Формування ентропійно-інформаційної оцінки відповідності стану складних об’єктів і знання-орієнтованих баз даних у межах моніторингових систем

The knowledge-based approach for complex systems assessment and forecasting is justified. Production systems of the form "object 0-state (as the system components) – process (system processes, status change operator or support) – object i-state (system)" are discussed along with th...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2018
Hauptverfasser:	Kozulia, Tatiana V., Moiseev, V. F., Kozulia, Mariia M., Savchenko, Anatolii V.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainisch
Veröffentlicht:	The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2018
Schlagworte:	складні системи інформаційно-методичне забезпечення ентропійно-інформаційна модель моніторингова інформація ентропійна функція стану знання-орієнтована система
Online Zugang:	https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/139937
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	System research and information technologies
Завантажити файл:

Institution

System research and information technologies

_version_	1867334341781094400
author	Kozulia, Tatiana V. Moiseev, V. F. Kozulia, Mariia M. Savchenko, Anatolii V.
author_facet	Kozulia, Tatiana V. Moiseev, V. F. Kozulia, Mariia M. Savchenko, Anatolii V.
author_institution_txt_mv	[ { "author": "Tatiana V. Kozulia", "institution": "Кафедра програмної інженерії та інформаційних технологій управління Національного технічного університету \"Харківський політехнічний інститут\", Харків" }, { "author": "V. F. Moiseev", "institution": "Кафедра хімічної техніки та промислової екології Національного технічного університету \"Харківський політехнічний інститут\", Харків" }, { "author": "Mariia M. Kozulia", "institution": "Кафедра програмної інженерії та інформаційних технологій управління Національного технічного університету \"Харківський політехнічний інститут\", Харків" }, { "author": "Anatolii V. Savchenko", "institution": "Кафедра двигунів внутрішнього згоряння Національного технічного університету \"Харківський політехнічний інститут\", Харків" } ]
author_sort	Kozulia, Tatiana V.
baseUrl_str	http://journal.iasa.kpi.ua/oai
collection	OJS
datestamp_date	2019-01-17T13:29:35Z
description	The knowledge-based approach for complex systems assessment and forecasting is justified. Production systems of the form "object 0-state (as the system components) – process (system processes, status change operator or support) – object i-state (system)" are discussed along with the problems of the information support development for implementing the methodological foundation for the complex monitoring systems analysis. The basis for the information-entropy approach is determined for forming models for objects of study with the purpose of object analysis of the state of natural and technogenic origin systemic formations using knowledge-oriented data and generating new knowledge. The information system is shown for collecting and storing the status data of the object of study under monitoring, transmitting data to generate models, analyzing the results and making an informed decision.
doi_str_mv	10.20535/SRIT.2308-8893.2018.2.10
first_indexed	2025-07-17T10:24:04Z
format	Article
fulltext	 Т.В. Козуля, В.Ф. Моїсєєв, М.М. Козуля, А.В. Савченко, 2018 Системні дослідження та інформаційні технології, 2018, № 2 99 УДК 519.713:004.043 DOI: 10.20535/SRIT.2308-8893.2018.2.10 ФОРМУВАННЯ ЕНТРОПIЙНО-IНФОРМАЦIЙНОЇ ОЦІНКИ ВIДПОВIДНОСТI СТАНУ СКЛАДНИХ ОБ’ЄКТІВ І ЗНАННЯ-ОРІЄНТОВАНИХ БАЗ ДАНИХ У МЕЖАХ МОНІТОРИНГОВИХ СИСТЕМ Т.В. КОЗУЛЯ, В.Ф. МОЇСЄЄВ, М.М. КОЗУЛЯ, А.В. САВЧЕНКО Анотація. Обґрунтовано знання-орієнтований підхід до оцінювання та про- гнозування стану складних систем. Розглянуто продукційні системи вигляду «0-стан об’єкта (системи як складові) – процес (система процесів, оператор змін стану або його підтримання) – і-стан об’єкта (системи)», а також питання формування інформаційного забезпечення реалізації методичної бази аналізу складних моніторингових систем. Визначено основи інформаційно- ентропійного підходу до формування моделей об’єктів дослідження з метою об’єктивного аналізу стану системних утворень природно-техногенного похо- дження з використанням знання-орієнтованих даних і здобування нових знань. Надано інформаційну систему для збирання та зберігання інформації про мо- ніторинговий стан об’єкта дослідження, передавання даних для формування моделі, аналізу отриманих результатів і прийняття зваженого рішення. Ключові слова: складні системи, інформаційно-методичне забезпечення, ент- ропійно-інформаційна модель, моніторингова інформація, ентропійна функція стану, знання-орієнтована система. ВСТУП Сучасні підходи до оцінювання стану складних систем різного походження ґрунтуються на експертних системах, що не дозволяє знизити втручання людського фактора. Для