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1、. . .基于Multi-Agent的煤矿安全监控系统研究毕业论文目录摘要IAbstractIII1 绪 论11.1研究背景及意义11.2煤矿安全监控系统发展现状21.3研究目标与研究容31.4论文组织安排42基于多Agent的煤矿安全监控系统结构72.1 Agent的定义与特征72.2多Agent系统82.2.1多Agent系统的组织结构82.2.2多Agent系统的通信机制102.3基于多Agent的煤矿安全监控系统结构122.3.1基于多Agent的煤矿安全监控系统模型设计122.3.2系统的工作流程152.4 Agent间通信与协作162.4.1协作交互算法172.4.2通信语言182
2、.5本章小结223 基于多Agent的煤矿安全监控仿真系统实现233.1JADE 概述233.2仿真系统的关键技术253.2.1 代理类的继承和实现253.2.2 行为类的继承和实现253.2.3 Eclipse平台与JADE平台的集成283.2.4集成平台与数据库交互293.3关键代码303.4Agent间的通信实现323.5仿真结果和分析333.5.1系统运行界面333.5.2仿真结果分析363.6本章小结364 系统的硬件实现374.1管理Agent的硬件设计374.2监测Agent硬件设计444.3 本章小结495 系统软件实现515.1管理Agent的软件设计515.1.1管理Age
3、nt的无线网络软件设计525.1.2管理Agent的以太网软件设计545.2监测Agent的软件实现615.3 本章小结636 总结与展望656.1全文总结656.2 进一步展望65参考文献67致谢71作者简介及读研期间主要科研成果73.参考资料. . .ContentsAbstrat(in Chinese)IAbstractIII1 Introduction11.1 The research background and significance11.2 The development status of coal mine safety monitoring system21.3 Rese
4、arch targets and contents31.4 The struction of this paper42 Coal mine safety monitoring and control structure based on multi Agent72.1 The definition and characteristics of Agent72.2 Multi- Agent system82.2.1 The organizational structure of multi- Agent system82.2.2 The communication mechanism of mu
5、lti Agent system102.3 Coal mine safety monitoring system structure based on multi Agent122.3.1 Design of coal mine safety monitoring system model based on MAS122.3.2 The working flow of the system152.4 Communication and cooperation among Agent162.4.1 Collaborative interaction algorithm172.4.2 Commun
6、ication language182.5 Chapter summary223 Implementation of the coalmine safety monitoring simulation system based on MAS233.1 JADE summary233.2 The key techniques of simulation system253.2.1 the implementation of the proxy class253.2.2 implementation inheritance behavior class253.2.3 Integrated Ecli
7、pse platform and JADE platform283.2.4 Integrated platform and database interaction293.3 Key code303.4 The realization of communication among Agent323.5 The simulation results and analysis333.5.1 The system interface333.5.2 The analysis of simulation results363.6 Chapter summary364 The realization of
8、 hardware system374.1 The hardware design of management Agent374.2 The hardware design of monitor Agent444.3 Chapter summary495 The realization of system software515.1 The software design of management Agent515.1.1 Wireless network software design of management Agent525.1.2 Ethernet software design
