CC BY
58
может оказаться применение сценариев в задачах стратегического планирования для синтеза желаемого будущего и генерации политик его достижения. Синтез сценариев в автоматическом режиме с использованием БЗ большого объема приводит к порождению огромного количества вариантов, многие из которых имеют незначительные отличия и не представляют интереса для последующего анализа. Поэтому актуальной является задача выделения множества ценных вариантов. Ее решение возможно только в том случае, если сформулированы принципы и критерии оценки сгенерированных сценариев. Рассмотрим способы, которые могут быть использованы для оценки сгенерированных сценариев.
Сценарий можно оценивать по достигнутому исходу или с учетом всего пройденного пути. В общем случае при реализации системы следует предоставить возможность различного подхода к оценке полученных сценариев.
Для оценки сценариев в систему необходимо добавить следующую информацию:
• о целях (конечных и промежуточных), если таковые имеются (в качестве целей могут выступать события и состояния объектов);
• о критериях, которые используются для оценки событий и состояний объектов;
• о предпочтениях экспертов, производящих оценку сценариев по критериям;
• о дополнительных условиях, сформулированных на основе информации о целостном сценарии (например, минимальное число шагов до заданной цели; наибольшее среднее значение заданной характеристики объекта; присутствие в сценарии множества заданных событий и т.п.).
В разработанной версии программного обеспечения предусмотрено вычисление аддитивных и мультипликативных обобщенных оценок целостного сценария на базе экспертных оценок желательных и нежелательных событий, а также оценок состояний объектов. Шкала оценок задается экспертом. В процессе синтеза сценариев в автоматическом режиме можно использовать фильтры для отсеивания вариантов, не удовлетворяющих заданным условиям.
Система синтеза сценариев используется для решения задач прогнозирования на ранних стадиях проектирования технических объектов [1], а также для поддержки процессов стратегического планирования в социально-экономической сфере [2].
Список литературы
1. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Разработка интеллектуальной системы для поддержки процедур изобретения новых объектов. // Тр. 7-й нац. конф. по искусств. интел. с ме-ждунар. участ.: КИИ'2000. - М.: Изд-во физ.-мат. лит., 2000.-Ч. 2. - С. 549-556.
2. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Анализ, синтез и планирование решений в экономике (Учебник для вузов). -М.: Финансы и статистика, 2000. - 368 с.
ИНФОРМАЦИОННАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА «ВОДОСВ» ПО ВЫБОРУ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
В.В. Челноков, Н.В. Меньшутина, В.А. Колесников, О.В. Богословская
Комплексная информационная интеллектуальная система (ИИС) «ВОДОСВ», созданная на кафедре кибернетики РХТУ им. Д.И. Менделеева, нацелена на решение группы задач по подбору оборудования для технологии очистки сточных вод. Основными ее частями являются: система баз данных, экспертная система по выбору оборудования и расчетный модуль материальных потоков. Разработка программного обеспечения для решения поставленной задачи была выполнена с использованием информационных технологий в среде DELPHI [1].
Рассмотрим составные части ИИС, которые являются самостоятельными единицами и могут использоваться как отдельные подпрограммы.
Базы данных
Базы данных, созданные в рамках описываемой
ИИС, содержат информацию по оборудованию и схемам для технологии очистки сточных вод, а также патентную информацию по способам и технологиям очистки стоков гальванических производств.
При разработке системы информационных баз данных была использована модель представления данных в виде диаграмм сущность-связь (реляционная модель представления данных).
С их помощью определяются основные понятия (сущности) интересующей нас области знаний, их свойства (атрибуты) и отношения понятий друг с другом (связи объектов со свойствами). Диаграммы сущность-связь непосредственно используются для проектирования связанных баз данных [2]. Структура модели данных представлена на рисунке 1.
В этой модели отражены связи типа один ко многим и один к одному.
По представленной модели данных была создана расширенная реляционная структура данных (рис. 2), с использованием которой была создана программная оболочка базы данных и система управления этой базой.
Введенные данные можно сохранить на диске в файл, который позже можно использовать при повторном рассмотрении этого стока или при незначительных изменениях состава стока. Программное обеспечение имеет удобную панель управления, расположенную справа, с графическими изображениями в виде стрелок.
Удобство предлагаемого расположения записей облегчает пользователю работу с базой данных, так как вся интересующая информация находится у него перед глазами и исключает необходимость открытия новых окон. База данных «Очистное оборудование» включает в себя около 200 наименований единиц оборудования.
