- •Введение
- •1. Аналитический обзор
- •1.1. Описание процесса очистки бытовых сточных вод
- •1.2. Описание технологической схемы процесса
- •1.3. Краткий обзор систем диагностики
- •1.4. Традиционные методы управления и экспертные системы в биологической очистке сточных вод
- •2. Разработка системы автоматизации и выбор комплекса технических средств для блока биологической очистки сточных вод
- •2.1. Особенности блока биологической очистки, как объекта управления
- •2.2. Описание функциональной схемы автоматизации
- •2.3. Выбор комплекса технических средств
- •2.4. Схема внешних соединений
- •2.5. Проектное конфигурирование контроллера
- •3. Разработка экспертной системы управления процессом биологической очистки сточных вод
- •3.1. Описание структуры экспертной системы
- •3.2. Анализ процесса биологической очистки с точки зрения возможных аварийных и нештатных ситуаций
- •3.3. Выбор модели представления знаний в экспертной системе
- •3.4. Построение базы знаний
- •4. Синтез и исследование модуля диагностической экспертной системы
- •4.1. Описание экспертной оболочки карраv2.4
- •4.2. Описание процесса и результатов работы экспертной системы
- •5. Технико-экономическое обоснование автоматизации блока биологической очистки сточных вод
- •5.1. Расчет капитальных вложений по автоматизации блока биологической очистки бытовых сточных вод
- •5.2. Расчет амортизационных отчислений
- •5.3. Расчет трудоемкости ремонтных работ и обслуживания приборов и средств автоматизации
- •5.4. Расчет эксплуатационных затрат на систему автоматизации блока биологической очистки
- •Заключение
- •Список использованных источников
- •Приложение а. Заказная спецификация
- •Приложение б. Программа экспертной системы в среде карра 2.4
3. Разработка экспертной системы управления процессом биологической очистки сточных вод
Исходя из рассмотренного выше (1.4) опыта управления биологической очисткой сточных вод, было принято решение о создании экспертной системы для решения задачи управления процессом биологической очистки.
Опыт создания экспертных систем в химической промышленности [10] позволяет выделить основные этапы разработки экспертных систем:
Концептуальный анализ процесса, как источника аварийных и нештатных ситуаций, а также определение целей и задач создания и использования экспертной системы, выделение их характерных особенностей, определение состава и квалификации лиц, принимающих решение (пользователей системы).
Разработка моделей представления знаний и выбор методов компьютерной переработки знаний.
Построение базы знаний.
Создание программно-информационного обеспечения.
Тестирование качества функционирования экспертной системы управления.
Однако, начать построение экспертной системы следует с определения её структуры, назначения составных частей и только после этого переходить к оценке предметной области и непосредственно созданию программного обеспечения.
3.1. Описание структуры экспертной системы
Основными компонентами структуры экспертной системы являются: база знаний, подсистема вывода решений, подсистема интеллектуального интерфейса. Архитектура экспертной системы является функционально-информационной структурой программно-аппаратурных средств экспертной системы, обеспечивающих накопление и переработку знаний для поиска решений неформализованных задач в процессе интеллектуального общения лица, принимающего решение, и экспертной системы. На рис. 3.1. показаны основные компоненты архитектуры экспертной системы в химической промышленности.
Подсистема интеллектуального обеспечения экспертной системы включает в себя кроме базы знаний, являющейся основой интеллектуального обеспечения экспертной системы, базу данных. Рабочая база знаний обеспечивает накопление, хранение, поиск и запись в память ЭВМ знаний и данных, полученных экспертной системой в процессе генерации семантического решения неформализованной задачи и отображающих “текущее состояние” принятия управленческих решений.
База знаний экспертной системы содержит: поверхностные знания о видимых взаимосвязях между отдельными событиями и фактами предметной области; глубинные – отображающие структуру, природу процессов, характерных для предметной области и могут использоваться для прогнозирования поведения объектов. Одной из основных задач при создании экспертной системы является разработка методики, позволяющей выявлять глубинные структуры знаний и работать с ними.
Подсистема вывода решений (интерпретатор) реализует операции извлечения и применения необходимых знаний из базы знаний и рабочей базы знаний, а также данных из базы данных для автоматизированной генерации семантического решения задачи управления процессом биологической очистки. Разработка процедур вывода решений неформализованной задачи может осуществляться с использованием различных методик, и при разработке данной экспертной системы используются продукционные модели и фреймы.
Подсистема интеллектуального интерфейса является совокупностью программно-аппаратных средств, которые обеспечивают дружественное интеллектуальное общение непрограммирующих пользователей (лиц, принимающих решения) с экспертной системой на ограниченном естественном языке при накоплении знаний, поиске и объяснении управленческих решений для управления блоком биологической очистки сточных вод.
Подсистема объяснения решений позволяет объяснить, каким образом и на основе каких предпосылок, экспертной системой получено конкретное заключение, что облегчает эксперту тестирование экспертной системы и повышает доверие лица, принимающего решение, к полученному результату.
Подсистема отладки облегчает программирование при создании экспертной системы, отладку и увеличивает эксплуатационные возможности созданной экспертной системы. Блок отладки служит также для заполнения базы данных экспертной системы, а доступен только инженеру по знаниям или программисту.
Рис. 3.1 ‑ Архитектура экспертной системы управления процессом