діагностики стану регіональних об’єктів в умовах наявності елементів невизначеності і багатокритеріальності в завданнях за- безпечення сталого розвитку використовуються методи Ларсена, Цукамото, Мамдані та Суджено, основані на застосуванні теорії нечіткої логіки [1–3]. Основними недоліками такого методичного підходу є значні матеріально- інформаційні витрати на отримання апроксимаційних залежностей і резуль- татів розрахунків; складність інтерпретації вхідних параметрів нечіткої мо- делі та пояснення логічного висновку; громіздкі бази правил; необхідність розроблення методу налаштування нечіткого регулятора [4, 5]. Мета роботи — обґрунтування знання-орієнтованого підходу для оці- нювання на об’єктивній інформаційно-ентропійній функції відповідності стану складних систем вимогам якості, формування і реалізації інформацій- но-методичного забезпечення на практичних об’єктах. Досягнення мети пе- редбачає: 1) подолання проблемних завдань системного аналізу під час дослі- дження складних об’єктів різнорідної природи та організації на основі ство- рення об’єктивної ентропійно-інформаційної моделі; Т.В. Козуля, В.Ф. Моїсєєв, М.М. Козуля, А.В. Савченко ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2018, № 2 100 2) визначення структури і функціональних властивостей знання- орієнтованих систем підтримання рішень з регулювання якості складних об’єктів; 3) надання інформаційно-програмного підтримання реалізації запропо- нованого методичного забезпечення для вирішення практичних завдань. ОСНОВНІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ПРАКТИЧНЕ ОЦІНЮВАННЯ Початкова інформація за моніторинговими системами (дані спостережень) регулює розмірність бази знань з обов’язковим відображенням трьох основ- них аспектів безпеки і якості їх стану та функціональності — соціального, екологічного і економічного. Вихідна інформація на базі моніторинг-вимірювальних даних містить продукційні системи «0-стан об’єкта (системи як складові) — процес (сис- тема процесів, оператор змін стану або його підтримання) — і-стан об’єкта (системи)» з позицій досягнення мети сталого розвитку складного об’єкта дослідження, зокрема соціально-еколого-економічного змісту за екологіч- ними пріоритетами. Продукційні правила різного ступеня невизначеності (нечіткос- ті) початкової інформації з регулюванням розмірності бази знань для цільо- вого управління якістю щодо стану об’єкта /системи і оптимізації дій досяг- нення мети враховуються у результативному розв’язку, поданому у вигляді кортежу NBAPQi ,,,,  , (1) де i — мета – об’єкт стаціонарного сталого екологічного (природного) роз- витку як продукція ефективного використання природних механізмів або оптимальних керувальних дій; Q — параметр відповідності; P — умови досягнення мети як можливість прийняття рішення вигляду BA – відпо- відність мети систем (В) меті «якщо А, то В»; N — дії і процеси, які вико- нуються після досягнення В [6]. Для аналізу процесів метою iB є організація такого стану об’єкта/ сис- тем за N-перетворень, які дозволяють досягти стаціонарного упорядковано- го стану, визначеного отриманням максимального значення ентропії у разі дестабілізації початкового 0-стану об’єкта з maxS з переходом в і-й стан об’єкта, що відповідає мінімуму ентропійного значення для відновле- ної функціональності систем згідно з вимогами їх екологічності (природнос- ті за змістом) ( 11 iAx  ), безпечності ( 22 iAx  ). За моніторинговою інформацією формуються вибірки початкових да- них з урахуванням наявності відомого і достатнього обсягу значень jy для встановлення точного значення  , що покладені в основу навчальної вибірки вигляду ),1,(),,( ),(),( 2 ),( 1 Kyxx  , (2) Формування ентропiйно-iнформацiйної оцінки вiдповiдностi стану складних … Системні дослідження та інформаційні технології, 2018, № 2 101 де ),(),( 2 ),( 1 ,,  yxx — відповідно значення вхідних і вихідних змінних із характеристик об’єктів досліду iy і  ; K — загальна кількість експе- риментальних даних у навчальній вибірці [6, 7]. База правил формується за прийнятою процедурою з урахуванням складності об’єкта і отриманих за розрахунками двох показників (змінних 21, xx ). Установлюються мінімальні та максимальні значення моніторингових характеристик об’єктів, які за даних умов відображають можливості досяг- нення бажаних цілей. Подібним чином аналізуються вихідні дані — стан систем у незадовільному ( miny ) і відповідному до вимог за прийнятним природним/допустимим рівнем ( maxy ) [6]: ],[],,[],,[ maxminmax 2 min 22 max 1 min 11 yyyxxxxxx  . (3) Відповідним чином умовна ентропія невідповідності під час оцінюван- ня порушень у системах за умови недосягнення потрібного стану або функ- ціональності визначається за таким виразом:             dxxxfdxxfdxxfxfxxS 2 2 )( 2 1 )(2ln)(ln)()(/)( ,2lnln2ln ee  (4) де 1)(    dxxf , 22)(    Ddxxxf . Для інформаційно-ентропійної оцінки системи використовується функ- ціонал    n i ii xpxpnxI 1 22 )(log)(log)( . Динаміка