Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Сборник научных трудов кафедры информационных систем и технологий управления в строительстве. Выпуск 1.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Благодаря интеграции с информационными технологиями появилась возможность проектировать объекты, наиболее полно удовлетворяющие запросам человека, в том числе и возводить здания с достаточно сложной внутренней структурой, дающие возможность предоставить целый спектр услуг, обеспечивающих человеку комфортные условия жизнедеятельно­сти. Это современные «интеллектуальные здания» (ИЗ). В них применя­ются технологии, позволяющие объединить инженерно-технические сис­темы здания в единый комплекс, управление которым осуществляется на программно-аппаратном уровне с минимальным участием человека. В от­личие от традиционных схем оснащения здания техническими средства­ми автоматизации, в ИЗ предполагается построить такую систему комму­никаций, при которой будет создана информационная сеть, осуществ­ляющая передачу информационно-управляющих сигналов с центрального поста управления к периферийному оборудованию и обратно. В связи с этим будет возможно централизованное управление всеми системами эксплуатации ИЗ в комплексе.
Для нормальной жизнедеятельности человеку необходимо обеспечить безопасность и комфорт, создать условия, проанализировать диапазоны благоприятных экологических и эргономических параметров с указанием соответствующих эстетических и экономических показателей. Это может быть отражено в техническом задании как цель.
Затем выделяются параметры, которые позволяют достичь заданной цели. Например, такие как: габариты, в том числе двери, проемы, окна и т.п.; нагрузка, создаваемая оборудованием – с указанием ее типа, вида, ха­рактера; коммуникации – назначение, вид; эргономические – температура, влажность, наличие вредных веществ в воздухе, освещенность, шум и т.д. Каждому параметру задаются требования с учетом времени суток и места нахождения объекта.
Эргономические показатели, входящие в систему жизнеобеспечения включают в себя, например, систему управления вентиляцией и конди­ционированием воздуха. Функции, которые выполняет эта система: регу­лирование температуры, влажности и поддержание заданных параметров воздуха; реализация режима энергосбережения в часы пониженных нагру­зок; включение / выключение установки; аварийный режим работы.
Система управления тепло- и водоснабжением. Функции, выполняе­мые этой системой: управление работой локальной котельной; стабилиза­ция тепловых режимов системы; стабилизация гидравлических режимов системы; аварийные режимы работы.
Система управления электроснабжением. Функции системы: контроль параметров сети; контроль положения коммутационных узлов; аварийные
21
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
ситуации по отклонению параметров (отключения, выбросы напряжения, импульсные помехи, отклонения от частоты и др. ) и положению комму­тационных узлов; автоматическое переключение на автономное энерго­снабжение; автоматическое переключение на резервное энергоснабжение; контроль и регистрация энергопотребления; дистанционное управление коммутационными узлами.
Система управления освещением. Функции системы: регулирование освещения в зависимости от времени суток; регулирование освещения в зависимости от присутствия человека в помещении; режимы освещения: ночной, дежурный, рабочий, аварийный; управление жалюзи и шторами.
Практическое воплощение разрабатываемых систем нашло на объек­тах как за рубежом, например, в здании Союза работников и предприни­мателей в г. Берлине; в здании Министерства охраны окружающей среды в Дессау, так и на отечественных объектах: в Русском музее в Санкт­Петербурге, в онкологическом центре им. Николая Блохина в Москве.
По метасистемному подходу после выделения систем и функций, их характеризующих, составляются морфологические карты на каждый па­раметр с учетом имеющихся на данный момент передовых технологий по их реализации. Затем методами функционально-стоимостного анализа проводится расчет издержек и одним из методов программирования, на­пример, методом дискретной математики, определяется оптимальный ва­риант, удовлетворяющий заданным критериям и целевой функции. Такой подход позволяет наиболее полно учесть требования заказчика и реализо­вать их на самом современном уровне с учетом достижений науки и тех­ники.
