Спирин Н.А., Лавров В.В. Информационные системы в металлургии

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 8. Экспертные системы в доменном производстве

8-35

Некоторый фрагмент такой многослойной структуры схематически изо-

бражен на

рис. 8.14.

–

давление горячего дутья (диапазон).

Имеет три альтернативы:

•

оптимальное значение;

выше оптимального значения;

ниже оптимального значения.

–

давление горячего дутья (тенденция

Может принимать следующие значения:

уменьшается;

увеличивается;

не меняется.

– давление горячего дутья (колебания):

меньше или равно 0,05 атм;

больше 0,05 атм, но меньше или равно 0,2 атм;

больше 0,2 атм.

Основную часть

первого (левого) слоя

образуют Ν блоков входных пере-

менных – результатов {X

} работы блока первичной обработки измерений, при-

чем X

может принимать

несколько значений. При этом в некоторых из модуль-

ных баз знаний первый слой может содержать переменные, значения которых

определяются после работы других модулей. Каждый блок входных переменных

описывает результаты измерений одного из технологических параметров печи.

Так, например, группа X

= {X

}, i = 1, 2, 3 служит для описания параметров

давления горячего дутья. При этом X

задает диапазон изменения давления ,

– тенденции изменения, а X

описывает колебания давления горячего дутья.

Второй слой

образуют блоки правил Р

вида

< условие >

THEN

a ELSE

=0.

В качестве условия используются предикаты вида u

=< значение >, объе-

диненные логическим «

». Результатом выполнения правила является значение

переменной, имеющее смысл промежуточного коэффициента уверенности. Эти

коэффициенты определяются экспертом при вводе правила в базу знаний. k-й

блок второго слоя образует правила, в условиях которых используются перемен-

ные из k-го блока переменных. Фактические элементы j-го блока правил описы-

вают воздействия j-го технологического параметра на технологический

процесс.

Для реализации правила второго слоя используется функция «И» (AND).

Глава 8. Экспертные системы в доменном производстве

8-36

Характеристика качества

шихтового материала

Усредненное значение содер-

жания мелочи в железоруд-

ной части шихты

Усредненное

значение ме-

ханической

прочности же-

лезорудной

части шихты

Усредненное

значение со-

держания ме-

лочи в железо-

рудной части

шихты

Усредненное

значение ме-

ханической

прочности

кокса

Режим загрузки

шихтовых материалов

Рудная

нагрузка

Оценка

уровня

засыпи

шихты

Система

загрузки

шихты

Расход

горячего

дутья

Влаж-

ность

дутья

Темпера-

тура дутья

Число хо-

лостых

подач

Оценка дутьевого режима печи

Текущая

диагно-

стика хо-

да печи

эксперт-

ной сис-

темой

Рис. 8.10. Схема базы знаний причин тепловых расстройств доменной печи

Суммарное значение факторов, влияющих на изменение теплового состояния доменной печи

Глава 8. Экспертные системы в доменном производстве

8-37

Характеристика качества

шихтового материала

Характеристика качества

железорудных материалов

Усредненное

значение ме-

ханической

прочности же-

лезорудной

части шихты

Усредненное

значение со-

держания ме-

лочи в железо-

рудной части

шихты

Усредненное

значение ме-

ханической

прочности

кокса

Режим загрузки шихтовых ма-

териалов

Рудная

нагрузка

Оценка

уровня

засыпи

шихты

Система

загрузки

шихты

Расход

горячего

дутья

Оценка

теплового

состояния

печи экс-

пертной

оценкой

Основ-

ность

шлака на

выпуске

Уровень

расплава в

горне пе-

чи

Рис. 8.11. Схема базы знаний причин расстройства ходов доменной печи

Суммарное значение факторов, влияющих на ход доменной печи

Диагностика хода ДП по информации с автоматических датчиков Диагностика хода ДП по оценке технологического персонала

