构;其次,对神经网络子系统进行了介绍;第三,为保证对神经网络进行训练学习所选样本的技术与规 模有效性,利用DEA 方法对训练样本进行了筛选. 然后对智能化系统进行了训练学习,结果表明,效果较 理想.
  2008 年 12 月 系 统 工 程 理 论 与 实 践 第 12 期 文 章 编 号 :100026788(2008) 1220133207 地 下 开 采 金 属 矿 山 扩 建 合 理 规 模 智 能 化 系 统 1 ,2 1 郑 明 贵 ,蔡 嗣 经 11 北 京 科 技 大 学 ,北 京 100083 ;21 江 西 理 工 大 学 ,赣 州 341000) ( 摘 要 : 在 分 析 金 属 矿 山 扩 建 合 理 规 模 影 响 因 素 的 基 础 上 ,首 先 ,详 细 阐 述 了 智 能 化 系 统 的 设 计 原 理 与 结 构 ;其 次 ,对 神 经 网 络 子 系 统 进 行 了 介 绍 ;第 三 ,为 保 证 对 神 经 网 络 进 行 训 练 学 习 所 选 样 本 的 技 术 与 规 模 有 效 性 ,利 用 DEA 方 法 对 训 练 样 本 进 行 了 筛 选 . 然 后 对 智 能 化 系 统 进 行 了 训 练 学 习 ,结 果 表 明 ,效 果 较 理 想 . 关 键 词 : 金 属 矿 山 ;生 产 规 模 ;扩 建 ;人 工 神 经 网 络 ;数 据 包 络 分 析 中 图 分 类 号 :TD852 文 献 标 志 码 : A   Intelligent system for calculating enlarging production scale of the underground metallic mine 1 ,2 1 ZHENGMing2gui ,CAI Si2jing ( 11University of Science and Technology Beijing , Beijing 100083 , China ; 21Jiangxi University of Science and Technology , Ganzhou 3 41000 , China) Abstract :The calculating of the enlarging production scale of the underground metallic mine is influenced by many uncertain factors , so it is difficult to describe them with accurate mathematics language , thus artificial intelligence synthesis method should become an important way. Based on the analysis of the main factors influencing the enlarging production scale , first , the article interpreted the design principle and structure of the intelligent system in detail ; Second , introduced the ANN subsystem; Third , in order to ensure the technology and scale efficiencies of the training samplesfor ANN , the authors filtrated them with DEA method ; Finally , we trained the intelligent system , which proved to be very efficient. Key words: metallic mines ; production scale ; enlarge ; ANN ; DEA 地 下 开 采 金 属 矿 山 扩 建 合 理 生 产 规 模 的 确 定 ,作 为 矿 山 优 化 设 计 中 的 一 个 重 要 课 题 ,国 内 外 矿 山 工 作 [ 1~ 4] . 