Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут”

УДК 618.513

ІДЕНТИФІКАТОР ДЖЕРЕЛ ВИПРОМІНЮВАННЯ ГНУЧКИХ ВИРОБНИЧИХ СИСТЕМ РАДІАЦІЙНОГО МОНІТОРИНГУ

05.13.20 - Гнучкі виробничі системи

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Ліхоузова Тетяна Анатоліївна

Київ 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Національному технічному університеті України “Київський політехнічний інститут” на кафедрі технічної кібернетики

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент, Литвинов Євген Миколайович, Національний технічний університет України доцент кафедри технічної кібернетики

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Самотокін Борис Борисович, Житомирський Інженерно-технологічний інститут, проректор з міжнародних зв'язків; завідуючий кафедрою автоматизації та комп'ютеризованих технологій

доктор технічних наук, професор, Скрипник Юрій Олексійович, Київський державний університет технології та дизайну професор кафедри автоматизації та комп'ютерних систем

Провідна установа: Науково-виробнича корпорація “Київський інститут автоматики” Міністерства промислової політики України

Захист відбудеться “18” червня 2001р., о 14 годині на засіданні вченої ради Д 26.002.04 у Національному технічному університеті України “КПІ” за адресою: 03056, м. Київ, пр.Перемоги, 37, НТУУ(КПІ), корп.18, ауд. №432

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці інституту (03056, м. Київ, пр. Перемоги, 37)

Автореферат розісланий “17” травня 2001р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к.т.н., професор Ямпольський Л.С.



Ліхоузова Т.А. Ідентифікатор джерел випромінювання гнучких виробничих систем радіаційного моніторингу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.20 - гнучкі виробничі системи. - Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2001. радіаційний виробничий моніторинг технологічний

Дисертація присвячена питанням створення систем радіаційного моніторингу у гнучких виробничих системах ядерного технологічного виробництва. У роботі запропоновано використовувати нетрадиційний підхід до ідентифікації спектрального складу випромінювання. Розроблено методи, алгоритми, методика і програмне забезпечення для ідентифікації джерел іонізуючого випромінювання на основі методів ідентифікації багатозв'язних систем, застосування яких дозволяє значно скоротити часові витрати на ідентифікацію і зменшити в 1.5-2 рази обсяг робочої бібліотеки спектрів. Запропоновані методи, алгоритми і програмний засіб ідентифікації багатозв'язних систем можуть застосовуватися для ідентифікації об'єктів іншої фізичної природи.

Ключові слова: гнучкі виробничі системи радіаційного моніторингу, ідентифікація, моделювання, мінімізація моделей.



Лихоузова Т.А. Идентификатор источников излучения гибких производственных систем радиационного мониторинга. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.20 - гибкие производственные системы. - Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев, 2001.

Диссертация посвящена вопросам создания систем радиационного мониторинга в гибких производственных системах ядерного технологического производства.

Для успешного функционирования системы РМ в ее состав должны быть включены средства формирования адекватных моделей информационных полей в пространстве параметров физических свойств источников ионизирующего излучения и геометрии пространственной локализации зон радиоактивного загрязнения с последующей идентификацией характеристик факторов радиационного загрязнения. При этом мониторинг должен проводиться за весьма ограниченное время, максимальное значение которого определяется условиями радиационной безопасности при работе в зоне загрязнения.

В работе определены методы сокращения временных затрат на решение задач контроля в подсистеме РМ ГПС ядерного технологического производства на основании анализа традиционных методов дистанционной оценки и идентификации спектрального состава излучения, а также задач, возникающих при идентификации спектрального состава излучения. Предложено использовать нетрадиционный подход к решению таких задач при котором исследуемый объект рассматривается как совокупность некоторого типа отношений, что позволило обобщить задачу до идентификации многосвязных систем. Среди подходов к ее решению выбран наиболее перспективный, проанализированы достоинства и недостатки методов синтеза моделей в его рамках. Рассмотрены методы сравнения и минимизации моделей. Выполнена декомпозиция задачи идентификации, решаемой подсистемой контроля, и выбраны методы решения каждой из подзадач.

