冻结法凿井工程冻结控制决策支持系统.pdf

本发明公开了一种冻结法凿井工程冻结控制决策支持系统，该系统将冻结控制领域的各种检测、分析、控制集成一体，为冻结施工人员进行冻结控制提供有力的决策支持。包括源数据层，主要用来存放检测得到的冻结施工前数据和冻结过程中数据，数据获取层负责从源数据层中抽取数据，然后将清洗和转换后的数据装载到冻结工程数据仓库中，数据管理层根据不同主题建立数据集市减少数据处理的工作量。数据分析层中的数据挖掘和OLAP工具共同实现数据的多层次的分析和挖掘，得到的知识放入知识库中，通过知识推理达到定型分析辅助决策。模型库则实现多个模型的综合决策。最后数据展示层将分析结果通过前端展示工具(图形用户界面)提供给相关决策人员。

1.  一种冻结法凿井工程的冻结控制决策支持系统，主要包括冻结工程数据仓库、冻结工程 控制模型库和冻结工程专业知识库，其特征在于：将冻结凿井工程从工程数据存储，数 据挖掘、分析，知识库建立，控制模型建立，到为工程技术人员提供控制决策支持集成 为一个系统。

2.  根据权利要求1所述的冻结控制决策支持系统，其特征在于：所述冻结工程数据仓库主要 包括：数据源层、数据获取层、数据管理层、数据分析层、数据展示层；数据源层用来 存储冻结工程开工前的试验数据和冻结开始后的工程数据；数据获取层根据冻结工程数 据仓库中的数据模型从数据源层抽取相关数据进行必要的格式转换再装载到仓库中去。 数据管理层根据冻结工程不同主题建立数据集市减少数据处理量；数据分析层采用OLAP 工具与基于神经网络的数据挖掘算法，结合冻结工程控制模型库和冻结工程专业知识库 对数据进行分析；数据展示层负责将系统处理结果用直观的显示方式提供给工程技术人 员，帮助其进行冻结控制决策。

3.  根据权利要求1所述的冻结控制决策支持系统，其特征在于：所述冻结工程控制模型库包 含冻结工程控制方面的各种控制模型，冻结控制决策支持系统可直接调用冻结工程控制 模型库中的各种模型支持决策。

4.  根据权利要求1所述的冻结控制决策支持系统，其特征在于：所述冻结工程专业知识库包 括冻结工程领域基本事实、规则和其他相关信息，也可通过数据挖掘得到。

冻结法凿井工程冻结控制决策支持系统
技术领域
本发明涉及一种冻结法凿井工程冻结控制的计算机辅助操作系统，具体地说就是一 种冻结控制决策支持系统。
背景技术
在深厚表土层或软岩层中建设井筒或修筑其他地下工程，冻结法是穿越不稳定地层 的有效施工方法。深井冻结施工难度较大，影响因素很多，例如：井筒设计参数不同、冻结 管布置方式不同、地层参数不同以及各种施工扰动等。冻结壁形成过程中的问题同样重要， 如：冻结壁的厚度、控制边界、井筒的渗流边界、应力边界，不同的冻结温度、速度对围岩、 井筒、冻结管的冻胀力大小等。这些因素和问题相互关联，直接影响冻结施工的安全。
深井冻结工程开冻后，由于施工设计已定，随着开挖的进行，对冻结的控制至关重 要，国内出现过多起由于冻结控制不当，造成断管跑漏盐水淹井，甚至井筒报废的情况，控 制的好坏直接影响到井筒建设的成败。科研技术人员对冻结工程的相关研究很多，但大都针 对一到两个问题进行，例如研究冻胀力、研究冻结温度场分析，取得的成果对冻结控制起到 了指导作用，帮助冻结施工单位提高了施工技术，冻结深度不断突破记录。从整体来看，国 内冻结施工单位在冻结控制上还是根据冻结温度场分析、相关监测数据分析加上施工经验进 行，但施工单位技术良莠不齐，难以实现控制经验共享，缺乏统一标准，控制效果不好。
随着科学技术的发展，冻结工程监测手段也不断进步，现场得到的监测数据越来越 多，如何利用好这些数据，分析总结规律，用以指导冻结控制的问题越来越突出。提出一种 基于数据仓库和数据挖掘的煤矿冻结凿井工程冻结控制决策支持系统框架，以数据仓库和数 据挖掘、模型库和知识库为主要结构，支持联机分析处理(On-line Analytical Processing, OLAP)，即解决了决策支持系统数据获取能力不足，又利用专业领域的模型库和知识库减小数 据挖掘和联机分析的工作难度并提高它们的工作效率。系统可为工程技术人员提供冻结控制 决策支持，提高控制的科学性，合理调配冻结站设备运转，提高冻结施工的信息化、自动化 水平，保障工程施工的安全顺利进行，同时节约大量的电能，符合国家节能减排的发展方向。
发明内容
本发明提供一种用于冻结法凿井工程冻结控制的决策支持系统，系统将冻结凿井工 程涉及到的各子系统有机的结合起来，帮助技术人员全面、准确的掌握冻结工程现状，提供 冻结控制决策辅助，建立科学、规范、标准的控制决策体系，提升冻结控制的水平，保证冻 结施工安全快速进行。
为了实现上述技术问题，本发明冻结凿井工程冻结控制决策支持系统的技术方案是 将冻结壁的检测、冻结站设备运行状态的检测、冻结施工方案设计、施工前的冻土实验、冻 结壁温度场分析、井筒开凿施工以及冻结站设备控制系统等技术手段、数据、控制方法用科 学的方法集成为一体，解决冻结控制的决策问题。
附图说明
图1为本发明系统结构图；
图2为冻结控制分析流程图。
具体实施方式
冻结法凿井工程冻结控制决策支持系统由源数据层11、数据获取层12、数据管理层 13、数据分析层14和数据展示层15组成，如图1所示。源数据层11主要存放着冻结施工单位通 过检测得到的冻结前数据和冻结过程中数据。数据获取层12从源数据层中抽取分析决策所必 须的相关数据，然后将清洗和转换后的数据集成到冻结工程数据仓库中。通过数据管理层13 对数据仓库中的数据和元数据进行存储和管理，根据不同的主题建立数据集市来减少数据处 理量。针对不同主题的数据集市，数据分析层14中数据挖掘和OLAP工具共同实现数据的多层 次的分析和挖掘。数据挖掘工具将数据仓库中挖掘的知识放入专家系统的知识库中，通过知 识推理达到定性分析辅助决策。模型库则实现多个模型的综合决策。最后数据展示层15将OLAP 和数据挖掘的分析结果通过前端展示工具(图形用户界面)提供给相关决策人员，辅助决策。
冻结控制分析流程如图2所示。冻结工程数据21经过数据的预处理和加载存入到数 据仓库22中，仓库中的数据通过基于神经网络的数据挖掘算法25和OLAP工具23，结合冻 结控制领域知识26进行分析挖掘，形成冻结控制知识27，进而得到相关的冻结控制决策支 持28，利用冻结控制模型库29中的已有控制模型提出相应控制对策，最后通过冻结控制用 户交互界面24将分析结果呈现给相关技术人员。