Синтез, оптимизация и верификация семантической информационной модели управления качеством грунтовых вод на рисовых оросительных системах

Когнитивная структуризация и формализация задачи синтеза семантической модели управления минерализацией и уровнем грунтовых вод. Оценка факторов, влияющих на поведение оросительной системы и урожаи риса. Измерение адекватности информационной системы.

Рубрика Экономико-математическое моделирование
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 26.04.2017
Размер файла 38,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 574.5+578.087.1+51.001.572

СИНТЕЗ, ОПТИМИЗАЦИЯ И ВЕРИФИКАЦИЯ СЕМАНТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ГРУНТОВЫХ ВОД НА РИСОВЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Сафронова Т.И., к.т.н., доцент,

Луценко Е.В., д.э.н., к.т.н., профессор,

Кубанский государственный аграрный университет

1. Синтез семантической информационной модели

В статье описывается порядок синтеза, оптимизации и верификации семантической информационной модели управления минерализацией и уровнем грунтовых вод.

Проблема исследования, её актуальность, идея решения, когнитивная структуризация и формализация задачи приведены в [2, 3].

База прецедентов используется в системе "Эйдос" для автоматического расчета статистических матриц, входящих в состав семантической информационной модели:

- матрицы частот фактов, т.е. сочетаний "значение фактора - состояние МиУГВ";

- матрицы информативностей, содержащей сведения о силе и направлении действия факторов.

Эти матрицы здесь не приводятся из-за их большой размерности. Подробно соответствующие подсистемы и режимы системы "Эйдос" описаны в работе [1].

2. Оптимизация семантической информационной модели

На этом этапе осуществляется:

1. Ранжирование всех факторов по средней силе их влияния на переход МиУГВ в те или иные будущие состояния.

2. Исключение из модели МиУГВ тех факторов, которые несущественно влияют на его поведение (Парето-оптимизация).

Во 2-м режиме 3-й подсистемы "Эйдос" генерируется и печатается отчет по степени влияния градаций факторов на поведение оросительной системы (табл. 1). семантическая информационная управление фактор

Таблица 1 - Градации описательных шкал (значения факторов) в порядке убывания средней силы влияния на поведение оросительной системы (фрагмент)

Код

Наименование описательной шкалы и градации

Среднее кол-во информации

Шк

град

в град.

Нараст.

итог %

1

22

154

Сброс с рисовых площадей за пределы системы (тыс. куб.м): факт. -{57.44, 60.90}

0.521

0.363

2

33

229

Среднемесячные расходы воды канала СМС: I (м.куб/с): V. -{9.74, 11.60}.

0.521

0.726

3

78

544

Площади к: за "Родина" с недопустимым засолением (га). -{825.57, 1018.71}.

0.521

1.089

4

81

567

Площади ПАОС с недопустимым засолением (га) -{2546.29, 2802.00}

0.521

1.452

5

82

571

Площади ПАОС с недопустимыми УГВ и засолением (га). -{162.29, 208.71}

0.521

1.815

6

16

110

Подача воды на орошение (млн. м. куб): факт. -{71.18, 74.69}

0.479

2.149

7

4

23

Ср. мес. t возд. (°С) за вегетацию по Славянской метеостанции: V -{20.36, 21.01}

0.478

2.482

8

80

559

Площади ПАОС с недопустимым УГВ (га). -{2909.86, 3231.43}

0.477

2.814

9

57

397

Среднемесячные расходы воды канала СМС: II (м. куб/с): V -{6.74, 8.25}

0.472

3.143

10

86

597

Внутрихозяйственная сеть оросительных каналов (км). -{1379.16, 1389.81}

0.461

3.465

11

36

248

Среднемесячные расходы воды канала СМС: I (м. куб/с): VIII -{12.34, 15.36}

0.459

3.784

12

6

39

Выпавшие месячные осадки (мм) за вегетацию по Славянской метеоста -{42.61, 53.99}

