煤矿系统协同性性研究

h(e j ri ) p[ri (e j )] log[ p(ri (e j )]
p[ri (ej )] Lij /(n 1)
⑤ 层次：因果关系中评价的层次关系。
若设njc是j内层次数目，nc为层次总数，层次j对层次结构协同
性的协同信息贡献为：
nc
H jc
j 1
nic log nic
nc
2.352
3.662
3.662
3.662
1.8048
1.8048
1.8048
6.8732
6.8732
6.8732
11.34
11.34
11.34
0.602
0.602
0
0.699
0.699
0
0.3768
0.2873
0
用上表中的数值代入相应公式求得各个分量的协同性 信息量值为：
w1 x1n
x121
x122
节点权数 0.6927 0.602 0.477 1.6264 2.141 3.4187 1.7664 6.129 11.3141 0.602 0.699 0.477
维度 0.699 0.602 0.477 1.875 2.352 3.662 1.8048 6.8732 11.34 0.602 0.699 0.4068
基本评价参量要素 节点 节点权数 维度 因果链 关系1 关系2 h11
h12
h13
h14 hr11 hr12
开采技术
1
2
1
1
4
1 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505
资源储量大小
1
2
1
1
4
1 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505
表2. 各关系环协同性信息量计算（简略）
基本评价参考要素 煤炭资源整合系统
资源条件子系统 安全生产 技术
生产条件子系统 主体 客体
主客体 组织子系统 效益子系统 企业文化子系统
反馈环
节点 0.699 0.602 0.477 1.875 2.352 3.662 1.8048 6.8732 11.34 0.602 0.699 0.477
由于西山煤电集团的技术在山西省具有先进性和典型性，在生产条件 子系统中的技术部分选择西山煤电集团为实例。
2. 各个分量的协同性信息量
由第二部分分析，本文从资源条件、生产条件、组织、效益、企业 文化五个方面来研究分析煤炭资源整合系统的协同性，各分量的协同性 信息量计算如下所示：
表1. 资源条件关系环协同性信息量计算
生态破坏严重
资源浪费严重 安全事故频发
实施煤炭资源整合和煤矿兼并重组是我国提升煤炭产业发展水平，推 动结构调整和转型发展、安全发展、和谐发展的重要举措，是我国贯 彻落实科学发展观的必然要求，也是保护环境、造福千秋后代和实现 可持续发展的必由之路。
煤炭资源整合作为一个巨大的社会管理活动，其系统是一个由社会、 经济、资源、管理、技术、安全、环境、法律、企业文化等子系统构 成的社会复杂巨系统，由于涉及的主客体数目多，交互性强，过程复 杂，对资源整合系统的协同进行研究是十分必要的。
i 1
i 1
n
n
|| w ||E || i (Wki Wki1) || Bi Bi1
i 1
i 1
（三）实证案例分析
1.山西省煤炭资源整合实证研究
山西省作为我国的煤炭资源大省，也是煤炭资源整合的领军旗舰，对 我国矿产资源的整合管理和国家资源与能源安全与国民经济发展的稳定做 出了重要贡献，以其为实证研究对于推动我国煤炭资源整合具有典型与现 实意义。
（四）技术路线图
二、煤炭资源整合系统协同性分析
（一）主体、客体、双重体分析与研究
主体：国家政府部门，如实施资源整合的国资委，省政府 的煤炭厅，确定为主体的国有煤炭大型企业集团，地方政府部 门；
客体：被整合煤矿，包括民营、地方煤矿； 具有双重属性的主客体：地方政府，其作为国家政府的机 构，应该为主体，但在矿业权流转、生产、监管等环节中，地 方政府作为被整合的客体。
分布
1
2
1
1
4
1 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505
赋存条件
1
2
1
1
4
1 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505 0.1505