змін визначається такими поступовими переходами. У почат- ковий момент часу (стан А) усі системи об’єкта мають однаковий стабільний характер функціональності, невизначеність відсутня, ентропія дорівнює ну- лю. Після дії внутрішніх дестабілізувальних факторів або порушення гомео- стазу з навколишнім середовищем (вплив зовнішніх факторів – випадко- вість, стохастичність невідповідності взаємодії «об’єкт – навколишнє середовище») (перехід А–В) поступово включаються механізми самооргані- зації і повільно системи та об’єкт загалом входять у стохастич- ний стаціонарний стан (С, перехід В–С, ентропія S досягає максимуму). Однозначна змістовна характеристика логічного ланцюга уникнення невизначеності, можливість аналізу експериментальних даних та моніторин- гової інформації, яка надається у вигляді ймовірнісного оцінювання даних про об’єкт дослідження, дозволяють стверджувати про правомірність і доці- льність визначення стану елементів аналітичної системи через ентропійну функцію, яка прийнятна для встановлення стану ( pln ), та інформації про зміни ( pp ln ). З урахуванням викладеного та наявності елементів невизна- ченості в аналітичній системі «стан0 – процес – стан0 (стан1)» пропонується Т.В. Козуля, В.Ф. Моїсєєв, М.М. Козуля, А.В. Савченко ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2018, № 2 102 ентропійне її усунення завдяки застосуванню характеристичної функції для аналізу стану залежності )\|( S (4), зміни S та інформаційної ентропії )(KS , коли її аргумент інваріант K і є змінною [6, 7]: KKS ln)(  . (5) Тоді стійкі процеси відповідають умові 0\|)( jKdS , де j визначає умови екстремуму. Згідно з критеріями стійкості Ляпунова [8–10] стан сис- теми стає стійким динамічно, якщо виробництво ентропії має максимум, що властиво для реалізованих у природі процесів і об’єктів: 0\|)( ;0\|)( 22  jj KSdKSd . (6) Статистично стан мінімуму ентропії нестійкий, оскільки є ймовірність флуктаційної появи самодовільних процесів, що зумовлює подальше зрос- тання ентропії. Зростання ентропії у динамічних процесах як функції від K на підставі критеріїв Ляпунова відповідає мінімуму ентропії і вважається динамічно стійким. Дійсно, організація стійкого термодинамічного потоку (передавання речовини, енергії, інформації) між системами у природі та на рівні технічних, природно-технічних об’єктів [11, 12] визначає послідов- ність стаціонарних станів, що локально відповідає принципу мінімуму ви- робництва ентропії Пригожина [8, 10] за умови прояву самоорганізації і га- рантує стійкість систем за Ляпуновим. Якщо розглядати об’єкт дослідження як матеріальну фізико-хімічну си- стему, то зміни в ній за положеннями статистичної фізики мають імовірніс- ну природу. Імовірність визначається як перехід від випадковості до необо- ротності [8–10]. Порушення рівноваги через прояв внутрішньої диференціації між частинами самої системи і навколишнього її середовища призводить до прояву детерміністичних і випадкових процесів. Однорід- ність часу і простору порушується формуванням дисипативних структур, які є джерелом диверсифікації та інновації. Наближення до рівноваги виявля- ється через кореляції, динамічні кореляції, що приводять до рівноважного розподілу. Неперервність часу і детерміністичний рух за передбаченими змінами nx та 1nx і зсувом Бернуллі )lmod( 1 2 nn xx  визначаються збіль- шенням відстані між траєкторіями за експоненціальною розбіжністю )2ln(exp n , де 2ln — показник Ляпунова [10]. Таким чином, установлю- ється детерміністичний хаос, коли динамічні процеси породжуються випад- ковістю [6, 7]. З урахуванням системності об’єкта дослідження дещо змінюєть- ся відображення змін у системі за ентропійною ознакою. Аналіз включає розгляд довільних процесів, які приводять систему до позитивних або неба- жаних ефектів. Породжена внутрішніми і зовнішніми факторами негентро- пія дозволяє перебіг процесів саморегулювання, що приводить систему до найближчого рівноважного стану [11]. У цій точці сталого функціонування система набуває відповідного атрактора зі зниженням вільної енергії в сис- темі з наступним виробленням ентропії: min,0 1  SS , довільним про- цесом досягнення нового рівня стабільності системою за зміненим організа- ційно-структурним станом: max,0 2  SS (умовно мінімальне значення, еволюційний розвиток). Недосягнення системою бажаної сталості визнача- Формування ентропiйно-iнформацiйної оцінки вiдповiдностi стану складних … Системні дослідження та інформаційні технології, 2018, № 2 103 ється динамічними змінами, які супроводжуються проявом імовірнісних, стохастичних, випадкових процесів, що відрізняються рівнем невизначенос- ті: ,S 3S (рис. 1). Кінцевий стан установлюється за структурною ентропією, відповідно до якої формується прагнення системи до рівноваги за об’єктивними вимо- гами другого закону термодинаміки [12]. Зовнішнє навколишнє середовище за своїм станом і дією на об’єкт і системи спричиняє суперечність у розвит- ку