В Пермском Политехе создали экспертную систему, определяющую аварийность зданий

Категория технического состояния, определяемая при инженерном обследовании конструкций зданий и сооружений — это главный критерий в принятии решения о степени аварийности или необходимости проведения мероприятий по ремонту для дальнейшей эксплуатации. Ученые из Пермского Политеха разработали экспертную систему, которая определяет категорию технического состояния сооружений на основе так называемых нечетких баз знаний.

Исследование опубликовано в научном журнале «Academia. Архитектура и строительство». Оценка аварийности, которую дает эксперт, зависит от человеческого фактора, поэтому она обладает некоторой степенью погрешности, противоречивости и неопределенности. Например, почти всегда присутствует неточность, зависящая от применяемой приборной базы и квалификации специалиста.

Кроме того, неопределенность вносят и недостаточность сформулированных критериев оценки в нормативных документах, и короткая шкала ГОСТ, включающая всего четыре категории: нормативное, работоспособное, ограниченно работоспособное или аварийное. Для автоматизированного определения непригодности строительного объекта ученые использовали анализ в виде описания множества объектов, понятий и связей между ними.

«Ключевой особенностью теории нечеткой логики, отличающей ее от вероятностных методов, фреймов и нейронных сетей, является то, что это именно логика с хорошо определенной семантикой, поскольку для оценки параметров используются лингвистические переменные», — сообщает член-корреспондент Российской академии архитектуры и строительных наук, профессор, доктор технических наук, заведующая кафедрой строительных конструкций и вычислительной механики ПНИПУ Галина Кашеварова.

Теория нечетких множеств позволяет формализовать и обрабатывать самую разнородную информацию, содержащуюся в описании признаков технического состояния построек, моделировать рассуждения, такие как «много», «мало», «часто», «редко», «около…», «приблизительно…», «не менее…», «не более…», «в диапазоне от… до…». Всего в программу включено более 90 возможных контролируемых параметров. А база знаний исследовательского модуля системы содержит более пяти тысяч правил.

«Оценка адекватности и достоверности решений, выдаваемых экспертной системой, проводилась на основе моделирования сценариев различных повреждений железобетонных изгибаемых конструкций, данных ряда технических отчетов по результатам инженерного обследования реальных конструкций и собственного опыта», — поделился кандидат технических наук, доцент кафедры, строительных конструкций и вычислительной механики Юрий Тонков.

Результат оценки здания — как на промежуточных этапах, так и итоговый — выдается пользователю в виде гистограмм с группировкой признаков по категориям. Визуализация результатов существенно повышает прозрачность принимаемых решений о степени аварийности, формирует понимание причин и рисков возможного изменения технического состояния конструкций, зданий или сооружений.

Разработка исследователей Политеха успешно внедрена на ОАО «Пашийский металлургическо-цементный завод» (Пермский край) и активно используется на других объектах Пермского края для проведения инженерного обследования конструкций зданий.