硕士答辩PPT最终版汇编

1基于Multi-Agent的煤矿安全监控系统研究导师：黄友锐教授2011级硕士研究生毕业论文答辩汇报学生：王春玲专业：控制理论与控制工程2231334内容提纲635绪论基于多Agent的煤矿安全监控系统结构基于多Agent的煤矿安全监控仿真系统实现系统的硬件实现系统软件实现结论、展望及致谢331绪论2334内容提纲635系统的硬件实现系统的软件实现结论、展望及致谢31绪论基于多Agent的煤矿安全监控系统结构基于多Agent的煤矿安全监控系统仿真实现4煤炭产量：十二五末控制在39亿吨中国工程院《国家能源发展战略2030～2050》报告提出2050年煤炭年产量控制在30亿吨1.1

研究背景及意义52014年，能源结构将进一步优化，煤炭消费比重降至65%左右

2050年，煤炭消费比重仍将在50%以上煤炭资源是我国未来较长时期内能源消费的主体，煤炭资源供应是国民经济发展的重要基础，直接关系到国民经济高速稳定发展，所以保证煤炭安全高效生产至关重要。煤炭消费所占比重6安全事故现状煤矿各类事故起数分布（2012）巷道顶板垮冒冲击地压突水煤与瓦斯突出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，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。71.2煤矿安全监控系统发展现状432120世纪60年代，空分制信号传输技术的发展，代表是CTT63/40系统频分制的信号传输技术的发展，代表是德国西门子公司的TST系统。利用时分制的信号传输方式的发展，以分布式微处理机为基础,以开发性、集成性和网络化为特征的第四代煤矿监控系统，美国MSA公司DAN6400系统和加拿大Senturion600型系统8我国于上世纪80年代先后从欧美国家引进了多种矿井安全监控系统，并成功应用于多个国有矿业集团中各大研究机构在这些系统的基础上，继续开发创新开发出了KJ2和KJ4系统随着国内研发水平、电子技术、通信技术、计算机及制造工艺精度等的提高，满足煤矿企业安全生产需求，各大煤矿设计院、研究院，矿业类院校及具有研发能力的煤炭企业，陆续开发出KJ90、KJ101、KJF2000等一批具有先进水平的监控系统目前，国内开发的煤矿监测监控系统可以对甲烷、风速、温度煤尘等进行精确监测，完成数据传输，并快速反应，实现闭锁及电力控制，这些系统装备到国内大中型煤矿企业中，取得了较好的监测效果，为煤矿安全生产提供了有利保障。91.3

目前存在的问题对大量文献资料的分析表明，安全监测现状与煤矿安全高效生产需求存在较大差距，研究尚不足之处，主要存在以下几个问题：问题1问题2问题3问题4煤矿井下传感器由于设计、生产等技术水平不同，导致监测精度、抗干扰能力各不相同，同时不同环境因素的监测有不同的传感器节点及网络，其可靠性及性能有待改善。煤矿井下安全监控系统多采用有线传输，网络布置复杂，在井下狭窄的生产环境中影响生产，并极易导致系统的破坏。现有煤矿安全监控系统主要采用请求/问答式的监控模式。煤矿安全事故发生后，现有煤矿安全监控系统无法提供足够的救援信息。101.4

研究内容通过以上对现有煤矿监控系统的现状和发展的分析，提出基于多Agent技术的监控系统，充分利用多Agent系统“能够实时、动态、自主地与不断变化着的外部环境进行交互”的性质，对井下环境进行监测并及时反应，采取有效措施避免灾害事故的发生。建立基于多Agent理论的煤矿安全监控系统模型。1选取JADE仿真平台与Eclipse开发平台,开发基于Multi-Agent的原型煤矿安全监控仿真系统。2系统的硬件和软件实现。311231334内容提纲635绪论基于多Agent的煤矿安全监控系统结构基于多Agent的煤矿安全监控仿真系统实现系统的硬件实现系统软件实现结论、展望及致谢32基于多Agent煤矿安全监控系统结构122.1

Agent定义及特征

Agent就是在不同的环境中，能够自主的、机灵的设计自己的行为目标，到达满足我们设定的目标的计算机系统。131反应性。Agent对其所处的环境具有感知能力。2自治性。Agent运行过程中，能自行控制自身的行为其内部状态也具有各自独特的稳定结构，不受人为和其他智能体影响。3社会性。Agent与其他Agent构成一个多Agent系统，系统中的Agent之间是互相帮助、除了完成自己的任务外还帮助其他Agent完成一些任务。4主动性。Agent对环境的反应是积极的，有针对性的有目标的，自主的去实现目标。142.2

多Agent系统多Agent系统：一个松散耦合的Agent网络，这些Agent通过交互、协作进行问题求解（所解问题一般是单个Agent能力或知识所不及的）。152.3基于多Agent的煤矿安全监控系统结构162.4系统的工作流程172.5Agent间通信与协作Agent协作交互算法如下如：18Agent协作交互语言如下如：1931绪论2334内容提纲635系统的硬件实现系统的软件实现结论、展望及致谢基于多Agent的煤矿安全监控系统结构基于多Agent的煤矿安全监控系统仿真实现33基于多Agent煤矿安全监控仿真系统实现203.1