складових об’єкта або елементів системи. Усунення нестабільності пов’язано з процесами адаптації, виникнення локальних складових інфор- маційної ентропії (ІЕ). Сукупність локальних ІЕ визначає інтегральну скла- дову ІЕ, яка відповідає за ступінь досягнення рівня незавершеності адапта- ції [6]. Моніторингові дані визначають стан об’єкта за наданою інформаційною системою відповідно до наявних знань про об’єкт дослі- дження у вигляді відповідності і, таким чином, відбувається ідентифікація стану системи (див. рис. 1). Для практичної реалізації наданого підходу до оцінювання прогнозу- вання стану складного об’єкта пропонується розроблення інформаційної системи для збирання та зберігання моніторингової інформації, передавання даних для надання прогнозу реалізованого стану та аналізу отриманих ре- зультатів [6, 7]. За необхідності регулювання/управління обґрунтовуються захо- ди підтримання стабілізувальних процесів, підсилення факторів позитивних змін/впливу на систему відповідно до алгоритмічного використання ентропійно- го підходу встановлення на об’єктивній основі оцінювання якості дослідженого об’єкта завдяки застосуванню інформаційних знання-орієнтованих систем (рис. 2). Відповідно до загальних положень методичного забезпечення встанов- лення оцінки відповідності стану і функціональності досліджених об’єктів за наявними відхиленнями від допустимої динаміки змін (1) – (6) визнача- ється можливість управління якістю природно-техногенними утвореннями. Отримані результати досліджень динаміки процесів і змін станів систем дають змогу встановити нові знання про системні об’єкти. Для реалізації О Стан системи S 3 0S 1 0S 2 FА S S , Рис. 1. Динаміка змін у стані об’єктів системних досліджень: А — початко- вий стан системи; F — кінцевий стан системи; 1, 2, 3 — напрямки змін; SS , — зміна і значення ентропії в системі; О — точка біфуркації Т.В. Козуля, В.Ф. Моїсєєв, М.М. Козуля, А.В. Савченко ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2018, № 2 104 завдань на практиці пропонується автоматизоване оброблення інформації з відповідним інформаційно-програмним підтриманням (рис. 2) [13]. У практичних дослідженнях природно-техногенних комплексів вико- ристовуються моніторингова інформація і база знань (феноменологічний підхід) для системного аналізу та формування в його межах моделей і рі- шень з управління якістю «об’єкт – навколишнє соціально-природне сере- довище». Кількість інформації для встановлення точного опису  за на- явності відомого і достатнього обсягу значень jy визначається за функцією  i jijij ppyS 2log)( , ji i ji j i ppyPMS   2log)()( , де )( S — умовна ентропія  , якщо x ; )( MS — математичне спо- дівання умовної ентропії за змінної  [14]. Відповідно до постановки задачі для аналізу якості складних сис- тем кількість інформації в  , що міститься в отриманих результатах попе- реднього етапу розв’язання задачі або визначається відносно характеристик системи  , дорівнює різниці між такими залежностями [15, 16]: )()()(  MSSI ;    i ji ij ij yPxP p pI }{}{ log)( 2 , Рис. 2. Інформаційно-ентропійний підхід і знання-орієнтовані системи для оціню- вання відповідності системних об’єктів: 0 i  SS — стан рівноваги за відповід- ності цільовій взаємодії «система – навколишнє середовище» за умови різниці між результатами впливу і стабілізаційного стану об’єкта ( S ) і вимогами відповідності ( S ); S і S — стан стаціонарності нескінченного розвитку системи за умови відповідності цільовій рівновазі. 0S S S Система дослідження Ресурси 0S 0S 0SS Зовнішнє середовище: дія Сприйняття Передача даних Отримання системою впливу Процеси: ступінь відповідності, імовірність прояву Стан систем:: відповідність, імовірність рівноваги Інформація Оцінювання Об’єкт дослідження Системи об’єкта дослідження Функціональність і відповідність стану об’єкта Оцінювання рівня стабільності База знання- орієнтованих даних Комплексне оцінювання екологічності об’єкта Система ідентифік ації Ефект Інформація S 0S Вибір рішення: умови регулювання Передавання даних Система іденти- фікації Формування ентропiйно-iнформацiйної оцінки вiдповiдностi стану складних … Системні дослідження та інформаційні технології, 2018, № 2 105 Зб ир ан ня ін ф ор м ац ії В иб ір м од ел і ро зр ах ун ку Р оз ра ху но к ф ак ти чн их па ра м ет рі в ст ан у си ст ем и В иб ір б аз и по рі вн ян ня П ор ів ня нн я ф ак ти чн их та р оз ра ху нк ов их з оп ти м ал ьн им и па ра м ет ра м и се ре до ви щ а А на лі з от ри м ан их ре зу ль та ті в по рі вн ян ня М ет од ич не за бе зп еч ен ня Ін ди ка то р за бр уд не нн я Зб ир ан ня ін ф ор м ац ії дл я оц ін ю ва нн я ст ан у П ер ед ав ан ня зн ач ен ь Г Д К Зн ач ен ня в ик ид у ре чо ви ни у с ер е- до ви щ е дл я пр о- гн оз у ст ан у О ці ню ва нн я се ре до ви щ а К іл ьк іс ть ви ки ду ре чо ви ни П ер ед ав ан ня ін ф ор м ац ії дл я по да ль ш ог о п р ог но зу с та ну Д ан і п ро кл ім ат ич ні ум ов и Р ис . 