CC BY
38
УДК 528.5: 528.48 В.С. Хорошилов СГГ А, Новосибирск
РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОДЕРЖАНИЯ И ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ
V.S. Khoroshilov SGGA, Novosibirsk
THE DEVELOPMENT OF EXPERT INFORMATION SYSTEM, ITS STRUCTURAL -AND - FUNCTIONAL CONTENT USED FOR OPTIMUM GEODETIC MAINTENANCE OF ENGINEERING OBJECTS
One of the major problems at designing geodetic works at installation of the process equipment of large installations and industrial complexes is an optimum choice of methods and means of measurements.
In given clause questions of development of the structurally functional maintenance of information expert system for optimum geodetic maintenance of engineering objects are considered. As initial a component software products were used: MS Access 2003, an empty environment expert system CLIPS and MS PowerPoint.
Examples of realization of modular representation of knowledge in environment CLIPS and purpose of the developed program module «The dynamic designer of forms» for realization of step-by-step management by process of optimization of a choice of means of measurements for the decision of concrete industrial problems.
Строительство крупных промышленных и научных комплексов, таких как ускорители заряженных частиц, атомные электростанции, крупные гидроузлы, радиотелескопы и антенные комплексы, многоканальные оптические установки и точные технологические конвейеры - требует геодезического сопровождения на всех стадиях строительного, монтажного и пусконаладочного процессов, а также в период эксплуатации. Задачи геодезического обеспечения чрезвычайно разнообразны как по точности, так и методическим особенностям, а для их решения необходимы специальные меры строительного и технологического характера, которые возможно предусмотреть только на стадии проектирования инженерного объекта. При этом важнейшей задачей при проектировании геодезических работ является оптимальный выбор, разработка и рациональная методика применения специальных геодезических приборов, приборов общего назначения, а также нестандартизированных специальных приборов индивидуального изготовления.
За предыдущие годы накоплен колоссальный опыт геодезических работ, разработаны и созданы уникальные в своем роде специальные нестандартизированные приборы, устройства и различное оборудование - и всё это исчисляется тысячами наименований. Многие из этих приборов,
систем и устройств - уникальны, дорогостоящие и единичны; сохранились в ряде организаций и в тоже время редко используются. В тоже время в практику инженерно-геодезических работ интенсивно внедряются и современные средства измерений, такие как электронные тахеометры, лазерные сканеры и спутниковые методы. Имеющийся чрезвычайно большой объём информации в рассматриваемой предметной области слабо систематизирован и обобщён, недостаточно хорошо изучен и утрачивается в условиях имеющего место снижения преемственности знаний между поколениями. Практически полностью отсутствует в геодезии использование современных информационных технологий для системного накопления, сохранения, обновления и реализации инженерии знаний, в том числе в области оптимизации выбора методов и средств геодезического обеспечения инженерных объектов; и всё это при том, что «при монтаже технологического оборудования трудоёмкость инженерно-геодезических измерений достигает 15-20% общей трудоёмкости» [1].
При современном уровне развития информационных технологий, в условиях возрастания разнообразия, сложности и прецизионности инженерных объектов, постоянного расширения арсенала методов и средств геодезических измерений существует необходимость систематизации достигнутого уровня научного и практического знания и принятия решения на новой методологической и технологической информационной основе для активного и научно-обоснованного выбора методов и средств геодезического обеспечения инженерных объектов с целью оптимизации выбора средств измерений по точности, оперативности использования, наименьшим затратам и производительности труда. Это имеет место, как при проектировании геодезических работ на уникальных объектах, так и на других, но ещё более распространённых объектах производства строительно-монтажных работ, а также в эксплуатационный период.
В процессе разработки геодезической информационной экспертной системы (ЭС) для оптимального выбора методов и средств измерений при проектировании геодезических работ на инженерных объектах использовались преимущества компонентной технологии [2], где компонента это готовый исполняемый программный модуль, чётко реализующий определённые функции и коммуникационные интерфейсы взаимодействия с другими компонентами. В нашем случае в качестве исходных компонент использовались программные продукты: MS Access 2003, «пустая» инструментальная оболочка экспертной системы CLIPS и MS PowerPoint. Структурно-функциональное содержание информационной экспертной системы представлено на рис. 1.
