.

Оглавление

Введение 3

1.1 Анализ предметной области 5

1.2 Система пользовательского интерфейса 6

1.3 Структура базы знаний экспертной системы 9

1.4 Иерархическое дерево решений 11

1.5 Описание и реализация экспертной системы 12

Заключение 14

Список литературы 15

Приложение 1 16 

 

Введение

 

     Существуют  задачи интерпретации, диагностики, контроля, прогнозирования, планирования, проектирования и т.д. Такие задачи могут быть решены с помощью экспертных систем (ЭС), которые являются ярким представителем систем искусственного интеллекта.

     Во  многих областях человеческой деятельности объекты, с которыми оперируют специалисты, не могут быть сведены к чисто  синтаксическим объектам, характерным  для математики. Экология представляет одну из областей человеческой деятельности, где знания специалистов трудно формализуемы.

     Атмосферу загрязняют аэрозоли, газы, различные взвешенные вещества, которые могут отрицательно влиять на состояние здоровья людей, растительность, животный мир, здания, сооружения и даже изменять климатические условия местности. В настоящее время начинает отчетливо проявляться взаимодействие промышленных выбросов разных стран, которое угрожает существованию жизни на Земле. Поэтому борьба с загрязнением атмосферы становится одной из важнейших социальных проблем глобального характера и требует широкого внедрения различных организационных и технических мероприятий, улучшающих состояние атмосферного воздуха. 

     Разработка  экспертных систем по планированию охраны воздушной среды в настоящее  время является актуальной задачей.

     В данной работе была сделана попытка  решить задачу представления  знаний по экологии и разработать алгоритм механизма логического вывода.

         Предмет исследования - анализ оценки воздействия на окружающую среду на примере расчета  выбросов загрязняющих веществ при пересыпке пылящих материалов (растворный узел).

      Цель  работы - разработать экспертную систему расчета  выбросов загрязняющих веществ при пересыпке пылящих материалов (растворный узел).

     Исходя  из поставленной цели, формируются  следующие задачи:

1. Исследование предметной области;
2. Выбор и изучение инструментального средства разработки ЭС;
3. Обоснование выбора методов представления и обработки знаний;
4. Разработка структур данных и знаний ЭС;
5. Разработка алгоритмов работы системы;
6. Кодирование, тестирование и отладка ЭС;
7. Оформление отчета по проведенной работе

       К разрабатываемой системе были  сформулированы следующие функциональные  требования: система должна определять  величины максимально-разовых и валовых выбросов загрязняющих веществ при проведении следующих работ: перегрузка, хранение.

 

1. Анализ  предметной области

 
 

     Многие  технологические процессы в строительстве  и промышленности сопровождаются выделением пыли, отрицательно воздействующей на организм человека и, в основном, на его органы дыхания.

     Производственная  пыль является наиболее распространенным вредным фактором производственной среды. Вся промышленность строительных материалов связана с процессами дробления, помола, смешения и транспортировки пылевидного сырья и продукта (цемент, кирпич, шамот и др.). В нефтяной и газовой промышленности пыль образуется при бурении скважин, проведении электросварочных работ, при неполном сгорании топлива. В химической и нефтехимической промышленности многие производства (например, катализаторное) также связаны с пылеобразованием.

     Пыль  выводит из строя оборудование, снижает  качество продукции, уменьшает освещенность производственных помещений, может  быть причиной профессиональных заболеваний  органов дыхания, поражения глаз и кожи, острых и хронических отравлений работающих.

     Для предупреждения профессионального  заболевания (вызванного воздействием на работника вредных условий  труда) необходимо, чтобы в воздухе  рабочей зоны, цеха и т.д. содержание пыли было ниже предельно допустимых концентраций (ПДК). Поэтому борьба с пылью является важной гигиенической и социально-экономической задачей. 
 
 
 

2.   Система пользовательского интерфейса

      Система пользовательского интерфейса обеспечивает взаимодействие между экспертной системой и пользователем. Это взаимодействие обычно включает несколько функций:

• Обработка данных, полученных с клавиатуры, и высвечивание вводимых и выводимых данных на экране.
• Поддержка диалога между пользователем и системой.
• Распознавание ситуации непонимания между пользователем и системой.
• Обеспечение "дружественности" по отношению к пользователю.

      Система интерфейса с пользователем должна эффективно обрабатывать ввод и вывод. Для этого необходимо обрабатывать вводимые и выводимые данные быстро, в ясной и выразительной форме. Необходимо также включить возможность  работы с дополнительными средствами такими, как печатающие устройства, магнитные диски и дополнительные файлы данных.

      Кроме того, система интерфейса должна поддерживать соответствующий диалог между пользователем  и системой. Диалог - это общая  форма консультации с экспертной системой.