Параллельно с технической реализацией по этим же правилам разра­батывается и система управления с учетом всех требований безопасности. Наличие многокамерной системы видеонаблюдения, синхронизированной с системой доступа и охранными датчиками, обеспечивает высокой уро­вень безопасности в интеллектуальном здании. Одним из основных ком­понентов ИЗ является автоматизированная система управления зданием (АСУЗ). Она представляет собой комплекс программно-аппаратных средств. Основная задача комплекса - обеспечение надежного управле­ния всеми системами здания. При этом система автоматизации позволяет объединить в единый комплекс управления все инженерно-технические подсистемы и системы, приборы и устройства сети для подключения, управления, контроля и сигнализации, а также обеспечить экономичность, комфорт и гарантировать безопасность человека.
В рамках комплексного подхода выделяют перечень основных инже­нерно-технических систем здания и определяют их функции.
22
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
1. Автоматизированная система управления зданием.
2. Единая структурированная кабельная система.
3. Система сбалансированного электропитания.
4. Система жизнеобеспечения:
5. Локальная вычислительная сеть.
6. Автоматическая телефонная станция.
7. Система телевидения и радиовещания.
8. Система времени.
9. Автоматизированная система лифтового оборудования.
10.Система диспетчеризации.
11.Комплексная система безопасности.
12.Система управления в случае возникновения чрезвычайных си-
туаций.
Таким образом, вложения в «интеллектуальные» системы на стадии проектирования и управления проектом приведут к экономии в долго­срочном плане. При этом повышается надежность и эффективность зда­ния, сокращаются расходы на обслуживание и ресурсы, создаются, дейст­вительно, комфортные условия. Кроме этого, «интеллектуальные» систе­мы значительно повышают ликвидность здания, что помимо всех выше­указанных благ, делает их прямым средством получения прибыли. Использование метасистемного подхода в проектировании «интел­лектуальных» комплексов, со множеством помещений, различных по спе­цификации требований, является адекватным методом по разработке «ин­теллектуальных» комплексов с заданными параметрами и характеристи­ками, наиболее полным образом, отвечающим требованиям потребителей. Информационно-компьютерные технологии предоставляют огромные возможности для решения широкомасштабных задач строительства на ба­зе разработки теоретических основ методологии проектирования с учетом метасистемного подхода.
23
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
Ф.К. КЛАШАНОВ, С.Е. ТИХОМИРОВ
ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ НА БАЗЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ
Обеспечение безопасности людей и окружающей среды является за­дачей, обладающей высочайшим приоритетом. Обеспечения безопасности требуют многие и многие области деятельности человека. Не исключение составляет и сфера применения строительных и дорожных машин.
Для эффективного решения поставленной задачи во многих странах разработаны и функционируют системы оценки безопасности строитель­ных и дорожных машин, основными элементами которых являются экс­перты. Эксперт – специалист, который за годы обучения и практики нау­чился оперативно находить эффективные решения задач, относящихся к конкретной предметной области. Эксперт обладает глубокими теоретиче­скими знаниями и значительным практическим опытом. Многое из реше­ний эксперта обусловливается внутренней профессиональной интуицией и опытом, но вместе с тем эксперт должен четко обосновывать логику сво­его заключения.
Для подготовки высококвалифицированного эксперта требуются большие затраты времени и денежных средств. При этом "эксплуатация" эксперта чрезвычайно дорога, а "ресурс" эксперта очень невелик, тем бо­лее, что большинство из людей, пусть даже и прекрасных специалистов, достигают уровня эксперта в уже преклонном возрасте. Кроме того, экс­перты специализируются в узких предметных областях, но такая специа­лизация, как не парадоксально, требует обширных знаний по множеству областей, смежных с областью эксперта, но и достаточно далеких от этой области. Следовательно, объем работы, которую способен совершить экс­перт, относительно невелик.
На современном этапе на помощь эксперту для оценки безопасности в сфере применения строительных и дорожных машин могут и должны прийти специальные компьютерные программы – интеллектуальные экс­пертные системы, уже давно и успешно функционирующие во многих других областях деятельности человека.