Характеристика движения шихтовых

материалов в печи

Характеристика общего температурно-

го режима доменной печи

Характеристики га-

зодинамического

режима ДП

Оценка нерав-

номерности

схода шихты

Характеристика темпе-

ратурного режима ко-

лошниковой зоны

Характеристика темпе-

ратурного режима

шахты ДП

Характери-

стика продук-

тов плавки

Состояние

фурменной зоны

Время срабатывания подач

Идентификация обрывов шихты

Идентификация подстоев шихты

Параметры горячего дутья

Характеристика верхних пиков давления

колошникового газа

Средняя температура газа в газоотводах

Д П

Характеристика разброса температур в

газоотводах ДП

Температура периферийной зоны

Оценка уровня засыпи шихты

С ржание кремния в чугуне на оде

выпуске

Основность шлака на выпуске

Характеристика свечения фурм

Х тик движения материалов

перед ф

арактерис а

урмами

Уровень расплава в горне печи

Автоматизированный контроль Полуавтомати-

ческий ввод

Наблюдения

Рис. 8.12. Схема диагностики теплового состояния доменной печи

Диагностика теплового состояния доменной печи (ДП)

Глава 8. Экспертные системы в доменном производстве

8-38

Характеристика движения шихтовых

материалов в печи

Характеристика общего температурно-

го режима доменной печи

Характеристики га-

зодинамического

режима ДП

Оценка нерав-

номерности

схода шихты

Характеристика темпе-

ратурного режима ко-

лошниковой зоны

Характеристика темпе-

ратурного режима пери-

ферийной зоны ДП

Характери-

стика продук-

тов плавки

Состояние

фурменной зоны

Средняя темпе-

ратура перифе-

рийных газов

Время срабатывания подач

Идентификация обрывов шихты

Идентификация подстоев шихты

Параметры горячего дутья

Характеристика верхних пиков давления

колошникового газа

Общий статический перепад давления

(фурмы–колошник)

Средняя температура газа в газоотводах

Д П

Х ристика разброса температур в

г ах Д

аракте

азоотвод П

Температура периферийной зоны

Оценка уровня засыпи шихты

Характеристика разброса температур в

периферийной зоне

Содержание кремния в чугуне на

выпуске

Основность шлака на выпуске

Характеристика свечения фурм

Характеристика неравномерности свече-

ния фурм

Характеристика движения материалов

перед фурмами

Уровень расплава в горне печи

Автоматизированный контроль Полуавтомати-

ческий ввод

Наблюдения

Рис. 8.13. Схема диагностики ходов доменной печи

Диагностика хода доменной печи (ДП)

Глава 8. Экспертные системы в доменном производстве

8-39

Глава 10. Экспертные системы в доменном производстве

8-40

……

…

или

……

…

или

…

COMB

……

…

……

…

COMB

……

…

(1)

(2)

(N)

Рис. 8.14.

Схема базы данных

Третий слой

образуют блоки «ИЛИ» OR-правил. OR-правила выполня-

ются по следующему алгоритму.

Пусть S

,......., S

– входные переменные OR-правила, а S – выходные.

Тогда:

если все S

=0, то S=0;

если S

<0, в качестве S принимается максимальное отрицательное

значение S

;

если S

имеют положительные, нулевые и отрицательные значения, то

S= max S

Как видно из

рис. 8.14

, «ИЛИ» (OR)-правила используются для объедине-

ния результатов, получаемых на втором слое.

Глава 10. Экспертные системы в доменном производстве

8-41

Четвертый и последующие слои

образуют блоки «КОМБ» (Сomb)-

правил (см.

рис.

8.14

), в которых вычисляются коэффициенты уверенности по

формулам (7.4)–(7.8).

Таким образом, в результате прогноза определяется коэффициент уве-

ренности определения (состояния) хода доменной печи и коэффициент уверен-

ности теплового режима.

Многослойная архитектура базы знаний обладает рядом преимуществ.

К ним относятся:

•

простота модификации

. Многослойная структура позволяет легко

добавлять, расширять или удалять блоки правил на любом слое. Это

свойство особенно важно на двух первых слоях, т.к. позволяет легко

учитывать появление новых групп измерений технологических пара-

метров;

•

адаптируемость

. Предложенная структура базы знаний позволяет

достаточно просто оценивать воздействия промежуточных коэффи-

циентов уверенности на конечный результат и по результатам таких

оценок вносить необходимые коррективы.