9、of management Agent545.2 The software design of monitor Agent615.3 Chapter summary636 Summary and prosprct656.1 Full summary656.2 Work prosprct65Reference67Acknowledgements71Author introduction and main scientific research achievements73. . .1 绪 论1.1研究背景及意义 “贫油富煤少气”是我国化石能源结构基本现状，煤炭是我国的支柱能源，并且将长期支撑我国
10、国民经济建设和社会、经济、文化发展，关系到国计民生具有较高的战略地位1-2。矿井生产安全不仅直接关系到井下人员人身安全，而且对社会稳定及当地经济发展具有重要影响3-4。目前我国煤炭生产以井工开采的方式为主，生产环境复杂、条件恶劣，而井下作业人员多、施工空间小、劳动密集，所以保障矿井生产安全尤为重要5。经过国家多年来对煤矿安全的投入，煤炭行业的安全状况有了明显的改善，但是我国煤矿企业由于建设年代、所属企业性质不同，安全设施及系统水平参差不齐，井下伤亡时有发生。2012年我国煤矿百万吨死亡率首次降至0.5以下达到0.374，但是事故仍然造成了1300人左右的死亡。而早在2000年，南非煤矿百万吨死
11、亡率仅为 0.13，波兰为 0.26，美国近十几年来煤矿死亡人数甚至都在30人/年以下，可见中国煤矿安全形势依旧十分严峻6-8。煤矿安全事故频繁发生，夺取了无数采矿工人的宝贵生命，也摧毁了无数幸福的家庭。由于矿难导致的企业与工人家庭的纠纷也层出不穷，给社会的稳定和谐带来不安定因素，与我国和谐社会的目标相违背也严重影响中国的国际形象和地位9。矿难造成的巨大经济损失，更是煤炭企业、社会经济发展的不可承受之重。我国处于亚洲板块东部边缘，长期的地质板块运动导致煤层赋存条件复杂多变、地质构造较发育。煤层由于沉积年代不同，自然发火期、瓦斯含量、顶底板条件、地温、地压等条件各不相同，致使煤矿生产环境复杂多变
12、，安全问题频繁发生。所以更加科学、系统、完善的矿井安全监测系统，对于改善我国煤炭安全生产落后现状，具有极其重要的作用。所以如何将新技术、新工艺、先进的安全监测系统等应用到煤矿安全管理系统中，预防并减少各种安全事故的发生，是当前煤炭工业亟需解决的问题10-11。为了有效掌控井下环境，煤矿井巷、硐室、工作面等地点安置了种类、数量众多的传感器节点，包括瓦斯、CO浓度检测传感器、风速、温度测量传感器等12 13。然而，多种监测系统网络往往相互独立，在井下狭小的环境占据大量空间，为生产带来诸多不便；同时由于井下环境复杂、条件恶劣，单一传感器受到温度、湿度、粉尘等的影响可能出现失效或探测不精确，使系统无法
13、对真实条件做出反应，严重时甚至导致灾难的发生。现有系统的请求/问答式监测系统传输了大量无效数据，增加了网络结构，降低了系统安全性和可靠性14-15。为了能够更好解决上述问题，本文将Agent (智能代理)技术引入煤矿安全监控领域。Agent技术起源于20世纪70年代，涉及到众多领域的容，包括人工智能、信息检索、计算机网络、数据库、数据挖掘、自然语言处理等理论和技术，其核心是对人工智能(Al，ArtifiCialIntelligence)的研究16。计算机网络和基于网络分布式计算技术的迅猛发展，带动了Agent技术的研究和应用，使之成为人工智能领域研究的前沿领域及重点拓展方向17-18。Agen
14、t是一种在某一环境感知环境中成分或条件变化，可以灵活、自主地产生反应进行在预定设计目标下计算的实体或程序19。而在同一环境中进行多种因素和变量的监测，就需要引入多Agent系统技术，其不但要求Agent自身的自主性、智能性，还要求Agent之间能够智能和自组织的交流。多Agent理论产生之后，凭借其自主性、智能性的特点，迅速在各领域得到广泛应用20。然而，多Agent技术在煤矿安全监控系统中的应用仍在空白，因而填补这一空白，将对煤矿安全监控领域的发展具有非常重要的意义。本文的研究容就是在多Agent理论和技术的基础上，设计一套煤矿安全监控系统，包括人机界面Agent、主控Agent、管理Age
15、nt和监测Agent21。为煤矿井下的生产环境提供集成度高、质量可靠的监控系统，提高煤矿综合管理环境及生产安全率，为取得良好经济效益和社会效益打下坚实基础。1.2煤矿安全监控系统发展现状由于欧美国家在计算机、电气自动化、控制技术等方面科学技术的发展，使得其能在煤矿安全监控系统领域走在世界前列。自20世纪60年代，初代煤矿安全监控系统问世，半个世纪以来已经产生了四代22。初代检测系统得益于空分制信号传输技术的发展，法国作为传统的工业强国研制出了CTT63/40系统，成为了这代系统的典型之作23；随后二战后的西德在继承了其德国先进电气通信技术的基础上，采用了频分制的信号传输技术大大简化了数据传输线路，研制了二代监控系统，使TST系统的良好口碑成就了西德西门子公司24；第三代产品利用时分制的信号传输方式，采用这一技术进一步简化了系统结构、提高了抗干扰性能，英、美、西德在此领域皆有长足的发展并取得了较高成就25；第四代产品的时分制的传输模式使系统具有开放性、
