Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Сентельяс Лима Сандро Эфрайн. Ситуационная советующая система для управления промышленными стоками на основе нечетких множеств : На примере производства аммиачной селитры : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06.- Москва, 2002.- 261 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/1121-1

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ ь

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР і л

1.1. Вопросы создания системы контроля и управления стоками водных промышленных объектов ' 3

1.1.1. Принципы разработки автоматизированных водо-охранньгх систем ...і 5

1.1.2. Существующая и альтернативная системы аналитического контроля і 7

1.1.3. Предложенная системам опыт работы в этом направлений 19

1.2. Моделирование технологамеских объектов при расплывчатой информации .. 12

1.2.1. Методы, основанные на нечетких множествах 23

1.2.2. Построение нечетких моделей 2<>

1.3. Методы принятия решения в условиях неопределенности 34

1.3.1. Сущность методов поддержки принятия решения 34

1.3.2. Формальные критерии принятия решений 36

1.3.3. Классификация нечетких моделей пришггия решений .41

1.3.4. Модели нечеткого математического программирования ...41

1.3.5. Лингвистические модели пришггия решений 43

1.3.6. Нечеткие бинарные отношения 45

1.4. Ситуационные мстоды управления 47

1.4.1. Принципы ситуационного управления 18

1.4.2. Ситуационная советующая система с нечеткой логикой 49

1.5. Распределенные системы поддерлаш принятия решений 55

1.5.1. Роль экспертных систем 55

1.5.2. Особенности экспертных систем 56

1.5.3. Распределенная система поддержки принятия решений 59

1.5.4. Особенности распределенных экспертных систем 61

1.6. Представление знаний и процедура экспертного опроса 64

1.6.1. Представление знаний в экспертной системе Ы

1.6.2. Процедура экспертного опроса 67

Выводы к главе 1 7 3

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ ВНЕДРЕНИЯ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ 75

2.1. Объект управления верхнего уровня системы 77

2.1.1. Общие характеристики системы промышленных стоков НАК«АЗОТ» 79

2.1.2. Управляющие воздействия на верхнем уровне системы 80

2.1.3. Классификация сточных вод И5

2.1.4. Существующая система аналитического контроля. ЪЬ

2.2. Объект управления нижнего уровня системы 89

2.2.1. Краткая характеристика производства гранулированной аммиачной селитры 90

Выводы к главе 2 103

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ СТОКАМИ 105

3.1. Разработка экспертной системы поддержки принятия решения управления объектом 107

3.1.1. Основные этапы разработки экспертной системы 107

3.1.2. Архитектура экспертной системы 108

3.1.3. Алгоритмы работы экспертной системы ..111

3.2. Построение модели объекта 112

3.2.1. Математический аппарат модели объекта 112

3.2.2. Этапы построения модели объекта і і 4

3.3. Построение модели ситуационного управления объектом і2о

3.3.1. Исходные положения і 2о

3.3.2. Отбор представительного множества эталонных ситуаций і 27

3.3.3. Математическое формулирование задач в условиях неопределенности Ї 29

3.3.4. Расчет степени нечеткой близости между поступающей и эталонной ситуацией 132

3.3.5. Построение нечетко-ситуационной сети .140

3.3.6. Процедура проведения групповых экспертных опросов і 50

Выводы к главе 3 1 N3

ГЛАВА 4. МЕТОДИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДВУХ УРОВНЕВОЙ СИТУАЦИОННОЙ СОВЕТУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМИ СТОКАМИ 154

4.1 Мето діжа построения моделей распределенной экспертной системы управления стоками 154

4.2, Анализ объекта верхнего уровня 155

4.3. Анализ объекта нижнего уровня 156

4.3.1. Модель выпарных аппаратов первой ступени производства аммиачной селитры 159

4.3.2. Разработка модели управления объектом 137

4.3.2.1. Фазификация технологических переменных 187

4.3.2.2. Получение экспертной информации 189

4.3.2.3. Построение «Ситуация - предпочтения решения». 194

4.3.2.4. Составление графов управляющих решений и определение их соответствующих степеней предпочтения 194