Пример отображения информации экспертной системы ведения домен-

ной плавки на мониторе компьютера представлен на

рис. 8.15

8.6. Контрольные вопросы

1. Чем вызвана необходимость использования экспертных систем в доменном произ-

водстве?

2. Почему несмотря на сравнительно большую тепловую инерцию современных до-

менных печей возможно значительное отклонение режимных параметров плавки от

заданных?

3. По каким признакам определяют нормальный режим работы доменной печи?

Перечислите параметры, характеризующие тепловое состояние доменной печи,

признаки и меры борьбы с холодным и горячим ходами доменной плавки.

Перечислите виды нарушения устойчивости газового потока доменной печи.

Какими признаками они характеризуются?

Перечислите признаки нарушения ровного схода шихты в доменных печах и

методы восстановления нормального хода.

Какие основные подсистемы включает в себя структура экспертной системы

доменной плавки? Укажите назначение основных подсистем.

Дайте общую характеристику базы знаний экспертной системы доменной

плавки.

Какие виды диагностики нарушений доменной плавки определяет экспертная

система?

Глава 8. Экспертные системы в доменном производстве

8-42

Рис. 8.15. Экспертная система ведения доменной плавки

Рекомендуемый библиографический список

Рекомендуемый список литературы

Основной:

1. Аладьев В.З., Хунт Ю.Я., Шишаков М.Л. Основы информатики: Учебное

пособие. – М.: Информационно-издательский дом «Филинъ». 1998. – 496 с.;

2-е изд. 1999. – 544 с.

2. Гаврилов Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем:

Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2000. – 384 с.

3. Дейт К.Дж. Введение в системы баз данных:

Пер. с англ. – 6-е изд. – Киев:

Диалектика, 1998. – 784 с.

4. Информатика: Учебник / Под ред. проф. Н.В.Макаровой. – М.: Финансы и

статистика, 1997. – 768 с.

5. Металлургия чугуна: Учебник для вузов / Е.Ф.Вегман, Б.Н.Жеребин,

А.Н.Похвиснев, Ю.С.Юсфин, В.М.Клемперт. – М.: Металлургия, 1989. –

512с.

6. Олифер В.Г.,

Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии,

протоколы. – СПб.: Питер, 1999. – 672 с.

7. Острейковский В.А. Информатика: Учебник для вузов. – М.: Высш. шк.,

1999. – 511 с.

8. Теплотехника доменного процесса / Б.И.Китаев, Ю.Г.Ярошенко, Е.Л.Суханов

и др. – М.: Металлургия, 1978. – 248 с.

Дополнительный:

9. Абовский Н.П. Творчество: системный подход, законы

развития, принятие

решений. – М.: СИНТЕГ, 1998. – 312 с.

10. Айвенс К. Эксплуатация Windows NT. Проблемы и решения: Пер. с англ. –

СПб.: BHV – Санкт-Петербург, 1998. – 592 с.

11. Безопасность компьютерных сетей на основе Windows NT / В.С.Люцарев,

К.В.Ермаков, Е.Б.Рудный, И.В.Ермаков. – М.: Издательский отдел "Русская

редакция" ТОО "Channel Trading Ltd.", 1998. – 304 c.

12. Введение в системный анализ теплофизических процессов

в металлургии:

Учебное пособие для вузов / Н.А.Спирин, В.С. Швыдкий, В.И.Лобанов,

В.В.Лавров. Екатеринбург: УГТУ, 1999. – 205 с.

13. Вейскас Д. Эффективная работа Miсrosoft Access 7.0 для Windows 95: Пер. с

англ. – СПб.: Питер,1997. – 848 с.

14. Вендров А.М. CASE-технологии. Современные методы и средства

проектирования информационных систем. – М.: Финансы и статистика, 1998.

– 176 с.

15. Грабер М. Понимание SQL: Пер. с англ. – М.: Наука, 1996. – 420 с.

16. Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия. – СПб: Питер Ком,

1999. – 816 с.