0.458

4.103

13

31

214

Среднемесячные расходы воды канала СМС: I (м. куб/с): III. -{2.08, 2.70}

0.458

4.422

14

64

444

Среднемесячные расходы воды канала СМС: II (м .куб/с): XII -{2.92, 4.12}

0.458

4.741

15

82

574

Площади ПАОС с недопустимыми УГВ и засолением (га). -{301.57, 348.00}

0.458

5.060

16

3

15

Ср.мес. t возд. (°С) за вегетацию по Славянской метеостанции: V -{20.40, 21.40}

0.455

5.377

17

5

30

Ср.мес. t возд. (°С) за вегетацию по Славянской метеостанции: I -{14.91, 15.63}

0.455

5.695

18

8

52

Выпавшие месячные осадки (мм) за вегетацию по Славянской метеоста -{40.03, 59.04}

0.455

6.012

19

18

125

Подача воды на полив риса (млн. м. куб): факт. -{64.65, 70.02}

0.455

6.329

20

19

127

Подача повторных вод (млн. м. куб): план -{2.00, 6.22}

0.455

6.646

21

20

134

Подача повторных вод (млн. м. куб): факт -{2.00, 8.91}

0.455

6.963

22

21

145

Сброс с рисовых площадей за пределы системы (тыс. куб. м): план. -{48.02, 50.58}

0.455

7.281

23

22

150

Сброс с рисовых площадей за пределы системы (тыс. куб. м): факт. -{43.59, 47.05}

0.455

7.598

24

45

309

Среднемесячные уровни воды канала СМС: I (м): V -{0.01, 0.11}

0.455

7.915

25

84

587

Среднее значение УГВ на рисовой системе ПАОС (м). -{2.19, 2.29}

0.455

8.232

26

6

38

Выпавшие месячные осадки (мм) за вегетацию по Славянской метеоста -{31.24, 42.61}

0.454

8.548

27

14

92

Сум. забор воды из ист. орош. на с/х угодья АО "Черноерковское" (мл -{71.23, 75.53}

0.454

8.864

28

39

272

Среднемесячные расходы воды канала СМС: I (м. куб/с): XI -{3.19, 3.79}

0.454

9.181

29

40

280

Среднемесячные расходы воды канала СМС: I (м. куб/с): XII. -{4.85, 5.57}

0.454

9.497

30

52

364

Среднемесячные уровни воды канала СМС: I (м): XII -{0.30, 0.39}

0.454

9.813

Из таблицы 1 видно, что 28 % наиболее значимых факторов оказывает 50 % суммарного влияния на поведение оросительной системы и урожаи риса, 50 % факторов оказывает примерно 80 % суммарного влияния на поведение этой системы, а 28 % незначительных факторов вообще не оказывает на нее никакого влияния.

На рисунке приведена Парето-диаграмма ценности факторов. В начале диаграммы расположены признаки с высоким влиянием, а в конце видна характерная "полочка", соответствующая признакам, не оказывающим никакого влияния на поведение оросительной системы и урожаи риса.

Рис. Парето-диаграмма ценности факторов

Из таблицы 1 следует, что исключение из модели половины признаков практически не скажется на ее адекватности, но существенно уменьшит затраты различных ресурсов на сбор и обработку информации.

3. Проверка адекватности (верификация) семантической информационной модели

Оценка адекватности включает в себя проверку способности модели правильно осуществлять идентификацию состояний МиУГВ как входящих в базу прецедентов (внутренняя валидность), так и не входящих в нее (внешняя валидность), как средневзвешенную по всем будущим состояниям МиУГВ (интегральная валидность), так и в разрезе по конкретным состояниям (дифференциальная валидность) [1].

Если модель обладает достаточно высокой адекватностью, то ее корректно использовать для анализа и исследования моделируемого объекта, прогнозирования его поведения при воздействии на него различных сочетаний факторов и для управления ими.

Результаты измерения адекватности модели, т.е. верификации, представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты измерения адекватности семантической информационной модели

Наименование

Всего логичанкет

Идентифицировано

Неидентифицировано

Идентифицировано

Неидентифицировано

Верно

Ошиб.

