Научная статья на тему 'Модель распределенной системы идентификации предаварийных ситуаций технологических процессов'

Модель распределенной системы идентификации предаварийных ситуаций технологических процессов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
173
72
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Жедунов Руслан Равкатович

Разработана модель распределенной системы идентификации предаварийных ситуаций технологических процессов. В состав модели входят структурная схема системы, диаграммы «сущность-связь» для локального компонента системы и централизованного хранилища структуры технологических модулей, а также данных и знаний экспертов о предаварийных ситуациях данных модулей. Описан процесс взаимодействия компонентов системы. Модель может быть использована для построения распределенной системы идентификации предаварийных ситуаций технологических процессов, использующей Интернет-технологии, что впоследствии позволит снизить опасность эксплуатации технологических объектов различных типов, а также увеличить эффективность работы установок за счет сокращения остановов при ложном срабатывании систем автоматической сигнализации. Библиогр. 4. Ил. 3.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MODEL OF DISTRIBUTED SYSTEM FOR IDENTIFYING PRE-EMERGENCY SITUATIONS IN TECHNOLOGICAL PROCESSES

The model of distributed system for identifying pre-emergency situations in technological processes has been worked out. The model consists of the structural pattern of the system, diagrams substance relations type for the local component of the system and for centralized storage for the structure of technological modules, for data and experience of the experts about pre-emergency situations of the given modules. The process of component interaction of the system has been illustrated. The model can be used for creating distributed system for identifying pre-emergency situations in technological processes with the help of Internet-technologies, what will reduce the danger from operation on the technological objects of different types and increase the efficiency of these objects due to less number of stops when misoperation of the automatic system occurs.

Текст научной работы на тему «Модель распределенной системы идентификации предаварийных ситуаций технологических процессов»

УДК 621.357

Р. Р. Жедунов Астраханский государственный технический университет

МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПРЕДАВАРИЙНЫ1Х СИТУАЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В современной практике для своевременной идентификации пред-аварийных ситуаций (ПАС) на технологических установках часто используются программные средства, реализующие алгоритмы работы с нечеткой информацией. Данные средства представлены, в частности, экспертными и другими системами, которым присущи элементы искусственного интеллекта [1].

Как правило, формирование массива нечеткой информации осуществляется с привлечением экспертов, имеющих достаточный опыт эксплуатации технологических объектов соответствующего вида. Однако в случае, если изменение структуры или характеристик технологического объекта происходит достаточно часто, поддержание массива нечеткой информации в актуальном состоянии становится затруднительным. Кроме того, разобщенность экспертов часто служит причиной разработки для одного и того же класса объектов нескольких разных экспертных систем, что замедляет развитие каждой из них ввиду возникновения противоречий в наполнении и структуре.

Для устранения указанных недостатков необходимо создание доступного Интернет-хранилища для аккумуляции данных и знаний по типовым блокам технологических установок (компрессоры, теплообменники, двигатели и т. д.) о технологических параметрах; лингвистических переменных, описывающих блоки, и их термах; регистрируемых экспертах, заносящих данные в хранилище.

Предлагавшаяся ранее в ряде работ структура систем идентификации предаварийных ситуаций [2, 3] не включает в себя элементы модели распределенного хранилища знаний о признаках предаварийных ситуаций. Таким образом, разработка модели распределенной системы подобного рода является актуальной.

Для выделения объектов, данные и знания по которым должны аккумулироваться в системы, предлагается использовать подход, описанный в [4] и опирающийся на методы анализа видов, показателей и критичности отказов (АВПКО), а также методику формирования системы идентификации предаварийных ситуаций (СИПАС) [1].

Структурная схема системы приведена на рис. 1.

Зарегистрированным экспертом с использованием данных и знаний централизованного хранилища в локальной СИПАС формируется модель технологической установки как источника ПАС. Данные по структуре и ПАС технологических модулей, описания которых отсутствуют в хра-

нилище, заносятся в него; впоследствии экспертами для модулей формируются функции принадлежности для различных термов лингвистических переменных и ситуаций.

Огщсащв Аварийные сктудаи

техЬйшГичвггйЮ нюд^Пяше прайма

Рис. 1. Структурная схема распределенной СИПАС

В ходе эксплуатации установки проводится также накопление данных о нарушениях нормальной эксплуатации её технологических модулей.

На основании статистических данных о нарушениях, а также описаний модулей установки как источников ПАС формируются данные анализа установки в целом как источника ПАС. С учетом данных анализа и показаний датчиков в ходе технологического процесса осуществляется выявление ПАС.

Статистические данные по идентифицированным на установке ПАС заносятся в СУБД централизованного хранилища.

На рис. 2 и 3 приводятся диаграммы «Сущность-связь», отображающие соответственно сущность локальной СИПАС и централизованного хранилища данных (для типового технологического модуля).

Ситуация

Технологический модуль

Название ситуации Название режима (КЕС) Название модуля (Ж)

Название модуля

Шифр модуля от производителя Описание

Г од начала выпуска Производитель

Компонент ситуации / ' Название режима (Ж)

Название модуля (Ж)

Название терма (Ж)

Название параметра (Ж)

Название ситуации (Ж)

ФП1

ФП2

ФПЗ

ФП4

ФП5

ФП6

ФП7

ФП8

ФП9

ФП10

Шифр правила

Режим

I

Название режима Название модуля (Ж)

Описание

І 1

Терм

Название режима (Ж.)