但 过 去 的 研 究 方 法 基 本 上 局 限 于 应 用 静 态 或 动 态 的 者 曾 做 过 大 量 的 研 究 工 作 并 已 取 得 了 一 些 成 就 [ 5] 数 值 优 化 计 算 来 确 定 . 由 于 在 涉 及 因 素 中 ,很 多 因 素 都 带 有 一 定 的 不 确 定 性 ,因 此 很 难 用 精 确 的 数 学 语 言 来 表 达 . 针 对 这 样 一 些 特 点 ,人 工 智 能 综 合 集 成 化 方 法 应 成 为 一 种 重 要 手 段 . 1 金 属 矿 山 扩 建 合 理 规 模 主 要 影 响 因 素 分 析 从 地 下 开 采 金 属 矿 山 扩 建 合 理 规 模 影 响 因 素 的 可 控 制 性 出 发 ,可 将 这 些 因 素 分 成 可 控 制 变 量 和 不 可 控 制 变 量 . 所 谓 可 控 制 变 量 是 指 在 矿 山 扩 建 时 可 以 人 为 加 以 控 制 的 变 量 ;不 可 控 制 变 量 是 指 这 些 变 量 现 在 或 将 来 已 经 存 在 ,难 以 人 为 加 以 控 制 的 变 量 . 111   可 控 制 变 量 ( CV) 包 含 的 主 要 决 策 变 量 包 括 :采 矿 方 法 ( CV ) 、开 拓 方 式 ( CV ) 、充 填 工 艺 ( CV ) 、单 位 矿 石 成 本 ( CV 9 ) 、选 矿 技 术 条 件 ( CV ) 、 4 ) 、定 员 1 2 3 总 投 资 ( CV ) 、开 采 损 失 率 ( CV ) 、开 采 贫 化 率 ( CV ) 、选 矿 回 收 率 ( CV 5 6 7 8 收 稿 日 期 :2007204204 资 助 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 (50374005) 作 者 简 介 :郑 明 贵 (1978 - ) ,男 ,安 徽 颍 上 人 ,讲 师 ,博 士 研 究 生 ,主 要 从 事 采 矿 系 统 工 程 、矿 业 经 济 等 方 面 的 研 究 ;蔡 嗣 经 (1952 - ) ,男 ,江 西 南 昌 人 ,教 授 ,博 士 生 导 师 ,主 要 从 事 矿 床 开 采 理 论 与 技 术 、复 杂 性 科 学 等 方 面 的 研 究 .   1 34 系 统 工 程 理 论 与 实 践 2008 年 12 月 ( CV10 ) . 112   不 可 控 制 变 量 ( UV) 包 含 的 主 要 决 策 变 量 包 括 :矿 体 特 征 ( UV ) 、矿 石 品 质 ( UV ) 、水 文 地 质 条 件 ( UV ) 、设 计 利 用 储 量 1 2 3 ( UV4 ) 、矿 山 原 有 资 产 净 值 ( UV5 ) 、市 场 需 求 ( UV6 ) 、国 家 产 业 政 策 ( UV7 ) . 矿 山 合 理 生 产 规 模 为 RS ,则 它 们 之 间 可 以 表 示 成 如 下 的 函 数 关 系 : RS = f ( CV , UV) (1) 2 智 能 化 系 统 设 计 原 理 与 结 构 智 能 化 系 统 是 神 经 网 络 与 专 家 系 统 的 综 合 集 成 ,它 不 是 利 用 两 者 的 性 能 在 整 个 系 统 中 实 现 某 一 部 分 [ 6 ,7] ,系 统 的 总 体 结 构 如 图 1 所 示 . 功 能 ,而 是 将 两 者 有 机 地 结 合 在 一 起 . 整 个 系 统 应 包 括 以 下 子 系 统 2 11   数 据 仓 库 子 系 统 主 要 用 于 存 放 系 统 运 行 所 需 要 的 各 类 原 始 数 据 和 产 生 的 所 有 数 据 信 息 以 及 系 统 性 能 指 标 等 . 同 时 ,可 以 对 可 控 制 变 量 进 行 赋 值 . 212   数 据 处 理 子 系 统 主 要 是 对 数 据 仓 库 子 系 统 中 的 大 量 数 据 进 行 转 换 ,为 神 经 网 络 子 系 统 提 供 训 练 样 本 . 213   知 识 库 子 系 统 对 于 系 统 所 涉 及 的 知 识 进 行 存 储 ,一 部 分 以 规 则 的 形 式 存 放 精 确 知 识 ,另 一 部 分 存 放 网 络 的 权 重 ,用 以 表 示 不 精 确 知 识 . 