3 . Д іа гр ам а по то кі в да ни х: Г Д К — г ра ни чн од оп ус ти м а ко нц ен тр ац ія Т.В. Козуля, В.Ф. Моїсєєв, М.М. Козуля, А.В. Савченко ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2018, № 2 106 де )( I — кількість інформації в  відносно  ; )( I — кількість ін- формації в  відносно  ; )(S —  -ентропія; ijp — сумісний розподіл імовірностей. Оскільки  і  визначають однакові співвідношення: кількість інфор- мації в  відносно  і кількість інформації в  відносно  , то )()(  SI . Ця послідовність аналізу стану елементів аналітичної системи N, що складає множину X змінних xі, дозволяє отримати ентропійну оцінку відповідності за інформацією для певної ситуації, тобто NIS 2log . На практиці даний підхід об’єктивного системного дослідження склад- них об’єктів апробовано під час розв’язання задач екологічної безпеки фун- кціонального модуля очищення шламових вод збагачувальної фабрики ЦОФ «Кураховська» та установки з перезбагачення шламів зі шламозбірни- ка. Необхідно контролювати оптимальні умови кінетики осаду завислих речовин зі шламових вод за станом кінцевих зразків очищення в разі вико- ристання мішалки та за умов природного осадження. Для визначення пара- метрів оптимального осадження для отриманих зразків застосовано міру невідповідності цільовим вимогам за ентропійною функцією n виміряних характеристик розрахунку L:    n i iL L S 1 . Отримані результати для кожної ентропійної характеристики аналізу- ють відповідно до пошуку відрізків, де система досягає свого максимуму та мінімуму: ]38,0minmin;[  S ; ]max;38,0max[  S , (7) де minmax SSS  — довжина відрізка аналізованого розподілу значень. Якщо розглянута характеристика потрапляє до зазначеного інтервалу ],[ ba — інтервалу для max/min (7), то отримують оптимальне значення, іден- тифіковане за правилом:       .],[,0 ;],[,1 bax bax K Оскільки у системі необхідно провести градуювання одночасно за де- кількома параметрами, то доцільно використати кон’юнкцію для виконання одночасно всіх обмежень: 1min з max o min  HHt , де t — час кінетики осаду, хв; Ho — висота освітленого розчину; Hз — висо- та згущеного осаду розчину. Для забезпечення неперервності виробничих процесів, оперативного реагування на небезпечні ситуації на промислових об’єктах за взаємодії «система – навколишнє середовище» запропоновано програмна підтримка контролю безпеки у вигляді мобільного додатка. Програмний продукт орієн- товано на користувачів гаджетів з операційною системою Android, яка по- Формування ентропiйно-iнформацiйної оцінки вiдповiдностi стану складних … Системні дослідження та інформаційні технології, 2018, № 2 107 ширена на багатьох електронних пристроях, що дає змогу оперативно оці- нювати стан складних природно-техногенних утворень. Під час формування програмного продукту враховано різницю між версіями операційної систе- ми з можливістю встановити додаток на різні електронні пристрої, а також можливі ситуації залучення до роботи телефонних пристроїв і планшетних комп’ютерів. Розроблення програмного продукту за операційною системою Android дозволяє отримувати кількісні розрахунки відповідності виробни- чих процесів цільовій функціональності, для територіальних об’єктів — оцінювати рівень безпеки (рис. 4). Під час розроблення робочих процесів перспективних дизелів намага- ються зменшити максимальну температуру з метою зниження вмісту окси- дів азоту, що відповідає сучасним вимогам еко-ефективності енергетичних установок. У результаті згоряння палива можливі довільні процеси у повіт- ряно-паливній суміші, що за рахунок вивільнення газів формують умови кінцевої стабільності з бажаним «екологічним результатом» за варіації тис- ку Р і температури Т, зумовленої попередніми їх змінами певним чином (рис. 5) [17, 18]. Ці зміни відображають перехід від хаотичності — ентропія максимальна, до стабільності — ентропія змінюється до нуля, а інформацій- на ентропія зростає. Як і у випадку контролю якості технологічного процесу згоряння пали- ва необхідно регулювати за параметрами і величиною змін для отримання цільового результату – зменшення вмісту оксидів азоту на викиді. Для цього також використано інформаційно-ентропійну функцію відповідності вимо- гам еко-ефективності (рис. 6). Рис. 4. Результати оперативного контролю еко-ефективності процесу осадження Т.В. Козуля, В.Ф. Моїсєєв, М.М. Козуля, А.В. Савченко ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2018, № 2 108 Запропонований iнформацiйно-експериментальний підхід до розв’язання задач дослідження особливостей екоефективного спалювання палива в ди- зелях дозволив підтвердити твердження, що зниження максимальної темпе- ратури в циліндрі та зменшення тривалості процесу згоряння сприяють до- сягненню максимуму в стабілізації газової суміші на додатній точці зниження вмісту оксидів азоту в складі відпрацьованих газів дизеля, що від- повідає стану екорівноваги «дизель – навколишнє середовище», тобто від- повідно до вимог (6) мають остаточне S і 0S . ВИСНОВКИ За результатами теоретичного аналізу моніторингових систем із застосуван- ням інформаційно-ентропійного підходу для оцінювання їх якості на основі використання знання-орієнтованих баз отримано такі висновки:  , гр. п.