На базе метода равновероятного квантования разработан алгоритм синтеза модели системы данных. Предложен критерий выбора оптимального числа уровней квантования и предусмотрена возможность устранения в исходных данных таких явлений, как “рассеяние данных”, “противоречие состояний системы”, “недостаток данных о системе”, что значительно улучшает качество идентификации систем методами анализа реконструируемости.

Для решения подзадачи минимизации модели системы данных разработаны методы и алгоритмы группировки переменных и отбора значимых групп переменных, использование которых позволяет расширить область применения известных методов и алгоритмов синтеза моделей порождающих систем.

Разработаны метод и алгоритм синтеза модели порождающей системы, использующий различные маски для каждой из переменных исследуемой системы, что позволяет снять некоторые ограничения на применимость метода по сравнению с известными методами. В качестве критерия предпочтения или эффективности модели предложено использовать меры, основанные на шенноновской энтропии, что позволяет не учитывать свойства распределения шума измерения. Разработаны методики идентификации многосвязных систем, оптимизации рабочей библиотеки и идентификации спектрального состава излучения.

Применение программного средства для идентификации источников ионизирующего излучения, созданного на основе методов идентификации многосвязных систем и использующего разработанные методики, позволяет сократить временные затраты на сканирование местности в 1.5-2 раза и уменьшить объем рабочей библиотеки спектров в 4-6 раз. В качестве платформы для программного средства выбрана операционная система UNIX, что позволяет применять его на параллельных вычислительных системах и многопроцессорных комплексах, а также взаимодействовать с ним в многопользовательском и многозадачном режиме. На базе программного средства организовано автоматизированное рабочее место оператора системы РМ, не обладающего квалификацией программиста.

Применение разработанного идентификатора спектрального состава излучения как составляющей системы контроля РМ повышает уровень безопасности, автоматизации и гибкости ГПС ядерного технологического производства в целом.

Предложенные метод, алгоритмы и программное средство идентификации могут применяться для идентификации объектов разнообразной физической природы, представимых в виде многосвязной системы.

Ключевые слова: гибкие производственные системы радиационного мониторинга, идентификация, моделирование, минимизация моделей.



Lyhouzova T.A. The identifier of radiants of flexible industrial systems of radiation monitoring. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree in technical sciences on a speciality 05.13.20 - flexible industrial systems. - National engineering university of Ukraine "Kiev polytechnic institute", Kyiv, 2001.

The dissertation is devoted to problems of projection of flexible industrial systems of radiation monitoring. In operation it is offered to use the nonconventional approach to identification of a spectral distribution of radiation. The methods, algorithms, a technique and software for identification of radiants of ionizing radiation designed on the basis of methods of identification of multiply connected systems, which application allows considerably to reduce temporal expenditures to identification and to reduce in 1.5-2 times size of the working library of spectrums. Offered methods, algorithms and software of identification of multiply connected systems can be applied to identification of plants of other physical nature.

Keywords: flexible industrial systems of radiation monitoring, identification, simulation, minimization of models.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. На сьогодні у світі накопичено величезний досвід роботи з радіаційними матеріалами, розроблена широка гама методів і засобів контролю процесів, що мають пряме чи непряме відношення до ядерних технологій, створені наукові школи в галузі ядерної фізики і супутніх галузях науки і техніки. Однак з розвитком науково-технічного прогресу життя ставить перед вченими нові задачі, рішення яких вимагає іноді повного переосмислення попереднього досвіду. До числа таких відноситься проблема дистанційного контролю активності, ізотопного складу радіаційних матеріалів і продуктів їхнього розпаду у гнучких виробництвах, пов'язаних із видобутком і використанням радіоактивних матеріалів.

Для рішення цієї задачі до складу виробництв, що використовують ядерні технології, включають системи радіологічного моніторингу (РМ).