Верно

Ошиб

Верно %

Ошиб. %

Верно %

Ошиб. %

1

Пл.орош.зем. (га) с УГВ < 1.0 (м)-{75.00, 87.43}

6

6

1

14

100,00

0,94

13,21

0,00

2

Пл.орош.зем. (га) с УГВ < 1.0 (м)-{87.43, 99.86}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

3

Пл.орош.зем. (га) с УГВ < 1.0 (м)-{99.86, 112.29}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

4

Пл.орош.зем. (га) с УГВ < 1.0 (м)-{112.29, 124.71}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

5

Пл.орош.зем. (га) с УГВ < 1.0 (м)-{124.71, 137.14}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

6

Пл.орош.зем. (га) с УГВ < 1.0 (м)-{137.14, 149.57}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

7

Пл.орош.зем. (га) с УГВ < 1.0 (м)-{149.57, 162.00}

1

1

18

2

100,00

16,22

1,80

0,00

8

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.0: 1.5 (м)-{125.00, 313.71}

1

1

16

4

100,00

14,41

3,60

0,00

9

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.0: 1.5 (м)-{313.71, 502.43}

1

1

12

8

100,00

10,81

7,21

0,00

10

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.0: 1.5 (м)-{502.43, 691.14}

3

3

3

15

100,00

2,75

13,76

0,00

11

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.0: 1.5 (м)-{691.14, 879.86}

1

1

11

9

100,00

9,91

8,11

0,00

12

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.0: 1.5 (м)-{879.86, 1068.57}

6

6

2

13

100,00

1,89

12,26

0,00

13

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.0: 1.5 (м)-{1068.57, 1257.29}

3

3

8

10

100,00

7,34

9,17

0,00

14

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.0: 1.5 (м)-{1257.29, 1446.00}

3

3

1

17

100,00

0,92

15,60

0,00

15

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.5: 2.0 (м)-{25.00, 652.86}

2

2

9

10

100,00

8,18

9,09

0,00

16

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.5: 2.0 (м)-{652.86, 1280.71}

1

1

15

5

100,00

13,51

4,50

0,00

17

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.5: 2.0 (м)-{1280.71, 1908.57}

1

1

13

7

100,00

11,71

6,31

0,00

18

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.5: 2.0 (м)-{1908.57, 2536.43}

1

1

13

7

100,00

11,71

6,31

0,00

19

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.5: 2.0 (м)-{2536.43, 3164.29}

1

1

18

2

100,00

16,22

1,80

0,00

20

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.5: 2.0 (м)-{3164.29, 3792.14}

3

3

1

17

100,00

0,92

15,60

0,00

21

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 1.5: 2.0 (м)-{3792.14, 4420.00}

9

8

2

10

1

88,89

1,94

9,71

11,11

22

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 2.0: 3.0 (м)-{50.00, 737.00}

3

3

1

17

100,00

0,92

15,60

0,00

23

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 2.0: 3.0 (м)-{737.00, 1424.00}

2

2

14

5

100,00

12,73

4,55

0,00

24

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 2.0: 3.0 (м)-{1424.00, 2111.00}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

25

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 2.0: 3.0 (м)-{2111.00, 2798.00}

3

3

4

14

100,00

3,67

12,84

0,00

26

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 2.0: 3.0 (м)-{2798.00, 3485.00}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

27

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 2.0: 3.0 (м)-{3485.00, 4172.00}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

28

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 2.0: 3.0 (м)-{4172.00, 4859.00}

2

2

9

10

100,00

8,18

9,09

0,00

29

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 3.0: 5.0 (м)-{230.00, 291.71}

2

2

12

7

100,00

10,91

6,36

0,00

30

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 3.0: 5.0 (м)-{291.71, 353.43}

1

1

12

8

100,00

10,81

7,21

0,00

31

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 3.0: 5.0 (м)-{353.43, 415.14}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

32

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 3.0: 5.0 (м)-{415.14, 476.86}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

33

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 3.0: 5.0 (м)-{476.86, 538.57}

1

1

13

7

100,00

11,71

6,31

0,00

34

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 3.0: 5.0 (м)-{538.57, 600.29}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

35

Пл.орош.зем. (га) с УГВ 3.0: 5.0 (м)-{600.29, 662.00}

2

2

7

12

100,00

6,36

10,91

0,00

36

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод 1.0:-{147.00, 571.00}

2

2

12

7

100,00

10,91

6,36

0,00

37

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод 1.0:-{571.00, 995.00}

2

2

7

12

100,00

6,36

10,91

0,00

38

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод 1.0 -{995.00, 1419.00}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

