ترجمه فارسی عنوان مقاله
مدیریت نیروگاه برق آبی با تکیه بر شبکه های عصبی و ادغام سیستم های خبره
عنوان انگلیسی
Hydroelectric power plant management relying on neural networks and expert system integration
کد مقاله | سال انتشار | تعداد صفحات مقاله انگلیسی |
---|---|---|
21704 | 2000 | 13 صفحه PDF |
منبع
Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)
Journal : Engineering Applications of Artificial Intelligence, Volume 13, Issue 3, 1 June 2000, Pages 357–369
فهرست مطالب ترجمه فارسی
چکیده
1. مقدمه
2. معماری سیستم
شکل 1. رابط سیستم مانیتورینگ.
شکل 2. معماری پیش بینی کننده سیستم
شکل 3 نمودار جریان داده بین ماژول ها.
شکل 4. رابط سیستم پیش بینی کننده.
3. معادلات ART و LVQ
3.1 ART
شکل 5. معماریART.
3.2طرح عملیاتی کامل سیستم به شرح زیر است.
شکل 6. معماری سلول های ماکرو FA.
4. اکتساب اطلاعات
4.1 اکتساب اطلاعات حالت داخلی
شکل 7: یک گروه تولید کننده شامل یک جایگزین "A" و توربین "B" است. نقاط اکتساب آکوستیک به عنوان M1، M2، H1 نامگذاری می شوند
جدول 1. تجزیه یک گروه تولیدی
4.2 اکتساب اطلاعات آکوستیک
شکل 8. مجموعه ای از طیفFFT، نشان دهنده یکی از رژیم های عادی در گروه 3 است.
5.سیستم پیش بینی کننده: سیستم خبره و عصبی
جدول 2. وضعیت های قدرت برای به دست آوردن داده های صوتی اولیه استفاده می شود
6. پیش بینی آکوستیک شبکه عصبی
شکل 9. شرح روند آموزش ویژه
7. عملکرد سیستم در یک نیروگاه برق آبی: نتایج نهایی
شکل 10. آلارم دروغین در نیروگاه برق آبی: سیستم پیش بینی،NNPM و سیستم متخصص.
شکل 11. آلارم دروغین در یک نیروگاه برق آبی: اپراتور انسان، سیستم پیش بینی و NNAP.
شکل 12. هشدارهای دروغین در یک نیروگاه برق آبی.
1. مقدمه
2. معماری سیستم
شکل 1. رابط سیستم مانیتورینگ.
شکل 2. معماری پیش بینی کننده سیستم
شکل 3 نمودار جریان داده بین ماژول ها.
شکل 4. رابط سیستم پیش بینی کننده.
3. معادلات ART و LVQ
3.1 ART
شکل 5. معماریART.
3.2طرح عملیاتی کامل سیستم به شرح زیر است.
شکل 6. معماری سلول های ماکرو FA.
4. اکتساب اطلاعات
4.1 اکتساب اطلاعات حالت داخلی
شکل 7: یک گروه تولید کننده شامل یک جایگزین "A" و توربین "B" است. نقاط اکتساب آکوستیک به عنوان M1، M2، H1 نامگذاری می شوند
جدول 1. تجزیه یک گروه تولیدی
4.2 اکتساب اطلاعات آکوستیک
شکل 8. مجموعه ای از طیفFFT، نشان دهنده یکی از رژیم های عادی در گروه 3 است.
5.سیستم پیش بینی کننده: سیستم خبره و عصبی
جدول 2. وضعیت های قدرت برای به دست آوردن داده های صوتی اولیه استفاده می شود
6. پیش بینی آکوستیک شبکه عصبی
شکل 9. شرح روند آموزش ویژه
7. عملکرد سیستم در یک نیروگاه برق آبی: نتایج نهایی
شکل 10. آلارم دروغین در نیروگاه برق آبی: سیستم پیش بینی،NNPM و سیستم متخصص.
شکل 11. آلارم دروغین در یک نیروگاه برق آبی: اپراتور انسان، سیستم پیش بینی و NNAP.
شکل 12. هشدارهای دروغین در یک نیروگاه برق آبی.