Відповідно до ГОСТ 26228-90 гнучка виробнича система (ГВС) являє собою окрему одиницю чи сукупність технологічного устаткування і системи забезпечення його функціонування в автоматичному режимі, що володіє властивістю автоматизованого переналагодження при виконанні операцій у встановлених межах значень їхніх характеристик. Відповідно до цього визначення систему радіологічного моніторингу можна віднести до класу гнучких систем, оскільки виконувані нею функції повною мірою відповідають задачам, що вирішуються за допомогою ГВС і містять у собі такі функції як сприйняття зовнішнього середовища за допомогою “органів почуттів” (технічні засоби відчуття), “обмірковування” і ухвалення рішення (мікропроцесорна обробка інформації), активний вплив на зовнішнє середовище. Слід також зазначити, що недетермінованість середовища функціонування не може бути врахована оператором на стадії підготовки програми дії системи в зоні моніторингу.

Для успішного функціонування системи РМ у її склад повинні бути включені засоби формування адекватних моделей інформаційних полів у просторі параметрів фізичних властивостей джерел іонізуючого випромінювання і геометрії просторової локалізації зон радіоактивного забруднення з наступною ідентифікацією характеристик факторів радіаційного забруднення. При цьому моніторинг необхідно проводити за дуже обмежений час, максимальне значення якого визначається умовами радіаційної безпеки при роботі в зоні забруднення. Тому розробка ідентифікатора джерел радіаційного випромінювання у вигляді програмного комплексу до сучасних технічних засобів є актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Дисертаційна робота виконувалася в рамках міжнародної програми протидії ядерному тероризму і боротьби з його наслідками за замовленням Франції.

Мета і задачі дослідження. Об'єктом досліджень у дисертаційній роботі є система РМ як підсистема ГВС ядерного технологічного виробництва. Метою дослідження є підвищення екологічної безпеки, рівня гнучкості та автоматизації ГВС, що використовують ядерні технології, за рахунок вдосконалення системи РМ, а саме шляхом створення автоматизованого програмно-алгоритмічного засобу для ідентифікації спектрального складу випромінювання радіоактивних матеріалів. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

1. Дослідити ГВС, що використовують ядерні технології, як об'єкт управління. Розглянути їх структуру, зв'язки компонент, особливості функціонування з точки зору забезпечення ефективних умов експлуатації та безпеки. Визначити місце системи РМ в забезпеченні надійності та ефективності функціонування виробництва.

2. Дослідити існуючі методи ідентифікації радіонуклідів за даними дистанційного зондування полів випромінювання засобами відчуття ГВС РМ.

3. Розробити методи скорочення витрат часу на ідентифікацію.

4. Розробити чи вдосконалити існуючі алгоритми ідентифікації.

5. Сформулювати методику ідентифікації спектрального складу випромінювання.

6. Створити програмний засіб реалізації розробленої методики й алгоритмів.

Наукова новизна отриманих результатів. Наукова новизна складається в:

- більш повному розгляді ролі системи РМ в структурі ГВС ядерних технологій з позицій підвищення безпеки і гнучкості виробництва;

- застосуванні нетрадиційного підходу до проблеми ідентифікації спектрального складу випромінювання, при якому досліджуваний об'єкт розглядається як сукупність деякого типу відносин;

- застосуванні моделей рівня системи даних для скорочення обсягу робочої бібліотеки і числа порівнюваних параметрів;

- розробці й удосконаленні методів і алгоритмів ідентифікації багатозв'язних систем;

- створенні ідентифікатора джерел іонізуючого випромінювання.

