2.3 Метод роботи блоку розширеного аналізу

Тенденціі розвитку та протіканя певних видів аварій

Табличное представление взаимосвязей параметров классификации аварийных ситуаций

авария	СО	СН4	Т	Скорость и направление воздуха	Скорость распростране ния	динамика
Пожар	Более 0.0017 повыш		високая	Возможно Опрокидыва Ние струи	0,3-0,6 м/с 6-10 м/с	Резкое повышение СО иТ
Взрыв	Резкое повыш	Резкое повыш	Резкое повыш	Возможно Опрокидыв	Сотни и тысячи м/с	Очень резкая
Затоплен	Постепен ное повышен	Постепен ное повышен	Постепен ное повышен	Постепен ное падение	В пределах Одной позиции	Плавная по всем параиметрам
Обвал		возможн Повышен ие	Близко к норме( 24 -26)	Снижение скорости. Остановка потока	локально	Незначительное повышение СН4

Подробнее попытаюсь отобразить в графиках MatLab

У порередніх розділах 2.1 та 2.2 було детально осимано суть та методи реалізації початкових допоміжних блоків класифікації виду аварійної ситуації на шахті. Ці блоки розділені для класиіфікації з урахуванням інформації різного виду. Блоки класифікації можуть використовуватися незалежно один від одного, видаючи свій результат з деяким ріанем впевненості. Якщо паралельно спрацювали блоки №1 та №2,то їх результати аналізуються на суміснвсть та протиріччя, з використанням приорітету на пасимістичний прогноз.

Найповніша версія роботи системи класифікації для остаточного аналізу використовує ще і розширену сукупну базу правил та знань у блоці №3.

На вхід блоку №3 подається код висновку блоків №1 і\ або №2, та поточне значення таких параметрів як:

1. вимірювані величини:CO – вуглекислий газ, CH₄ – метан, T – температура повітря у виробці, Vb – швидкість повітря;

2. обчислювані коефіцієнти: К – крутизна змін вимірюваних параметрів,

Р – швидкість розповсюдження області порушень.

Крутизна наростання чисельно фіксованих показників виражається параметром К по формулі 1.

К=(P_i-P_н)/P_н*100%; (2.1)

де P_i– поточне значення параметру;

P_н– значення норми данного параметру для відповідного місця заміру.трим показником відхилення від норми.

Відповідно цей параметр є процен

По формулі 2 визначається параметр швидкості розповсюдження R.

R= ∑ΔL/ Δt; (2.2)

де ΔL.– відстань між двома однотипними датчиками , що спрацювали (у метрах);

Δt – час за який було зафіксовано нове значення, як різниця моменту сигналу попереднього та наступного датчиків (в секундах)

Ці коефіцієнти також розподілені на діапазони відносно виділених терм лінгвістичних змінних: «низька», «середня», «висока», «дуже висока».

Нечіткі експертні системи використовують представлення знань у формі нечітких продукцій та лінгвістичних змінних. Основу представлення лінгвістичної змінної є терм з функцією належності.

Наприклад, вид функції належності для концентрації базових параметрів класифікації представлено на рисунках2.2 – 2.7.

Рисунок 2.2 – Вид функції належності для вуглекислого газу – СО

Деталиний опис функції належності для вуглекислого газу – СОпредставлений в таблиці 2.5. Де вказано код терму, його значення, та відповідний інтервал належності.

Всі інші функції належності, що використовуються в системі ксасифікаціх, також будуть описані відповідними таблицями такого виду.

Значення термув для вуглекислого газу э единими для всіх датчиків не залежно від вісця їх розташування.

Таблиця 2.5 – Розшифровка функції належності для значень параметру рівня вулекислого газу

Код	Значення	Інтервал
COн	Нормальний	0 - 4
СОс	Середній	5- 10
СОв	Високий	11 - 16
СОов	Дуже високий	17- 50?

Далі предтавлено вид функції належності для метану – CH₄

Рисунок 2.3 – Вид функції належності для метану – CH₄

Деталиний опис функції належності для вуглекислого метану CH₄ представлений в таблиці 2.6. Варто зауважити, що для газу CH₄ значення норми є різним в заленості від місця встановлення датчика. Тому інтервали функції належності термів будуть візначатися відносно норми встановленої на конкретному датчику.

Таблиця 2.6– Розшифровка функції належності для значень параметру рівня газу метану

Код	Значення	Інтервал загальна формула	Інтервали при CH4(max) = 1
CНн	Нормальний	0- ПДК/2	0-0.35
СНс	Середній	ПДК/2	0.3-0.8
СНв	Високий	ПДК	0.7-3.5
Снов	Дуже високий	Пр+	4-100

Тепер розглянемо вид функції належності для рівнятемператури – Т.

