Monitoreo De Represa Mediante Logica Difusa

I.- PRESENTACIÓN DEL TEMA

I.1.- Título del Proyecto.

“SISTEMA DE MONITOREO DE UNA REPRESA BASADO EN LÓGICA DIFUSA”

I.2.- Planteamiento del Problema.

El problema de las represas traen como consecuencias una situación de alerta que desemboque en una mala gestión del riesgo, por parte del personal a cargo puede provocar daños tales como, ruptura del muro de contención de la prensa, inundaciones en el entorno.

De igual forma pueden presentarse situaciones donde el personal no precisa qué decisión tomar y no tiene en ese momento acceso a un experto que pueda brindar la información. Las situaciones de alerta las pueden provocar: avisos de bomba, incendio en los mecanismos de la presa, o desbordamiento del agua embalsada.

En situaciones de deshielo y lluvias el nivel del agua aumenta considerablemente con riesgo de superar el muro del dique de contención.

I.3.- Objetivo General.

Diseñar un sistema basado en Lógica Difusa como ayuda al monitoreo del nivel de agua en las represas.

I.4.- Objetivo Específico.

Monitoreo del nivel de agua en la represa.

I.5.- Justificación del Tema.

Existe una necesidad común de proteger y garantizar la seguridad de infraestructuras de grandes dimensiones de la presa. Esta demanda es especialmente fuerte en los territorios de la Unión Europea y en Estados Unidos donde las situaciones de crisis desencadenan desestabilizaciones en cadena que pueden llegar a afectar en gran medida a multitud de sectores de la sociedad.

I.6.- Método de Trabajo.

Los modelos de razonamiento, se encuentran los árboles de decisión (Lógica Difusa) caracterizados por su capacidad de dividir un proceso complejo, en una secuencia de decisiones simples encadenadas que proporcionan un esquema de razonamiento fácil de interpretar

La fusión de conjuntos borrosos (Fuzzy) y árboles de decisión (ambos perteneciente a Lógica Difusa) permite combinar el manejo de la incertidumbre y habilidades del razonamiento aproximado, con la sencillez de comprensión y fácil aplicación que ofrecen los árboles de decisión, potenciando su aplicabilidad en contextos complejos con incertidumbre.

II.- ANÁLISIS DEL SISTEMA

II.1.- Especificación de los Requerimientos.

Requerimientos Funcionales:

El sistema difuso brindara información de cómo actuar durante las alertas.

Descartará cualquier tipo de alerta siempre y cuando las soluciones no se encuentren bien definidos.

De acuerdo a la alerta, el sistema difuso determinará como debe actuar el personal para solucionar la alerta.

II.2.- Análisis del Sistema.

Es diseñar un sistema de razonamiento automático aproximado, basado en el conocimiento experto (personal) para el control de la apertura de las compuertas y la determinación de un nivel de riesgo, en tiempo real.

Se trata de un sistema altamente no lineal, y en el que las variables que intervienen pueden tener un nivel bajo de precisión.

La finalidad del prototipo es evitar la situación de crisis provocada por alguno de los agentes o la combinación de varios que pueden intervenir en el desbordamiento de la presa, detectando situaciones de pre-crisis.

El sistema de razonamiento debe llevar a cabo la tarea de:

 Monitorear el nivel de agua de la represa.

II.3.- Técnicas de IA a usar.

En este proyecto se utilizará como técnica de inteligencia artificial, Árboles de Decisión Fuzzy” (Lógica Difusa).

II.4- Diseño del Sistema Inteligente.

Interacción entre el sistema y el usuario. Dicho software lo desarrollaremos en Matlab.

II.4.1 Declaración de Variables:

a) Lluvia.- Esta variable indica la cantidad de lluvia incide tanto en el caudal del rio como en el nivel del agua del embalse.

b) Caudal.- El caudal del rio se ve influenciado por la lluvia, y afecta directamente al nivel de agua del embalse.

c) Nivel del agua.- Se define, en este dominio, como la diferencia en metros de cota entre el máximo nivel de agua embalsada.

II.4.2.-Diseño de la Aplicación

Se ha diseñado la arquitectura del prototipo.

II.4.2.1 Módulo de Adquisición de Datos

Este módulo gestiona la interacción del sistema con el exterior. Para la adquisición de los datos en tiempo real, es necesario establecer un canal de comunicación con los servidores de datos de sensores o recursos externos. Se encarga de la adquisición de todos los datos y del envío al módulo de pre proceso y fuzzyficación. En concreto, en este primer prototipo, las entradas son:

• Entrada:

- Nivel de Lluvia

- Caudal del rio.

• Salida:

- Nivel del Agua.

II.4.2.2 Módulo de Pre proceso y Fuzzyficación

Este módulo recibe como entrada los valores numéricos y lingüísticos procedentes del módulo de recepción de datos. La salida del módulo son las mismas variables fuzzyficadas, es decir, el intervalo de posibles valores numéricos se engloba en un número reducido de valores lingüísticos, por ejemplo, {baja, medio, fuerte.

La computación con términos lingüísticos, requiere su representación mediante algún tipo de función o conjunto. En este caso se han representado mediante funciones trapezoidales, denominadas funciones de pertenencia, cada uno de los tres valores lingüísticos asignados a cada variable: {Lluvia, Caudal, Nivel del Agua.

- If(lluvia is bajo) and(caudal is bajo) then (nivel_de_agua is bajo)

- If(lluvia is bajo) and(caudal is medio) then (nivel_de_agua is normal)

- If(lluvia is bajo) and(caudal is alto) then (nivel_de_agua is elevado)

- If(lluvia is medio) and(caudal is bajo) then (nivel_de_agua is normal)

- If(lluvia is medio) and(caudal is medio) then (nivel_de_agua is normal)

- If(lluvia is medio) and(caudal is alto) then (nivel_de_agua is elevado)

- If(lluvia

...