к.в  , гр. п.к.в a б  , гр. п.к.в  , гр. п.к.в в г Рис. 5. Індикаторні діаграми у разі роботи на ДП та ВПЕ: а — n = 1500 хв-1, Ne =64 кВт; б — n = 1500 хв-1, Ne=85 кВт; в — n = 2000 хв-1, Ne = 73,6 кВт; г — n = 2000 хв1, Ne = 100 кВт;  , гр. п.к.в — градуси повороту колінчастого вала; p — тиск, МПа; ДП — дизельне паливо; ВПЕ — водопаливна емульсія; n , хв-1 — частота обертів колінчастого вала, об/хв; Ne — ефективна потужність, кВт Рис. 6. Результати програмного розрахунку параметрів згоряння повітряно- паливної суміші в дизелях Формування ентропiйно-iнформацiйної оцінки вiдповiдностi стану складних … Системні дослідження та інформаційні технології, 2018, № 2 109 1. Необхідно оцінювати та прогнозувати стан системних об’єктів в умовах моніторингу з урахуванням динаміки продукційних систем вигля- ду «0-стан об’єкта (системи як складові) – процес (система процесів, опера- тор змін стану або його підтримання) – і-стан об’єкта (системи)» на основі інформаційної ентропії, яка відповідає за ступінь досягнення рівня адаптації у взаємодійних системах у межах складного об’єкта дослідження: це дозво- ляє отримати інформацію про можливості керування позитивними впливами на досліджувані системи (алгоритмічне забезпечення (1) – (6)). 2. Пропонується комплексне поєднання інформаційно-ентропійного та феноменологічного підходів до розв’язання проблемних завдань, що сприяє визначенню основи з прийняття рішень на об’єктивній основі та обґрунто- ваності отриманих даних з виявленням нових знань про реальні функціону- ючі системи ( див. рис. 2, 3). 3. Запроваджено практичну реалізацію автоматизації оброблення інформації за моніторинговими даними відповідно до рекомендацій викори- стання знання-орієнтованих систем і ентропійного оцінювання відповідності стану об’єктів вимогам якості (див. рис. 2) і наданої послідовності оброб- лення потоку даних (див. рис. 3) на прикладі контролю безпеки технологіч- них операцій (див. рис. 4) та стабілізації окремих процесів відповідно до встановлених вимог ефективності. ЛІТЕРАТУРА 1. Беллман Р. Принятие решений в расплывчатых условиях / Р. Беллман, Л. Заде // Вопросы анализа и процедуры принятия решений. — М.: Мир, 1976. — 225 c. 2. Задачи нечеткого математического программирования [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://iasa.org.ua/iso?lang=eng&ch=9&sub=3. 3. Сорокіна Л.В. Моделі і технології управління ринковою вартістю будівельних підприємств / Л.В. Сорокіна. — К.: Лазурит - поліграф, 2011. — 541 с. 4. Караєва Н.В. Діагностика стану регіональних систем за рівнем сталого розвит- ку в умовах невизначеності / Н.В. Караєва, Л.О. Левченко, А.С. Панасюк, Т.О. Дерипаско // Управління розвитком складних систем. — 2013. — 14(31). — С. 158–163. 5. Бухкало С.І. Екологічна безпека як складова концепції утилізації відходів для комплексних підприємств енергетичного міксу / С.І. Бухкало // Вісник НТУ «ХПІ». — Х.: НТУ «ХПІ», 2014. — № 49. — С. 42–56. 6. Козуля Т.В. Формування знань-орієнтованих баз даних для визначення компле- ксної методики ідентифікації якості складних систем / Т.В. Козуля, Н. В.Шаронова, Я.В. Святкин, М.М. Козуля // Восточноевропейский жур- нал передовых технологий. — Харьков, 2016. — 1/2 (79). — С. 13–21. 7. Козуля Т.В. Информационно программное обеспечение оценки качества и без- опасности объектов исследования мониторинговых систем / Т. В. Козуля, Н.В. Шаронова, Я.В. Святкин, М.М. Козуля // International Periodical Scientific Journal “Intelecti”. — Tbilisi, 2015. — 3(53). — P. 67–72. 8. Пригожин И.Р. Порядок из хаоса / И. Р.Пригожин, И. Стенгерс. — М..: Наука, 1986. — 432 с. 9. Климентович Ю.Л. Статистическая теория открытых систем / Ю.Л. Климентович. — М.: Янус, 2001. — 305 с. Т.В. Козуля, В.Ф. Моїсєєв, М.М. Козуля, А.В. Савченко ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2018, № 2 110 10. Пригожин И.Р. Конец неопределенности / И.Р.Пригожин. — Ижевск: НИЦ, 2000. — 208 с. 11. Бриллюэн Л. Наука и теория информации / Л. Бриллюэн: пер. с англ. А.А. Хар- кевича. — М.: Гос. изд-во физико-математ. лит-ры, 1960. — 390 с. 12. Прангишвили И.В. Энтропийные и другие системные закономерности: Вопро- сы управления сложными системами / И.В. Прангишвили. — М.: Наука, 2003. — 428 с. 13. Шаронова Н.В. Знання-орієнтоване інформаційне забезпечення досліджень складних систем / Н.В. Шаронова, М.М. Козуля // Системный анализ и ин- формационные технологии: материалы 18-й Междунар. научно-техн. конф. SAIT 2016, Киев, 2016 / УНК «ИПСА» НТУУ «КПИ». — К.: УНК «ИПСА» НТУУ «КПИ», 2016. — С. 178–179. 14. Моклячук Т.О. Методи оцінки екологічного ризику від забруднення стійкими пестецидами / Т.О. Моклячук // Збалансоване природокористування. — 2014. — № 2. — С.135–142. 