“Expert System of Electric Pump Well Condition Diagnosis” başlıklı çalışma Jia Zhang tarafından yapılmış olup 6th International Conference on Electronics, Mechanics, Culture and Medicine (EMCM 2015) konferansında sunulmuştur.

Elektrikli kuyu pompası durum teşhisi için uzman sistem

Mekanik petrol çıkarma ekipmanlarından elektrikli dalgıç pompa, geniş hareket ettirilebilirliliği, yer altında uzun ömürlü olması, pratik kullanımıyla öne çıkmaktadır.

Yaygın kullanımına rağmen;
-pompa seçimi
-boru kaçakları
-fiş seçimi
-sıvı eksikliği
sorun olarak karşımıza çıkmaktadır.

electric pump well condition diagnosis method
-traditional current card diagnosis method,
-hold pressure diagnosis method,
-system efficiency control chart analysis method,
-the diagnosis method based on the fuzzy mathematics theory
-BP neural network

fault diagnosis method based on BP neural network that is applied to the fault diagnosis of high voltage circuit breaker.

Bu alanda yapılmış başka çalışmalar:

Singla J. The Diagnosis of Some Lung Diseases in a Prolog Expert System. International Journal of Computer Applications, 2013, 78(15):37-40. Bir Prolog Uzman Sistemde bazı Akciğer Hastalıklarının Tanısı

Wang Y, Li Q, Chang M, et al. Research on Fault Diagnosis Expert System Based on the Neural Network and the Fault Tree Technology. Procedia Engineering, 2012, 31(16):1206-1210. Sinir Ağı ve Hata Ağacı tabanlı Arıza Tespit için Uzman Sistemi Araştırması

Tree Analysis Fault, FTA : Hata Ağacı Analizi hata tanılamada önemli bir analiz metodudur.

Çalışmada kural sistemini oluşturmak için rete algoritması kullanılmış, FTA ile birlikte yapılan derin analizlerle kesin bir çözüm üretilmeye çalışılmıştır.

Hata Ağacı ve Bilgi Bankası kurulması

Sistemi elektrikli pompa ve motor olarak ayırabiliriz.
Elektrikli pompa kuyu sistemi(electric pump well system) çalışma şartları:
-“Motor düşük yükte”: çalışan akım, nominal akımın yüzde 85’inden düşüktür.
-“Motor aşırı yükte”: çalışan akım, nominal akımın yüzde 115’inden büyüktür. Motor çıkış gücü nominal güce göre daha büyüktür.
-“Motor veya kablo izolasyonu azalır”: Akım dengesizliği derecesi %5’den daha büyüktür.
-“Pompa veya tüp kaçağı”: Pompa verimi düşüktür. Dinamik sıvı seviyesi yüksek ve çalışan akım nominal akımdan daha azdır.
-“Sıvı beslemesi yetersizdir”: çalışan akım nominal akımdan daha azdır.Pompa giriş basıncı küçük, çıkışı küçüktür ve dinamik sıvı seviyesi düşüktür.

Hata Ağacı’nın Oluşturulması

Hata doğrudan nedenlerle oluşabileceği dolaylı nedenlerle de oluşabilir.Hata Ağacı Analizi arıza tespit için önemli bir analiz tekniğidir. Çeşitli arızalar ters bir ağaç yapısı ile iç nedeni ve ilişkisi izah edilerek gösterilir. Hata görünen noktadan farklı bir yerde de olabilir. Bu tip yapılarda hatayı tespit kolay ve anlaşılabilirdir.

Hata Ağacı’nın iki önemli unsuru vardır:

1-Olay: 3’e ayrılmıştır. Üst Olay, Temel Olay ve Orta Olay.

Üst Olay: Arıza teşhisinin başladığı noktadır.
Temel Olay: İlk seviye olaylar olduğundan fazla dikkate alınmazlar.
Orta Olay: Üst ve Temel olay arasındaki olaylardır. Asıl hata analizinin yapılacağı kısımdır.

2-Mantık Kapıları Sembolleri: Olaylar arasındaki mantıksal ilişkiyi belirleyen AND, OR ve NOT kapılarıdır.

Motor verimi motor durumunu ölçmek için önemli bir indikatördür. 3 aralıkta değerlendirilir.
İyi: %70’den fazla
Genel: %40-%70 arası
Kötü: %40’tan düşük.

Bu durumlar hata ağacının üst olayıdır. Aşağıda durumun kötü olduğu senaryo resmedilmiştir:

T1 üst olay
A1, B1 ve B2 orta olaylar
X1 – X6 temel olaylardır.

kalitatif analiz için bool cebri kuralları ile hata ağacı sadeleştirilmelidir.
Aşağıdaki ağacın bool cebri ile ifade edilimi görülmektedir.

Yapılan işlemler sonucunda soldaki ağaç sağdaki şekilde ifade edilmiştir.

K1 = (X1 X2 X6), K2= (X3 X4 X5 X6)

İşte tam bu noktada uzman sistem devreye girmektedir.

Uzmanın görüşleri bu şekilde belirlendikten sonra IF … THEN … şeklinde kurallar yazılabilir.

Yukarıdaki sistemin kuralları:

IF X1 AND X2 AND X6 THEN T1
IF X3 AND X4 AND X5 AND X6 THEN T1

Rete Algoritması
Dr Charles L. Forgy tarafından geliştirilmiştir.

Sistemdeki kurallar alpha network’e, eşleşme sonuçları beta network’e aktarılır.
IF X1 AND X2 AND X6 THEN T1 kuralı Rete algoritması ile aşağıdaki şekilde gerçekleştirilir.

Rete Algoritması ile ilgili ek bilgi[* Kaynak: http://e-bergi.com/y/Root-Engines]:

Rete Algoritması

Rete Algoritması Dr Charles L. Forgy tarafından geliştirilmiştir. Gerçekte kurallar setinin binlerce hatta onbinlerce kurallardan oluşabileceği aşikar. Bu yüzden kurallar dizisini araştırırken çoğu kuralın koşulunun gerçeklerimize uymadığını ve çoğunu gereksiz yere araştırdığımızı biliyoruz aslında. Ancak çoğu kural bir önceki araştırmamızdakiyle aynı sonucu veriyor. Böyle olunca değişen gerçeklerle tüm kurallar listesini baştan sona tekrar araştırmak çok verimsiz bir yol oluyor. Bu yolun karmaşıklığını O(RF^P ) olarak ifade edersek verimsizliğininin miktarını daha iyi anlayabiliriz sanırım. (R -> Kurallar sayısı, P-> Her kuraldaki ortalama koşul sayısı, F-> Gerçeklerin sayısı)

Rete Algortiması kullanılarak, bu kurallar setini araştırma işinin verimliliği arttırılıp, karmaşıklığı O(RFP)ye düşürülebiliyor. Rete Algortiması ile eski araştırmaların sonucu hatırlanıp, ona uygun olarak yeni eklenen gerçekler, ilişkili olduğu kurallarla karşılaştırılır. Bunu yaparken de ağaç yapısına benzer bir yapı kullanılır.

Sonuç

Elektrikli kuyu pompasının durumu karmaşıktır. Bu çalışmada Hata Ağacı kurulmuş, kompleks çalışma şartları lojik kurallar ile minimize edilmiş, oluşan bu kurallar ise Rete algoritması ile akıllandırılmıştır 🙂 Çalışma ile elektrik tüketimi azaltılmış ve bazı ekonomik faydalar sağlanmıştır.

Çalışmayı indirmek için:

expertsystemofelectricpumpwellconditiondiagnosis