[发明专利]基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统

权利要求书

1.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。

2.如权利要求1所述的基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统，其特征在于：

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。

3.如权利要求1所述的基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统，其特征在于：

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。

4.如权利要求1所述的基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统，其特征在于：

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(地理信息系统)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。

5.如权利要求1要求的基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统，其特征在于：

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。

6.如权利要求1所述的基于多智能体的虚拟矿工安全行为建模及应急仿真系统，其特征在于：

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；所述案例库包括典型案例信息，以及典型应急案例的图片、文本、视频等通过数字化后存入数据库；

所述的模型库包括灾难源演变模型、矿工疏散行为模型、疏散路径规划模型、多目标资源优化调度模型和决策分析模型；所述灾难源演变模型根据灾难源智能体特性以及对环境参数确定的基础上对其行为的影响模式提取和统计分析，计算出灾难源在灾难事件发生后可能扩散的区域和影响的范围；所述矿工疏散行为模型是建立矿工紧急疏散系统动力学仿真模型，对模型参数进行确定，根据模型中矿工智能体的属性变量、速率变量、状态变量以及环境变量，建立系统动力学仿真模型，根据知识库计算出矿工智能体紧急疏散的行为序列；所述疏散路径规划模型是用于实现多目标疏散路径规划，模型将根据GIS库中巷道网结构和相关约束条件，计算出疏散救助媒介，实现多目标疏散路径规划，如距离最短、最安全的逃生路径；所述多目标资源优化调度模型为多个目标资源点协同配备资源，根据目标资源点的位置、需求量和对资源需求的紧急性解决资源的最优配置，实现资源利用率的最大化；所述决策分析模型包括多属性群决策分析模型和模糊决策分析模型，多专家对多属性决策问题进行评价时，根据多专家对应急事件的多属性评价建立评价向量矩阵，通过计算各属性的个体理想方案得出决策群体的综合评价建议，模糊决策分析模型根据模糊决策分析原理求解定性与定量相结合的决策问题；

所述的知识库包括安全规则库和危险规则库；所述安全规则库存储安全情况下的环境参数和灾难发生情况下的安全行为规范及自我救护知识；所述危险规则库存储灾难发生情况下的环境参数和禁止的行为。