Название параметра (Ж)

Название модуля (Ж)

Название терма

ФП1

ФП2

ФПЗ

ФП4

ФП5

ФП6

ФП7

ФП8

ФП9

ФП10

Параметр

г 1

Название параметра.

I Название модуля (Ж)

Описание параметра Вид параметра

Диапазон

Название модуля (ПЕС) Название режима (РК) Название параметра (Ж!)

Верхняя граница Нижняя граница

Рис. 2. Диаграмма «Сущность-связь» для локальной СИПАС

Локальная СИПАС обеспечивает хранение модели конкретной технологической установки как источника предаварийных ситуаций. Данная модель включает в себя следующие элементы: Технологический модуль, Режим, Параметр, Диапазон, Терм, Ситуация, Компонент ситуации.

Элемент Технологический модуль содержит описание модуля технологической установки. Модель установки в целом формируется на основе описаний моделей составляющих ее технологических модулей.

Технологический модуль характеризуется некоторыми Режимами, Параметрами, которые могут носить непрерывный либо описательный характер, а также Ситуациями, которыми определяется в общем состояние Технологического модуля.

Параметр модуля, выражаемый непрерывной величиной, в разных режимах характеризуется некоторым диапазоном его возможного изменения. На основании диапазона изменения данного параметра и с учетом знаний экспертов формируются значения функции принадлежности для термов, соответствующих параметру лингвистической переменной.

Использование системой значений лингвистических переменных, описывающих состояние объекта, обеспечивается непосредственным их занесением в хранилище Терм.

Элемент Ситуация определяется некоторым сочетанием значений лингвистических переменных, характеризующих состояние объекта. Для каждой лингвистической переменной, включаемой в набор, экспертом формируется набор значений функции принадлежности, характеризующий соответствие каждого ее терма наличию данной ситуации на объекте управления. Атрибут Шифр каждого Компонента определяет характер его участия в логической формуле определения состояния объекта.

Рис. 3. Диаграмма «Сущность-связь» для Интернет-хранилища данных

В ходе получения показаний датчиков и описательных данных, характеризующих состояние объекта, по сочетаниям значений функций принадлежности делается вывод о наличии на объекте той или иной ситуации.

Так как знаний одного эксперта часто бывает недостаточно для качественного задания описаний аварийных и предаварийных ситуаций, то модель централизованного хранилища данных и знаний о предаварийных ситуациях типовых технологических модулей должна обеспечить включение и использование для идентификации предаварийных ситуаций статистических данных о работе множества аналогичных модулей, а также знаний множества экспертов об их работе.

Структура хранилища во многом подобна структуре локальной СИПАС, однако дополнительно включает в себя сущность Эксперт и соответствующие ей дополнительные атрибуты сущностей Ситуация, Компонент и Терм.

Взаимодействие локальной СИПАС с централизованным хранилищем данных и знаний о предаварийных ситуациях технологических модулей выглядит следующим образом: множество пользователей, эксплуатирующих типовые технологические модули, регистрируют в качестве экспертов в централизованном хранилище; вводят описания установок и ситуаций, характерных для них; формируют значения функций принадлежности для термов лингвистических переменных параметров и ситуаций. Путем статистической обработки, а также в ходе обсуждения экспертами состава каждой ситуации формируются объективные данные по составу аварийных ситуаций типовых модулей (а также рекомендации по выводу установок из них), которые в дальнейшем могут быть импортированы в локальные СИПАС.

Разработанная модель позволит реализовать систему идентификации предаварийных ситуаций на технологических объектах, использую-

щую знания множества экспертов о различных типовых технологических модулях. Это повысит эффективность использования установок за счет снижения доли простоев в эксплуатации и уменьшения размеров штрафов за экологические нарушения, связанные с возникновением аварий.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Проталинский О. М. Применение методов искусственного интеллекта при

автоматизации технологических процессов: Моногр. / Астрахан. гос. техн. ун-т. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2004. - 184 с.

2. Проталинский О. М., Филоненко А. В. Распознавание предаварийных ситуа-

ций на технологических объектах управления // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2003. - № 8. - С. 26-27.

3. Проталинский О. М. Модуль идентификации предаварийных ситуаций в составе 8САБЛ-системы // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2003. - № 9. -С. 28-30.

4. Статистические методы анализа безопасности сложных технических систем: Учеб. / Под ред. В. П. Соколова. - М.: Логос, 2001. - 231 с.

Получено 19.09.05

MODEL OF DISTRIBUTED SYSTEM FOR IDENTIFYING PRE-EMERGENCY SITUATIONS IN TECHNOLOGICAL PROCESSES

R. R. Zhedunov

The model of distributed system for identifying pre-emergency situations in technological processes has been worked out. The model consists of the structural pattern of the system, diagrams “substance -relations” type for the local component of the system and for centralized storage for the structure of technological modules, for data and experience of the experts about pre-emergency situations of the given modules. The process of component interaction of the system has been illustrated. The model can be used for creating distributed system for identifying pre-emergency situations in technological processes with the help of Internet-technologies, what will reduce the danger from operation on the technological objects of different types and increase the efficiency of these objects due to less number of stops when mi-soperation of the automatic system occurs.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.