Экспертная система – это система искусственного интеллекта, ис­пользующая знания для решения практических задач в некоторой узкой области и способная предлагать и объяснять пользователю свои решения. Главное отличие экспертной системы от обычной компьютерной про­граммы заключается в том, что программы манипулируют данными и ис­пользуют алгоритмы, а экспертные системы манипулирует знаниями и
24
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
могут использовать эвристики - эмпирические правила, упрощающие или ограничивающие поиск решений в предметной области, которая является сложной и недоступной общему пониманию.
Основными действующими лицами в процессе построения и функ­ционирования экспертной системы являются сама экспертная система, группа экспертов, инженер знаний, средства построения экспертной сис­темы и пользователь.
Экспертная система представляет собой программное обеспечение, которое решает задачи в определенной предметной области. Она называ­ется системой, а не просто программой, так как она содержит и компонен­ты, решающие задачи и компоненты поддержки, позволяющие пользова­телю взаимодействовать с главной программой, которая может включать в себя отладочные средства, средства редактирования, средства ввода­вывода информации и др.
Инженер знаний – человек, обладающий компетенций в информати­ке, и в частности – по построению и организации знаний. Инженер знаний опрашивает группу экспертов, организует знания, решает, каким образом они должны быть представлены в системе.
Средства построения экспертных систем – язык программирования, используемый программистом или инженером знаний для построения экспертной системы. Он отличается тем, что обеспечивает удобные спо­собы представления многоуровневых понятий.
Пользователь – человек, который использует уже созданную экс­пертную систему. Пользователь также может принимать участие в добав­лении знаний в экспертную систему.
25
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
Экспертные системы, как правило, предназначены для работы в сла­боструктурированных и трудноформализуемых предметных областях, в которых людям для достижения мастерства необходимы годы специаль­ного обучения и практики. Экспертные же системы позволяют доверить работу специалистам с более низкой, нежели у эксперта квалификацией, или эксперту, не специализирующемуся на данной предметной области, без повышения риска получить недостоверные результаты. Экспертные системы ещё долгое время не смогут получить "автономию" от человека, но усилить и преумножить возможности человеческого рассуждения они могут уже сегодня.
Для сравнения действий исключительно человека-эксперта и экс­пертной системы необходимо рассмотреть понятия человеческой компе­тентности и искусственной компетентности экспертной системы.
Одним из положительных качеств искусственной компетенции явля­ется её постоянство. Человеческая компетентность ослабевает независимо от того, относится ли она к физической или умственной деятельности. Эксперт должен постоянно практиковаться и упражняться, чтобы сохра­нить свой профессиональный уровень в некоторой предметной области. Любой значительный перерыв в деятельности эксперта может серьезно отразиться на его профессиональных качествах. В отличие от нее, однаж­ды приобретенная искусственная компетентность сохраняется навсегда, если только не произойдет авария носителя информации.
Другим преимуществом искусственной компетентности является легкость, с которой её можно передавать или воспроизводить. Передача знаний от одного эксперта к другому – обучение – трудоемкий, долгий и дорогостоящий процесс. Передача искусственной компетенции – простой процесс копирования файла данных. У искусственной компетенции более устойчивые и воспроизводимые результаты, нежели у человеческой. Экс­перт может принимать различные решения в тождественных ситуациях из-за таких факторов, как нехватка времени, усталость и т.д.
Разработка экспертных систем является весьма дорогим предприяти­ем, но зато экспертные системы дешевы в эксплуатации – стоимость их эксплуатации условно равна стоимости функционирования компьютера для целей работы экспертных систем.
В определенных областях деятельности человеческая компетент­ность явно превосходит искусственную, что, впрочем, не является отра­жением фундаментальных ограничений искусственного интеллекта, а лишь характерно для современного состояния его развития.
К недостаткам экспертных систем относится их неспособность к творчеству. Эксперт способен реорганизовывать информацию и использо-
26
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
вать её для синтеза новых знаний, в то время как экспертная система тяго­теет к рутинному поведению. Эксперт справляется с неожиданными пово­ротами событий с помощью воображения и новых подходов к решению задачи, включая проведение аналогий с ситуациями из совершенно других предметных областей.