4.3.2.5. Формирование нечёткой ситуационной сети (ГІСС) 199

4.4. Разработка отішьггой экспертной системы поддержки принятия решений нижнего уровня 203

4.4.1. Программная реализация системы 207

4.4.2. Графическое предстагзление экспертной системы поддержки принятия решений управления стоками 216

Выводы к главе 4 220

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 221

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 222

ПРИЛОЖЕНИЯ 236 

Введение к работе:

Все живое на Земле постоянно развивается и взаимодействует. Мы, люди, являемся неотъемлемой частью живой природы и всецело от нее зависим. Она служит источником пищи и лекарственных средств, поставляет кислород, и другие химические элементы, из которых состоит наш организм. Поэтому человек не только пользуется богатствами природы, но и в какой то степени охраняет ее. Несмотря на все сегодняшние усилия, по оценкам ряда ученных, в ближайшие 75 лет может наступить настоящая глобальная биокатастрофа, что включает в себя исчезновение половины всех видов животных и растений, порчу полезных почв и сокращение пресной воды.

В связи с вышеизложенным, одной из приоритетных целей развития общества должно являться обеспечение его экологической безопасности. Кроме того, такая цель в современном мире должна осуществляться в соответствии с работой производственных объектов. По отношению к водным объектам в главе первой статьи третьей водного кодекса Российской Федерации упоминается, что такая цель как зашита водных объектов от загрязнения и др. «реализуется на основе принципа устойчивого развития (сбалансированного развития экономики и улучшения состояния окружающей природной среды )».

В настоящее время для достижения этой важной цели в России проводится природоохранная деятельность, которая условно разветвляется на следующие взаимодействующие направления:

? Создание и усовершенствование законодательных нормативных документов по охране окружающей среды (ООС).

? Разработка целевых комплексных программ (ЦКП) по реализации экологической политики регионов.

? Проведение природоохранных мероприятий на уровне промышленных предприятий;

? Создание эффективных систем мониторинга окружающей среды.

Данная проблема актуальна не только для России но и для моей страны «Боливия» где больше интерес проявляется ко второму и четвертому направлениям, в то же время в России наибольшее внимание уделяется первым трем пунктам. Можно наблюдать, что все эти направления находятся на этапе формирования, так в первом направлении, можно сказать, что по решению проблем ООС законодательная база закреплена, но, к сожалению, отсутствие единой государственной концепции ООС не позволяет эффективно решать поставленные задачи [111, 112].

На уровне регионов хорошо распространена реализация экологического планирования средствами целевых комплексных программ (ЦКП), которые в свою очередь требуют финансово-материально-технические ресурсы, согласно этому для обеспечения этими ресурсами развиваются разные виды экономических механизмов [113]. Таким образом, в экономическом механизме управления охраной окружающей природной среды особая роль отводиться системе платежей за ее загрязнение. В настоящее время в России по примеру зарубежных стран разработан и внедрен ряд экономических методов, направленных на решение этой задачи: платежи за загрязнение, лимитирование, лицензирование, природопользование, экологическая ответственность. Усиленно пропагандируются и разрабатываются рыночные методы управления охраной окружающей среды (перепродажа прав по загрязнению, принцип пузыря и т.п.). К сожалению, факты свидетельствуют о том, что платежи осуществляются по заниженным ставкам, которые не отражают реальные объемы загрязнения, а следовательно, и эффективность экономического механизма ничтожно мала. Интересно подчеркнуть, что проводимая рыночная политика известна как экономизация экологии, а это по мнению некоторых авторов, считается неэффективным [114]. Такое утверждение основано на сравнительном анализе экологических платежей и ущерба окружающей среды при выбросе (сбросе) загрязняющих веществ, что показало «значительное несоответствие» полученных величин. В настоящее время Россия не готова к внедрению рыночного механизма в сфере природопользования. Это позволяет сделать вывод что ставки, по которым осуществляются платежи, в следующие годы будут постепенно увеличиваться, чтобы оправдать эффективность экономического механизма.