      Проектирование  диалога начинается с описания знаний об исходных данных на языке описания сценариев диалога, разработанного на основе модели диалога. На основе содержательной семантики этого языка эксперт  совместно с инженером знаний описывает понятия проблемной области, определяющие исходные данные для ЭС. Описанные таким образом знания об исходных данных являются основой  для создаваемой системы диалогового  ввода данных в ЭС и имеют текстовое  представление. Представленный в текстовом  виде сценарий диалога удобен для  чтения и позволяет легко его  модифицировать при изменении и  уточнении знаний об исходных данных любым текстовым редактором.

      Консультация  должна завершаться ясным утверждением, выдаваемым системой, и объяснением  последовательности вывода, приведшей  к этому утверждению.

      Система пользовательского интерфейса должна также распознавать непонимание, между  пользователем и системой, возникшее  либо из-за ошибки, либо на принципиальной основе. Система должна реагировать соответствующим образом на эту ситуацию. Например, не должно произойти сбоя системы, если пользователь вводит 1, когда ожидается "да" или "нет", или когда пользователь задает бессмысленный вопрос.

      Способность экспертной системы моделировать человека эксперта может меняться от простых  познавательных процессов до включения  новых знаний или новых способов решения задачи. Система интерфейса должна информировать пользователя о методике работы системы и ее развитии, если такое развитие предусмотрено в системе.

      Наконец, система пользовательского интерфейса должна быть "дружелюбной" к пользователю. Например, последовательность меню, показывающая задачи, которые пользователь может  выбрать, является необходимой чертой экспертной системы.

     Пользователь  также должен иметь возможность  взаимодействовать с экспертной системой естественным образом. В идеале пользователь должен иметь возможность использовать естественный язык.

     Анализируя  ЭС, существующие средства для их разработки, были сформулированы основные требования к разработке гибкого интерфейса в ЭС.

     1. Интерфейс в ЭС должен обладать свойством повторной используемости, то есть возможностью использования интерфейса в той же предметной области, но при решении ЭС других задач или тех же задач другими методами.

     2. Интерфейс в ЭС не должен снижать модифицируемости ядра ЭС, так как поддержка базы знаний также важна для законченной ЭС, как и для проектируемой. Однако при разработке интерфейса для ЭС разработчики часто вынуждены включать в базу знаний дополнительные знания, для того чтобы сформировать приемлемое объяснение и удовлетворить критериям диалога, а это означает, что модифицируемость базы знаний заметно снижается.

     3. Интерфейс в ЭС должен обеспечивать легкую его модифицируемость, что позволяет учесть изменения требований разных пользователей в процессе эксплуатации ЭС, а также изменение знаний о предметной области при проектировании ЭС и при ее эксплуатации.

     4. Интерфейс в ЭС должен обеспечивать удобный ввод данных в ЭС. Это требование вытекает из того, что ЭС будет использоваться только в том случае, если с ней легко и удобно работать, чтобы не отвлекать пользователя от его основной задачи.

     5. Интерфейс в ЭС должен иметь систему помощи пользователю. 
 
 
 
 
 
 

 

   

3.   Структура базы знаний экспертной системы

 

      В данном проекте была сделана попытка  реализовать фрагмент экспертной по планированию и охране воздушной  среды на примере расчета выбросов загрязняющих веществ при пересыпке  и хранении сыпучих материалов.

      Для расчета выбросов загрязняющих веществ можно использовать список атрибутов. Количество характеристик материала и условий будет определять степень точности получаемого значения. Различающей не обязательно является какая-нибудь единственная характеристика - все множество атрибутов используется для достижения целей в строящихся правилах.

      В результате проведенной работы была предложена следующая структура  базы знаний. 

 

      Все перечисленные ниже атрибуты являются необходимыми для определения удельных и валовых выбросов пыли при перегрузке и хранении сыпучих грузов.

1. к₁ – весовая доля пылевой фракции в материале.
2. к₂ – доля пыли, переходящая в аэрозоль.
3. к₃ – коэффициент, учитывающий местные метеоусловия.
4. к₄ – коэффициент, учитывающий степень защищенности узла от внешних воздействий, условия пылеобразования.
5. к₅ – коэффициент, учитывающий влажность материала.
6. к₆ – коэффициент, учитывающий размер частиц материала.
7. В – коэффициент, учитывающий высоту пересыпки.
8. П – производительность узла пересыпки, т/ч.
9. Gч - суммарное количество перерабатываемого материала в час (т/час)
10. Gгод - суммарное количество перерабатываемого материала в течение года (т/год)
11. Fпл - поверхность пыления в плане, м². Определяется по генплану предприятия главным технологом
12. Fмакс - площадь поверхности склада при максимальном его заполнении, м². Определяется главным технологом предприятия на основе характеристик материала
13. Fраб - площадь в плане, на которой систематически производятся погрузочно-разгрузочные работы (не реже 1-го раза в неделю), м². Определяется главным технологом предприятия.
14. q - максимальная удельная сдуваемость пыли, г/м²с. (табл. 6)
15. Тс - число дней со снежным покровом за год.
16. ή - коэффициент эффективности борьбы с поверхностным пылением, %. Численное значение коэффициента эффективности зависит от техники и технологии применения.