Другим преимуществом эксперта является то, что эксперт адаптиру­ется к изменяющимся условиями и приспосабливается к новым обстоя­тельствам. Экспертные системы являются практически несамообучающи­мися, за исключением некоторых программ, разработанных для простых ситуаций и непригодных в случаях, когда требуется учитывать всю слож­ность реальных задач. Эксперт может непосредственно воспринимать весь комплекс входной сенсорной информации, будь то визуальная, звуковая, осязательная или обонятельная. Для экспертных систем существуют толь­ко символы, в которые необходимо преобразовывать сенсорную инфор­мацию. При таком преобразовании теряется некоторая часть информации.
Эксперт охватывает картину задачи в целом – исследует все аспекты проблемы; он способен понять, как они относятся к основной задаче. Экс­пертная система же стремится сосредоточиться на самой задаче, игнори­руя то, что не входит в задачу явно, но, тем не менее, связано с основной задачей непосредственным образом. Это происходит от того, что для ре­шения основной задачи экспертной системе уже требуется огромное ко­личество знаний и почти столько же её требуется для обработки каждой из многочисленных задач, которые могут возникнуть в связи с возникнове­нием основной задачи. По мере того, как приобретение экспертной систе­мой знаний будет более быстрым и дешевым процессом, этот недостаток экспертных систем будет минимизироваться. И, наконец, эксперты имеют то, что называется здравым смыслом или общедоступными знаниями, – широкими и общими знаниями о мире. Из-за огромного объема знаний, образующих здравый смысл, трудно найти способ встроить их в интеллек­туальную программу, тем более в такую специализированную, как экс­пертная система.
По совокупности приведенных причин, а также в связи с обществен­ной приемлемостью экспертных систем, на сегодняшний день они должны использоваться как помощники, но помощники чрезвычайно грамотные, работающие по определенному направлению и позволяющие консульти­ровать эксперта-человека в некоторой предметной области.
Для построения экспертной системы оценки безопасности строи­тельных и дорожных машин должны быть решены следующие задачи:
1. Ввод знаний в экспертную систему - трудоемкость задачи обуслов­ливается недостаточным развитием средств приобретения знаний
27
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
компьютером, которые могли бы стать аналогом зрения, слуха и ося­зания эксперта-человека.
2. Накопление знаний – разработка построения и организации знаний в базе знаний экспертной системы – должна учитывать специфику рассматриваемой предметной области. В большинстве случаев не может быть перенесен опыт применения экспертных систем в дру­гих предметных областях.
3. Хранение знаний – задача аналогична задачам хранения знаний, уже решенным в других областях применения экспертных систем; при использовании этого опыта решение особых трудностей не вызывает.
4. Вывод знаний – задача сводится в основном к разработке системы поиска знаний в базе знаний с применением методов, основанных на эвристическом подходе.
В итоге, построение экспертной системы оценки безопасности
строительных и дорожных машин представляется непростой, но, тем не менее, вполне решаемой задачей. Все предпосылки к её решению на на­стоящий момент имеют место быть, и, в конце концов, инженерия знаний коснется вопросов систем оценки безопасности машин. Экспертные сис­темы в этой области станут воспроизводить и самостоятельно применять человеческий опыт, и как неизбежный побочный, но положительный ре­зультат этого применения станет то, что такие системы будут катализиро­вать повсеместные усилия по сбору, упорядочению, обмену и использова­нию информации.
28
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Ф.К. КЛАШАНОВ, С.Е. ТИХОМИРОВ
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ
СИСТЕМЫ ЭКСПЕРТИЗЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
Объектом исследования в данной работе является организационная
структура информационных потоков в области промышленной безопасно­сти средств механизации строительства, а предметом исследования - ав­томатизация экспертизы промышленной безопасности с расширением полноты и повышением достоверности результатов её проведения. Работа проводится на основе системного анализа, современных научных методов классификации, анализа и обработки информации, а также отечественного и зарубежного опытов исследования промышленной безопасности.