Вследствие этого, в последнее время в промышленных предприятиях, наряду с модернизацией очистных сооружений, развитием безотходных производств и рядом других мероприятий, поощряется проводить мероприятия направленные на снижение и ликвидацию отрицательного воздействия на окружающую среду.

Четвертое и самое важное направление природоохранной деятельности это создание эффективных систем мониторинга окружающей среды, которые позволяют решать качественно новые задачи за счет использования современных методов математического моделирования и средств обработки данных. Такие системы можно классифицировать по их уровню функциональной развитости и степени автоматизации [112]. Если объектом экологического мониторинга является химическое предприятие, то среди прочих можно выделить «Автоматизированные системы экологической зашиты» технологического процесса, которые в свою очередь являются составной частью АСУ ТП.

Безусловно, в последующие годы российские промышленные предприятия будут испытывать серьезное давление со стороны соответствующих государственных органов, (как подчеркивалось выше) и можно предвидеть последовательное ожесточение законов по ООС и постепенное повышение ставок платежей за нормативные и сверхнормативные выбросы и сбросы вредных веществ. Этим теперь и объясняется проявляющий интерес химических предприятий к автоматизированным системам экологического мониторинга, так как они позволяют не только следить за состоянием загрязняющих потоков, но и в какой то степени управлять ими. Данная работа посвящена развитию и разработке таких систем. Работы по созданию систем контроля окружающей, в том числе водной среды, в России ведутся в основном последние три десятилетия, причем темпы создания этих систем, явно не удовлетворяют решению стоящих задач.

Системы такого рода реализованы многими фирмами и накоплен значительный опыт по их созданию и эксплуатации. Итак, по предписанию органов Госкомприроды водопользователи обязаны обеспечить токсикологический контроль сточных вод, установку и эксплуатацию автоматизированных устройств, предназначенных для постоянного контроля над расходом, составом и свойствами сбрасываемых вод, а так же объединение этих устройств в автоматизированные системы, позволяющие осуществлять централизованный контроль и управление сбросом вод. Примерами автоматизированных систем контроля качества воды и водных объектов (АСККВ) могут служить системы на реке Северный Донец и в бассейне реки Москвы. Имеющийся до настоящего времени опыт создания АСККВ в России и в частности на предприятиях по производству минеральных удобрений крайне ограничен. Основными причинами такого состояния дел является следующее:

- экономическая не заинтересованность в создании АСККВ;

- отсутствие единой политики в стране и в отраслях по этой проблеме;

- низкая культура производства и технологической дисциплины;

- отсутствие надежных технических средств для реализации АСККВ российского производства;

- отсутствие понимания у общественности о необходимости создания систем экологического контроля.

С другой стороны в промышленности, в т.ч. химической, встречается обычная картина: значительное количество предприятий нуждается в модернизации и оснащении современными системами автоматизации. Как отмечалось выше, такие системы должны обеспечивать эффективное управление технологическими процессами и производствами, включающими в себя, в том числе подсистемы мониторинга состояния и управления стоками и выбросами. Между тем, значительная стоимость технического обеспечения таких систем вынуждает промышленные предприятия откладывать на неопределенное время их внедрение.

Имеющиеся в настоящее время результаты в области математического моделирования и теории принятия решения создают определенные предпосылки для решения указанной проблемы. Однако существующая неопределенность, обусловленная сложностью химических производств, их взаимосвязью между собой, трудоемкостью процедур построения математического описания, недостаточного количества или вовсе отсутствия средств получения информации о состоянии загрязнения промышленных площадок ограничивает применение традиционных математических подходов. В то же время использование и обработка качественной информации на основе математического аппарата нечетких множеств способствует преодолению указанных трудностей. Вместе с тем развитие современных информационных технологий и искусственного интеллекта позволяет создавать советующие экспертные системы способные решать поставленные задачи.

