|
Материалы

Проектирование баз данных для экспертных систем прогноза гололеда на дорогах


 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ ДЛЯ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ ПРОГНОЗА ГОЛОЛЕДА НА ДОРОГАХ

 

В зимний период на дорожных покрытиях возможно образование различных видов зимней скользкости (гололедица, «черный лед», твердый налет, гололед, снежный накат, рыхлый снег). Для обеспечения безопасности движения автомобилей дорожные организации проводят комплекс работ по удалению снежно-ледяных отложений на покрытии. Для этого используются различные химические реагенты. Наиболее оптимальной технологией является профилактика образования скользкости, которая состоит в следующем: по специализированным прогнозам за 2-3 часа до начала обледенения покрытия производится распределение малых норм противогололедных материалов (5-10 г/м2 вместо 20-40 г/м2 на каждый миллиметр толщины гололедных отложений, которые рекомендует нормативная литература).

Для реализации таких технологий необходим прогноз образования скользкости. Прогнозы погоды в нашей стране дают подразделения Росгидромета, но эти прогнозы имеют большую заблаговременность (24-36 ч), что не устраивает дорожников. Кроме того, метеорологи не могут дать прогноз обледенения дорожного покрытия. Схема передачи метеорологической информации для составления прогноза погоды представлена на рис.1.

Чтобы разработать методику прогноза образования скользкости на дорогах, необходимо обработать статистические данные о случаях обледенения покрытия за период наблюдения не менее 10-15 лет. Такая статистика в дорожных организациях, к сожалению, отсутствует. Чтобы решить проблему прогноза гололеда на дороге возможно два пути:

1.       Использовать методы математического моделирования. Такие исследования проводились на кафедре проектирования автомобильных дорог Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Их результатом стали физико-статистические модели для прогнозирования гололедных отложений за 3 ч в Воронежской области. Физико-статистические модели отражают влияние местных условий на образование скользкости и не могут быть применены в других регионах без предварительной проверки.

 

Рис.1. Схема передачи метеорологической информации для составления

прогнозов погоды

 

2. Применение, так называемых, экспертных систем.

Экспертные системы прогнозирования гололеда – это специализированные компьютерные программы, в которые закладывается либо знания и практический опыт работы специалистов - дорожников, которые выступают в роли экспертов, либо те ситуации, при которых возможно образование гололеда. В процессе работы система, распознавая различные ситуации и анализируя ошибки, «учится». При этом повышается надежность прогнозов. Для того, чтобы экспертная система начала быстрее работать, ее необходимо учить на реальных данных. Из-за отсутствия статистики обледенения дорожных покрытий в качестве обучающей базы данных предлагается использовать результаты математического моделирования.

Для проведения исследований была поставлена задача проектирования базы данных, в которую могут быть занесены результаты моделирования для ее дальнейшей обработки. Необходимость разработки такой базы данных объясняется тем, что, результаты моделирования необходимо совместить по структуре с теми базами данных, которые имеются в системе Росгидромета.

Анализ информации, имеющейся в системе Росгидромета, и отражающей условия зимнего содержания дорог показал, что данные о погодных условиях хранятся в нескольких базах, (температура воздуха, относительная влажность воздуха, высота снежного покрова, точка росы и т.д.) В каждую из баз входят такие поля, как код метеостанции, дата, время. Вторая часть таблицы – это числовые значения метеопараметров. Для удобства обработки, эти базы данных предлагается свести в сводную таблицу, где в качестве постоянных полей останутся код метеостанции, дата, время и далее в определенных полях будут числовые значения метеопараметров. Структура сводной базы данных представлена в табл. 1.

Таблица 1

1 2 3
Общее время работы: 9.1960430145264 мс
Использование памяти: 659 КБ