Д(иссертация) на тему: Разработка экспертно-диагностической системы для управления процессом биологической очистки сточных вод

Речь

Д(иссертация) на тему: Разработка экспертно-диагностической системы для управления процессом биологической очистки сточных вод

Целью Д является модернизация системы автоматизации технологического процесса биологической очистки сточных вод с дополнением ее функцией диагностики нештатных ситуации.

Задачами Д является:

· Провести анализ технологического процесса биологической очистки сточных вод

· Модернизировать систему автоматизации и выполнить подбор комплекса технических средств для данного процесса и дополнить системы модулем диагностики нештатных ситуаций.

· Разработать экспертно-диагностическую модель процесса для диагностики нештатных ситуаций на процессе.

· Разработать алгоритм работы системы диагностики и провести его тестирование.

Блок биологической очистки сточных вод является частью системы канализационных очистных сооружений. Станция по очистке сточных вод имеет полный набор очистных сооружений: механическую и биологическую очистку воды, доочистку воды, обеззараживание воды, комплексы обработки, обезвоживания и обеззараживания осадка. Сооружения предназначены для очистки сточных вод от грубых приме­сей и глубокого окисления органических и минеральных загрязнений. Каждая линия аэротенка состоит из трех последовательно расположенных емко­стей, образующих следующие ступени биологической очистки: денитрификацию; минерализацию; нитрификацию.

Установки такого типа, работающие по методу полного окисления, предназначены для полной биологической очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод. Разделение процесса на три стадии обуславливает полное окисление органических загрязнений.

В настоящее время существующая система автоматизации морально и физически устарела. В то же время важность эффективной автоматизации процесса, в котором участвуют живые организмы, потребовала замены существующей локальной автоматики на распределенную АСУТП, оснащенную современными контроллерам и и приборами полевой автоматики.

4.На функциональной схеме мы подобрали комплекс тех. средств

Датчик давления 4-20 1-2,1-1	Cerabar T -	Endress+Hauser
Электромагнитная система для измерения расхода сточных вод 4-20мА 3-1, 4-1	Promag	Endress+Hauser
Прибор для измерения расхода воздуха на базе трубки Пито DPP 10	Deltatop	Endress+Hauser
Прибор для измерения уровня осадка	Liquisys	Endress+Hauser
Прибор для измерения концентрации растворённого кислорода 223 4-20, 5-1	Liquisys CPM	Endress+Hauser
Прибор для измерения уровня осадка 4-20мА, 7-1, 8-1, 9-1	Liquisys	Endress+Hauser
Преобразователь частоты 3А,10-1,4-2, 6-2	Vacon	Finland
Блок питания 220в, 12,15,13,14,	метран	россия
Модульный контроллер	CompactLogix	Allen-Bradley

5.В таблице на этом слайде представлены существующие решения в области автоматизации подобных задач. К сожалению, обычные системы управления не всегда справляются с ситуациями, которые могут возникать в процессе очистки сточных вод. Это связано с тем, что в процессе биологической очистки участвуют живые микроорганизмы, поэтому важно проводить диагностику в режиме реального времени. Математические модели такого процесса либо очень сложны, либо отсутствуют вовсе, и именно поэтому для решения данной проблемы решено разработать экспертно-диагностическую систему, основанную на правилах

6. Правила – позволяют сравнивать текущее состояние процесса с определенными условиями и на основе сравнения делать выводы о работе процесса и давать рекомендации. Правила составляются на основе анализа процесса на предмет выявления возможных нарушений, изучения регламента и опроса опытных экспертов - технологов и инженеров кип, ведущих процесс. В процессе программирования и отладки возможно изменение базы знаний или дополнение её новыми правилами.

7.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.

Подсистема интеллектуального обеспечения экспертной системы включает в себя БД и БЗ. БД является основой интеллектуального обеспечения экспертной системы. 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.

8. Основные технологические параметры. Анализ процесса и опрос экспертов позволил выявить 15 нештатных ситуаций

По результатам работы с экспертной информацией была составлена база данных, представленная в таблице 3.2, где эксплуатационные пороги – это декларированные значения параметров, закладываемые в условную часть правил. В качестве эксплуатационных порогов использована середина диапазонов «максимальное значение регламентного диапазона – верхний аварийный предел» и «нижний аварийный предел – минимальное значение регламентного диапазона».

9. Для ускорения создания ЭС была использована пустая оболочка каппа. Здесь приведено основное окно. Система показывает связь объектов предметной области.

Так как каппа фреймово-продукционная система, то пришлось ввести иерархию в БЗ

Окно иерархии объектов предназначено для создания, просмотра и модификации классов и объектов модели предметной области, а также связи между ними, которые наглядно представлены деревом иерархии. Иерархическая структура базы знаний экспертной системы для управления блоком биологической очистки сточных вод. Здесь класс Root – фундамент, из которого определяются все остальные классы; подкласс Image – для хранения объектов, используемых для создания пользовательского интерфейса; объект Global – предопределённый объект, созданный для хранения переменных, используемых в правилах; подкласс KWindow – для описания окон сеанса; введённый объект Name хранит текстовые атрибуты окна Session; введенный объект Oper предназначен для хранения текущих значений технологических параметров; введённый класс BD содержит списки для хранения и заполнения базы данных пороговых значений переменных из правил экспертной системы. Созданные классы S1 – S6 содержат информацию о статусе процесса, подклассы Pr11 – Pr53 – информацию о причинах, вызвавших ситуации из классов-предков и рекомендации по их устранению

10 Показано окно с заполнением БД, а ниже показан пример с правилами

11. Мы задали ситуацию возможный недостаток кислорода за счет превышения БПК на вх

12.

1. Разработана система автоматизации и выполнен подбор комплекса технических средств для данного процесса;

2. Собрана и формализована необходимая для разработки экспертной системы информация о процессе биологической очистки как источнике нештатных и аварийных ситуаций;

3. Разработана и реализована экспертная система управления блоком биологической очистки сточных вод;

4. Проведены тестовые испытания системы

5. Произведено технико-экономическое обоснование проектных решений

Дата добавления: 2015-08-27