本發(fā)明涉及職業(yè)鑒定培訓(xùn)，尤其涉及煤礦智能化開采職業(yè)鑒定培訓(xùn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著自動化、信息化技術(shù)的不斷應(yīng)用，煤礦生產(chǎn)逐漸實(shí)現(xiàn)智能化，提高了生產(chǎn)效率和安全性。綜采工作面是煤礦開采的核心環(huán)節(jié)，需要工作人員具備專業(yè)的知識和技能；而隨著綜采工作面智能化系統(tǒng)的應(yīng)用，對工作人員的要求也隨之提高。但在傳統(tǒng)的煤礦作業(yè)培訓(xùn)中，主要依靠理論授課和現(xiàn)場實(shí)操，難以系統(tǒng)的培養(yǎng)操作人員的綜合能力。

2、因此，亟需研發(fā)一種煤礦智能化開采職業(yè)鑒定培訓(xùn)系統(tǒng)，來克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦智能化開采職業(yè)鑒定培訓(xùn)系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、煤礦智能化開采職業(yè)鑒定培訓(xùn)系統(tǒng)，包括：綜采工作面智能化平臺、理論知識學(xué)習(xí)模塊、培訓(xùn)考核模塊和培訓(xùn)效果評估模塊；

3、綜采工作面智能化平臺，用于搭建實(shí)際的綜采工作面智能化開采環(huán)境，將煤礦智能化開采真實(shí)場景進(jìn)行展示；

4、理論知識學(xué)習(xí)模塊，用于向工作人員提供綜采工作面智能化平臺的相關(guān)知識內(nèi)容，使工作人員不受時間和地點(diǎn)的制約，隨時學(xué)習(xí)相關(guān)知識內(nèi)容；

5、培訓(xùn)考核模塊，用于為工作人員提供模擬操作環(huán)境，使工作人員進(jìn)行模擬練習(xí)；并對工作人員的理論知識和實(shí)際操作能力進(jìn)行全程記錄和評判，并給出量化的操作能力得分；

6、培訓(xùn)效果評估模塊，用于根據(jù)工作人員的理論學(xué)習(xí)和實(shí)操訓(xùn)練情況，綜合分析評估工作人員的培訓(xùn)效果，給出針對性的提升建議。

7、進(jìn)一步地，綜采工作面智能化平臺包括三維可視化模塊、虛擬現(xiàn)實(shí)交互模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊和故障診斷模塊；

8、三維可視化模塊，用于構(gòu)建綜采工作面智能化平臺的三維可視化場景，實(shí)現(xiàn)綜采工作面設(shè)備和環(huán)境的三維可視化展示；

9、虛擬現(xiàn)實(shí)交互模塊，用于利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工作人員與綜采工作面智能化平臺的交互操作；

10、數(shù)據(jù)通訊模塊，用于與實(shí)際綜采工作面進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，接收并存儲實(shí)際綜采工作面的傳感器數(shù)據(jù)和設(shè)備工況信息；

11、故障診斷模塊，用于模擬實(shí)際綜采工作面的常見故障，并通過三維可視化模塊和虛擬現(xiàn)實(shí)交互模塊進(jìn)行展示，引導(dǎo)工作人員進(jìn)行故障診斷和排除；

12、數(shù)據(jù)通訊模塊通過數(shù)據(jù)通訊，將實(shí)際綜采工作面的傳感器數(shù)據(jù)和設(shè)備工況信息同步至煤礦智能化開采職業(yè)鑒定培訓(xùn)系統(tǒng)，三維可視化模塊、虛擬現(xiàn)實(shí)交互模塊和故障診斷模塊調(diào)用保存在煤礦智能化開采職業(yè)鑒定培訓(xùn)系統(tǒng)中的實(shí)際綜采工作面信息，實(shí)現(xiàn)模擬培訓(xùn)與實(shí)際綜采工作面的聯(lián)動。

13、進(jìn)一步地，故障診斷模塊基于實(shí)際綜采工作面的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)，建立故障仿真模型，自動生成各類常見故障的特征參數(shù)和發(fā)生規(guī)律，以及故障發(fā)生時設(shè)備的異常工況數(shù)據(jù)，通過三維可視化模塊和虛擬現(xiàn)實(shí)交互模塊對實(shí)際綜采工作面中可能發(fā)生的故障進(jìn)行模擬展示，引導(dǎo)工作人員進(jìn)行故障診斷和排除。

14、進(jìn)一步地，理論知識學(xué)習(xí)模塊通過理論知識推薦模型為工作人員生成工作人員畫像，工作人員畫像的特征維度包括知識基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力和操作技能，根據(jù)工作人員畫像動態(tài)生成個性化培訓(xùn)方案，在培訓(xùn)過程中實(shí)時調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容、進(jìn)度、難度和呈現(xiàn)方式；

15、理論知識推薦模型是利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和歷史培訓(xùn)數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)建的，根據(jù)工作人員的個人特點(diǎn)智能生成定制化的理論學(xué)習(xí)方案，并隨著學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的積累不斷自我優(yōu)化；