15. Козуля М.М. Знання-орієнтована комплексна методика оцінки стану складних систем / М.М. Козуля // Вісник НТУ «ХПI». Серія: Інноваційні дослідження у наукових роботах студентів. — Х.: НТУ «ХПІ», 2016. — № 19 (1191). — С. 39–44. 16. Петров В.В. Энтропийные методы проектирования сложных информационных систем / В.В. Петров, В.М. Агеев, Н.В. Павлова // Итоги науки и техники. Техническая кибернетика. — М., 1985. — Т. 18. — С. 78–123. 17. Савченко А.В. Дослідження фізико-механічних процесів в ДВЗ для розробки моделі екоефективного згоряння палива / А.В. Савченко // Інноваційні до- слідження у наукових роботах студентів. — Х.: НТУ «ХПІ», 2017. — № 18 (1240). — С. 53–57. 18. Мешков Д.В. Метод расчёта термодинамической погрешности при индициро- вании ДВС / Д.В. Мешков, А.В. Савченко // Двигатели внутреннего сгора- ния. — 2014. — № 1. — С. 22–26. Надійшла 30.01.2018
id	journaliasakpiua-article-139937
institution	System research and information technologies
keywords_txt_mv	keywords
language	Ukrainian
last_indexed	2025-07-17T10:24:04Z
publishDate	2018
publisher	The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
record_format	ojs
resource_txt_mv	journaliasakpiua/72/5d711aec6b7a24a89f8cd696c7a0f072.pdf
spelling	journaliasakpiua-article-1399372019-01-17T13:29:35Z Forming entropy-information assessment correspondence of complex objects state and knowledge-oriented databases in monitoring systems Формирование энтропийно-информационной оценки соответствия состояния сложных объектов и знание-ориентированных баз данных в пределах мониторинговых систем Формування ентропійно-інформаційної оцінки відповідності стану складних об’єктів і знання-орієнтованих баз даних у межах моніторингових систем Kozulia, Tatiana V. Moiseev, V. F. Kozulia, Mariia M. Savchenko, Anatolii V. complex systems інформаційно-методичне забезпечення entropy-information model monitoring information entropy state function knowledge-oriented system сложные системы информационно-методическое обеспечение энтропийно-информационная модель мониторинговая информация энтропийная функция состояния знание-ориенториванная система складні системи інформаційно-методичне забезпечення ентропійно-інформаційна модель моніторингова інформація ентропійна функція стану знання-орієнтована система The knowledge-based approach for complex systems assessment and forecasting is justified. Production systems of the form "object 0-state (as the system components) – process (system processes, status change operator or support) – object i-state (system)" are discussed along with the problems of the information support development for implementing the methodological foundation for the complex monitoring systems analysis. The basis for the information-entropy approach is determined for forming models for objects of study with the purpose of object analysis of the state of natural and technogenic origin systemic formations using knowledge-oriented data and generating new knowledge. The information system is shown for collecting and storing the status data of the object of study under monitoring, transmitting data to generate models, analyzing the results and making an informed decision. Обоснован знание-ориентированный подход к оцениванию и прогнозированию состояния сложных систем. Рассмотрены продукционные системы вида "0-состояние объекта (системы как составляющие) – процесс (система процессов, оператор изменения состояния или его поддержки) – і-состояние объекта (системы)", а также вопросы формирования информационного обеспечения реализации методической базы анализа сложных мониторинговых систем. Определены основы информационно-энтропийного подхода к формированию моделей объектов исследования с целью объектного анализа состояния системных образований природно-техногенного происхождения с использованием знание-ориентированных данных и приобретение новых знаний. Приведена информационная система для сбора и сохранения информации о мониторинговом состоянии объекта исследования, передачи данных для формирования модели, анализа полученных результатов и принятия взвешенного решения. Обґрунтовано знання-орієнтований підхід до оцінювання та прогнозування стану складних систем. Розглянуто продукційні системи вигляду "0-стан об’єкта (системи як складові) – процес (система процесів, оператор змін стану або його підтримання) – і-стан об’єкта (системи)", а також питання формування інформаційного забезпечення реалізації методичної бази аналізу складних моніторингових систем. Визначено основи інформаційно-ентропійного підходу до формування моделей об’єктів дослідження з метою об’єктивного аналізу стану системних утворень природно-техногенного походження з використанням знання-орієнтованих даних і здобування нових знань. Надано інформаційну систему для збирання та зберігання інформації про моніторинговий стан об’єкта дослідження, передавання даних для формування моделі, аналізу отриманих результатів і прийняття зваженого рішення. The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2018-06-20 Article Article application/pdf https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/139937 10.20535/SRIT.2308-8893.2018.2.10 System research and information technologies; No. 2 (2018); 99-110 Системные исследования и информационные технологии; № 2 (2018); 99-110 Системні дослідження та інформаційні технології; № 2 (2018); 99-110 2308-8893 1681-6048 uk https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/139937/136977 Copyright (c) 2021 System research and information technologies