Sum（资源条件） 4
8
4
4
16
4
0.602 0.602 0.602 0.602 0.602 0.602
xin
i 1
i 1
2
Fi xi2n
2.统一尺度模型的建立
定义一个n维信息力能尺度空间，W1×W2×W3×…×Wi×Wn为n维熵 空间，n为W的第一次划分Wi的维度，ni为分量Wi的维数。若设Φ是一个 影像，由Φ:W1×W2×W3×…×Wi×Wn→Hn所定义，Φ是Hn上的n维张量。
定义此张量为Tn(H),也是H上的一个矢量空间。如果定义一个n×m 矩阵 Bi （m=max{m1,m2,...,mn}；i=1,2,...,n),由W1,W2,…,Wi,…, Wn 上的分量的矢量对应行构成，如果某行的列数小于m，可用0元素补齐， 那么‖Φi‖=‖Φi(Wki)‖=‖Bi ‖是张量的形式，表示各信息力能分 量Wi的统一熵信息力能量值。
（二）研究内容
本研究国家自然科学基金项目《煤炭资源整合协同博弈管理机制、 策略与效果评价研究》课题作为研究选题，是目前资源管理和协同性理 论与实践应用研究迫切解决的现实问题，主要包括以下两部分：
从系统论的角度来看，煤炭资源整合作为一个巨大的社会管理活动，其系 统是一个由社会、经济、资源、管理、技术、安全、环境、法律、企业文化 等子系统构成的社会复杂巨系统，本论文建立了煤炭资源整合系统结构协同 性评价模型。
（二）统一协同性的度量
1.信息分量信息能评价基本模型
资源整合系统协同性评价是一个不同维次的评价问题，需建立多维 信息熵尺度空间评价模型来度量统一信息量值，构建熵信息空间场来进 行评价其综合值。建立协同信息力场，多维矢量空间，运用信息力的概 念，来评价与量度其统一、普适和一致的协同信息评价值。
设Xn(xi,i=1,2,...,n)为H熵空间上的n维矢量空间，对于 这个在多维概念空间的信息力场，由功的原理来建立评价模型， 度量信息力能值，有
2. 评价要素的确定与协同性度量
①因果链：两评价参量间的连接结构单元有向弧叫因果链。
②维度：维度空间的评价参量（因素、变量或指标）的个数。
③节点权数：输入、输出点v(i)的不同因果链个数。节点i的权数 协同性信息量为：
hiq
nmi[
1 nmi
log( 1 )] nmi
log 1 nmi
则系统节点权数的总协同性信息量为：
nm
nm
Hq
hiq
i 1
i 1
log 1 nm i
i=1,2,…,nm, nm为节点总数。
④ 关系：评价参量的互动关系的维度。对于系统的阶层式结构,有 如下关系：r={r1，r2，r3}={在同一层次上并列因果关系，直接因果 关系，间接因果关系}。
设系统的构成评价要素的集合为E=(e1,e2,...,en)，设要素间二 元系统的种类为r=(r1,r2,...,rk)，则构成要素可以形成一个关联矩 阵。
h321 h322 h323 h324 hr321 hr322 368 .0108
w5 x5n
x521
x522
x2 5 n 1
hr42
h421 h422 h423 h424 hr421 0.8104
w6 x6n
x621
x622
x2 6 n 1
hr52
通风系统
生产条件关系环
64个县 客
政府
体
客体 组 织
国家政府 领导小组
主体
省政府 领导小组
主体
地方县、 区
国有大 型企业
焦煤集团 同煤集团 阳煤集团 潞安集团 晋煤集团 煤运集团 山煤集团 中煤集团
可整合的省煤炭局
省发改委 省国资委 省国土资源厅 省环保局 省煤监局 省经委 省监委 金融机构
组织关系环
无压三产品重介旋流选煤技术 高灰高硫高差异性原煤的选煤工艺
安全技术装备水平 安全管理水平
安全生产
客体
生产条件
选煤技术
技术
技术装备
复合铝土泥岩条件下中厚煤层开采技术
开采技术
薄煤层无人工作面开采技术 刨煤机开采技术
轻型支架放顶煤开采技术
厚煤层错层位巷道布置无煤柱 主体
地面生产系统
供电系统
提升系统
运输系统
...
x2 1n 1
hcr11
hc12 hc22 hc32 hc42 0.9750
w3 x3n
x321
x322
x2 3 n 1
hr23
h221 h222 h223 h224 hr221 hr222 13.3554
w4 x4n
x421
x422
...