214   神 经 网 络 子 系 统 用 以 确 定 矿 山 扩 建 合 理 规 模 . 它 是 从 数 据 处 理 子 系 统 中 获 取 训 练 样 本 ,通 过 不 精 确 推 理 对 知 识 进 行 学 习 ,从 而 获 取 知 识 . 知 识 获 取 和 表 示 是 [ 8] : 知 识 推 理 的 前 提 ,知 识 获 取 的 内 容 包 括 ) 确 定 神 经 网 络 类 型 (有 监 督 学 习 型 、无 监 督 学 习 型 ) 、结 构 参 数 (网 络 层 数 、输 入 层 节 点 数 、隐 含 层 节 点 数 、节 点 作 用 函 数 ) . ) 确 定 网 络 学 习 参 数 (学 习 速 率 η 、动 量 因 子 α 、系 统 误 差 要 求 、样 本 误 差 要 求 、网 络 学 习 最 大 迭 代 步 数 ) . 1 2 图 1智 能 化 系 统 3 4 ) 组 织 待 训 练 的 学 习 样 本 集 . ) 用 网 络 对 样 本 进 行 学 习 ,得 到 所 需 权 值 分 布 ,将 样 本 中 蕴 涵 的 专 家 经 验 和 知 识 分 布 到 网 络 的 连 接 权 矩 阵 和 节 点 阈 值 向 量 上 . 215   管 理 子 系 统 包 括 用 户 界 面 和 解 释 机 构 . 用 户 界 面 为 用 户 提 供 系 统 的 运 行 、操 作 和 维 护 的 友 好 界 面 . 解 释 机 构 负 责 回 答 用 户 提 出 的 问 题 ,并 提 供 相 关 解 释 . 3 神 经 网 络 子 系 统 人 工 神 经 网 络 是 由 大 规 模 神 经 元 互 连 组 成 的 高 度 非 线 性 动 力 学 系 统 ,是 从 自 然 生 理 结 构 出 发 研 究 人 的 智 能 行 为 ,模 拟 人 脑 的 信 息 处 理 功 能 ,它 具 有 信 息 处 理 的 并 行 性 、存 储 的 分 布 性 、连 续 时 间 非 线 性 动 力 [ 9 ,10] . 学 、高 度 的 容 错 性 、自 组 织 性 的 自 学 习 能 力 等 特 点 ,为 解 决 复 杂 的 矿 业 问 题 提 供 了 强 有 力 的 工 具 11   神 经 网 络 结 构 根 据 对 地 下 开 采 金 属 矿 山 扩 建 合 理 规 模 影 响 因 素 的 分 析 ,可 以 构 造 一 个 三 层 的 多 输 出 神 经 网 络 . 3 1 2 3 ) 输 入 神 经 元 为 CV ) 网 络 输 出 神 经 元 为 RS 、全 投 资 内 部 收 益 率 ( IRR) 、动 态 投 资 回 收 期 ( T ) 隐 蔽 层 神 经 元 数 目 的 确 定 ,基 本 原 则 是 :一 般 隐 含 层 的 神 经 元 数 目 大 于 输 入 神 经 元 和 输 出 神 经 元 数 1 2 1 2 7 、CV 、⋯ 、CV10 , UV 、UV 、⋯ 、UV . ) . P 第 12 期 地 下 开 采 金 属 矿 山 扩 建 合 理 规 模 智 能 化 系 统 135 目 之 和 的 一 半 ,小 于 输 入 神 经 元 和 输 出 神 经 元 数 目 之 和 . 即 n i + n o 2 < n h < n i + n o (2) (3) 或 按 下 式 确 定 n h ≤ n ( n + 3) + 1 i o 因 此 ,取 n h = 11. 12   学 习 速 率 的 选 取 学 习 速 率 η 直 接 影 响 每 一 次 训 练 后 权 值 的 变 化 量 ,影 响 网 络 的 收 敛 稳 定 性 和 学 习 效 率 . 因 此 , 3 [ 11] 建 议 在 权 值 的 变 化 项 中 可 以 增 加“ 动 量 项 ”. 一 般 来 说 ,学 习 速 率 η 的 选 取 倾 向 于 选 择 较 小 Rumelhart 等 [ 10 ,12] ,基 本 原 则 是 :当 误 差 的 学 习 速 率 ,以 保 证 系 统 的 稳 定 性 ,可 取 0101 ≤η ≤ 015. 也 可 以 采 用 变 步 长 寻 优 平 方 和 增 大 时 ,可 以 加 大 η ;当 误 差 平 方 和 减 小 时 ,可 以 减 小 η . 