Аналогичные алгоритм создания и компьютер-
ную реализацию имеет база данных «Патенты», которая содержит информацию о 200 патентах в области охраны окружающей среды. Каждая из представленных баз данных может быть использована самостоятельно.
Экспертная система
Ядром предлагаемого программного комплекса является экспертная система (ЭС), позволяющая выбирать очистное оборудование под конкретно поставленную задачу. ЭС функционирует на основе ло-
№ 2, 2002 г.
гических правил, хранимых в базе данных. Базы данных продукционных правил обладают возможностями дополнения и изменения, и, соответственно, ядро комплекса не нуждается в постоянном перепрограммировании, а лишь в периодическом обучении. Такая технология приводит к эффективной работоспособности системы, то есть к качественному выбору аппаратурного оформления для очистки сточных вод.
Данная система начинает обрабатывать запрос пользователя с точки зрения наличия оборудования, используя имеющуюся базу данных «Очистное оборудование». Так как оборудование четко структурировано и для каждой из стадий в большинстве случаев имеется в наличии достаточное количество аппаратов, различающихся по производительности, стоимости, габаритам и т.д., то были разработаны экспертные оценки для каждого типа оборудования и продукционные правила, позволяющие выбирать очистное оборудование для конкретной задачи [3].
На выходе аналитического блока ЭС пользователь имеет набор оборудования, размеченный по стадиям, с возможностью получения исчерпывающей информации по каждому компоненту схемы.
Расчетный модуль
Система имеет интегрированный модуль расчета параметров материальных потоков, работающий по алгоритму последовательной обработки. Строго говоря, модуль представляет собой настраиваемую математическую модель процесса обезвреживания стока. В процессе работы модуля сток заданного пользователем состава проходит последовательно через все стадии очистки, как это и происходит на реальном производстве. На каждом этапе проводится расчет концентраций компонентов с учетом протекающих реакций. Учитывается выпадение осадков, изменение рН среды, реакции с добавляемыми компонентами (реагентный метод дезактивации), изменение объема стока за счет добавления или удаления части материального потока (слив, флотация, добавление растворов) [4]. На финальном этапе расчета выводится отчет с полной информацией по проведенным технологическим операциям и отделенным компонентам (их количеству, форме). Отчет также содержит информацию о конечных концентрациях всех компонентов, которые были введены на начальном этапе, их соответствии (несоответствии) предельно допустимым концентрациям (ПДК). Отчет может быть распечатан на принтере, записан в виде файла данных системы, по которому система в дальнейшем сможет повторить расчет с необходимой коррекцией (измененными условиями).
Результаты
Таблица «Изготовитель»
1. (ID)
2. Название предприятия
3. ФИО руководителя
4. Адрес предприятия
5. Телефон предприятия
6. Интернет адрес
7. E-mail
Таблица «Эффективность»
1. Аппарат (Ю)
2. Эффективность по:
- нефтепродуктам
- азоту
- БПК
- ХПК
- ПАВам
- нитратам
- фосфатам
- общему азоту
- тяжелым металлам
- взвешенным веществам
3. Температура, рН
4. Другие характеристики
1. ID ^
2. Название оборудования Изготовитель ID Назначение
5. Описание Обрабатывает/ не обрабатывает:
I. тяжелые металлы
II. жиры, масла, нефтепродукты
III. взвешенные частицы
IV. органические вещества
V. Дополнительная информация
Рисунок оборудования
Таблица «Модели»
1. Ю
2. Название модели
3. Производительность
4. Занимаемая площадь
5. Энергопотребление
6. Ресурс компонентов
7. Масса
8. Габарит
9. Стоимость
10. Дополнительная информация
Таблица «Ограничения»
1. Аппарат (1Ю)
2. Эффективность по:
- нефтепродуктам
- азоту
- БПК
- ХПК
- ПАВам
- нитратам