x2 4 n 1
hr33
社会效益
资效益
主体
效益关系环
经营理念
管理模式
人力资源
企业文化
客体
价值观念
效益形象
主体
企业文化关系环
三、评价模型的建立及案例分析
（一）各协同性评价要素的熵信息量模型建立
1.熵概念的引入
若几率为 fi ni / n ，按照几率、概率与仙农熵函数的关系，系
统的信息量为：
H
w F D cos
若 F x1, x2 , , xn 则由多维矢量空间的欧几里德关系可得：
cos
2
F
x 2 n
F
对于分量，由上述公式得其在特定矢量空间中的能量方程式：
wi xin
Fi 2 xin2 xin
xi21
xi22
x2 in1
那么，全部信息F的能量信息量为：
n
n
W
wi
这个矩阵的元素为ri(ej),这样一些序对(ej,ek1)，(ej,ek2)，...， (ej,ekt)，其中每个序对的关系都属于ri，而ek1，ek2，...，ekt，是e 的其它元素，用Lij表示这些序对的个数，并称为元素ej上的关系ri的 外延长度。依仙农的信息公式，在元素ej上的关系ri的信息量定义为：
t
i 1
ni n
log ni n
t
i 1
fi log fi
t
i 1
pi logpi
熵是对无序混乱分子微观形态的运动在宏观上的描述。在本文的论
题中，评价的协同要素是每个因果链的联结，以此作为协同研究的
基本要素，得出每个协同要素平均信息量对总体协同性的平均信息
量贡献，建立煤炭资源整合系统协同性信息量评价的基本模型。
nc
⑥ 反馈环：若nr为子系统r反馈环数，m为不同子系统数，则有反
馈环数n为：
m
n nr r 1
fri=nr/n，则系统的子系统协同性信息量为：
m
n H fz
n i1
m
fxi log fxi
r 1
nx
log
x
n
由上述各协同性评价要素求得信息量的熵值。
煤 炭 资 源 整 合 系 统 协 同 性 评 价 模 型
因果链 0.699 0.602 0.477 1.875 2.352 3.662 1.8048 6.8732 11.34 0.602 0.699
0
并列因果关系 直接因果关系 间接因果关系
0.699
0
0
0.602
0.602
0
0.477
0.477
0.477
1.875
1.875
1.875
2.352
2.352
煤炭资源整合系统协同性研究
主要内容
研究概述 煤炭资源整合系统协同性分析 评价模型的建立及案例分析 结论及展望
一、研究概述
（一）研究背景
我国的煤炭资源可采储量居世界第三位，煤炭作为我国的主要能源， 在国民经济和社会发展中具有重要的战略地位。
全国煤炭数量多，且以小煤矿为主，长期以来高强度、群体化、粗 放式开发，形成了“多、小、散、乱”的煤炭开发格局。
（二）煤炭资源整合系统各子系统协同性分析
本文从资源条件、生产条件、组织、效益、企业 文化五个方面来研究分析煤炭资源整合系统的协同性。
资源条件
生产条件
企业文化
资源整合系统
组织
效益
资源整合系统关系环
分布
储量大小
资源条件
客体
赋存条件
开采现状
主体
资源条件关系环
煤泥浮选技术
煤层的水、火、瓦斯等自然灾害的监测与防治系统
若设集合（Tn(H)，‖Φi‖）为信息力能n维空间，则在能分 量Wi-1的之后分量Wi 需要产生的全部信息力能信息量为：
i (Wki) i (Wki1) i (Wki Wki1) Bi Bi1 则全部张量的熵值以及全部需要产生的信息量为：
n
n
n
w T
i
i (Wki )
Bi
i 1
以山西省煤炭资源整合系统为研究实例，进行煤炭资源整合协同性实证研 究，对煤炭资源整合系统的各子系统和整个系统进行协同性评价，并对结果 进行分析。
（三）研究创新点
★ 基于信息熵理论的基本原理，构造了煤炭资源整合 系统结构协同性度量尺度的矢量空间、数学模型。
★ 提出了协同性评价的新尺度、评价方法，建立协同 性信息尺度的多维空间来度量和评价煤炭资源整合系 统的协同性。