Современные методы диагностики тяговых трансформаторов железных дорог и построение экспертной системы для обработки результатов тепловизионной диагностики тяговых трансформаторов ВСЖД (стр. 19 из 25)

Реляционная БД должна включать:

1) паспортные данные тяговых трансформаторов;

2) карты осмотра;

3) журналы дежурного персонала;

4) данные периодических испытаний ТТ;

5) предельно допустимые нормы и испытательные критерии;

6) технологические карты ремонта и ревизии ТТ;

7) учетно-контрольные карты;

8) статистические данные о выявляемых дефектах и повреждениях;

9) нормативные материалы и руководящие документы;

10) ГОСТ;

11) инструкции заводов-изготовителей;

12) местные инструкции и технические регламенты.

Продукционная БЗ состоит в основном из экспертных правил. ЭС, играющая роль надстройки в БД, использует существующую БЗ, компонент извлечения знаний и компонент объяснения.

Информация в БД хранится в виде реляционных таблиц, связанных различными видами отношений. Исходные данные вводятся как вручную, так и автоматически. Вводимая информация является прямой, косвенной первичной и косвенной вторичной. Прямая информация содержит сведения о номинальных параметрах ЕЕ, конструктивных особенностях, режимах работы и методах эксплуатации. Данные измерений параметров ТТ позволяют в результате последующей обработки получить новую существенную информацию. Предельные значения параметров, критерии, экспертные знания дают возможность с помощью ЭС получить сведения о состоянии ТТ на базе первичной информации и экспертных правил. Косвенная информация не может быть абсолютно точной, но представляет интерес как определенная полезная информация — поддержка подсказкой, советом в принятии решения. Знания структурированы по узким зонам предметной области: ресурс, опыт эксплуатации, конструктивные дефекты.

Опыт показывает, что оценку состояния электрооборудованияцелесообразно проводить на трех уровнях: внешнее исследование, ресурсная и специализированная диагностика.

Первый инспекционный уровень (внешнее исследование) должен обеспечить оценку общего состояния ТТ. Цель его - предварительная оценка состояния ИЭ для разработки плана достаточно эффективных методов дальнейших испытаний или мероприятий по поддержке функционирования ИЭ. Характер работ - контрольно-исследовательский, экспертный. На этом уровне требуется осуществить первичную оценку ресурсных возможностей эксплуатируемого ЭО и взять пробы масла для последующего углубленного анализа. При проведении внешнего исследования ИЭ следует руководствоваться положениями следующей нормативной документации: правил технической эксплуатации, устройства электроустановок, норм, нормативов и соответствующих ГОСТ, а также необходимыми инструкциями. С помощью ИС перед проведением исследовательских работ разрабатывается специальный бланк внешнего исследования, учитывающий множество необходимых факторов. Для разработки бланка — специальной формы (по информационной терминологии - способ структурирования входной и выходной информации) — организуются запросы в БД (способы выделения нужной информации), используются фильтры (режимы работы СУБД по минимизации просмотра большого массива записей в таблицах БД). С целью повышения эффективности подготовительной работы предлагается воспользоваться поддержкой ЭС. обрабатывающей знания специалистов-экспертов и необходимые данные из БД.

4.3.1 Интегрированная инструментальная среда exsys

Разработанная фирмой exsys, Inc. система является современным и мощным инструментальным средством. Она предназначена для создания прикладных экспертных систем в области диагностики, классификации, моделирования и проектирования. Exsysоснащена встроенной процедурой проверки непротиворечивости вводимых знаний. Она достаточно эффективна и гибка для профессионалов-разработчиков, однако может использоваться и начинающими исследователями.

В exsysиспользуется как фреймовая, так и продукционная модель представления знаний. В последнем случае базу знаний системы составляют правила вида «ЕСЛИ-ТО» с применением обратной цепочки вывода и различными стратегиями вывода: «сверху вниз», «снизу вверх» и «сначала лучший». В системе имеется возможность моделирования нечетких и неточных рассуждений. Подсистема объяснений дает ответы на вопросы «Как ?» и «Почему ?», предоставляет по запросу справочную информацию. В правилах допускается использовать математические функции и числовые переменные.

Exsysможно вызвать из внешней программы. Изнутри системы можно вызывать программы, написанные на других языках. Кроме того, имеется большой выбор выражений на языке Си.

Правила, относящиеся к решению некоторой общей задачи, образуют базу знаний или набор правил. В этот набор, кроме собственно правил, включаются две процедуры: инициализация и завершение, которые должны выполняться до и после выполнения правил. В набор правил включаются также описания переменных, участвующих в правилах.

4.3.2 Написание набора правил в инструментальной среде exsys

Сформируем цель, то есть то, что должна определить ЭС. В нашем случае - это конкретный неисправный узел трансформатора, а также техническая рекомендация по устранению неисправности.

