Материал: Сборник трудов победителей конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов ВГТУ

Развитие конструктивных методов поддержки принятия решений по ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС) требует системных исследований с применением методов инженерии, знаний для создания моделей, позволяющих использовать опыт, накопленный специалистами и необходимости обеспечить автоматизацию процессов формирования решений и применения многочисленных документов и нормативов в области ЧС. Сегодня ведущей парадигмой структурирования информационного контента остаются онтологии [1, 2] или иерархичеcкие концептуальные структуры, которые формируются аналитиком на основе изучения и структурирования протоколов извлеченных знаний и документации

Формальная, обобщенная модель онтологии ONT может быть представлена в следующем виде:

ONT=<E, R, S>

где Е — конечное, не пустое множество концептов (понятий) предметной области, которую представляет онтология ONT; R — конечное множество отношений между концептами; S — конечное множество функций интерпретации, заданных на концептах и/или отношениях онтологии ONT в виде некоторой системы аксиом и правил, в том числе вывода.

Каждое e понятие может быть представлено в виде тройки:

e=<Ve, int.e, ext.e>, e E

где Ve — множество терминов, соответствующих понятию е, полученное в результате отображения

множество слов-терминов); int.e, ext.e — интенсионал и экстенсионал понятия е; при этом имеет место семиотическое соответствие и семантическая эквивалентность понятий и отображающих их словтерминов:

e E & v Ve int.v int.e

которая, в свою очередь, отражает однозначную взаимосвязь между интенсионалами понятий и обозначающих их терминов.

Специальным классом онтологии является

иерархическая система понятий, связанных между собой отношением «быть элементом класса» (« is _ a »). Отношение «is_a» имеет фиксированную

заранее семантику и позволяет организовывать структуру понятий в виде дерева, что в общем случае является адекватном и удобным для представления иерархии понятий и их классификации.

В отличие от множества концептов Е, которое не может быть пустым, множества R и S могут быть

пустыми. При R и S онтология ONT вырождается в простой словарь:

Voc E, , ,

в котором в общем случае могут иметь место

синонимия, ононимия и полисемия понятий и соответствующих терминов (обычно, имеет контекстный характер).

может быть поставлена в соответствие функция интерпретации из S, которая может задаваться:

а) декларативно, например, в виде оператора присваивания (сопоставления), и тогда мы имеем дело с пассивным словарем;

б) процедурно, когда смысл терминов «вычисляется» каждый раз при интерпретации.

Однако, в обоих указанных случаях из-за отсутствия связей между терминами ( R )

Тезаурус — это словарь, определяющий термины, обозначающие понятия некоторой предметной области, отражающий связи между словами, в том числе смысловые (семантические) отношения как иерархического (род-вид, таксономия, классификация), так и не иерархического (синонимия, антонимия, ассоциации) типа.

Формальная модель тезауруса может быть

(симметричное, транзитивное, рефлексивное), такое что:

В настоящее время одной из наиболее популярных систем работы с онтологиями является Protege [3]. По версии разработчиков системы, все понятия предметной области делятся на классы, подклассы, экземпляры. Разработка онтологий для Protege состоит в общем случае из 5 шагов:

1.Выделение области онтологии;

2.Определение классов;

3.Организация иерархии классов;

4.Формирование фреймов для описания классов, подклассов, экземпляров, через определение слотов, т.е. свойств;

5.Определение значений;

Перед нами стоит задача разработки онтологии «Авария на химически опасном объекте» для обеспечения единого понимания терминов и понятий предметной области, их взаимосвязей и взаимозависимостей с целью ее дальнейшего использования при создании эффективной информационно-управляющей системы принятия решений при возникновении угроз аварии на потенциально опасном объекте.

Наибольшую трудность при создании онтологии представляет выделение из терминологического словаря предметной области классов и слотов, а также установление таксономии и взаимосвязей классов. При создании онтологии «Авария на химически опасном объекте» в первую очередь были выделены основные понятия предметной области и определены следующие базовые классы:

-Химически опасный объект (как источник опасности)

-Силы и средства, привлекаемые для ликвидации аварии

Основная структура онтологии: классы и основные подклассы представлена на рисунке.

Для базовых классов выделены подклассы, определены атрибуты, которые описывают основные характеристики классов и подклассов, конкретным объектам присвоены экземпляры. Знания представляются в виде семантической сети.