В качестве первой компоненты для разработанной геодезической информационной экспертной системы послужила инструментальная среда разработки реляционных баз данных MS Access 2003. Были разработаны структура и концептуальные понятия базы данных, определено их функциональное содержание [3].
Рис. 1. Структурно-функциональное содержание информационной
экспертной системы
В качестве второй компоненты использовалась «пустая» инструментальная оболочка CLIPS. Существующая в настоящее время версия (6.21, 2002 г.) может эксплуатироваться на платформах UNIX, DOS, Windows и Macintosh и является хорошо документированным и доступным программным продуктом. С точки зрения разработки информационных экспертных систем CLIPS очень удобен, так как позволяет проводить полный цикл создания экспертной системы без привлечения каких-либо других инструментов, при этом предоставляя мощные возможности по отладке экспертной системы. Для конечного пользователя наиболее важным является наглядность и удобство работы с интерфейсом ЭС. Стандартная среда CLIPS не обеспечивает таких возможностей, поэтому данная задача была решена расширением функциональных возможностей CLIPS в результате разработки специального приложения CLIPSmod - «Модифицированный CLIPS». В результате добавления функций (создано 24 дополнительные функции) появились возможности:
- Для создания элементов интерфейса и управления ими;
- Для работы с базами данных;
- Для модульного представления знаний.
Возможность модульного представления знаний в инструментальной оболочке CLIPS позволяет решать задачу создания различных по назначению отдельных модулей в «базе знаний» экспертной системы, содержащих знания о различных средствах измерений и контролируемых геометрических параметрах для различного по назначению технологического оборудования (рис. 2).
Рис. 2. Фрагмент представления «знаний» в оболочке CLIPS о точности монтажа, категории геодезического контроля при монтаже прокатных станов
В качестве третьей компоненты использовалась инструментальная среда MS PowerPoint. Её основное назначение - это наглядное представление файлов (графических, текстовых) для визуального представления знаний в «базе знаний» экспертной системы, т. е. по существу, она определяет (визуально) границы работы экспертной системы.
Оптимальный выбор методов и средств измерений при проектировании геодезических работ для монтажа технологического оборудования крупных установок и промышленных комплексов осуществляется по технологической схеме, предложенной автором в работе [4] в следующей последовательности:
- Выбор объекта контроля: технологическое оборудование ускорителей заряженных частиц, цементных и металлургических заводов, ТЭЦ, АЭС, прокатных станов и т. д.;
- Выбор категории контроля, точности геодезических измерений, квалификации исполнителей, экономические ресурсы;
- Вычисление значения параметра оптимизации для различных геодезических методов и средств измерений;
- Учёт влияния внешних и производственных условий;
- Расчёт трудоёмкости использования выбранных средств измерений;
- Окончательный выбор средства измерений и обоснование выбора.
Для управления процессом оптимизации выбора средств измерений был разработан программный модуль «динамический дизайнер форм» (рис. 3), встраиваемый в приложение CLIPSmod, и который позволяет пошагово управлять процессом при решении конкретных задач.
Рис. 3. «Динамический дизайнер форм» для управления процессом оптимизации выбора средств измерений
Выбор типа контролируемого параметра, назначение точности геодезического контроля и диапазона измерений с последующей выборкой методов и средств геодезических измерений для выбранного контролируемого параметра и последующей оптимизацией выбранных средств измерений отражается на экране компьютера; предусмотрено поэтапное объяснение принятия решения с возможностью просмотра в окне
вывода, распечаткой на принтере и возвратом на предыдущие уровни. Выбор средств измерений по типу контролируемого параметра представлен на рис. 4.