JADE概述JADE实质上就是一个软件开发框架，符合FIPA准则的智能应用程序，可以理解为一个Agent中间件，通过它处理消息传输、消息编码、消息解析以及Agent生存周期等问题。213.2

Eclipse平台与JADE平台的集成创建Agent类文件导入JADE库文件；Eclipse下新建一个JavaProject下载安装Jade创建Agent类文件运行223.3仿真结果23231334内容提纲635绪论基于多Agent的煤矿安全监控系统结构基于多Agent的煤矿安全监控仿真系统实现系统的硬件实现系统软件实现结论、展望及致谢34系统的硬件实现24在整个多Agent系统中，无线网络的组网是由管理Agent完成的；同时在整个系统中发挥着传递者的作用，既和下级监测Agent通信还和上级主控Agent进行交互，在整个系统中起着关键的作用，因此多Agent系统能否正常稳定的工作与管理Agent有密不可分的关系。4.1管理Agent的硬件设计25MCU是整个管理Agent的大脑器件，管理Agent的性能取决于MCU的选择和使用，综合考虑管理Agent的性能和功能，本文选择RVR公司的ATmega128L单片机作为整个系统的微处理器，完成信息的采集与处理和监测Agent、主控Agent的通信。4.1.1管理Agent的MCU264.1.2无线网络模块整个模块中以CC2530为中心主芯片，CC2530加上射频前端，再加上天线就构成了完整的无线通信模块。274.1.3无线网络模块与MCU连接ATmega128L处理器通过SPI接口访问CC2530内部寄存器和存储器。ATmega128L向SI接收发送一个字节的地址信息，当地址的最高位为1时，对RAM操作，当代地址的最高位为0时，对寄存器操作，访问寄存器和RAM的地址信息是不同的，当地址信息的最高位为0，第6位为1时，CC2530对ATmega128L指定的地址寄存器读数据，当地址信息的最高位为0，第6位为0时，CC2530对ATmega128L指定的地址寄存器写数据，读写的数据都是16位。284.1.4以太网管理Agent的以太网模块可以进行监测Agent和主控Agent的相互联系，并且在其监控区域内是唯一的连接途径。

29监测Agent由电源模块、存储器模块、传感器模块、无线模块和JTAG接口模块组成。4.2监测Agent的硬件设计30231334内容提纲635绪论基于多Agent的煤矿安全监控系统结构基于多Agent的煤矿安全监控仿真系统实现系统的硬件实现系统软件实现结论、展望及致谢35系统的软件实现315.1管理Agent的软件设计325.1.1无线网络软件设计335.1.2以太网软件设计层次协议应用层无传输层UDP（用户数据协议）网络层IP（网际协议）链路层ARP（地址解析协议）4字节1字节1字节4字节长度可变4字节长度可变管理Agent的ID号数据包长度数据包类别对象1的ID号对象1的数据…对象n的ID号对象n的数据345.2监测Agent的软件设计35231334内容提纲635绪论基于多Agent的煤矿安全监控系统结构基于多Agent的煤矿安全监控仿真系统实现系统的硬件实现系统软件实现结论、展望及致谢36结论、不足及致谢366.1主要结论结论致谢设计了一个多Agent的智能煤矿安全监控模型，系统构建了多种类型的Agent，每个Agent通过Agent通信语言进行通信与信息交互、相互配合，共同完成煤矿安全监控任务，并提高系统的执行效率和响应速度。12本文选取仿真平台与Eclipse开发平台集成，开发了基于Multi-Agent的原型煤矿安全监控仿真系统，并证明了该监测方法的有效性。3系统中主要的管理Agent和监测Agent通过硬件和软件的结合，系统采用模块化设计，可以有效地提高数据传输的实时性和可靠性，从而提高了煤矿安全监控系统的及时性和准确性376.2不足之处结论致谢(1)多Agent的煤矿安全监控系统仿真系统主要是实现各种Agent的通信与交互，能体现一些Agent的特性，但是没有充分的体现煤矿复杂环境下Agent的学习性。后期将着中从复杂多变的煤矿环境下Agent如何体现他们的智能型来研究。(2)多Agent的软硬件实现部分，管理Agent和主控Agent之间采用的TCP/IP传输时，数据传输层采用的是UDP协议，并不安全可靠，接下来将从整个系统的安全性能方面来深入研究386.3读研期间主要科研成果结论致谢[1]《基于移动Agent的煤矿瓦斯监测系统设计》[2]《基于移动Agent的煤矿瓦斯监测系统研究

与实现》[3]《ModelingandSimulationResearchof

VirtualEnvironmentSystemofComplexCoalmineUsingMulti-Agent》[4]基于移动Agent的煤矿瓦斯信息监测系统[5]多Agent的煤矿巷道风量信息监控系统[6]一种多Agent的煤矿井下温度监测系统396.4致谢结论致谢

“鹤发银丝映日月，丹心热血沃新花”，一位好老师，胜读十年书。值此论文完成之际，向黄友锐导师三年来对我的教诲和关心致以崇高的敬意和衷心的感谢。本文是在黄老师的严格要求和细心指导下完成的。从论文选题、资料收集、实验、论文撰写、初审以及最后的修改定稿，每