CC BY
4
УДК 004.822
Киселева Е.А., Савицкая Т.В.
РАЗРАБОТКА БАЗЫ ЗНАНИЙ АНАЛИЗА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОПАСНОСТЕЙ И УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ УСТАНОВКИ СТАБИЛИЗАЦИИ ДЕЭТАНИЗИРОВАННОГО КОНДЕНСАТА
Киселева Елена Алексеевна - магистрант 2-го года обучения факультета цифровых технологий и химического инжиниринга; e-mail: lenochka_7110@mail.ru
Савицкая Татьяна Вадимовна - д.т.н., профессор кафедры кибернетики химико-технологических процессов. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия.
В данной статье рассматривается современное состояние анализа риска возникновения аварийных ситуаций на опасных производственных объектах. Приведены разработанные продукционные правила, которые были реализованы на основе технологического регламента установки стабилизации деэтанизированного конденсата. Представлена реализация разработанных правил в программном обеспечении "Эксперт ". Ключевые слова: деэтанизированный конденсат, база знаний, опасный производственный объект.
DEVELOPMENT OF KNOWLEDGE BASE FOR ANALYSIS OF OPERATIONAL HAZARDS AND SAFETY MANAGEMENT OF INSTALLATION OF STABILIZATION OF DETHANIZED CONDENSATE
Kiseleva E.A., Savitskaya T.V.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
This article discusses the current state of the analysis of the risk of emergencies at hazardous production facilities. The developed production rules are given, which were implemented on the basis of the technological regulations of the deethanized condensate stabilization plant. The implementation of the developed rules in the «Expert» software is presented.
Keywords: deethanized condensate, knowledge base, hazardous production facility.
Анализ производственных опасностей является важной задачей для предотвращения возникновения аварийных ситуаций на опасных производственных объектах (ОПО). Авария на ОПО может привести не только к экономическим последствиям, но и к экологическим, нанося вред окружающей среде и человеку. Сургутский завод по стабилизации конденсата является опасным производственным объектом, его технологические процессы характеризуются повышенной
взрывопожароопасностью и вредностью для окружающей среды и здоровья человека. На заводе используются опасные вещества такие, как: смесь нефтегазоконденсатная деэтанизированная,
конденсат газовый стабильный, широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ). Эти вещества являются взрыво- и пожароопасными, а также токсическими.
На основе таблицы технологического регламента установки стабилизации деэтанизированного конденсата по неполадкам на типовом оборудовании (колонна К-801-1,2 и печь П-801-1,2) были разработаны модели представления знаний в виде продукционных правил.
Продукционные правила (PR) - это структурно-лингвистические модели представления знаний предметной области в виде рекомендаций, указаний, стратегий или эвристических правил, которые формально записываются в виде следующих пар [1]: PRl::=ЕСЛИ (ситуация), ТО (действие) PR2::=ЕСЛИ (условие применимости), ТО (действие)
PRз::=ЕСЛИ (причина), ТО (следствие) РИ4::=ЕСЛИ (посылка), ТО (заключение)
Для формализованного представления знаний необходимо формировать продукционные модели с использованием лингвистических переменных и операций алгебры логики. Лингвистические переменные - переменные, значениями которых являются термины (слова, фразы, предложения), выраженные на естественном языке [1].
Ниже представлен пример двух правил и моделей представления знаний: второе правило вытекает из первого.
PR1: Если «Давление ШФЛУ на выходе колонны К-801-1» = <меньше 1,08 МПа> или «Давление ШФЛУ на выходе колонны К-801-1» = <больше 1,32 МПа>, то «Неисправность прибора поз PIRCAHL 8350» = <да> или «Неисправность клапана регулирующего поз. PV 8327» = <да>.
М1 = [((XI = М) V (XI = В)) ^
^ ((Х30 = У) V (Хз2 = У))]
PR2: Если «Неисправность прибора поз PIRCAHL 8350» = <да> или «Неисправность клапана регулирующего поз. PV 8327» = <да>, то «Перейти на ручное управление» = <да> и «Вызвать дежурного прибориста КИП и А» = <да> и «Наладить работу прибора поз. PIRCAHL 8350» = <да> или «Произвести ремонт клапана регулирующего поз. PV-8327» = <да> и «Сообщить начальнику УСК-2, начальнику смены завода, начальнику смены КИП и А» = <да>.
М2 = [((Х30 = У) V (Х32 = У)) ^ ((Х57 = У) л л (Х58= У) л (Х59 = У) V (Х61= У) л (Х63= У))]
Значения лингвистических переменных: М -меньше, В - больше, У - да.
Всего в работе было разработано 33 правила по 93 лингвистическим переменным. Правила были
разработаны для анализа действий лиц, принимающих решения при аварийной ситуации по таблице технологического регламента установки стабилизации деэтанизированного конденсата.
Для того, чтобы программное обеспечение «Эксперт» [2] по разработанной базе знаний могло выдавать не только причины возникновения неполадок, а также возможные отказы по этим причинам, были разработаны «обратные правила» -от следствия к причине. Таким образом, добавилось еще 23 правила.
РЯ1: Если «Неисправность прибора поз PIRCAHL 8350» = <да> или «Неисправность клапана регулирующего поз. PV 8327» = <да>, то «Давление ШФЛУ на выходе колонны К-801-1» = <меньше 1,08 Мпа> или «Давление ШФЛУ на выходе колонны К-801-1» = <больше 1,32 МПа>.