17. Дубовик В.Я. Схемотехника устройств связи объект–ЭВМ в металлургии:

Учебник для вузов. – Новокузнецк: СибГИУ, 2000. – 300 с.

18. Дьяконов В.П. Математическая система MAPLE V R3/R4/R5. – М.: Солон,

1998. – 399 с.

19. Дьяконов

В.П. Справочник по MathCAD PLUS 6.0 PRO. – М.: СК Пресс,

1997. – 336 с.

Рекомендуемый библиографический список

20. Желтые страницы Internet 98. Русские ресурсы / Ю.Поляк, А.И.Сигалов и др.

– СПб.: Питер, 1998. – 600 с.

21. Информатика. Базовый курс: Учебник для вузов / С.В.Симонович и др. –

СПб.: Питер, 1999. – 640 с.

22. Использование Internet: Пер с англ. / Дж. Хончкатт, М.Р.Браун, Т.Фронцковяк

и др. Киев; М.; СПб.: Издат. дом «Вильямс», 1998. – 592

с.

23. Использование Microsoft Office 97, профессиональный выпуск: Пер с англ./

Д.Бойс, С.Фаллер, Р.Гилген и др. Киев; М.; СПб.: Изд. дом «Вильямс», 1998.

– 1120 с.

24. Кенин А.М. Windows 95/NT для пользователей или как научиться владеть

компьютером. – Екатеринбург: Планета, 1998. – 432 с.

25. Колпаков С.С., Кузнецова С.Б., Потемкин В.К. Проблемы разработки

инструментальных

АСУ листопрокатным производством. – М.: Интермет

Инжиниринг, 1997. – 272 с.

26. Компьютерные сети: Учебный курс. 2-е изд. (+CD-ROM). – Microsoft Press,

1998. [Русская редакция].

27. Кулаков Ю.А., Луцкий Г.М. Компьютерные сети. – Киев: Юниор, 1998. –

384 с.

28. Кулаков Ю.А., Омелянский С.В. Компьютерные сети: Выбор, установка,

использование и администрирование. – Киев: Юниор, 1999. – 544 с.

29. Лепаж И., Яррера П

. UNIX. Библиотека системного администратора: Пер. с

англ. – М.: Диалектика, 1999. – 528 с.

30. Липаев В.В. Системное проектирование сложных программных средств для

информационных систем. – М.: СИНТЕГ, 1999. – 224 с.

31. Лисиенко В.Г. Принципы построения трехуровневых АСУ ТП объектов с

распределенными параметрами на примере АСУ нагревом металла: Учебное

пособие. – Екатеринбург: УГТУ, 1999. – 73 с.

32. Ложе И.

Информационные системы: Пер. с франц. – М.: Мир, 1979. – 632 с.

33. Маклаков С.В. BPwin и ERwin. CASE-средства разработки и проектирования

информационных систем. – М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999. – 256 с.

34. Матвеев Л.А. Компьютерная поддержка решений: Учебник. – СПб.:

Специальная литература, 1998. – 472 с.

35. Мейер Д. Теория реляционных баз данных: Пер. с нем. – М.: Мир, 1987. –

608 с.

36. Мешалкин

В.П. Экспертные системы в химической технологии. Основы

теории, опыт разработки и применения. – М.: Химия, 1995. – 368 с.

37. Назаров С.В. Администрирование локальных сетей Windows NT: Учебное

пособие. – М.: Финансы и статистика, 1999. – 336 с.

38. Нильсон Н. Принципы искусственного интеллекта: Пер. с англ. – М.: Радио и

связь, 1985. – 376 с.

39. Новиков Ю.В., Карпенко Д.Г

. Аппаратура локальных сетей. – М.: ЭКОМ,

1998. – 288 с.

40. Орвис В. Excel для ученых, инженеров и студентов: Пер. с англ. – Киев:

Юниор, 1999. – 528 с.

41. Основы современных компьютерных технологий: Учебное пособие / Под ред.

проф. А.Д.Хомоненко. – СПб.: КОРОНАпринт, 1998. – 448 с.