Следует отметить, что создание онтологии – по сути, итеративный процесс и всегда будут существовать варианты альтернативного описания предметной области. В процессе извлечения и структурирования знаний онтология изменяется и расширяется, вносятся новые классы и слоты,

выявляются новые связи.

Базовые классы онтологии «Авария на химически опасном объекте»

Таким образом, в работе предложена стратегия онтологического инжиниринга при управлении знаниями в области ЧС, которая заключается в разработке методологии извлечения и структурирования знаний для задач обеспечения безопасности на потенциально опасных объектах техносферы.

Литература

1.Константинова Н.С. Онтологии как системы хранения знаний [Электронный ресурс] / Н.С. Константинова, О.А. Митрофанова. – Режим доступа: http://www.sciinnov.ru/icatalog_new/index.php?action=send_ att&entry_id=68352&fname=68352e2-st08_(Митрофанова О.А.).pdf

2.Добров Б.В. Курс из 16 презентаций: «Онтологии

итезаурусы» [Электронный ресурс] / Б.В. Добров, В.В. Иванов, Н.В. Лукашевич, В.Д. Соловьев. – Режим доступа:http://window.edu.ru/window_catalog/redir?id=4172 2&file=ot_2006_posobie.pdf

3. Gruber T. Towards principles for the design of Ontologies used for knowledge sharing // International Journal of HumanComputer Studies. – 1995. – № 43(5/6). – С. 907-928.

Установка с центробежным псевдоожиженным слоем предназначена для термообработки сыпучих материалов в осциллирующем режиме с использованием направленно перемещающегося центробежного псевдоожиженного слоя при тангенциальном подводе сушильного агента (воздуха) и может быть применена в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Установка обеспечивает повышение эффективности сушки дисперсных материалов за счет исключения застойных зон, улучшения равномерности газораспределения и тепловой обработки термочувствительных сыпучих материалов, более глубокого теплоиспользования греющего сушильного агента.

На рис. 1 приведена схема отдельной секции сушильной установки без патрубков для подачи и отвода сушильного агента. Она состоит из двух частей: 1 – нижняя часть, в которой осуществляется подача сушильного агента и 2 – верхняя часть, в которой происходит процесс сушки. Высушиваемый материал подается на газораспределительную решетку с направляющими профильными лопатками 5 и под действием потока сушильного агента, ориентированного под углом к горизонтальной плоскости, псевдоожижается и движется к пересыпному каналу 4. Разделяющая перегородка 3 препятствует перемешиванию свежего и высушенного материала.

Расчет сушильной установки производится отдельно для каждой секции.

В качестве исходных данных для расчета принимаются начальная и конечная относительная влажность (wн, wк) материала, производительность сушилки кг/с), теплофизические и реологические свойства материала и сушильного агента [1, 2, 3].

Расчет производится в следующей последовательности. Определяется количество испаряемой влаги Wвл, кг/с [2]:

Тогда выход высушенного материала Gтк, кг/с равен

Из материального баланса влаги определяется расход сушильного агента (воздуха) Gв, кг/с

влагосодержание воздуха, кг/кг.с.в.

73

Расход тепла на сушку материала Q, Вт

где Jн, Jк – энтальпии сухого воздуха на входе в сушилку и выходе из нее, кДж/кг.

3

2

4

5

1

Рис. 1. Схема секции сушильной установки

Скорость газа в расчете на полное поперечное

Определяем внутренний диаметр (Dвн, м), наружный диаметр (Dнр, м) и высота сушильной

Задаемся начальной массой частиц на решетке Mт, кг из условия

Методом последовательных приближений определяем скорость движения мелкозернистого

коэффициент межфазного теплообмена , Вт/(м2 К), температура частиц на выходе тк, K и температура

ограничивается следующими параметрами: 600 < Re

Затем уточняется количество материала, которое должно одновременно находиться в сушилке

Если величина Mт превышает контрольную массу материала на решетке, то окончательно принимается количество материала в слое, определенное по (16) и расчеты повторяются до достижения заданной сходимости.

Средняя продолжительность времени пребывания частиц в кипящем слое , с равно

Определяется суммарное гидравлическое сопротивление решетки и центробежного псевдоожиженного слоя высушиваемого материала Eu по (17) и высота аппарата Hа (9).