ترجمه کلمات کلیدی
نگهداری پیشگویانه - شبکه های عصبی - تعیین میزان بردار آموزش - ایستگاه های برق - سیستم های کارشناسی -
کلمات کلیدی انگلیسی
Predictive maintenance,Neural networks,ART,LVQ,Power plants,Expert systems,
ترجمه چکیده
استفاده از شبکه های عصبی (NN) یک رویکرد جدید است که می تواند در تصمیم گیری در هنگام یکپارچگی در یک سیستم عمومی تر، به ویژه با سیستم های خبره، مفید باشد. در این مقاله معماری مدیریت نیروگاه های برق آبی معرفی شده است. این امر به نظارت بر تعداد زیادی از سیگنال ها متکی است و نشان دهنده پارامترهای فنی نیروگاه واقعی است. معماری کلی متشکل از سیستمخبره و دو ماژول NN است: پیش بینی آکوستیک (NNAP) و تعمیر و نگهداری پیش بینی کننده (NNPM). ماژول NNAP براساس شبکه (LVQ) اندازه گیری بردار یادگیری کوهونن است و به منظور تشخیص صداهایی که توسط گروههای تولید کننده برق تولید می شود، طراحی شده است. NNPM از یکART-MAP برای شناسایی موقعیت های مختلف متغیرهای حالت نیروگاه استفاده می کند تا از ناهنجاری های آینده جلوگیری کند. علاوه بر این،یک فرآیند ویژه برای تولیدیک مجموعه آموزش کامل برای ماژول ART-MAP طراحی شده است. این فرآیند برای رسیدگی به فقدان اطلاعات در مورد وضعیت های غیر طبیعی نیروگاه توسعه داده شده است و بر اساس شبکه های عصبی آموزش دیده با الگوریتم انتشار رو به عقب است. © 2000 Elsevier Science Ltd. کلیه حقوق محفوظ است.
ترجمه مقدمه
سیستم های مدیریت نیروگاه ها به طور پیوسته بر ویژگی های مختلف زیر سیستم ها نظارت می کنند: توزیع انرژی (در خارج از نیروگاه)، ژنراتورهای انرژی، موتورها، توربین ها و غیره. ویژگی های هر زیرسیستم مربوط به مجموعه ای از متغیرهایی هستند که وضعیت فعلی را تعریف می کنند. در زیر سیستم ارزیابی این متغیرها برخی از دستورالعمل ها را در اختیار اپراتورهای انسانی برای تشخیص شرایط غیر طبیعی در نیروگاه ها قرار میدهند. با این حال، فقط یک مجموعه کوچک از متغیرها می توانند مشاهده و تجزیه و تحلیل شوند تا اطلاعات مفیدی را برای ناظر انسانی فراهم کنند.
از سوی دیگر، سیستم های نظارت خودکار ساده، به طور کلی قادر به تجزیه و تحلیل تمام مقادیر ورودی و تولید آلارم هستند. سیستم های نظارت ساده هنگامی که ارزش عددییک متغیر در خارج از محدوده تعیین شده توسط خبرهان انسانی مشاهده میشودآلارم می دهند. سیستم های پیشرفته تر شامل امکان پیش بینی رویدادهای آینده می شوند تا پیش بینی شرایط نادرست انجام شود. مزایای اصلی با استفاده از ماژول های پیش بینی شده بهینه سازی بهره وری، ایمنی عملیات و حفاظت از تجهیزات در مقابل آسیب های ناشی از عملکرد بد است. این سیستم های پیش بینی در مراکز توزیع بسیار مفید هستند زیرا فلسفه کلی، مدل سازی نیروگاه و پیش بینی موقعیت های آینده به جای صرف صرف اقدامات احتیاطی است (ایوانز و همکارانش 1994).
توسعه سیستم های پیچیده تر مدیریت برای نظارت اتوماتیک پیش بینی شده نیاز به تکنیک های پیشرفته ای دارد. برخی از تکنیک های هوش مصنوعی (AI) در ادبیات برای چنین سیستمی پیشنهاد شده اند (راگاوان و سیمون، 1993؛ لاسکیویکز-بوکزاک و همکارانش، 1993). این تکنیک ها اطلاعات بیشتری را برای شناسایی شکست های احتمالی آینده و علل آنها ارائه می دهند. آنها روابط داده های اجزای حیاتییک نیروگاه بررسی می کنند، و به این ترتیب امکان انجام تعمیرات پیشگیرانه موثر را فراهم می کند.
سیستم های مبتنی بر دانش (KBS) با استفاده از این مقادیر و با استفاده از دانش خبره اپراتورهای نیروگاه قادر به ارائه محدوده های معتبر برای متغیرها و پیش بینی موقعیت های غیر طبیعی در آینده هستند (کیمو همکارانش 1994). به منظور کاهش وابستگییکKBS نهایی به مرحله کسب دانش، برخی از تکنیک هاییادگیری ماشینی را نیز مورد استفاده قرار داده اند (یوشیکاوا و همکارانش 1995).
به طور خاص، استفاده از شبکه های عصبی (NN) یک رویکرد خوب برای سیستم های کنترل پیش بینی کننده به دلیل ارتباطات بسیار غیر خطی بین داده ها و شرایط غیر عادی است (Iایساسی و همکارانش.، 1996؛ یانگونگ و کواونبرگ، 1995 ) در حالی که یک سیستم خبره تلاش می کند تا پاسخ یک اپراتور انسانی را تقلید کند، با تجزیه و تحلیل متغیرهای مشابه به عنوان انسان، شبکه های عصبی بر این محدودیت ها غلبه میکند و سعی در تحلیل روابط غیر خطی بین بسیاری از سیگنال های مختلف دارد.