Для создания ЭС в среде exsysпосле входа в систему через пункт меню file необходимо выбрать подпункт new (при работе с уже созданной ЭС используется подпункт open) и задать имя создаваемой ЭС (в имени ЭС не должно быть пунктуационного знака «.»). После этого открывается титульный лист ЭС, в окна которого нужно занести объект ЭС (полное название или функцию ЭС) и фамилия имя отчество автора. Далее устанавливается диапазон значений логических переменных: двоичная логика (ДА или НЕТ) или вероятностные оценки (шкала от 0 до 10 или шкала от –100 до +100). В титульном листе также задается стратегия отыскания целей: All Possible (все возможные), First Successful (первая успешно найденная) или Non Redundancy (неопределенная). Далее в окно Starting text вносится информация, которой предваряется начало работы ЭС, а в окно Ending text – сообщение, за которым непосредственно последует ответ (рекомендация) ЭС. В дальнейшем при редактировании титульного листа уже написанной ЭС в него попадают через пункт главного меню RULES, подпункт Parameters.

Замечание: при написании новой ЭС вначале обязательно нужно задать хотя бы одну конечную цель-диагноз в подпункте Choice list, иначе файл данных не сохранится в общей базе exsys.

Рисунок 33 - Титульный лист ЭС

В подпункте Qualifier list вносятся вопросы, задаваемые ЭС пользователю, и варианты ответов, из которых ЭС должна почерпнуть необходимые сведения для своей успешной работы ( Замечание: часть ответов на вопросы из данного подпункта может заноситься непосредственно пользователем ЭС, а часть ответов ЭС может выводить сама, используя вложенные в нее знания и правила).

Рисунок 34 – Видменю Qualifier list

Рисунок 35 - Вид меню Choicelist

После внесения всех сведений в подпункты Choice list и Qualifier list можно переходить к заполнению базы знаний ЭС – написанию правил. Происходит это в том же пункте главного меню rules, где для написания нового правила выбирается подпункт Added Rule. После входа в данный подпункт через кнопку Qualifiers выбирается необходимый вопрос и вносится в верхнюю часть правила ( переключатель if/then должен быть в положении if, а переключатель типа логической связки правой части правила and/or в требуемом положении). После внесения всех вопросов переходят к формированию нижней части правила (переключатель if/then теперь должен стоять в положении then). Для заполнения этой части может использоваться Qualifiers list (формирование промежуточного вывода) или Choice list (формирование окончательного вывода). Если работа ЭС после нахождения окончательного результата (диагноза неисправности) должна закончится, то после него в правиле следует поставить команду Stop Rules exe (кнопка command открывает соответствующее меню выбора команд).

Рисунок 36 – Вид листа запросов ЭС.

Для запуска или отладки написанной ЭС (подпункт Open пункта file) из списка файлов с расширением «.rul» выбирается файл, соответствующий имени ЭС и нажимается кнопка ok. На дисплее должна появиться часть титульного листа ЭС с ее именем и фамилией именем отчеством автора. Далее в пункте меню options выберите подпункт Run, при этом на дисплее появится стартовый текст ЭС. Для продолжения работы ЭС нажмите кнопку continue, после чего возникнет первый запрос ЭС с вариантами ответов. Выбрав нужный ответ и нажав кнопку ok, перейдете к следующему запросу ЭС и так до тех пор, пока ЭС не завершит логический вывод.

Для получения консультации следует записанный набор правил с именем экспертной системы и расширением «.rul» выбрать из нужной директории (как правило, exsys new) и запустить на выполнение.

Текст демонстрационного прототипа экспертной системы для обработки результатов диагностирования силовых трансформаторов, записанный для инструментальной среды exsys, приведен в приложении А.

5. Расчёт стоимости программного продукта

В данном разделе рассчитана стоимость разработки программного продукта «Экспертная система для обработки результатов тепловизионной диагностики тяговых трансформаторов в среде EXSYS». Основными статьями расходов приняты:

1) Основная зарплата;

2) Единый социальный налог;

3) Накладные расходы;

4) Расходы на персональный компьютер и лицензионные базовые программные средства.

Разработка программы включает анализ проблем и необходимости создания продукта, сбор и обработку теоретической базы, написание, корректирование по желанию заказчика, в данном случае кафедра ЭЖТ, тестирование и отладку продукта.

Основная заработная плата (ОЗП) оценивает труд инженера-программиста по созданию программного продукта и определяется исходя из количества разработчиков, времени выполнения разработки (часов), а также заработной платы в расчете на один час. Описанный в проекте программный продукт разработан одним программистом в период с 31.01.05 по 29.04.05, что составляет 63 дня или 13 рабочих недель. Затраты рабочего времени приняты 40 часов в неделю. Таким образом, затрачено рабочего времени 1*13*40=520 чел/часов.