Child pages
  • Energetyka: OPTiCoalMine
Skip to end of metadata
Go to start of metadata

1. Krótki opis usługi

Usługa obliczeniowa OPTiCoalMine przeznaczona jest do optymalizacji produkcji w podziemnych kopalniach węgla kamiennego stosujących ścianowy system eksploatacji.

Opracowany model obliczeniowy umożliwia odwzorowanie planowanych robót eksploatacyjnych w kopalni lub grupie kopalń węgla kamiennego z uwzględnieniem aspektu ryzyka związanego z procesem wydobywczym.

Zaprojektowany algorytm ewolucyjnym (oparty na programowaniu ewolucyjnym z selekcją elitarną) umożliwia wybór najlepszego wariantu prowadzenia robót ze względu na wybrane kryterium.

Usługa może znaleźć zastosowanie:

  • w ocenie propozycji rozcięcia złoża,
  • przy wyznaczaniu kolejności eksploatacji partii pokładów,
  • przy doborze wyposażenia do planowanych wyrobisk.

2. Aktywowanie usługi

Aby korzystać z zasobów obliczeniowych PL-Grid należy założyć konto użytkownika.

2.1. Zakładanie konta w portalu PL-Grid

2.2. Uzyskanie certyfikatu Simple CA

Po zalogowaniu się na swoje konto w portalu PL-Grid, należy wygenerować certyfikat Simple CA.

2.3. Aktywacja usługi OPTiCoalMine

W celu skorzystania z usługi OPTICoalMine należy skorzystać z Katalogu Usług i Aplikacji (https://docs.cyfronet.pl/pages/viewpage.action?pageId=23628883).

3. Pierwsze kroki

3.1. Okno startowe usługi

Usługa OPTiCoalMine jest udostępniona w Wirtualnym Laboratorium GridSpace 2 (Rys. 1).

 

 

Rys. 1

Po zalogowaniu na klaster ZEUS, otwiera się strona eksperymentu umożliwiająca przeprowadzenie obliczeń z wykorzystaniem opracowanej usługi (Rys. 2).

 

 

Rys. 2

Widok na stronie usługi obejmuje pięć części:

  1. Okno 1 - Snippet 1 OPTIMine configuration – kod umożliwiający wprowadzenie nowych ustawień parametrów algorytmu obliczeniowego.
  2. Okno 2 - Input/Output 1 OPTIMine parameters – okno umożliwiające podgląd i edycję wprowadzonych parametrów algorytmu.
  3. Okno 3 - Input/Output 2 OPTIMine input – okno umożliwiające podgląd i edycję danych wejściowych do algorytmu.
  4. Okno 4 - Snippet 2 OPTIMine PBS – okno umożliwiające uruchomienie usługi OPTiCoalMine, uruchomienie kolei PBS na klastrze ZEUS oraz podgląd postępu obliczeń.
  5. Okno 5 - Input/Output 3 OPTIMine works plan – okno umożliwiające podgląd i edycję danych wyjściowych z usługi.

3.2. Przygotowanie danych wejściowych

Aby móc skorzystać z usługi należy przygotować plik .xml o odpowiedniej strukturze (Rys. 3). Można w tym celu wykorzystać opublikowany na stronie usługi w Oknie 3 plik (ściągnięcie jest możliwe poprzez ikonę download file (Rys. 4)).

 

 

Rys. 3. Struktura plik wejściowego do usługi

 

Rys. 4. Okno 3 usługi

 

Struktura pliku (Rys.3) składa się z następujących części:

  • "ściany", w której zapisane są parametry projektowanych wyrobisk ścianowych,
  • "ciągi", w której zapisane są dane dotyczące ciągów produkcyjnych,
  • "zestawy", w której określone zostają zestawy (kompleksy) ścianowe,
  • "mws", w której zapisane jest przyporządkowanie zestawów ścianowych do projektowanych wyrobisk ścianowych,
  • "mps", w której zapisane są wartości średnie rozkładu postępu robót eksploatacyjnych w projektowanych wyrobiskach, przy wykorzystaniu zdefiniowanych zestawów ścianowych,
  • "mos", w której zapisane są wartości odchyleń standardowych rozkładu postępu robót eksploatacyjnych w projektowanych wyrobiskach, przy wykorzystaniu zdefiniowanych zestawów ścianowych.