39

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод 1.0 -{1419.00, 1843.00}

9

7

2

10

2

77,78

1,94

9,71

22,22

40

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод 1.0 -{1843.00, 2267.00}

2

2

12

7

100,00

10,91

6,36

0,00

41

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод 1.0 -{2267.00, 2691.00}

1

1

3

17

100,00

2,70

15,32

0,00

42

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод 1.0 -{2691.00, 3115.00}

1

1

17

3

100,00

15,32

2,70

0,00

43

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод > 3. -{2120.00, 2613.29}

1

1

17

3

100,00

15,32

2,70

0,00

44

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод > 3. -{2613.29, 3106.57}

1

1

15

5

100,00

13,51

4,50

0,00

45

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод > 3. -{3106.57, 3599.86}

10

7

2

9

3

70,00

1,96

8,82

30,00

46

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод > 3. -{3599.86, 4093.14}

1

1

3

17

100,00

2,70

15,32

0,00

47

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод > 3. -{4093.14, 4586.43}

21

0,00

0,00

18,75

0,00

48

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод > 3. -{4586.43, 5079.71}

2

2

7

12

100,00

6,36

10,91

0,00

49

Пл.орош.зем. (га) с минер. гр.вод > 3. -{5079.71, 5573.00}

3

3

3

15

100,00

2,75

13,76

0,00

50

Урож. риса по АО "Черноерковское" (ц/га)-{32.60, 35.47}

1

1

13

7

100,00

11,71

6,31

0,00

51

Урож. риса по АО "Черноерковское" (ц/га)-{35.47, 38.34}

5

5

3

13

100,00

2,80

12,15

0,00

52

Урож. риса по АО "Черноерковское" (ц/га)-{38.34, 41.21}

5

5

1

15

100,00

0,93

14,02

0,00

53

Урож. риса по АО "Черноерковское" (ц/га)-{41.21, 44.09}

2

2

8

11

100,00

7,27

10,00

0,00

54

Урож. риса по АО "Черноерковское" (ц/га)-{44.09, 46.96}

1

1

15

5

100,00

13,51

4,50

0,00

55

Урож. риса по АО "Черноерковское" (ц/га)-{46.96, 49.83}

1

1

3

17

100,00

2,70

15,32

0,00

56

Урож. риса по АО "Черноерковское" (ц/га)-{49.83, 52.70}

3

3

7

11

100,00

6,42

10,09

0,00

Универсальная когнитивная аналитическая система НПП *ЭЙДОС*.

Анкет физических: 21 логических (всего/факт): 112/ 112

Верная идентификация: 106 Ошибочная неидентификация: 6

Верная идентификация: 94.64 % Ошибочная неидентификация: 5.36 %

Минимальный уровень сходства: 0.0 Максимальное кол-во классов: 99999.

Графы в таблице 2 имеют следующий смысл.

"Всего логических анкет" - это количество анкет (примеров текстов) в обучающей выборке, на основе которых формировался образ данного класса.

"Идентифицировано верно" - это количество анкет обучающей выборки, которые идентифицированы как классы, к которым они действительно относятся.

"Идентифицировано ошибочно" - это количество анкет обучающей выборки, которые идентифицированы как классы, к которым они в действительности не относятся (ошибка идентификации).

"Неидентифицировано верно" - это количество анкет обучающей выборки, которые неидентифицированы как классы, к которым они действительно не относятся.

"Неидентифицировано ошибочно" - это количество анкет обучающей выборки, которые неидентифицированы как классы, к которым они в действительности относятся (ошибка неидентфикации).

В правой части формы приведены те же показатели, но в процентом выражении:

- для анкет, идентифицированных верно и неидентифицированных ошибочно, за 100 % принимается количество логических анкет обучающей выборки по данному классу;

- для анкет, идентифицированных ошибочно и неидентифицированных верно, за 100 % принимается суммарное количество логических анкет обучающей выборки за вычетом логических анкет по данному классу.