即 : Δ E > 0 η ( t + 1) = βη ( t) β > 1 ( 4) Δ E < 0 η ( t + 1) = γη ( t) γ < 1 式 中 :Δ E 为 误 差 平 方 和 的 变 化 量 ;β 、γ 为 比 例 因 子 . 4 智 能 化 系 统 的 训 练 学 习 411   基 于 DEA 的 神 经 网 络 训 练 学 习 样 本 的 选 取 在 对 神 经 网 络 进 行 训 练 学 习 时 ,很 有 必 要 对 训 练 样 本 的 选 取 做 进 一 步 的 研 究 ,以 保 证 所 选 样 本 的 技 术 2 与 规 模 有 效 性 . 选 取 C R 模 型 进 行 研 究 . 2 1111   C R 模 型 4 设 有 n 个 待 比 较 地 下 开 采 金 属 矿 山 ,已 经 设 立 了 其 评 价 指 标 体 系 ,评 价 指 标 体 系 中 有 m 种 投 入 , s 种 T = ( x1j , x2j , ⋯ , xmj ) ,产 出 向 量 为 T = ( y1j , y2j , ⋯ , ysj ) , j = 产 出 . 第 j 个 决 策 单 元 DMU j 的 投 入 向 量 为 X j Y j 1 ,2 , ⋯ , n. 于 是 可 以 用 向 量 对 ( X j , Y 的 生 产 活 动 . j ) 表 示 DMU j - + 根 据 参 考 文 献 [13~ 16] ,建 立 的 对 偶 规 划 模 型 为 (加 入 松 弛 变 量 s 及 剩 余 变 量 s 以 后 ) : minθ n - + s = θ X Xλ j j 0 ∑ j = 1 ( 5) = n + Yλ - s = Y j j 0 ∑ 表 1 地 下 开 采 金 属 矿 山 生 产 经 济 效 益 j = 1 评 价 指 标 体 系 λ j ≥ 0 , j = 1 ,2 , ⋯ , n 一 级 指 标 指 标 名 称 二 级 指 标 指 标 名 称 地 质 储 量   模 型 的 有 关 定 理 有 : 单 位 万 t 定 理 1 若 θ = 1 ,则 DMUj0 为 弱 DEA 有 效 ;若 θ 0 0 生 产 基 础 - 0 + 0 矿 石 生 产 规 模 矿 山 总 投 资 万 tΠa 万 元 1 ,并 且 s = 0 ,s = 0 ,则 DMUj0 为 DEA 有 效 . n λ j0 单 位 矿 石 投 资 年 成 本 费 用 元 Π(t分a) 万 元 Πa 元 Πt 定 理 2 若 = 1 ,则 DMUj0 具 有 恰 当 的 投 入 规 财 力 投 入 ∑ θ 0 j = 1 单 位 矿 石 成 本 在 册 职 工 人 数 采 矿 工 人 数 n n λ j0 λ j0 模 ;若 < 1 ,则 DMUj0 的 规 模 收 益 递 增 ;若 > ∑ θ 0 j = 1 人 ∑ θ 0 j = 1 人 力 投 入 人 1 ,则 DMU 0 1112   金 属 矿 山 生 产 经 济 效 益 评 价 指 标 体 系 的 构 建 ) 指 标 体 系 构 建 的 基 本 原 则 为 了 对 地 下 开 采 金 属 矿 山 扩 建 之 后 生 产 经 济 效 益 进 行 科 学 地 评 价 ,所 构 建 的 指 标 体 系 必 须 遵 循 科 学 性 、合 理 j 的 规 模 收 益 递 减 . 选 矿 工 人 数 人 年 销 售 收 入 万 元 Πa 万 元 Πa % 4 年 利 润 总 额 1 产 出 全 投 资 内 部 收 益 率 全 员 劳 动 生 产 率 万 元 Π(人 分a) 1 36 系 统 工 程 理 论 与 实 践 2008 年 12 月 性 、通 用 性 、实 用 性 、可 操 作 性 等 原 则 . 指 标 的 选 取 必 须 以 公 认 的 科 学 理 论 为 依 据 ,要 能 反 映 金 属 矿 山 生 产 经 济 效 益 评 价 的 内 涵 要 求 . 2 ) 评 价 指 标 体 系 的 构 建 基 于 以 上 原 则 ,设 计 了 一 套 评 价 指 标 体 系 ,见 表 表 2 样 本 分 布 情 况 1 4 . 