Предварительная серия экспериментов была проведена в лабораторных условиях на специально сконструированной установке

В аппарат загружалась определенная масса дисперсного материала и при фиксированном расходе осуществлялась подача воздуха. Поток воздуха входил в слой под определенным углом. В процессе исследования определялись порозность, скорость слоя, аэродинамическое сопротивление, расход воздуха.

74

Рис.3. График зависимости порозности слоя от числа Re

Литература

1.Горбис, З.Р., Календарьян В.А. Теплообменники с проточными дисперсными теплоносителями [Текст] / З.Р. Горбис, В.А. Календарьян. - М.: Энергия, 1975. - 296 с.

2.Сажин, Б.C. Основы техники сушки [Текст] / Б.С.

Сажин. - М.: Химия, 1985. -396 с.

3.Забродский С.С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном слое [Текст] / С.С. Забродский. - М.:

Госэнергоиздат, 1963. - 487 с.

Долгий и сложный путь прошло в своем развитии человечество и весь этот путь неотделим от прогресса техники. Менялись исторические эпохи, происходило движение от одной формации к другой. Каждая новая ступень социальноэкономического развития основывалась на новой технической базе. В этом движении менялось и понимание самой общественной жизни, новым содержанием наполнялись новые, давно сложившиеся понятия.

Так произошло и с техникой. Это понятие возникло еще в античном обществе и берет свое начало от греческого слова "техне", означавшего умение, мастерство, искусную деятельность. Теперь это слово ассоциируется у большинства людей с машинами, различными орудиями, все более сложными системами, которые пронизывают практически все сферы общественной жизни и человеческой деятельности. Но сохранилось и старое значение этого слова: говорят о технике художника и музыканта, актера и спортсмена, подразумевая все, то, же умение и мастерство. Появляются новые тенденции в понимании техники, связанные с возрастанием роли науки в техническом развитии, а так же с тем, что теперь нередко гораздо сложней и трудней разработать, спроектировать, техническую систему, чем ее изготовить. Это выдвигает на первый план научное и техническое творчество, порождая новые аспекты в интерпретации самой техники.

Техника — это социально полезная функциональная целостность. Ее компоненты, взаимодополняя, ограничивая и определяя друг друга, образуют ее основу со всеми вытекающими отсюда последствиями.

За последние столетия техника оказала решающее воздействие на социальноэкономический строй человеческого общества. Именно машинное производство вызвало переход от феодального общества к современному капитализму, а развитие бытовой и потребительской техники создало современную западную цивилизацию.

Прогресс в военной технике, особенно в сфере средств массового уничтожения, радикально изменил способы ведения войн, сделав невозможными крупномасштабные столкновения ведущих мировых государств. А в настоящее время полным ходом идѐт также разработка и т. н. "несмертельных" видов оружия, широкое

применение которых может заметно изменить стратегию и тактику будущих войн.

Если рассматривать развитие техники с положительной стороны, то в последние годы развитие новых отраслей и направлений требует колоссальных капитальных и интеллектуальных затрат. Это приводит к широкому международному сотрудничеству, например, в области космоса, фундаментальных физических исследований, энергетике.

Осмысление взаимозависимости человечества, техники и природы как вместилища того и другого в концепции техносферы насущно необходимо для формирования новой идеологии научно-технического прогресса и мироощущения, в котором был бы преодолен утилитарнопотребительский подход как к природе, так и к человеку.

Человечество реализует технологический способ существования в природе путем использования ее потенций для целенаправленных преобразований, изменений в ней же. Его практически преобразовательная деятельность изменяет, структурирует природное вещество, поособому организует, переиначивает течение природных процессов за счет создания специальных предметных форм, образований, составляющий вещественную сферу техники.

Создается новая среда, в которой так или иначе в необходимой для человека мере должна присутствовать "естественная среда", уже зависимая и относительная, в другом статусе. Техническая деятельность порождает "вторую природу", квазиприроду, как бы природу, устойчивую лишь в рамках общественной практики, под надзором и при участии в ее процессах человека.

Вольно и невольно, самопроизвольно формируется симбиоз техники и человечества в природе как объективная реальность.

Человек технически создает "вторую природу" в качестве своей непосредственной среды обитания. Что же меняется в природе? Что же привносит в природу человеческая предметнопрактическая деятельность? Как изменяются природные процессы?

Распашка миллиардов гектаров земли, преобразование видового состава растений и животных, изменение водного режима планеты, развитие горнорудной и химической промышленности.