- фосфатам
- общему азоту
- тяжелым металлам
- взвешенным веществам
3. Температура, рН
4. Другие характеристики
Рис. 2. Структура базы данных "Очистное оборудование'
и их обсуждение
Работоспособность ИИС была проверена на примере решения конкретной задачи, поставленной кафедрой технологии электрохимических производств РХТУ им. Д.И. Менделеева. Представлен гальванический участок, который включает в себя линию цинкования на подвесках, линию травления печатных плат, линию никелирования, оловянирования и обработки алюминия, линию предварительной подготовки и линию цинкования в барабанах. Производительность цеха составляет: цинкование на подвесках - 3 м2/час;
цинкование в барабанах - 4 м2/час;
оловянирование на подвесках - 1,5 м2/час;
Таблица
Кислотно-щелочные стоки 5,5 м3/час
№ОН 35 мг/л Устанавливается корректировкой рН после очистки от ИТМ и нефтепродуктов
Ка2СОз 35 мг/л
Ка281Оз 9Н2О 3,8 мг/л (0,38 по 8Ю32-) ПДК рыб.вод.хоз.=1,0 по ЯЮ32
8О42- 167 мг/л ПДК рыб.вод.хоз.=100 мг/л
С1- 140 мг/л ПДК рыб.вод.хоз.=300 мг/л
РО43- 8 мг/л (2,62 мг/л по Р) ПДК рыб.вод.хоз.=2,0 мг/л по Р
Шз- 89 мг/л ПДК рыб.вод.хоз.=40 мг/л
Н3ВО3 10,5 мг/л (1,87 мг/л по В) ПДК рыб.вод.хоз.=0,5 мг/л по В
гп2+ 7,3 мг/л ПДК рыб.вод.хоз.=0,01 мг/л
№2+ 0,5 мг/л ПДК рыб.вод.хоз.=0,01 мг/л
8п2+ 0,8 мг/л
Ре общ 6,6 мг/л ПДК рыб.вод.хоз.=0,1 мг/л
Си2+ 7,8 мг/л ПДК рыб.вод.хоз.=0,001 мг/л
А13+ 2,7 мг/л ПДК рыб.вод.хоз.=0,04 мг/л
В13+ 0,06 мг/л
Сахарин 0,01 мг/л
1,4-бутин-диол 0,018 мг/л
Формалин 0,27 мг/л ПДК рыб.вод.хоз.=0,25 мг/л
обработка алюминия - 3 м2/час;
травление печатных плат - 1,5 м2/час;
никелирование на подвесках - 0,5 м2/час. Максимальная концентрация компонентов растворов, представленная в виде кислотно-щелочного стока, с учетом объема стоков, который направляется на очистные сооружения, составляет 5,5 м3/час. В таблице подробно представлены все вещества, участвующие в процессе, их концентрации и ПДК.
Анализ литературы [5,6] показал, что в основной схеме обезвреживания кислотно-щелочного стока гальванического производства можно выделить два
направления работы информационной системы: последовательный подбор оборудования в соответствии со стадиями очистки стока и место подключения расчетного модуля для расчета концентраций ионов тяжелых металлов (ИТМ) при оборотном использовании данного стока.
Информация, полученная по технологической схеме, заносится в экспертную систему путем составления анкеты на основе экспертных оценок, где в дальнейшем и происходит подбор оборудования по методу обработки стока. Для получения полной информации о выбранном модуле пользователь обращается к базе данных по очистному оборудованию.
После каждой стадии обработки сток имеет уже другие показатели, и в схему добавляются новые модули. Расчет новых значений показателей стока производится, исходя из эффективности аппаратов, информация о которой предоставляется фирмой-производителем.
В результате расчетов была получена технологическая схема очистки кислотно-щелочных стоков (рис. 3). На стадии предварительной очистки стока наиболее эффективным оказался усреднитель с побудительным перемешиванием сточной воды, созданный на базе НПО "Технология". Для обеспечения необходимого усреднения сточных вод по концентрации резервуар должен быть оборудован устройством, которое обеспечивает постоянство расхода выходящей из усреднителя воды. Наиболее удобными в эксплуатации данной схемы являются перфорированные трубчатые барботеры [7]. При наличии в сточной воде взвешенных веществ барботеры должны не только перемешивать воду, но и препятствовать выпадению этих веществ.
На стадии первичной обработки стока происходит выпадение гидроксидов, используется реактор-
со взвешен- ОГШ-1101К-01 ным фильтром
Рис. 3. Схема очистки стоков, разделенная на стадии обработки
нейтрализатор [7].