Из анализа таблицы 2 можно сделать вывод, что созданная семантическая информационная модель МиУГВ обладает достаточно высокой адекватностью, чтобы выводы, сделанные на основе ее исследования, можно было корректно отнести к объекту моделирования.

Список литературы

1. Луценко Е.В. Автоматизированный системно-когнитивный анализ в управлении активными объектами (системная теория информации и ее применение в исследовании экономических, социально-психологических, технологических и организационно-технических систем): Монография (научное издание). - Краснодар: КубГАУ, 2002. - 605 с.

2. Сафронова Т.И., Луценко Е.В. Проблема управления качеством грунтовых вод на рисовых оросительных системах и концепция ее решения // Научный журнал КубГАУ. - 2004. - №5(7). - 9 с. - http://ej.kubagro.ru.

3. Сафронова Т.И., Луценко Е.В. Когнитивная структуризация и формализация задачи управления минерализацией и уровнем грунтовых вод на рисовых оросительных системах // Научный журнал КубГАУ. - 2004. - №5(7). - 15 с. - http://ej.kubagro.ru.

4. Пат. № 2003610986 РФ. Универсальная когнитивная аналитическая система "ЭЙДОС" / Е.В. Луценко (Россия); Заяв. № 2003610510 РФ. Опубл. от 22.04.2003. - 50 с.

5. Сафронова Т.И. Гидрогеологическое обоснование мероприятий по охране подземных вод // Труды Российской ассоциации "Женщины-математики". Воронеж, 2002. - С. 92-95.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Линеаризация математической модели регулирования. Исследование динамических характеристик объекта управления по математической модели. Исследование устойчивости замкнутой системы управления линейной системы. Определение устойчивости системы управления.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.08.2013

  • Множественная линейная регрессия: спецификация модели, оценка параметров. Отбор факторов на основе качественного теоретико-экономического анализа. Коэффициент регрессии при фиктивной переменной. Проблемы верификации модели. Коэффициент детерминации.

    контрольная работа [88,0 K], добавлен 08.09.2014

  • Общая характеристика и модели сетевого планирования и управления. Оптимизация сетевых моделей по критерию "время-затраты". Показатели элементов сетевой модели. Оптимизация сетевого графика - процесс улучшения организации выполнения комплекса работ.

    лекция [313,1 K], добавлен 09.03.2009

  • Место кадровой службы в системе управления. Предпроектные исследования и предварительная проработка информационной схемы. Функциональная модель отдела кадров. Проектирование информационной системы кадрового учета предприятия на основе программы Excel.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 23.06.2011

  • Сущность экономико-математической модели, ее идентификация и определение достаточной структуры для моделирования. Построение уравнения регрессии. Синтез и построение модели с учетом ее особенностей и математической спецификации. Верификация модели.

    контрольная работа [73,9 K], добавлен 23.01.2009

  • Процедура проведения имитационных экспериментов с моделью исследуемой системы. Этапы имитационного моделирования. Построение концептуальной модели объекта. Верификация и адаптация имитационной модели. Метод Монте-Карло. Моделирование работы отдела банка.

    курсовая работа [549,5 K], добавлен 25.09.2011

  • Методы разработки экономико-математических моделей управления развитием предприятия. Разработка модели организационной структуры и системы управления развитием предприятия на примере ООО "Метра". Оптимизация использования фонда развития предприятия.

    курсовая работа [76,7 K], добавлен 11.09.2008

  • Понятие и структура интеллектуальной системы. Математическая теория нечетких множеств. Причины распространения системы Fuzzy-управления. Предпосылки для внедрения нечетких систем управления. Принципы построения системы управления на базе нечеткой логики.

    реферат [68,3 K], добавлен 31.10.2015

  • Схема управления запасами для определения оптимального количества запасов. Потоки заказов, время отгрузки как случайные потоки с заданными интенсивностями. Определение качества предложенной системы управления. Построение модели потока управления запасами.

    контрольная работа [361,3 K], добавлен 09.07.2014

  • Построение описательной экономической модели. Матрица корреляций между исходными статистическими признаками. Оценка параметров модели. Определение и графическое изображение регрессионной зависимости между показателями. Оценка адекватности модели.

    контрольная работа [215,8 K], добавлен 13.10.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.