При использовании числовых характеристик для повышения устойчивости автоматизированной системы к случайным погрешностям и случайным отклонениям целесообразно применение методов интервального анализа. В соответствии с ними числовые переменные представляются в виде интервальных чисел
где , - нижняя и верхняя границы интервала X; x - число из интервала X; R - множество вещественных чисел.
Для каждой переменной задается диапазон или несколько диапазонов, соответствующих различным степеням пожарной опасности. Каждый диапазон задается в виде интервала .
Пусть на интервале времени переменная принимала значения . Для того, чтобы определить, произошло ли изменение степени пожарной опасности, рассчитывается индикаторная функция P(Xk).
В случае, если увеличение пожарной опасности наступает при выходе значений k-го показателя за верхнюю границу нормативного диапазона, индикаторная функция имеет вид
.
В случае, когда увеличение пожарной опасности наступает при выходе значений k-го показателя за нижнюю границу нормативного диапазона, используется следующая индикаторная функция
.
В случае, когда увеличение пожарной опасности наступает при выходе значений k-го показателя как за верхнюю, так и за нижнюю границы нормативного диапазона, индикаторная функция имеет вид
.
Значение индикаторной функции определяет активизацию продукционного правила. если значение индикаторной функции равно нулю, правило не активизируется, если равно единице - происходит активизация правила. Когда значение индикаторной функции отлично от нуля и единицы, рассчитывается вероятность изменения степени пожарной опасности Q. Если применяется индикаторная функция P1(Xk), то вероятность увеличения степени пожарной опасности оценивается по формуле
.
Если применяется функция P2(Xk), то вероятность увеличения степени пожарной опасности
.
Если используется функция P3(Xk), то расчет вероятности увеличения степени пожарной опасности проводится либо по формуле, либо по формуле в зависимости от того, за какую границу вышло значение показателя Xk.
Использование рассчитанного значения Q возможно двояким образом. В одних случаях эксперты заранее устанавливают пороговые значения индикаторной функции, определяющие активизацию правила продукции. Если же такой порог не установлено, то рассчитанная величина Q выдается пользователю для принятия решения.
Коррекция и утверждение лицом, принимающим решения, перечня управляющих воздействий. На этом этапе сформированный перечень мероприятий предоставляется пользователю. Изучив полученный перечень, пользователь может внести в него коррективы и, наконец, утверждает его. После утверждения сформированный набор мероприятий сохраняется в базе данных, добавляясь к уже хранящемуся там перечню.
Контроль выполнения запланированных мероприятий. На этом этапе оператору выдается сообщение о мероприятиях, запланированных на текущий день или ближайшие дни, а также о просроченных мероприятиях.
В четвертой главе рассматриваются особенности построения и применения прототипа автоматизированной системы управления пожарной безопасностью производства фрезерного торфа. Обоснована структура базы данных, описаны основные функции, реализация и пользовательский интерфейс программного комплекса.
Программная реализация прототипа автоматизированной системы выполнена в среде Borland Delphi 7. Прототип использует СУБД Microsoft Access. Для визуализации результатов на электронной карте местности применяется геоинформационная система MapInfo.
Выполнена апробация разработанного прототипа на реальных данных. Результаты проверки показали эффективность и целесообразность применения разработанного программного проекта для прогнозирования самовозгорания фрезерного торфа и формирования комплекса мероприятий по борьбе с самовозгоранием.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ
торф самовозгорание прогнозирование
В ходе выполненного исследования получено новое решение задачи прогнозирования самовозгорания фрезерного торфа и автоматизированного формирования комплекса мероприятий по борьбе с этим явлением.
Основные результаты исследования состоят в следующем.
1. Обоснована целесообразность использования метода, разработанного Козловым В.А., Малковым Л.М. и др., для прогнозирования опасности самовозгорания фрезерного торфа. Преимуществами данного метода являются учет как природно-генетических свойств торфа, так и метеорологических характеристик сезона; наличие единого показателя, характеризующего опасность самовозгорания; возможность прогнозирования не только по окончании сезона добычи торфа, но и перед его началом; независимость от конкретного торфопредприятия.
2. Выявлено ограничение данного метода, заключающееся в наличии зоны неопределенности и приводящее в ряде случаев к отказу от распознавания категории опасности самовозгорания торфа.
3. Осуществлено развитие данного метода путем перехода к интервальным значениям диагностических показателей и прогностических коэффициентов. Проверка показала эффективность данной модернизации - количество отказов от распознавания сократилось вдвое, что привело к увеличению числа правильных прогнозов.
4. Разработана структура автоматизированной системы управления пожарной безопасностью производства фрезерного торфа. Основными ее блоками являются блок прогнозирования опасности самовозгорания торфа в штабелях, блок отображения результатов прогноза на карте местности, блок выработки управляющих решений и блок контроля за выполнением утвержденных мероприятий. Наряду с ними структура автоматизированной системы включает и другие блоки, обеспечивающие работоспособность перечисленных, в частности взаимодействие различных блоков между собой и с пользователем.
5. Получена методика автоматизированного формирования плана мероприятий, направленных на борьбу с самовозгоранием, базирующаяся на использовании продукционных правил, связывающих достижение диагностическими показателями определенных значений с необходимыми управляющими воздействиями и сроками их проведения. В целях повышения устойчивости к помехам значения диагностических показателей представляются в виде интервальных чисел. Важным показателем является результат прогнозирования опасности самовозгорания торфа для различных полей, осуществляемый в соответствии с выбранным методом дважды: перед началом сезона добычи торфа и в его конце.
6. Для данной методики разработаны типовые шаблоны продукционных правил, определяющих назначение или прекращение мероприятий, регулярность или нерегулярность проведения мероприятий, абсолютные или относительные сроки проведения.
7. Разработан прототип программного комплекса автоматизированной системы управления пожарной безопасностью производства фрезерного торфа.
8. Разработанный прототип проверен на практическом примере. Проверка показала возможность его применения для решения задач прогнозирования самовозгорания торфа в текущем сезоне и формирования мероприятий по борьбе с этим явлением.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
торф самовозгорание прогнозирование
1. Палюх Б.В. Информационная система имитационного моделирования торфяных пожаров. / Б.В. Палюх, Р.Е. Цветков // Программные продукты и системы. 2007. №3. С. 100-101.
2. Палюх Б.В. Ситуационное моделирование в системе раннего предупреждения торфяных пожаров / Б.В. Палюх, А.Н. Ветров, Р.Е. Цветков // Математические методы в технике и технологиях. Т.8. Казань: КГТУ, 2005. С. 204-206.
3. Миронов В.А. Информационно-вычислительная система для прогнозирования и ликвидации чрезвычайных ситуаций при торфяных пожарах. / В.А. Миронов, Б.В. Палюх, А.Н. Ветров, Л.А. Веревкин, Р.Е. Цветков // Современные проблемы развития фундаментальной науки. Тверь: ТИЭП, 2006. С. 14-21.
4. Цветков Р.Е. Разработка системы имитационного моделирования пожарной опасности на торфяных месторождениях. / Р.Е. Цветков // Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании. Пенза: Приволжский дом знаний, 2006. С. 268-270.
5. Палюх Б.В. Основы построения информационной системы прогнозирования пожарной опасности на торфяных предприятиях. / Б.В. Палюх, Р.Е. Цветков // Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции «Проблемы технологии и механизации разработки полезных ископаемых». Ч.2. Геология, разведка, оценка и перспективные технологии разработки месторождений и использования полезных ископаемых Беларуси. Минск: изд-во БНТУ, 2008. С. 10-12.