Практичне значення отриманих результатів. Отримані результати дослідження показали, що запропонована в роботі методика ідентифікації спектрального складу випромінювання дозволяє скоротити в 1.5-2 рази витрати часу на сканування місцевості та зменшити в 4-6 разів обсяг робочої бібліотеки спектрів, що значно підвищує рівень безпеки, гнучкості та автоматизації ГВС. На базі розроблених методів, алгоритмів і методик створено програмно-алгоритмічний засіб, що застосовується для ідентифікації джерел іонізуючого випромінювання в системі РМ, що використовує гамма-телескоп. Результати дисертаційної роботи використано при виконанні НДПКІ “Іскра” науково-дослідної та дослідно-конструкторської роботи И-08/94 “Діамант” “Розробка польового комплекту апаратури для ідентифікації методом нейтронно-радіаційного аналізу террористичних вибухових пристроїв та їх знешкодження”, впровадження результатів роботи засвідчено відповідним актом. Запропоновані метод, алгоритми і програмний засіб ідентифікації можуть застосовуватися для ідентифікації об'єктів іншої фізичної природи, які можна представити у вигляді багатозв'язних систем.

Особистий внесок здобувача. У роботах, написаних у співавторстві, дисертанту належать: у [1,5,6,7,10,11,12] - методи й алгоритми синтезу моделей рівня системи даних і генераційної системи, у [2] - аналіз критеріїв порівняння моделей, у [3] - аналіз проблем ідентифікації багатозв'язних систем, у [4] - методика ідентифікації багатозв'язних систем, у [8] - метод скорочення обсягу робочої бібліотеки ідентифікації спектрального складу випромінювання, у [9] - методика ідентифікації радіонуклідів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати роботи доповідалися й обговорювалися на наступних конференціях:

- Міжнародна конференція “Проблемы создания новых машин и технологий” 15-18 травня 1999, Кременчуг

- Міжнародна конференція “Dynamical Systems Modeling and Stability Investigation” 25-29 травня 1999, Київ

- Міжнародна конференція по управлінню “Автоматика-2000” 11-15 вересня 2000, Львів

Публікації результатів досліджень. Основний зміст дисертаційної роботи відображено в 12 друкованих працях, з них 9 статей у наукових журналах, 3 у матеріалах конференцій.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел з 87 найменувань і додатків. Робота викладена на 121 сторінці, включаючи 30 сторінок додатків і містить 21 ілюстрацію і 5 таблиць.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В вступі обґрунтована актуальність роботи, сформульовані мета й основні задачі дослідження, визначена наукова новизна роботи і практична цінність отриманих результатів, а також коротко викладений зміст роботи й основні результати.

У першому розділі дисертації розглянуто роль автоматизації виробництва у ядерних технологіях. Вказано призначення і задачі системи РМ як складової ГВС ядерного технологічного виробництва. Наведено функціональну схему формування інформаційних моделей підсистеми контролю РМ. Виділено задачу ідентифікації джерел іонізуючого випромінювання та сформульовано вимоги до ідентифікатора. Розглянуто фактори, що характеризують середу з джерелами іонізуючого випромінювання.

Виконано аналіз традиційних методів дистанційної оцінки й ідентифікації спектрального складу випромінювання, розглянуті їх достоїнства і недоліки. Виявлено, що на ефективність і швидкодію цих методів значно впливають обсяг робочої бібліотеки і число порівнюваних параметрів.

Виконано огляд задач, що виникають при ідентифікації спектрального складу випромінювання. Визначено методи скорочення витрат часу на ідентифікацію. На відміну від відомих підходів до рішення задачі, запропоновано розглядати її як окремий випадок задачі ідентифікації багатозв'язної системи.

Розглянуто різні підходи до проблеми ідентифікації багатозв'язних систем і обрано кліровський як найбільш перспективний, оскільки методи й алгоритми, розроблені в його рамках, не залежать від фізики досліджуваних об'єктів. Застосування такого підходу до рішення задачі ідентифікації спектрального складу випромінювання дозволяє використовувати для ідентифікації радіонуклідів характер зміни кривої спектра, а не безпосереднє порівняння значення виміряного спектра зі спектрами, що зберігаються в робочій бібліотеці.

У рамках обраного підходу проведено порівняльний аналіз методів ідентифікації багатозв'язних систем, а також методів оцінки якості моделей. Зроблено висновок про необхідність застосування методів мінімізації на кожному з ієрархічних рівнів представлення моделей. Розглянуто алгоритми, які можна використати для реалізації обраних методів.