spellingShingle	складні системи інформаційно-методичне забезпечення ентропійно-інформаційна модель моніторингова інформація ентропійна функція стану знання-орієнтована система Kozulia, Tatiana V. Moiseev, V. F. Kozulia, Mariia M. Savchenko, Anatolii V. Формування ентропійно-інформаційної оцінки відповідності стану складних об’єктів і знання-орієнтованих баз даних у межах моніторингових систем
title	Формування ентропійно-інформаційної оцінки відповідності стану складних об’єктів і знання-орієнтованих баз даних у межах моніторингових систем
title_alt	Forming entropy-information assessment correspondence of complex objects state and knowledge-oriented databases in monitoring systems Формирование энтропийно-информационной оценки соответствия состояния сложных объектов и знание-ориентированных баз данных в пределах мониторинговых систем
title_full	Формування ентропійно-інформаційної оцінки відповідності стану складних об’єктів і знання-орієнтованих баз даних у межах моніторингових систем
title_fullStr	Формування ентропійно-інформаційної оцінки відповідності стану складних об’єктів і знання-орієнтованих баз даних у межах моніторингових систем
title_full_unstemmed	Формування ентропійно-інформаційної оцінки відповідності стану складних об’єктів і знання-орієнтованих баз даних у межах моніторингових систем
title_short	Формування ентропійно-інформаційної оцінки відповідності стану складних об’єктів і знання-орієнтованих баз даних у межах моніторингових систем
title_sort	формування ентропійно-інформаційної оцінки відповідності стану складних об’єктів і знання-орієнтованих баз даних у межах моніторингових систем
topic	складні системи інформаційно-методичне забезпечення ентропійно-інформаційна модель моніторингова інформація ентропійна функція стану знання-орієнтована система
topic_facet	complex systems інформаційно-методичне забезпечення entropy-information model monitoring information entropy state function knowledge-oriented system сложные системы информационно-методическое обеспечение энтропийно-информационная модель мониторинговая информация энтропийная функция состояния знание-ориенториванная система складні системи інформаційно-методичне забезпечення ентропійно-інформаційна модель моніторингова інформація ентропійна функція стану знання-орієнтована система
url	https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/139937
work_keys_str_mv	AT kozuliatatianav formingentropyinformationassessmentcorrespondenceofcomplexobjectsstateandknowledgeorienteddatabasesinmonitoringsystems AT moiseevvf formingentropyinformationassessmentcorrespondenceofcomplexobjectsstateandknowledgeorienteddatabasesinmonitoringsystems AT kozuliamariiam formingentropyinformationassessmentcorrespondenceofcomplexobjectsstateandknowledgeorienteddatabasesinmonitoringsystems AT savchenkoanatoliiv formingentropyinformationassessmentcorrespondenceofcomplexobjectsstateandknowledgeorienteddatabasesinmonitoringsystems AT kozuliatatianav formirovanieéntropijnoinformacionnojocenkisootvetstviâsostoâniâsložnyhobʺektoviznanieorientirovannyhbazdannyhvpredelahmonitoringovyhsistem AT moiseevvf formirovanieéntropijnoinformacionnojocenkisootvetstviâsostoâniâsložnyhobʺektoviznanieorientirovannyhbazdannyhvpredelahmonitoringovyhsistem AT kozuliamariiam formirovanieéntropijnoinformacionnojocenkisootvetstviâsostoâniâsložnyhobʺektoviznanieorientirovannyhbazdannyhvpredelahmonitoringovyhsistem AT savchenkoanatoliiv formirovanieéntropijnoinformacionnojocenkisootvetstviâsostoâniâsložnyhobʺektoviznanieorientirovannyhbazdannyhvpredelahmonitoringovyhsistem AT kozuliatatianav formuvannâentropíjnoínformacíjnoíocínkivídpovídnostístanuskladnihobêktívíznannâoríêntovanihbazdanihumežahmonítoringovihsistem AT moiseevvf formuvannâentropíjnoínformacíjnoíocínkivídpovídnostístanuskladnihobêktívíznannâoríêntovanihbazdanihumežahmonítoringovihsistem AT kozuliamariiam formuvannâentropíjnoínformacíjnoíocínkivídpovídnostístanuskladnihobêktívíznannâoríêntovanihbazdanihumežahmonítoringovihsistem AT savchenkoanatoliiv formuvannâentropíjnoínformacíjnoíocínkivídpovídnostístanuskladnihobêktívíznannâoríêntovanihbazdanihumežahmonítoringovihsistem

Формування ентропійно-інформаційної оцінки відповідності стану складних об’єктів і знання-орієнтованих баз даних у межах моніторингових систем

Institution

Ähnliche Einträge