ارتباط انسان و دستگاه با یک سیستم خبره، ساده است، زیرا سیستم می تواند شکست را توضیح دهد و همچنین نشان می دهد که چرا برخی از تصمیم ها گرفته شده است. این ارتباط با NN سخت است، زیرا خروجی غیر خطی به سیگنال های مختلف بستگی دارد. بنابراین ادغام کامل این دو تکنیک می تواند سیستم مدیریت جهانی را بهبود بخشد. هر دو NN و سیستم اطلاعات خبره در تصمیم نهایی در نظر گرفته شده است. اولی تمام سیگنال های اندازه گیری شده در نیروگاه را در نظر می گیرد و تصمیم گیری پیچیده ای را انجام می دهد که روابط غیر خطی را در نظر می گیرد. دومی تنها یک زیر مجموعه از سیگنال را تجزیه و تحلیل می کند، اما می تواند توضیحی در مورد وقایع پیش بینی شده برای حمایت از تصمیم گیری های انسانی ایجاد کند.
در این کار یک سیستم پیش بینی ترکیبی به نام MAPAIS (اختصاری از عبارت اسپانیایی سیستم پیشرفته برای نگهداری پیش بینی کننده همراه با صوتی و تصویری) برای پیش بینی آلارم در یک نیروگاه برق آبی توسعه یافته است و در سیستم نظارت کامل هایپرویژن نام گرفته است. تمام اطلاعاتی که برای کنترل کننده نیروگاه پردازش می شود می تواند به سه دسته تقسیم شود: متغیرهای حالت داخلی، سیگنال های صوتی و سیگنال های ویدئویی. متغیرهای حالت داخلی مربوط به اندازه گیری های فیزیکی (دما، فشار، سطح آب، سطح روغن، انقلاب ها، و غیره) در دستگاه های مختلف (دریچه ها، لوله ها، روتور ها، سوئیچ ها و غیره) است. سیگنال های صوتی در توربین ها ثبت می شوند تا ضبط صدا از روتور و آب در شرایط مختلف قدرت، از حالت نرمال تا رژیم های حیاتی صورت گیرد. دوربین های فیلمبرداری تصاویر را از اجزای نیروگاه خارجی استخراج می کند. تمام داده های ضبط شده از طریق رابط چندرسانه ای هایپرویژن به کارفرمایان نشان داده می شود و برای ارزیابی عملکرد MAPAIS استفاده می شود.
سیستم پیش بینی (MAPAIS) به تکنیک های هوش مصنوعی پیشرفته، پردازش سیگنال های صوتی و تصویری، سیستم های دانش تخصصی و مدل سازیNN متکی است. درون ماژول های پیش بینی شده سیستم، هدف اصلی ماژول نگهداریNN، استفاده از اطلاعات ثبت شده در هر نقطه در نیروگاه برق آبی است. به این ترتیب، ماژولهای پیش بینی شده به عنوان پیش بینی کننده حوادث آینده عمل می کنند به این معنی که آنها یاد می گیرند موقعیت های بالقوه ای را شناسایی کنند.
درون سیستم پیش بینی کننده ، دو NN مختلف توسعه یافته است: اولی مقدار تمام متغیرهای حالت داخلی (NN نگهداری عددی-NNPM) و دیگری ارزش های طیفی اندازه گیری های مختلف سیگنال های صوتی در توربین را دریافت می کند (NN آکوستیک پیش آگهی -NNAP) NNPM در اینجایکART-MAPاست که وضعیت آینده در نیروگاه را بر اساس متغیرهای وضعیت داخلی پیش بینی می کند. NNAP NQ LVQ است که طیف های صوتی را به نویز صوتی طبیعییا غیر طبیعی طبقه بندی می کند.
استفاده از NN با استفاده از متغیرهای حالت داخلی هنگام برخورد با شرایط واقعی (نه شبیه سازی) یک مشکل مهمی را به وجود می آورد: به دست آوردن محدودیت های امنیتی و بهره وری در نیروگاه، دستیابی به مجموعه ای کامل از اطلاعات مربوط به شرایط غیر طبیعی امکان پذیر نیست. در این کار، یک روش خاص برای تولید مجموعه های آموزشی کامل ایجاد شده است. روابط غیر خطی بین متغیرهای حالت داخلی در یک پراسترن چند لایه (MLP) به دست آمده است، که با استفاده از الگوریتم برگشت ضریب تکمیل شده است.
این سیستم در حال حاضر در نیروگاه نیروگاه آبی الکتریکیVillalcampo I (IBERDROLA)قرار دارد که در استان زامورا شمال غربی اسپانیا واقع شده است. ایننیروگاه نیز برای پیاده سازی و آزمایش بیشتر پروژه MAPAIS مورد استفاده قرار گرفته است.