Як критерій ефективності моделі запропоновано використовувати міри, засновані на шеннонівській ентропії, що дозволяють не враховувати властивості розподілу шуму вимірювань.

Сформульовано постановку задачі ідентифікації спектрального складу випромінювання, а також задач скорочення обсягу робочої бібліотеки і скорочення числа порівнюваних параметрів.

В другому розділі дисертації сформульована постановка задачі ідентифікації багатозв'язної системи й описана її математична модель.

Необхідно знайти систему, з деякого припустимого класу систем, що є найкращою моделлю для заданої системи вихідних даних. Під терміном “найкраща” мається на увазі, що шукана модель здатна генерувати дані, найбільш близькі до заданим даної, чи, говорячи іншими словами, має найкраще наближення (найменшу невідповідність) до даних. Модель також повинна бути найпростішою з усіх доступних моделей. Крім критеріїв простоти і точності, можуть застосовуватися й інші критерії.

Вихідними даними для рішення задачі є:

- досліджувана система, задана у вигляді (1) і матриці даних (2);

- клас систем, серед якого шукається рішення;

- критерії й обмеження.

В задачі ідентифікації виділено кілька підзадач й обрані методи рішення кожної з них.

Для синтезу моделі системи даних використано метод рівноімовірного квантування. Квантування виконується з урахуванням обчислювальних обмежень і обмеження даних, на основі яких отримано критерій вибору числа рівнів квантування змінних.

Мінімізація моделі системи даних виконується за допомогою об'єднання найбільш зв'язаних змінних у групи і виключення неінформативних груп змінних з її опису. Як критерій використовуємо визначення взаємної інформації.

Для синтезу моделі генераційної системи використовуємо один з методів: метод, запропонований Конантом, якщо в досліджуваній системі необхідно виявити статичні взаємозв'язки між змінними; розроблений метод, що використовує різні маски для кожної із змінних досліджуваної системи, якщо необхідно виявити динамічні взаємозв'язки між змінними; метод, запропонований Кліром, якщо необхідно виявити динамічні взаємозв'язки між змінними й обмеження дозволяють використовувати одну й ту саму маску для всіх змінних.

Для рішення підзадачі синтезу моделі структурованої системи використано метод генерації й оцінки структурних кандидатів, запропонований Кліром. Розглянуто міри порівняння структурних кандидатів.

На базі перерахованих методів сформульована методика ідентифікації багатозв'язних систем:

Формування вихідної системи на підставі апріорної інформації. На цьому етапі вибираються змінні, котрі можуть описувати досліджувану систему, а також задається область можливих значень цих змінних.

Формування системи даних. На цьому етапі визначається обсяг вибірки даних на підставі обчислювальних обмежень і обмеження даних.

Виділення і заміна груп найбільш зв'язаних (за критерієм взаємної інформації) змінних похідними змінними. Цей і наступний етап дозволяє мінімізувати систему даних, що дає можливість розширити область застосування алгоритмів побудови моделей генераційної і структурованої систем, а також скоротити витрати часу на їхнє виконання.

Скорочення числа розглянутих похідних змінних.

Вибір найкращої маски і побудова моделі генераційної системи. На цьому етапі виконується вибір оптимальної (з погляду розв'язуваної задачі) маски і синтез моделі генераційної системи у рамках обраної маски.

Побудова моделі структурованої системи. На цьому етапі виконується синтез моделі структурованої системи, що є найкращою з погляду заданих критеріїв.

На базі рішення задачі ідентифікації багатозв'язних систем можна сформулювати методику оптимізації робочої бібліотеки: формування вихідної робочої бібліотеки спектрів гамма-випромінювання на підставі апріорної інформації про можливу присутність радіоактивного матеріалу на досліджуваній території;

квантування безперервних даних чи угрупування дискретних у менше число рівнів;

виділення і заміна груп найбільш зв'язаних (за критерієм максимуму взаємної інформації) змінних похідними змінними, тобто об'єднання найбільш зв'язаних сусідніх енергетичних діапазонів;

відсівання незначущих груп змінних, тобто виявлення енергетичних діапазонів у яких не потрібно вимірювати інтенсивності випромінювання;

вибір глибини маски відповідно до обчислювальних обмежень;

синтез моделей генераційної системи, (відповідно до обраної маски) для кожного зі спектрів робочої бібліотеки.