На стадии вторичной обработки отстойник-осветлитель со взвешенным фильтром разделяет полученную суспензию. Если четкое разделение суспензии не достигается, то подключается центрифуга ОГШ-1101К-01 НИИ КВОВ АО "БИФАР", где под действием мощного силового поля получается любая степень полного разделения. Состав шлама непостоянен и зависит от применяемых в гальваническом цехе растворов и используемых на очистных сооружениях химикатов. Санитарными правилами, изданными Министерством здравоохранения РФ, гид-роксидные осадки сточных вод гальванических про-
изводств разрешается подвергать долговременному складированию (захоронению) лишь на специальных полигонах, исключающих вынос ИТМ в окружающую среду. Оставшийся раствор отправляется в канализацию только в случае, если ПДК очищенной воды соответствует нормам рыбохозяйственного ПДК, если не соответствует, то сток идет на доочи-стку от растворенных в нем веществ при помощи электродиализного аппарата обессоливания гальваностоков, созданного на базе РХТУ им. Д.И. Менделеева. Только после этого [8] в зависимости от степени очистки сток либо возвращается на стадию предварительной очистки, тем самым замыкая круг водооборота, либо опять же направляется в канализацию с разбавлением в несколько раз.
Именно на стадии возвращения воды в оборотный цикл интересно проследить, какова концентрация тяжелых металлов в сточной воде. Подключив расчетный модуль, можно легко подсчитать, насколько сточная вода избавилась от загрязняющих ее анионов солей и катионов тяжелых металлов. Модуль обладает гибкой системой настройки из главного меню, позволяющей существенно снизить затраты времени на расчеты примерно в 10 раз за счет удаления (в некоторых случаях это допустимо) ненужных стадий обработки сточных вод.
Список литературы
1. Гиляревский Р.С., Залаев Г.З., Родионов И.И, Цветко-ва В.А. Современная информатика: наука, технология, деятельность/ Под ред. Ю.М. Арского. - М.: ВИНИТИ, 1998. - 220 с.
2. Петер Пин-Шен Чен. Модель сущность-связь - шаг к единому представлению о данных. //СУБД, 1995. - № 3. - 137 с.
3. Дорохов И.Н., Кафаров В.В. Системный анализ процессов химической технологии: Экспертные системы для совершенствования процессов гетерогенного катализа. - М.: Наука, 1989. - 376 с.
4. Кафаров В.В., Ветохин В.Н. Основы автоматизированного проектирования химических производств. - М.: Наука. 1987. - 623 с.
5. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы для экологической безопасности / Основы энвайронменталистики: Учеб. для студентов технич. и техно-логич. специальностей. - 3-е изд., перераб. и доп. - Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 2000. - 800 с.
6. Виноградов С.С. Экологически безопасное производство / Под ред. проф. В.Н. Кудрявцева. - М.: Производственно-издат. предприятие «Глобус», 1998. - 302 с.
7. Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод / Под ред. А.И. Жукова. - М.: Стройиздат, 1977. - 204 с.
8. Капустин Ю.И., Колесников В.А., Крючкова Л.А., Ко-карев Г.А. Электрофлотационная технология очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты. //Химическая промышленность, 2000. - № 7. - С. 53.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИНСТРУМЕНТОВ РАЗРАБОТКИ WEB-ПРИЛОЖЕНИЙ
Д.И. Ивашкин, В.А. Масюков
Благодаря повсеместному развитию Интернета, предприятиям и организациям предоставляется удобная возможность информировать потенциальных клиентов о своих товарах и услугах высокоскоростным и экономичным способом, организовав собственный web-сайт. Но так как возможности Интернет-технологии постоянно растут, то в настоящий момент необходимо строить гибкий, управляемый данными и мгновенно реагирующий на изменяющиеся нужды посетителей web-сайт.
Рынок программ для создания web-приложений постоянно растет, и часто при создании сайта разработчик приходит в затруднение, выбирая из этого набора необходимое ему средство.
Первые средства разработки динамических сайтов, такие как Microsoft Active Server Pages (ASP), PHP (Perl Hypertext Preprocessor, первоначально именовавшийся Personal Home Pages) и Perl, удовлетворяли всем необходимым по тем временам требованиям. Но со временем разработчики web-при-
ложений стали обнаруживать, что многие элементы их web-проекта невозможно реализовать существующими средствами без расширения их функциональных возможностей другими языками программирования путем подключения пользовательских библиотек на C++, VisualBasic и т.д. В результате этого разработчику приходится изучать как минимум два-три языка программирования для реализаций своих идей. Чтобы этого избежать, многие разработчики создают собственные средства разработки web-приложений, специализированные для конкретного web-проекта. В результате этого появились средства разработки web-приложений нового поколения, такие как Cold Fusion фирмы Allaire Corporation, Jagg фирмы BulletProof, LiveWire фирмы Netscape и прочие. Они являются более гибкими и обладают широкими возможностями в построении web-сайтов. Большинство из этих средств работают согласно схеме "маленькая CGI-программа, большой процесс-партнер"[1]. Такой механизм уменьшает накладные