Рисунок 2.4 – Вид функції належності для температури – Т

Опис функції належності для вуглекислого температури Т представлений в таблиці 2.7.

Таблиця 2.7 – Розшифровка функції належності для значень параметру рівня температури

Код	Значення	Інтервал
Тн	Нормальна	12-20
Тс	Середня	20-26
Тв	Висока	27-60
Тдв	Дуже висока	60-250

Тепер розглянемо вид функції належності для паказника швидкості повітря В. Значення норми є різним в залежності від місця встановлення датчика. Тому інтервали функції належності термів будуть візначатися відносно норми встановленої на конкретному датчику відповідно до місця його встановлення .

Рисунок 2.5 – Вид функції належності для швидкості повітря (В)

Опис функції належності для швидкості повітря В представлений в таблиці 2.8.

Таблиця 2.8 – Розшифровка функції належності для значень параметру швидеості повітря

Код	Значення	Інтервал
Вдм	Дуже мала	0.2-0.5
Вм	Мала	0.5-0.8
Вн	Нормальна	0.8-1.5
Вв	Висока	1.5-20

(добавить нахлесты + перерисовать функции принадлежности!!!)

Далі на рисунку 2.6представоено вид функції належності для коєфіціенту наростання показників К.

Рисунок 2.6 – Вид функції належності для коєфіціенту наростання К

Опис функції належності для коєфіціента наростання показників К, представлений в таблиці 2.9.

Таблиця 2.9 – Розшифровка функції належності для значень параметрукоєфіціента наростання показнику К

Код	Значення	Інтервал
Кн	Низький	-50-10
Кс	Середній	5-25
Кв	Високий	20-55
Кдв	Дуже високий	50-200

На рисунку 2.7 представлено вид функції належності для показника швидкості росповсюдження Р.

Рисунок 2.7 – Вид функції належності дляпоказника швидкості росповсюдження Р.

Опис функції належності для показника швидкості росповсюдження Р, представлений в таблиці 2.10.

Таблиця 2.10 – Розшифровка функції належності для показника швидкості росповсюдження Р

Код	Значення	Інтервал
Рн	Низький	0-10
Рс	Середній	8-35
Рв	Високий	30-100
Рдв	Дуже високий	70-200

Також у правилах блоку №3 враховуюься результати роботи блоків №1 та №2 які такожпредставлені у вигляді термів. Відповідни функції належності представлені на риснках 2.8 та 2.9.

Рисунок 2.8 – Вид функції належності для висновків блоку №1.

Рисунок 2.9 – Вид функції належності для висновків блоку №2

.

Так як правила класифікації мають кілька можливих виходів які також проградуйовані відносно прогнозованого ступеню впевненості, то ці виходи також представлені у виді термів відповідних функцій належності.

Вид функцій належності для виходів правил класифікації представлено на риснках 2.10 -2.13.

Рисунок 2.10 – Вид функції належності для вірогідності пожежі

Рисунок 2.11 – Вид функції належності для вірогідності вибуху

Рисунок 2.12 – Вид функції належності для вірогідності затоплення

Рисунок 2.13 – Вид функції належності для вірогідності обвалу

Таким чином загальна схема системи нечіткого виходу має наступний вид, що представленона рисунку 2.14.

Рисунок 2.13 – Вид загальної схеми системи нечіткого виходу

Блок №3 представляє собою нечітку експертну систему. Спосіб обробки знань є логічний висновок згідно нечітких продукцій. Формування моделі реалізується в виді сукупності продукційних правил типу  (якщо, то ...), які регламентують взаємозв’язки вхідних та вихідних параметрів.

За допомогою операцій I (і) та Y(або) нечітку базу знань представимо в короткому вигляді (формула2.3):

(2.3)

дe:

a_jp – лінгвістичний терм, яким оцінюється змінна в рядку з ;

k_j – кількість рядків-кон’юнкцій в яких вихіду оцінюється лінгвістичним термом ;

w_jp – ваговий коефіцієнт правила з порядковим номером , число із діапазону [0, 1], що задає відносну вагу правила при нечіткому логічному висновку;

y – вихідна змінна, що належить до d_j лінгвістичної змінної;

m–кількость можливих термів.

Набір нечітких правил висновку, що використовуються у блоці №3 представлено нижчена рисунку.2.14. Правила та описані з використвннял математичної среди MatLab.

Рисунок 2.14 – Набірправил блоку класифікації №3