М1 = [((Х30 = У) V (Х32 = У)) ^ ^ ((Х1 = М) V (Х1 = В))] Разработанные правила были реализованы в программном обеспечении «Эксперт» [2]. В
программном обеспечении «Эксперт» можно задавать либо простые правила, либо сложные, но только через союз «и». Таким образом, при реализации правил с союзом «или», они были разбиты на простые правила. Правило 1 на рисунке 1 соответствует первой части условия правила 1 модели М1 (Если «Давление ШФЛУ на выходе колонны К-801-1» = <меньше 1,08 МПа>), а правило 3 соответствует второй части условия правила 1 модели М1 (Если «Давление ШФЛУ на выходе колонны К-801-1» = <больше 1,32 МПа>). Правило 2 (рис. 1) соответствует первой части условия правила 2 модели М2 (Если «Неисправность прибора поз PIRCAHL 8350» = <да>), а правило 4 - второй части (Если «Неисправность клапана, регулирующего поз. PV 8327» = <да>). Таким образом, были разбиты все правила с союзом «или» на простые правила. Было реализовано 55 правил в «Эксперте» из 33 и 36 правил при разбиении 23 «обратных правил».
правило!; если
Дав ленненав ыход е_колонныК-801 - 1_меныне_1.08_Мпа=да
Ней спр авно стьпри бор a_no3_PIRC AHL_8 3 5 0=да, правило2: если
Ней спр авно сть при öop a_no3_PIRC AHL S 3 5 0=да
ч_г
И
\=да и
С о о бщитьн ач_У СК-2_нач_смен ы_заво да_н ач_смены_КИП_и^А=д а и Наладить_р аботу при бор а поз. PIRC AHL8 3 5 0=да, правилоЗ: если
Ддк ленневав ыход е_колонны_К-801 - 1_болыпе_1.32_Мпа=да
Неищтрадность^слал^ 8327=да.
правило4: если
Нешш]Щ1наст^ 8327=да
HJ
И
\=да и
С о о бщитьн ач_У СК-2_нач_смен ызаво дан ач_смены_КИП_и^А=д а и Произвести_ре\10нт_кл_рег^™щ^то1Ц£г^поз. PV-8327=да,
Рис. 1. Разбиение сложных правил на простые
На рисунке 2 показано окно редактора базы знаний, в котором прописываются разрешенные значения лингвистических переменных, вопросы, а также сами правила.
На рисунке 3 представлено окно хода консультации. Выбирается цель консультации «наладить_работу_прибора_поз_РЖСАНЬ_8350», после этого появляется вопрос подсистемы вывода о значении давления.
При положительном ответе на этот вопрос, консультация выдаст советы необходимости выполнения той или иной цели по заложенным ранее правилам в базе знаний. При отрицательном ответе на вопрос о значении давления выводится следующий вопрос подсистемы вывода о неисправности прибора (рис. 4). Далее также выбирается ответ и выводятся действия персонала по заложенным правилам.
0 Редактор Б.З.
I
Файл Шаблоны РедастмровэниЕ Помощь
О в
? ЯМ &
ра5решзн(Давлвннв_на_выи1де_колонны_К-ЭС1-1_меньше_1 08_Мпа]=да,нет разрешзн(Неисправнос1ь_при(>сра_псз_Р1ВСАН1_8350 ]=да нет ра5решзн(Перейгн_на_р!)Ч№ое_1|граЕление)=да,нет ра5решзн(Вызвать^ежчрнаго_гри(1орнстд_КИП_н_А)=да,нет разрешзн(Н аладить_ рабетч_п()иЛора_п1>з._Р1Р САН Ь_8350)-да нет
разрешзн(Сообщить_начагыв*^ЫСК-2_нвчальни^^смень1_заЕша_начальнм111.смены_КИП_и_А}=аа,нет вопрос(Давленне_на_выщце_к(мшнны_!\-901 -1_меньше_1 03_Мпа)= Давл_меныие_103_Мпз? правило1: если
Давление_на_выхсде_копо«ны_1\-Е01 -1_меньше_1,08_Мпа=да то
Неисправность_прибора_поз_Р1Р1[АН[-_83Е0=да.
правило?: если
Неисправность_прибора_поз_Р1Р|[АН[-_83!)0=да то
Перейти_на_ручное_упрэвление=да и Вызвать_дежурнопо_прнй(Ч1«с1й_КИП_н_А=да и Соо6щить_нач_УСК-2_нач_смены_эавсда_нач_смены_КИП_и_А=да и Н аладигь_райоту_привора_поз._Р1ВСАН Ь_93Б0=да.
Рис 2. Редактор базы знаний
Рис. 3. Ход консультации
Рис. 4. Ход консультации (продолжение)
Разработанная база знаний позволяет выбирать пользователем цели консультации, куда входят практически все действия персонала и ответственных, после того как выбрана цель -выводятся вопросы, ответив на которые пользователь получает результат консультации, в котором содержится, чаще всего, совет необходимости выполнения той или иной цели исходя из заданной базы знаний.
Разработанная база знаний имеет практическое значение для предотвращения возникновения и ликвидации аварийной ситуации на опасном
производственном объекте - установке стабилизации деэтанизированного конденсата.
Список литературы
1. Егоров А.Ф., Савицкая Т.В., Михайлова П.Г., Лёвушкина С.А. Химическая и биологическая безопасность: модели, методы и интеллектуальные системы управления безопасностью. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2012. 220 с.
2. Эксперт v1.0//Freeware & Shareware [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.softholm.com/download-software-free4137.htm (дата обращения: 24.11.2020).