Przykład zapisu danych w sekcji "ściany" przedstawiono na Rys. 5. Przedstawiony fragment zapisu dotyczy dwóch wyrobisk w kopalni nr 1, w ciągu nr 1. (Parametry, które są podawane dla projektowanych wyrobisk ścianowych: name - nazwa wyrobiska, ls - długość ściany [m], h - wysokość ściany [m], L - wybieg ściany [m], g - ciężar objętościowy [Mg/m3], Q - wartość opałowa węgla [KJ/kg], S - zasiarczenie węgla [%], A - zapopielenie węgla [%]).

 

 

Rys. 5. Parametry projektowanych wyrobisk

Kolejnym elementem, szczególnie ważnym dla algorytmu obliczeniowego, jest wskazanie następstwa czasowego projektowanych wyrobisk ścianowych (określenie ciągów produkcyjnych) oraz ich wzajemnych zależności w czasie (wskazanie dat początku ciągów produkcyjnych). Na Rys. 6 wskazano sposób zapisu tych danych.

 

Rys. 6. Definiowanie ciągów produkcyjnych

Przedstawione dane dotyczą dwóch ciągów produkcyjnych, dla których podano: name - nazwa ciągu, start - data rozpoczęcia ciągu, ściana - wyrobisko ścianowe wchodzące w skład ciągu produkcyjnego. Kolejność zapisu wyrobisk w ciągu wskazuje na ich następstwo czasowe. W kolejnej sekcji pliku znajdują się nazwy zestawów ścianowych, które są możliwe do zastosowania w projektowanych wyrobiskach (Rys.7).

 

Rys. 7. Określenie zestawów ścianowych

Kolejnym elementem pliku jest zapis przyporządkowania zestawów ścianowych do planowanych wyrobisk (Rys. 8).

 

Rys. 8. Przyporządkowanie zestawów ścianowych do projektowanych wyrobisk

 

Z uwagi na niepewność związaną z dostępnością określonego typu wyposażenia, w algorytmie obliczeniowym umożliwiono wprowadzenie zapisu prawdopodobieństwa przyporządkowania danego zestawu do wyrobiska ścianowego (dla poprawnego działania algorytmu konieczne jest zachowanie zasady, aby suma prawdopodobieństw wynikająca z możliwości przyporządkowania zestawów w danym wyrobisku była równa 1). W takim przypadku algorytm losuje przyporządkowanie z dostępnych opcji.

Następną grupą danych w pliku są parametry rozkładu robót eksploatacyjnych w planowanych wyrobiskach przy zastosowaniu zdefiniowanych zestawów ścianowych. Przyjęto, że postęp tych robót jest zmienną losową o rozkładzie normalnym. W kolejnych częściach należy podać wartość średnią postępu robót eksploatacyjnych (Rys. 9) i odchylenie standardowe (Rys. 10)

Rys. 9. Określenie wartości średniej postępu w poszczególnych wyrobiskach z określonym wyposażeniem

Rys. 10. Zapis odchyleń standardowych postępu robót eksploatacyjnych w pliku wejściowym

Do pozostałych danych wejściowych należą:

  • wydobycie planowane [Mg/m-c],
  • czasookres analizy [m-c],
  • czas trwania robót zbrojeniowych i likwidacyjnych [m-c],
  • współczynnik strat eksploatacyjnych i przeróbczych [%],
  • liczba losowań postępu robót eksploatacyjnych w planowanych wyrobiskach (N = min. 30),

oraz ustawienia algorytmu ewolucyjnego takie jak:

  • liczebność populacji bazowej P,
  • liczebność populacji rodzicielskiej l,
  • liczebność elity h,
  • liczba iteracji (generacji) algorytmu.

Są one zdeterminowane wewnątrz algorytmu obliczeniowego, natomiast istnieje możliwość ich zmiany, co opisano w sekcji Zaawansowane użycie.

3.3. Uruchomienie obliczeń

Wprowadzenie pliku wejściowego następuje poprzez naciśnięcie ikony Upload file w Oknie 3. Symulacja uruchamiana jest w Oknie 4 przyciskiem Run (Rys. 11).

 

 

Rys. 11. Uruchomienie obliczeń - Okno 3

3.4. Dane wyjściowe

Wyniki obliczeń prezentowane są w postaci liczbowej (pilk .xml) jak i graficznej (wykres wartości wydobycia w analizowanych miesiącach wraz z wydobyciem planowanym i możliwym odchyleniem – w Oknie 5 (Rys. 12).