16、理論知識學(xué)習(xí)模塊通過綜采工作面智能化平臺中的三維可視化模塊展示綜采工作面中包括的工作原理和操作要領(lǐng)，在虛擬環(huán)境中展示設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝流程，對工作人員對于理論知識的直觀理解進(jìn)行強(qiáng)化。

17、進(jìn)一步地，理論知識推薦模型通過分析工作人員的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，識別工作人員在理論知識學(xué)習(xí)時的薄弱環(huán)節(jié)，自動優(yōu)化個性化培訓(xùn)方案，對工作人員進(jìn)行針對性強(qiáng)化訓(xùn)練；

18、理論知識推薦模型用于實(shí)現(xiàn)個性化培訓(xùn)方案優(yōu)化的具體操作步驟為：

19、s101:理論知識推薦模型分析工作人員的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，獲得工作人員的學(xué)習(xí)行為序列，其中xt表示工作人員在時間節(jié)點(diǎn)t的學(xué)習(xí)行為特征向量，而時間節(jié)點(diǎn)t是工作人員學(xué)習(xí)過程中的一個時間點(diǎn)；

20、s102:使用門控循環(huán)單元gru網(wǎng)絡(luò)建模工作人員的知識狀態(tài)變換，用ht表示工作人員對各知識點(diǎn)的掌握情況；

21、s103:使用注意力機(jī)制聚合不同知識點(diǎn)的表示，對不同知識點(diǎn)之間的依賴關(guān)系進(jìn)行考慮，得到工作人員的綜合知識狀態(tài)表示st；

22、；

23、其中，表示知識點(diǎn)i在時間節(jié)點(diǎn)t的注意力權(quán)重；ht表示工作人員對各知識點(diǎn)的掌握情況；表示工作人員在時間節(jié)點(diǎn)t對知識點(diǎn)i的掌握情況；表示知識點(diǎn)i與知識點(diǎn)j之間的依賴關(guān)系矩陣；表示知識點(diǎn)j在時間節(jié)點(diǎn)t的注意力權(quán)重；表示工作人員在時間節(jié)點(diǎn)t對知識點(diǎn)j的掌握情況；

24、s104:采用多層感知機(jī)預(yù)測工作人員對每個知識點(diǎn)的掌握情況，并通過知識點(diǎn)難度向量來體現(xiàn)不同知識點(diǎn)的難易程度，其中，知識點(diǎn)的掌握情況的具體計算公式為：

25、；

26、其中，表示工作人員在時間節(jié)點(diǎn)t對知識點(diǎn)i的掌握概率，用于后續(xù)的個性化培訓(xùn)策略的優(yōu)化；表示在工作人員之前的學(xué)習(xí)行為序列和已掌握的知識點(diǎn)的條件下，預(yù)測工作人員在時間節(jié)點(diǎn)t對知識點(diǎn)i是否掌握；表示工作人員在時間節(jié)點(diǎn)t之前已經(jīng)掌握的知識點(diǎn)集合；σ表示用于將線性組合的結(jié)果轉(zhuǎn)換為工作人員掌握知識點(diǎn)的概率；為權(quán)重向量，表示在時間點(diǎn)t時，對于知識點(diǎn)i，模型用來衡量輸入特征的重要性；表示在時間點(diǎn)t時，工作人員對知識點(diǎn)i的知識狀態(tài)；表示在時間點(diǎn)t時的狀態(tài)向量；表示知識點(diǎn)難度向量，用于體現(xiàn)不同知識點(diǎn)的難易程度；是一個常數(shù)，用于調(diào)整輸出值，當(dāng)所有輸入特征都為零時，模型仍然能夠預(yù)測出一個非零的概率值；

27、s105:通過分析工作人員對各知識點(diǎn)的掌握情況，識別工作人員在理論知識學(xué)習(xí)時的薄弱環(huán)節(jié)，自動優(yōu)化個性化培訓(xùn)方案，對工作人員進(jìn)行針對性強(qiáng)化訓(xùn)練。

28、進(jìn)一步地，培訓(xùn)考核模塊包括操作練習(xí)單元，操作練習(xí)單元結(jié)合綜采工作面智能化平臺為工作人員提供虛擬環(huán)境練習(xí)操作，虛擬環(huán)境練習(xí)操作包括常規(guī)工況模擬和異常工況模擬，常規(guī)工況模擬根據(jù)綜采工作面的實(shí)際工作流程，引導(dǎo)工作人員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作訓(xùn)練；異常工況模擬隨機(jī)生成綜采工作面中的突發(fā)情況，考驗(yàn)工作人員的應(yīng)急反應(yīng)和處置能力。

29、進(jìn)一步地，操作練習(xí)單元還基于人工智能算法，對工作人員的操作行為進(jìn)行實(shí)時分析和診斷，通過捕捉工作人員在虛擬環(huán)境中的操作，判斷每個操作動作的規(guī)范性和有效性，并給出相應(yīng)的提示反饋，幫助工作人員及時發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤操作習(xí)慣；同時操作練習(xí)單元能夠同時連接多個工作人員虛擬現(xiàn)實(shí)終端，使工作人員開展團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)作業(yè)訓(xùn)練，練習(xí)在綜采工作面的信息共享、任務(wù)協(xié)調(diào)和應(yīng)急配備能力。