金 矿 铁 矿 铜 矿 钼 矿 铅 锌 矿 1113   模 型 计 算 与 综 合 评 价 数 量 4 2 4 2 3 收 集 到 了 15 个 地 下 开 采 金 属 矿 山 的 扩 建 生 产 资 料 ,金 属 矿 山 类 型 见 表 2. 运 用 MSDSS 计 算 软 件 进 行 计 算 ,结 果 见 表 3. 2 表 3 C R 计 算 结 果 金 1 金 2 金 3 金 4 铁 1 铁 2 铜 1 铜 2 铜 3 铜 4 钼 1 钼 2 铅 锌 1 铅 锌 2 铅 锌 3 0. 91 θ 0 1 1 1 1 1 0. 87 1 0. 96 0. 93 1 0. 76 0. 83 1 1 从 表 3 可 以 看 出 ,有 6 个 决 策 单 元 θ < 1 ,说 明 既 不 是 技 术 有 效 ,也 不 是 规 模 有 效 . 而 其 它 9 个 决 策 单 = 0 ,s = 0 ,所 以 均 为 技 术 与 规 模 有 效 ,说 明 这 9 个 决 策 单 元 在 生 产 前 沿 面 上 ,因 此 , 可 以 选 择 其 作 为 神 经 网 络 训 练 学 习 的 样 本 . 0 - 0 元 θ = 1 ,并 且 有 s 0 + 0 412   神 经 网 络 子 系 统 的 训 练 学 习 根 据 BP 神 经 网 络 的 特 点 ,在 网 络 训 练 和 学 习 时 ,网 络 的 输 入 值 和 输 出 值 必 须 在 [0 ,1 ]之 间 ,这 主 要 是 受 网 络 所 选 取 的 非 线 性 函 数 的 限 制 . 因 此 ,在 网 络 训 练 之 前 ,必 须 先 对 训 练 样 本 进 行 数 据 的 初 始 化 ,以 满 足 网 络 训 练 和 学 习 的 要 求 . 41211   原 始 数 据 根 据 上 面 的 计 算 ,选 取 的 9 个 已 扩 建 以 及 1 个 待 研 究 地 下 开 采 金 属 矿 山 相 关 数 据 资 料 见 表 4 ,其 中 待 研 究 矿 山 由 于 开 采 深 度 较 深 ,从 地 质 储 量 和 勘 探 程 度 来 看 , - 460m 以 下 只 有 D 级 储 量 ,需 要 做 进 一 步 的 勘 探 . 因 此 ,设 计 考 虑 分 期 建 设 ,即 一 期 开 采 - 260~ - 460m 中 段 ,二 期 开 采 - 510~ - 610m 中 段 ,在 扩 建 生 产 规 模 确 定 时 先 考 虑 一 期 开 采 . 表 4 样 本 数 据 实 例 值 矿 山 1 矿 山 2 矿 山 3 较 好 , 一 段 矿 山 4 矿 山 5 矿 山 6 矿 山 7 矿 山 8 矿 山 9 好 , 单 段 球 + 旋 流 器 矿 山 10 较 好 , 采 用 一 段 闭 路 磨 矿 加 一 粗 一 扫 一 精 工 艺 流 程 很 好 , 半 自 磨 + 球 磨 的 磨 磨 矿 加 一 粗 二 扫 一 精 浮 选 流 程 CV 4 一 般 好 较 好 一 般 较 好 分 级 加 一 粗 二 扫 二 精 工 艺 流 程 较 好 碎 磨 工 艺 流 程 CV 5 Π万 元 9584. 5 15804 1139. 22 26293 174461. 78 27665 3 6000 10. 22 8. 09 78 48000 25300 25920 10 CV CV CV 6 7 8 Π% 9. 14 Π% 7. 63 Π% 92. 29 18 22 15 13 15 10 15 10 4 4 9. 5 7. 6 94 13. 18 90 8 81. 0 92 94. 5 88 80 131 87 CV 9 Π(元 Πt) 265. 48 95. 28 345. 22 3004 43 122. 4 135. 33 173. 92 162. 77 120 102. 1 1428 一 般 差 CV10Π人 2970 一 般 879 一 般 一 般 915 较 好 一 般 2100 一 般 1500 较 好 较 好 1291 3300 好 1600 800 UV UV 2 3 较 好 较 好 好 差 差 一 般 好 好 很 好 较 好 UV UV 4 Π万 t 856. 52 1448 40. 