Постановка такой работы вызвана тем, что в последние годы на тер-
ритории Российской Федерации наблюдается значительный рост объемов гражданского и промышленного строительства. Этот процесс связан со стабилизацией правовой, экономической, политической обстановки по сравнению с девяностыми годами двадцатого века. Компании и организа­ции обладают немалыми финансовыми ресурсами, а при снижении риска – вкладывают эти средства в капитальное строительство объектов различ­ного назначения. Строительному "буму" способствуют высокие рыночные цены на готовые к эксплуатации объекты при относительно низкой стои­мости основных средств строительства, в том числе – низком уровне оп­латы труда рабочих. При этом постоянно повышаются требования заказ­чиков к качеству возводимых зданий и сооружений, а также необходи­мость возведения строений в сжатые сроки, не всегда отвечающие воз­можностям строительства с исключением появления брака и соблюдением техники безопасности при проведении строительных работ. Сжатые сроки строительства диктуют необходимость проведения строительных работ в неблагоприятных условиях – недостаточной видимости, при атмосферных осадках, зимой – в морозную погоду и т.д.
Строительный ажиотаж вызывает необходимость эксплуатации ши-
рокой номенклатуры и множества единиц строительной техники, для ра­боты с которой требуются квалифицированные рабочие кадры, нехватка которых связана с прекращением функционирования учебных заведений, занимавшихся подготовкой рабочих строительных специальностей, низ­ким уровнем оплаты труда таких рабочих и др. В то же время технический прогресс и усложняющаяся конструкция диктуют все более и более жест­кие требования к операторам, обслуживающему персоналу и инженерно­техническому составу компаний и организаций, занимающихся изготов­лением, эксплуатацией и ремонтом (модернизацией) строительной техни-
29
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
ки. Российский выпуск дорожно-строительных машин на сегодняшний день не в состоянии полностью обеспечить потребности рынка конкурен­тоспособной продукцией, что позволяет выходить на российский рынок иностранным производителям, чья продукция, несомненно, отвечает са­мым высоким требованиям надежности и изготовляется с применением сверхсовременных технологий. Но и стоимость такой техники по вполне объективным причинам не является низкой, а рынок предлагает потреби­телям множество вариантов эксплуатации подержанной техники ино­странного производства - от покупки до аренды с оплатой в рассрочку. Поэтому нельзя не принимать во внимание факт эксплуатации на террито­рии России строительно-дорожной техники, давно отслужившей свой ре­сурс.
Нехватка квалифицированных рабочих, эксплуатация отслужившей
свой ресурс техники, эксплуатация новой техники на "износ" с пренебре­жением техническим обслуживанием и ремонтом, проведение строитель­ных работ в непогоду и при других неблагоприятных условиях, пренебре­жение правилами безопасной эксплуатации строительной техники ведут к неминуемому снижению безопасности проведения строительных работ и ведению строительных работ с необоснованным уровнем риска, следстви­ем которого являются аварийные ситуации, связанные с получением рабо­чими травм и увечий, вплоть до смертельных исходов. Постоянное воз­действие некоторых факторов, таких как шум и вибрация, сопровождаю­щих строительный процесс, ведет к развитию у рабочих заболеваний. При этом следует учесть специфику строительства в крупных городах, которая заключается в работе строительных площадок на ограниченной террито­рии, в непосредственной близости с функционирующими строениями, в том числе – с жилыми домами. Нередки случаи, когда от аварий на строи­тельных объектах страдают жители близлежащих домов, а превышение всех возможных допустимых уровней шума на строительных площадках – обычное явление, особенно при строительстве в таких крупных мегаполи­сах, каким является Москва.
Борьба с негативными факторам путем недопущения эксплуатации
строительной техники несоответствующей установленным требованиям объединена понятием промышленной безопасности.
Экспертиза промышленной безопасности является действенным ме-
тодом обеспечения безопасности и представляет собой сложный процесс установления факта соответствия техники определенным стандартам. В процессе проведения экспертизы возникает необходимость использования огромного количества информационных данных, часть которых характер­на лишь для конкретного объекта экспертизы, но большее количество – используется применительно практически к каждому объекту. Для повы­шения полноты и достоверности результатов экспертного заключения не-
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]