Методика ідентифікації спектра включає:

1. квантування даних вимірювання;

2. синтез моделі генераційної системи, (маска та ж, що й у робочій бібліотеці);

3. визначення інформаційної відстані між побудованою моделлю і моделями робочої бібліотеки; мінімальна відстань вкаже, якому матеріалу відповідає виміряний спектр; якщо мінімальна відстань більше деякого заданого граничного значення, то вважаємо, що виміряний спектр відповідає класу “безперспективних точок”.

У третьому розділі дисертації описано розроблені й удосконалені алгоритми ідентифікації багатозв'язних систем.

Запропоновано алгоритм синтезу моделі системи даних на базі методу рівноімовірного квантування. На відміну від відомих алгоритмів, він використовує розроблений критерій вибору оптимального числа рівнів квантування, у ньому передбачена можливість усунення у вихідних даних таких явищ, як “розсіювання даних”, “протиріччя станів системи”, “недостатня кількість даних про систему”, що значно поліпшує якість ідентифікації систем методами реконструкційного аналізу.

Розроблено алгоритми угрупування змінних і скорочення числа груп змінних, що розглядаються, використання яких дозволяє розширити область застосування відомих методів і алгоритмів синтезу моделей генераційних систем.

Алгоритм синтезу моделі генераційної системи складається з декількох етапів. В результаті першого етапу дослідник на підставі обсягу системи даних, обмеження даних, обчислювального обмеження й апріорної інформації про систему вибирає максимальну глибину маски, в межах якої будуть враховуватися зв'язки між змінними.

На другому етапі відбувається генерація масок однакової потужності (в межах максимальної глибини маски) відповідно до обраного методу, і визначення серед них найбільш інформативної маски за критерієм максимуму умовної ентропії. Потім виконується перевірка маски на виконання обмеження даних і на статистичну значимість. В результаті одержуємо найкращу маску серед масок однакової потужності.

У випадку одержання незадовільних результатів перевірки маски на виконання обмеження даних, за найкращу приймається маска з потужністю, на одиницю менше поточної, отримана на попередній ітерації алгоритму. Якщо ж виявилося, що маска статистично незначима, то відбувається перехід до процедури генерації масок з більшою потужністю.

На третьому етапі виконується порівняння масок, отриманих на сусідніх ітераціях алгоритму. Щоб вибрати серед масок різної потужності маску (чи маски), найбільш придатну для побудови моделі структурованої системи, можна оцінити значимість збільшення умовної ентропії (чи взаємної інформації), по якій вони порівнювалися. У випадку одержання негативного результату, за найкращу приймається маска з потужністю, на одиницю менше поточної, отримана на попередній ітерації алгоритму, а у випадку позитивного результату відбувається перехід до процедури генерації масок з більшою потужністю.

Для побудови моделі структурованої системи виберемо таку маску, при збільшенні потужності якої збільшення умовної ентропії (чи взаємної інформації) незначимо.

Для синтезу моделі структурованої системи вдосконалено алгоритм, запропонований Кліром, що дало можливість скоротити обчислювальні витрати на генерацію й оцінку структурних кандидатів за рахунок аналізу придатності структурних кандидатів у процесі формування кожного з рівнів решітки уточнень. Обсяг обчислень у ньому значно зменшений за рахунок того, що порядок уточнення збільшується тільки для вдалих кандидатів.

Алгоритм легко модифікувати, наприклад, вибираючи більш складний критерій для його зупинки. Це може бути погрішність, ступінь довіри, невизначеність і деякі інші міри, застосовні для конкретних об'єктів. Алгоритм припускає і використання додаткової інформації про досліджувану систему, наприклад, може починатися з одного чи декількох кандидатів, чи враховувати особливі залежності структурних кандидатів, що виражають їхні переваги чи характеризують кількість інформації в деякій області.