 Rys. 12. Okno 5 - wyniki eksperymentu obliczeniowego

Struktura pliku .xml z wynikami obliczeń przedstawiona została na Rys. 13. Jest on dostępny w Oknie 5, po naciśnięciu ikony download file.

 

Rys. 13. Struktura pliku wyjściowego

Podstawowymi elementami struktury pliku wyjściowego są:

  • numer planu,
  • lista ciągów produkcyjnych,
  • podanie daty rozpoczynającej analizowany okres (domyślnie okres ten wynosi 24 miesiące),
  • wielkość wydobycia w analizowanym okresie - wartość średnia sumy wydobycia z poszczególnych ciągów produkcyjnych wchodzących w skład kopalni (lub przedsiębiorstwa wielozakładowego) [Mg],
  • odchylenie standardowe wydobycia w analizowanym okresie [Mg].

W rozwinięciu listy ciągów produkcyjnych znajdują się szczegółowe informacje dotyczące (Rys. 14):

  • numerów ścian wchodzących w skład ciągu,
  • wybranych zestawów ścianowych do planowanych wyrobisk,
  • średnie postępy robót eksploatacyjnych – wylosowane z zadanego (w danych wejściowych) rozkładu [m/d],
  • daty rozpoczęcia i zakończenia robót zbrojeniowych,
  • daty rozpoczęcia i zakończenia robót likwidacyjnych.

 

Rys. 14. Szczegóły pliku obliczeniowego

4. Zaawansowane użycie

W celu przeprowadzenia obliczeń w oparciu o inne, niż domyślne, ustawienia algorytmu obliczeniowego, można dokonać zmiany wybranych parametrów. W tym celu należy nacisnąć w Oknie 1 ikonę Run (Rys. 15).

Rys. 15. Okno 1 – możliwość zmiany ustawień domyślnych algorytmu obliczeniowego usługi

Otwiera się okno umożliwiające zmianę parametrów, wskazując ich domyślne wartości. Po edycji wybranych parametrów należy nacisnąć przycisk Send Data (Rys. 16)

 

Rys. 16. Okno edycji ustawień algorytmu

Zmienione wartości parametrów wyświetlane są w Oknie 2 (Rys. 17). Powrót do ustawień domyślnych możliwy jest po naciśnięciu ikony Refresh.

 

Rys. 17. Okno 2 – ustawienia parametrów algorytmu obliczeniowego

 

Parametry możliwe do edycji przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1.

Nazwa parametru

Opis

Wartość domyślna

Uwagi

Transport time (days)

Czas trwania transportu zestawów ścianowych pomiędzy ciągami produkcyjnymi

0

 

Liquidation time (days)

Czas trwania robót likwidacyjnych

90

 

Reinforcement time (days)

Czas trwania robót zbrojeniowych

90

 

Optimization start

Data początku okresu podlegającemu optymalizacji

2013-01-01

 

Optimization end

Data końca okresu podlegającemu optymalizacji

2014-12-31

 

No of simulation per evolution

Liczba losowań w każdej generacji algorytmu ewolucyjnego

100

Losowania wartości postępu robót eksploatacyjnych z podanych rozkładów zmiennych losowych

Elite quantity

Liczebność elity

2

Powinna być mała, bo wpływa na silną zbieżność algorytmu

Individuals quantity

Liczebność populacji bazowej

200

 

Parents quantity

Liczebność populacji rodzicielskiej

7

 

Macro enabling threshold

Maksymalna liczba generacji, tworzonych poprzez stosowanie mikromutacji, bez poprawy najlepszego osobnika

25

Mikromutacja - losowa zmiana wyposażenia w jednym wyrobisku

Max no of macro mutations

Maksymalna liczba makromutacji

2

Makromutacja - losowa zmiana wyposażenia (na dowolne z możliwych opcji wyposażenia) w każdym wyrobisku jednocześnie

Fitness values per month (comma separated)

Planowana wielkość wydobycia

300 000

Podawana dla każdego miesiąca okresu podlegającemu optymalizacji oddzielnie (po przecinku)

Gdzie szukać dalszych informacji?

W razie wątpliwości lub problemów, prosimy o kontakt z nami.

  • No labels