52 13804 1003 2571 10218 24551 67187 3600 21575 好 7500 1513 5109 10209 很 好 好 5 Π万 元 9000 35000 13000 UV UV 6 好 好 较 好 较 好 好 好 好 很 好 好 很 好 好 好 7 好 好 好 好 RSΠ(万 tΠa) 55 IRRΠ% 24 250 3. 3 99 330 148. 5 26. 11 6. 34 30 231 66 165 8. 36 12. 80 23. 7 57. 63 5. 28 2. 92 15. 74 10. 29 8. 59 9. 73 19. 8 6. 56 13. 5 16. 5 11. 3 7. 62 T P Πa 8. 34 第 12 期 地 下 开 采 金 属 矿 山 扩 建 合 理 规 模 智 能 化 系 统 137 41212   输 入 数 据 的 初 始 化 处 理 原 则 对 于 10 个 可 控 制 变 量 和 7 个 不 可 控 制 变 量 的 原 始 数 据 需 要 按 照 一 定 的 规 则 加 以 处 理 ,使 处 理 后 的 数 据 能 满 足 神 经 网 络 训 练 和 学 习 的 要 求 . 这 些 变 量 数 据 规 格 化 处 理 原 则 见 表 5、表 6 ,在 表 中 采 矿 方 法 、开 拓 方 式 、充 填 工 艺 、矿 体 特 征 等 未 加 规 定 ,这 是 因 为 这 些 因 素 是 通 过 专 家 评 分 给 出 的 ,评 分 的 结 果 要 求 在 [ 0 ,1]范 围 内 ,这 些 数 据 不 再 进 行 初 始 化 . 表 5 可 控 制 变 量 样 本 数 据 初 始 化 规 则 表 1 0. 9 0. 8 0. 7 0. 6 0. 5 0. 4 0. 3 0. 2 0. 1 CV CV CV CV CV CV 4 5 6 7 8 9 很 好 > 5 好 较 好 一 般 差 (4 ,5] (3 ,4] (2 ,3] (1 ,2] > 20 > 20 ≤ 81 > 250 ≤ 500 ≤ 1 ≤ 5 (5 ,10] (10 ,15] (10 ,15] (85 ,89] (150 ,200] (1000 ,1500] (15 ,20] (15 ,20] (81 ,85] (200 ,250] (500 ,1000] ≤ 5 (5 ,10] > 93 ≤ 100 > 2000 (89 ,93] (100 ,150] (1500 ,2000] CV10 表 6 不 可 控 制 变 量 样 本 数 据 初 始 化 规 则 表 1 0. 9 0. 8 0. 7 0. 6 0. 5 0. 4 0. 3 0. 2 0. 1 UV UV UV UV UV UV 2 3 4 5 6 7 很 好 很 好 好 较 好 较 好 一 般 一 般 差 好 差 ≤ 1000 ≤ 1 差 > 10000 > 10 (5000 ,10000] (3000 ,5000] (2 ,6] 较 好 (1000 ,3000] (1 ,2] 一 般 (6 ,10] 很 好 好 好 很 好 较 好 一 般 差 41213   输 出 数 据 的 初 始 化 处 理 原 则 为 了 使 网 络 收 敛 速 度 较 快 ,初 始 化 以 后 的 数 据 应 尽 可 能 在 011~ 019 之 间 . 输 出 数 据 初 始 化 的 基 本 方 法 是 将 实 际 值 除 以 一 个 比 例 因 子 ,而 比 例 因 子 的 获 取 应 遵 循 的 原 则 是 找 出 某 一 项 数 据 可 能 取 的 最 大 值 ,具 体 如 下 . 扩 建 生 产 规 模 输 入 值 = 扩 建 生 产 规 模 实 际 值 Π400 ; 全 部 投 资 收 益 率 输 入 值 = 全 部 投 资 收 益 率 实 际 值 Π60 ; 动 态 投 资 回 收 期 输 入 值 = 动 态 投 资 回 收 期 实 际 值 Π20. 41214   神 经 网 络 训 练 数 据 利 用 表 5、表 6 分 别 对 可 控 制 变 量 和 不 可 控 制 变 量 样 本 数 据 进 行 初 始 化 ,得 到 表 7 的 神 经 网 络 训 练 值 . 