Створено програмний засіб моделювання й ідентифікації багатозв'язних систем і описано його застосування. За платформу обрано операційну систему UNIX, що дозволяє застосовувати програмний засіб на параллельних обчислювальних системах і багатопроцесорних комплексах, а також взаємодіяти з ним у режимі роботи з кількома користувачами і багатозадачному режимі. На базі програмного засобу організовано автоматизоване робоче місце (АРМ) оператора системи РМ, що не має кваліфікації програміста.

У четвертому розділі дисертації приведено результати експериментальних досліджень по ідентифікації багатозв'язних систем, а також по оптимізації робочої бібліотеки й ідентифікації спектрального складу випромінювання. Отримані результати показали, що розроблена методика і засіб ідентифікації спектрального складу випромінювання випромінювання дозволяє скоротити в 1.5-2 рази витрати часу на сканування місцевості та зменшити в 4-6 разів обсяг робочої бібліотеки спектрів, що значно підвищує рівень безпеки, гнучкості та автоматизації ГВС ядерних технологій.

У додатках наведено фрагменти програми, приклади вхідних та вихідних файлів, фрагменти робочої бібліотеки спектрів гамма-випромінювання, а також приклад результатів застосування розробленого програмного засобу.



ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ ТА ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі на базі теоретичних досліджень розроблено алгоритмічне і програмне забезпечення для ідентифікації джерел іонізуючого випромінювання на основі методів ідентифікації багатозв'язних систем.

У дисертаційній роботі отримано такі основні результати.

1. Досліджено ГВС, що використовують ядерні технології, як об'єкт управління. Розглянуто їх структуру, зв'язки компонент, особливості функціонування з точки зору забезпечення ефективних умов експлуатації та безпеки. Визначено місце системи РМ в забезпеченні надійності та ефективності функціонування виробництва.

2. Визначено методи скорочення часових витрат на рішення задач контролю в підсистемі РМ ГВС ядерного технологічного виробництва на підставі аналізу традиційних методів дистанційної оцінки й ідентифікації спектрального складу випромінювання, а також задач, що виникають при ідентифікації спектрального складу випромінювання. Запропоновано на відміну від відомих підходів до рішення задачі розглядати її як окремий випадок задачі ідентифікації багатозв'язної системи.

3. Виконано декомпозицію задачі ідентифікації, що розв'язується підсистемою контролю, і обрані методи рішення кожної з підзадач.

4. Розроблено алгоритм синтезу моделі системи даних на базі методу рівноімовірного квантування. Запропоновано критерій вибору оптимального числа рівнів квантування і передбачено можливість усунення у вихідних даних таких явищ, як “розсіювання даних”, “протиріччя станів системи”, “недолік даних про систему”, що значно поліпшує якість ідентифікації систем методами реконструкційного аналізу.

5. Запропоновано методи й алгоритми групування змінних і відбору значимих груп змінних для рішення підзадачи мінімізації моделі системи даних, використання яких дозволяє розширити область застосування відомих методів і алгоритмів синтезу моделей генераційних систем.

6. Розроблено метод і алгоритм синтезу моделі генераційної системи, що використовує різні маски для кожної змінної досліджуваної системи, що дозволяє зняти деякі обмеження на застосовність методу в порівнянні з відомими методами.

7. Як критерій переваги чи ефективності моделі запропоновано використовувати міри, засновані на шеннонівскій ентропії, що дозволяє не враховувати властивості розподілу шуму виміру.

8. Розроблено методики ідентифікації багатозв'язних систем, оптимізації робочої бібліотеки й ідентифікації спектрального складу випромінювання, що дозволяє скоротити часові витрати на сканування місцевості в 1.5-2 рази і зменшити обсяг робочої бібліотеки спектрів у 4-6 разів.