PowerPont CUP5 MS Access Настрсиги О програйте выход
СПИСОК ПРИБОРОВ
Тotal Station 3605 DR GPT-7005I
Total Station 3305 DR GPT -3002N
GTS-235N "Сибирь" Trimble М3 - 5"
GTS239N Trimble МЗ-З"
GTS-236N Trimblt Total Station 5600
GTS-23SN Total Station 3303 DR
GTS-233N GPT-7005 "Сибирь"
GPT-3007N GPT-7003 "Сибирь"
GTS-236N "Сибирь" GTS-233N "Сибирь"
Trimble S6 Servo GPT-7001 "Сибирь"
GTS-239N "Сибирь” GPT -3003N
Total Station 3605 DR Arctic GPT-7003i
Total Station 3603 DR Arctic GPT -7002i
Total Station 3603 DR GPT-70011
Total Station 3602 DR GPT-7005
Total Station 3601 DR GPT-7003
Total Station 3303 X-treme GPT-7002
Total Station 3305 X-treme GPT -7001
GPT-3005N GPT-7002 "Сибирь"
Вы выбрали следумшми прибор МАРКА ПРИБОРА: ОРТ 70021 КЛАСС ПРИБОРА: Тахеометры
ПОДКЛАСС: Игх.иогчггтош ИЗГОТОВИТЕЛЬ: Торсол ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЙ УГЛА: ГК: 0- 160 град. ВК: НО 4*>грлд.
ТОЧНОСТЬ И.1МЕРЕИИЙ УГЛА: 7' '
ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИЯ РАСТ.: до )000м - по 1 призме; ; до 250м - бея
отражателя
ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ PACT.! ±(?мк + 2ppm) - с отражателем; Пии до 250м - Без отражателя (до 25м ±10мм)
ПРЕДЕЛ ИЗМЕРЕНИИ по ВК: В.К.: ±40 - 45 град.)
ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИИ но ВК: 1,5 мм - на 100 метров
ОСОБЕННОСТИ ПРИБОРА: Window« CE.Het 4.2 - ьозмолмости ПК; графический интерфейс : оперативная память 64Н6: цветной графический сенсорный экран: створоукааатель; карта Compact Flahe; интерфейс Bluetooth, USB; технология цифрой« изображении: ПО ТopSUHV (съемка и вынос в натуру)
КОНТРОЛЯРУЕМЬЕ IIAPAHKTPU: контроль размера длит. Контроль размера угла
НЕ ТОЛЫ ПО KOHTPOJtO АЛИШ: С применением электрощит тахеометров (механические и моторизованные)
МЕТОДЫ ПО КОИТРОЯМ УГЛА: С применением электрот*4Х тахеометров (механические и моторилоьакгале)
СПОСОБЫ ПО KOHTPOJBO ДЛИНЫ: Измерения на отражатель и без отражателя СПОСОБЫ ПО KOHTPOJBO УГЛА: Электрооптические намерения
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ДЛИНЕ: Совместимость с роботизироваинь» тахеометрами и аппаратурой GPS компании ТОРСОН: работа с в изображениями: молнии набор процедур.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УГЛУ: Совместимость с роботианровамны» тахеометрами и аппаратурой GPS компании ТОРСОН: работа о и изображениями; понят набор процедур.
СТОЯМСТЬ: 582,372.00 руб.
%
J
Выход
Рис. 4. Выбор средства измерений ЭС по типу контролируемого параметра
Таким образом, разработанная геодезическая информационная экспертная система существенно облегчает задачу оптимального выбора методов и средств измерений при проектировании геодезических работ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ямбаев, Х.К. Специальные приборы для инженерно-геодезических работ [Текст] / Х.К. Ямбаев. - М.: Недра, 1990. - 267 с.
2. Хорошилов В.С. Основные компоненты экспертной информационной системы оптимального выбора геодезического метода и средств измерений при монтаже технологического оборудования [Текст] / В.С. Хорошилов. - Екатеринбург: Изв. ВУЗов «Горный журнал», № 3, 2006. - С. 66-69.
3. Хорошилов, В.С. Проектирование модели реляционной базы данных в структуре информационной системы «Геодезические работы при монтаже технологического оборудования» [Текст] / В.С. Хорошилов, Т.В. Жежко. - Сб. матер. науч. конгр. ГЕО-Сибирь-2005, 25-29 апр., т. 1. Геодезия, картография, маркшейдерия. -Новосибирск: СГГА. - 2005. - С. 115-119.
4. Хорошилов, В.С. Решение задачи оптимального выбора методов и средств геодезического обеспечения монтажа технологического оборудования инженерных объектов [Текст] // В.С. Хорошилов. - Екатеринбург: Изв. ВУЗов «Горный журнал», № 3, 2007. - С. 37-3.
© В.С. Хорошилов, 2008