表 7 可 控 制 变 量 和 不 可 控 制 变 量 神 经 网 络 训 练 值 矿 山 1 矿 山 2 矿 山 3 矿 山 4 矿 山 5 矿 山 6 矿 山 7 矿 山 8 矿 山 9 矿 山 10 CV CV CV CV CV CV CV CV CV 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0. 25 0. 90 0. 65 0. 6 0. 1 0. 8 0. 8 0. 8 0. 2 1 0. 90 0. 7 0. 53 0. 4 0. 2 0. 4 0. 2 0. 2 1 0. 70 0. 5 0. 9 0. 6 0. 1 0. 6 0. 6 0. 8 0. 2 0. 2 0. 8 0. 46 0. 7 0. 42 0. 8 0. 4 0. 6 0. 8 1 0. 58 0. 7 0. 78 1 0. 80 0. 7 0. 31 0. 6 0. 4 1 0. 75 0. 7 0. 31 0. 4 0. 1 0. 6 0. 8 0. 2 0. 6 0. 6 0. 9 0. 5 0. 9 0. 42 0. 6 0. 8 1 0. 65 0. 9 0. 42 0. 8 0. 4 0. 8 0. 8 1 0. 35 0. 3 0. 20 0. 6 0. 4 0. 8 0. 8 0. 6 0. 8 0. 6 0. 8 1 0. 6 0. 8 0. 6 0. 8 0. 4 0. 7 0. 6 0. 8 0. 6 1 1 0. 2 0. 8 0. 8 0. 8 0. 8 0. 4 0. 7 0. 8 0. 4 0. 8 CV10 1 UV 1 0. 8 0. 9 0. 8 1 38 系 统 工 程 理 论 与 实 践 2008 年 12 月 矿 山 10 矿 山 1 矿 山 2 矿 山 3 矿 山 4 矿 山 5 矿 山 6 矿 山 7 矿 山 8 矿 山 9 UV UV UV UV UV UV 2 3 4 5 6 7 0. 4 0. 8 0. 2 0. 2 0. 8 0. 8 0. 6 0. 6 0. 4 0. 4 0. 6 0. 6 0. 8 1 0. 4 0. 4 0. 4 0. 6 0. 8 0. 8 0. 6 0. 4 1 0. 4 0. 6 0. 6 0. 6 0. 8 0. 8 0. 6 0. 6 0. 4 0. 2 0. 8 0. 8 0. 2 0. 2 0. 8 0. 6 1 0. 4 0. 8 0. 4 0. 4 0. 8 0. 8 0. 4 0. 2 0. 8 0. 4 1 0. 2 0. 2 0. 8 0. 8 0. 8 1 0. 8 0. 8 0. 8 利 用 输 出 数 据 的 初 始 化 处 理 原 则 将 各 个 样 本 输 出 数 据 进 行 规 格 化 ,得 到 表 8 网 络 输 出 训 练 值 . 表 8 网 络 输 出 训 练 值 矿 山 1 矿 山 2 矿 山 3 矿 山 4 矿 山 5 矿 山 6 矿 山 7 矿 山 8 矿 山 9 矿 山 10 RS 0. 14 0. 40 0. 42 0. 63 0. 40 0. 26 0. 01 0. 96 0. 15 0. 25 0. 26 0. 43 0. 83 0. 17 0. 49 0. 37 0. 44 0. 32 0. 08 0. 33 0. 33 0. 58 0. 23 0. 57 0. 17 0. 28 0. 38 0. 41 0. 14 0. 64 IRR T P 41215   神 经 网 络 子 系 统 训 练 将 神 经 网 络 训 练 数 据 输 入 到 各 个 神 经 网 络 ,对 网 络 加 以 训 练 学 习 . 初 始 学 习 速 率 η = 0101 ,训 练 过 程 中 学 习 速 率 的 变 化 按 (4) 式 计 算 ,其 中 β = 111 ,γ = 019 ,误 差 平 方 和 取 01005. 利 用 开 发 的 智 能 化 系 统 建 立 模 型 与 训 练 ,当 网 络 运 行 7 分 31 秒 ,循 环 18223 次 时 ,误 差 平 方 和 为 010049 ,网 络 收 敛 . 最 后 ,对 训 练 好 的 系 统 进 行 测 试 ,结 果 见 表 9 ,其 中 矿 山 10(待 研 究 矿 山 ) 的 实 际 值 为 设 计 院 设 计 值 . 