9. Створено програмний засіб моделювання й ідентифікації багатозв'язних систем. За платформу обрано операційну систему UNIX, що дозволяє застосовувати програмний засіб на параллельних обчислювальних системах і багатопроцесорних комплексах, а також взаємодіяти з ним у режимі роботи з кількома користувачами і багатозадачному режимі. На базі програмного засобу організовано автоматизоване робоче місце оператора системи РМ, що не володіє кваліфікацією програміста.

10. Результати дисертаційної роботи використано при виконанні НДПКІ “Іскра” науково-дослідної та дослідно-конструкторської роботи И-08/94 “Діамант” “Розробка польового комплекту апаратури для ідентифікації методом нейтронно-радіаційного аналізу террористичних вибухових пристроїв та їх знешкодження”. Практичне застосування розробленого ідентифікатора спектрального складу випромінювання як складової системи контролю РМ показало, що завдяки йому підвищується рівень безпеки, автоматизації і гнучкості ГВС в цілому.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Литвинов Е. Н., Лихоузов А. С., Лихоузова Т. А. Модель системы данных в анализе реконструируемости сложных динамических систем // Системні технології: комп'ютерна обробка експериментальних даних, №3, Дніпропетрівськ, 1998 - с.132-139

2. Литвинов Е. Н., Лихоузов А. С., Лихоузова Т. А. Алгоритм структурной идентификации сложных динамических систем // Системні технології: комп'ютерна обробка експериментальних даних, №3, Дніпропетрівськ, 1998 - с.143-151

3. Литвинов Е.Н., Лихоузов А.С., Лихоузова Т.А. Проблемы идентификации нестационарных объектов и анализ методов их решения // “Проблемы создания новых машин и технологий“ Сборник научных трудов КГПИ, №1, Кременчуг, 1999 - с.211-213

4. Литвинов Е. Н., Лихоузов А. С., Лихоузова Т. А. Методика идентификации многосвязных систем // “Проблемы создания новых машин и технологий” сборник научных трудов КГПИ, выпуск № 1, Кременчуг, 1999 - с.214-216

5. Литвинов Е.Н., Лихоузов А.С., Лихоузова Т.А. Алгоритм идентификации сложных динамических систем // “Проблемы создания новых машин и технологий” Сборник научных трудов КГПИ, №1, Кременчуг, 1999 - с.217-222

6. Литвинов Е. Н., Лихоузов А. С., Лихоузова Т. А. Синтез структурированных моделей многосвязных систем // Регіональні перспективи, №6, Кременчуг, 2000 - с.87-89

7. Литвинов Е. Н., Лихоузов А. С., Лихоузова Т. А. Идентификация сложных динамических систем при помощи Д-сети // Регіональні перспективи, №6, Кременчуг, 2000 - 89-91

8. Войлов Ю.Г., Литвинов Е. Н., Лихоузов А. С., Лихоузова Т. А. Метод сокращения объёма рабочей библиотеки идентификации спектрального состава излучения // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту, №15, Житомир, 2000 - с.156-160

9. Войлов Ю.Г., Литвинов Е. Н., Лихоузов А. С., Лихоузова Т. А. Методика идентификации радионуклидов по спектральному составу излучения // Вісник Житомирського інженерно-технологічного інституту, №16, Житомир, 2001 - с.163-169

10. Литвинов Е. Н., Лихоузов А. С., Лихоузова Т. А. Модель системы данных в анализе реконструируемости сложных динамических систем // Тезисы конференции “Dynamical Systems Modeling and Stability Investigation” Киев, 1999 - с.36

11. Литвинов Е. Н., Лихоузов А. С., Лихоузова Т. А. Вероятностный алгоритм идентификации сложных динамических систем // Тезисы конференции “Dynamical Systems Modeling and Stability Investigation” Киев, 1999 - с.35

12. Литвинов Е. Н., Лихоузов А. С., Лихоузова Т. А. Алгоритм структурной идентификации многосвязных систем // Материалы конференции по управлению “Автоматика-2000” Львов, 2000 - т.2, с.161-165

Размещено на Allbest.ru

...