В силу этого, в условиях рассмотренных ограничений, высока актуальность создания и развития советующих экспертных систем, способных производить непрерывный мониторинг, поддержку и принятие решений управления загрязнением промышленных площадок в реальном масштабе времени.

Накопленный опыт разработки и создания экспертных систем для химических производств [12, 25, 27, 70, 150, 157] не дает универсальную методику их построения и это объясняется тем, что круг решаемых задач многообразен. Разумеется, от выбранной методики зависит точность ожидаемых результатов. Можно еще подчеркнуть, что выбор методики обработки имеющейся качественной и количественной информации зависит не только от поставленных задач, но и от особенности исследуемых объектов.

Примером может служить Новомосковский акционерный комбинат «АЗОТ» и, в частности, производство аммиачной селитры, где проблема ООС имеет особую актуальность, так как аммиачные соединения, попадая в промышленную канализацию, в конечном итоге наносят ущерб экологическому состоянию водного бассейна региона. В нашем случае экологическим объектом управления является, с одной стороны, пруд-отстойник (ПО) и канализационные линии (источники стоков - это отдельные цеха и производства), а с другой стороны цех аммиачной селитры который имеет взаимосвязь с другими цехами.

Цель настоящей работы - показать целесообразность создания распределенных экспертных систем иерархического типа для поддержки принятия решений при управлении промышленными стоками предприятия, разработать локальную открытую экспертную систему действующего производства по упреждению превышения предельно допустимой концентрации аммиачной селитры в стоках.

В соответствии с этим были поставлены и решены следующие задачи:

1) Проведение анализа влияния промышленного предприятия на экологическое состояние близлежащего водного бассейна.

2) Проведение анализа технологии особо загрязняющего производства с целью выявления источников вредных веществ.

3) Применить аппарат нечетких множеств для математического моделирования выпарных аппаратов производства аммиачной селитры, что позволяет в режиме реального времени определять концентрацию аммиачной селитры в стоках.

4) Проведение экспертного опроса в производственных условиях.

5) Разработка модели ситуационного управления стоками на основе нечеткого эколого-экономического критерия.

6) Разработка функциональной структуры ситуационной советующей системы поддержки принятия решения (СССППР) по управлению стоками.

7) Разработка программной оболочки экспертной системы поддержки принятия решения управления промышленными стоками.

Работа выполнялась в соответствии с постановлением Правительства РФ «Об утверждении положения о предоставлении информации о состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении и чрезвычайных ситуациях техногенного характера, которые оказали, оказывают, могут оказать негативное влияние на окружающую природную среду» № 128 от 14.02.2000 года.

Автор благодарит и выражает свою признательность профессору Венту Дмитрию Павловичу, доценту Сидельникову Сергею Ивановичу за постоянное внимание к этой работе, ценные советы и замечания.

Подобные работы
Пак Екатерина Радиковна
Декомпозиционное управление производством аммиачной селитры
Лесков Евгений Евгеньевич
Оптимизация и управление мембранными системами
Форсов Георгий Львович
Адаптивное управление качеством функционирования системы технического диагностирования гибридных объектов
Лихтер Анатолий Михайлович
Управление биофизическими процессами в системах лова рыбы
Мырзин Глеб Семенович
Автоматизация и управление процессом технического обслуживания системы технологических трубопроводов
Соловьев Владимир Алексеевич
Электротехнические системы с непрерывным токовым управлением вентильными двигателями
Мозгов Сергей Сергеевич
Управление организацией вычислений в автоматизированных системах научных исследований
Дронь Елена Анатольевна
Автоматизированная система поддержки принятия решений при управлении строительством на основе системной модели затрат
Асташин Сергей Михайлович
Управление режимами и процессами эксплуатации систем тягового электроснабжения на основе имитационного моделирования
Гамидова Галина Гамидовна
Многокритериальное проектное управление инновациями в организационно-технических системах

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net