表 9 网 络 测 试 结 果 分 析 表 项 目 矿 山 1 矿 山 2 矿 山 3 矿 山 4 矿 山 5 矿 山 6 矿 山 7 矿 山 8 矿 山 9 矿 山 10 实 际 值 输 出 值 0. 14 0. 131 - 6. 4 0. 40 0. 406 1. 5 0. 63 0. 631 0. 2 0. 01 0. 013 30. 0 0. 96 0. 945 - 1. 6 0. 15 0. 156 4. 0 0. 25 0. 255 2. 0 0. 83 0. 792 - 4. 6 0. 17 0. 182 7. 1 0. 37 0. 372 0. 5 0. 08 0. 104 30. 0 0. 33 0. 324 - 1. 8 0. 33 0. 336 1. 8 0. 58 0. 615 6. 0 0. 17 0. 166 - 2. 4 0. 28 0. 278 - 0. 7 0. 38 0. 383 0. 8 0. 41 0. 462 12. 7 RS 相 对 误 差 Π% 实 际 值 0. 40 0. 403 0. 8 0. 26 0. 262 0. 8 0. 44 0. 433 - 1. 6 0. 32 0. 324 1. 3 0. 23 0. 241 4. 8 0. 14 IRR 输 出 值 0. 223 59. 3 相 对 误 差 Π% 实 际 值 0. 42 0. 416 - 1. 0 0. 26 0. 259 - 0. 4 0. 43 0. 432 0. 5 0. 49 0. 478 - 2. 4 0. 57 0. 562 - 1. 4 0. 64 T P 输 出 值 0. 511 - 20. 2 相 对 误 差 Π% 由 表 9 可 以 得 出 ,训 练 好 的 智 能 化 系 统 除 了 个 别 输 出 值 偏 差 较 大 (如 矿 山 3 与 矿 山 7 扩 建 生 产 规 模 偏 小 ) 以 外 ,其 余 均 较 好 . 因 此 ,效 果 较 理 想 . 5 结 论 智 能 化 系 统 输 出 矿 山 10 扩 建 规 模 应 该 为 18418 万 tΠ年 (5600tΠd) ,大 于 设 计 扩 建 规 模 165 万 tΠ年 5000tΠd) ,因 此 ,该 矿 山 扩 建 生 产 规 模 还 有 进 一 步 扩 大 的 余 地 . 而 实 际 上 ,设 计 院 在 进 行 设 计 时 ,主 要 控 制 性 工 程 留 有 发 展 到 6500tΠd 规 模 的 余 地 . 智 能 化 系 统 输 出 矿 山 10 全 投 资 内 部 收 益 率 ( IRR) 为 13138 %、动 态 投 资 回 收 期 ( T ) 为 10122 年 ,与 设 计 值 有 一 定 的 偏 差 ,这 主 要 是 因 为 扩 建 规 模 、扩 建 方 案 等 的 不 同 所 引 起 ( P 的 ,这 两 个 指 标 值 代 表 的 是 一 种 先 进 水 平 ,在 扩 建 生 产 规 模 确 定 后 ,依 据 所 选 择 的 扩 建 方 案 还 需 要 重 新 计 算 有 关 经 济 评 价 指 标 并 进 行 比 较 ,因 此 ,其 对 矿 山 扩 建 设 计 具 有 重 要 的 参 考 价 值 . 本 文 所 建 立 的 智 能 化 系 统 能 根 据 矿 山 自 身 特 点 确 定 扩 建 合 理 生 产 规 模 ,对 矿 山 设 计 具 有 一 定 的 参 考 价 值 ,尤 其 适 用 于 地 下 开 采 金 属 矿 山 扩 建 合 理 规 模 的 确 定 . 对 于 露 天 开 采 金 属 矿 山 来 说 ,只 需 在 重 新 考 虑 扩 建 合 理 规 模 主 要 影 响 因 素 的 基 础 之 上 建 立 模 型 即 可 ,也 就 是 说 本 文 所 构 建 的 整 套 理 论 与 方 法 框 架 对 其 也 是 适 用 的 . 第 12 期 地 下 开 采 金 属 矿 山 扩 建 合 理 规 模 智 能 化 系 统 139 参 考 文 献 : [ [ [ [ [ [ [ [ [ 1 ] 徐 强 ,曹 瑞 峰 . 长 城 铁 矿 最 佳 生 产 规 模 分 析 论 证 [J ]. 河 北 地 质 学 院 学 报 ,1994 ,17(1) :74 - 77. 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