30、進(jìn)一步地，培訓(xùn)考核模塊還包括考核單元，考核單元通過對工作人員的實(shí)際操作能力進(jìn)行全程記錄，并使用培訓(xùn)成果評估模型對工作人員的操作行為進(jìn)行自動化評估打分；

31、培訓(xùn)成果評估模型基于綜采工作面操作規(guī)程中的關(guān)鍵步驟和要求，判斷工作人員的每個操作是否規(guī)范以及是否符合安全生產(chǎn)流程，并進(jìn)行量化評分，其中，培訓(xùn)成果評估模型采用加權(quán)求和來實(shí)現(xiàn)自動化評估打分，具體的計算公式為：

32、；

33、其中，為培訓(xùn)成果評估評分結(jié)果；s為操作步驟得分項(xiàng)，用于反映工作人員是否按照規(guī)程要求進(jìn)行操作；α為步驟得分權(quán)重，用于體現(xiàn)操作步驟的重要性；d為安全隱患扣分項(xiàng)，通過對安全隱患進(jìn)行扣分，培養(yǎng)工作人員的安全意識；β為安全隱患權(quán)重，用于體現(xiàn)安全隱患的重要性；p為個性化調(diào)整因子，用于根據(jù)工作人員的具體情況對評分結(jié)果進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，提高培訓(xùn)成果評估的針對性。

34、進(jìn)一步地，培訓(xùn)效果評估模塊采用增量學(xué)習(xí)算法，隨著工作人員理論學(xué)習(xí)和實(shí)操訓(xùn)練數(shù)據(jù)的不斷積累，對理論知識學(xué)習(xí)模塊中的理論知識推薦模型和個性化培訓(xùn)策略不斷優(yōu)化；

35、培訓(xùn)效果評估模塊具體執(zhí)行步驟為:

36、s201:持續(xù)收集工作人員在理論學(xué)習(xí)模塊和操作練習(xí)單元產(chǎn)生的培訓(xùn)數(shù)據(jù)，并對培訓(xùn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理操作，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量；

37、s202:采用統(tǒng)計分析和機(jī)器學(xué)習(xí)方法從預(yù)處理后的培訓(xùn)數(shù)據(jù)中篩選出影響培訓(xùn)效果的關(guān)鍵特征，關(guān)鍵特征包括重要知識點(diǎn)的掌握程度、學(xué)習(xí)進(jìn)度與平均水平的差距以及實(shí)操過程中的錯誤率；

38、s203:采用增量學(xué)習(xí)算法，在原有理論知識推薦模型和個性化培訓(xùn)策略的基礎(chǔ)上，利用新收集到的培訓(xùn)數(shù)據(jù)對原有理論知識推薦模型和個性化培訓(xùn)策略進(jìn)行微調(diào)和更新；

39、s204:基于步驟s203中微調(diào)和更新后的理論知識推薦模型和個性化培訓(xùn)策略，對其中的理論知識推薦模型進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化包括調(diào)整知識點(diǎn)的推薦權(quán)重和優(yōu)化學(xué)習(xí)路徑；

40、s205:根據(jù)優(yōu)化后的理論知識推薦模型，對個性化培訓(xùn)策略進(jìn)行改進(jìn)，針對實(shí)際學(xué)習(xí)情況，制定具有針對性的個性化培訓(xùn)方案；

41、s206:持續(xù)收集工作人員的最新培訓(xùn)數(shù)據(jù)，定期執(zhí)行步驟s203。

42、進(jìn)一步地，還包括培訓(xùn)效果可視化模塊，培訓(xùn)效果可視化模塊通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)直觀呈現(xiàn)每個工作人員的理論知識掌握程度、實(shí)操技能水平以及綜合能力提升情況，為培訓(xùn)管理人員提供全局分析視角，并支持與行業(yè)內(nèi)其他煤礦企業(yè)的人才培養(yǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。

43、本發(fā)明的有益效果:

44、本發(fā)明通過運(yùn)用三維和虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建真實(shí)的綜采工作面環(huán)境，讓工作人員在模擬場景中進(jìn)行理論學(xué)習(xí)和實(shí)操訓(xùn)練，使綜采培訓(xùn)貼近實(shí)際生產(chǎn)；同時采用個性化培訓(xùn)策略，根據(jù)工作人員的學(xué)習(xí)情況動態(tài)調(diào)整理論知識推薦和培訓(xùn)方案，針對性滿足不同工作人員的培訓(xùn)需求，大大提高培訓(xùn)效果。

45、本發(fā)明通過在虛擬環(huán)境中模擬各種綜采工作面的突發(fā)異常情況，考驗(yàn)工作人員的應(yīng)急反應(yīng)和處置能力，不僅有助于工作人員熟悉應(yīng)急預(yù)案和操作流程，還能培養(yǎng)其安全生產(chǎn)意識，提高在實(shí)際工作中應(yīng)對緊急情況的能力。