پیش بینی سطح آب در مخزن با استفاده از سیستم استنتاج فازی – عصبی تطبیقی (ANFIS)

سیستم استنتاجی فازی – عصبی تطبیقی (ANFIS)

از زمانی که پروفسور عسگرزاده تئوری منطق فازی را به منظور توصیف سیستم های پیچیده پیشنهاد داد، این منطق بسیار مشهور شده است و به طور موفقیت آمیزی در مسائل مختلف، به ویژه کنترل کننده هایی مثل راکتور شیمیایی، قطارهای خودکار و راکتورهای هسته ای به کار گرفته شده است. اخیرا منطق فازی برای مدل کردن مدیریت مخازن و حل ویژگیهای مبهم آنها پیشنهاد شده است. با وجود این، مشکل اصلی منطق فازی این است که روند سینماتیکی برای طراحی یک کنترل کننده فازی وجود ندارد. به عبارت دیگر، یک شبکه عصبی این توانایی را دارد که از محیط آموزش ببیند (جفت های ورودی – خروجی)، ساختارش را خود مرتب کند و با شیوه ای، تعامل خود را تطبیق دهد. بدین منظور پروفسور جنگ در سال 1993 مدل ANFIS را ارائه کرد که قابلیت ترکیب توانایی دو روش مذکور را داشت[6].

ساختار و الگوریتم: [1]

ANFIS قابلیت خوبی در آموزش، ساخت و طبقه بندی دارد و همچنین دارای این مزیت است که اجازه استخراج قوانین فازی را از اطلاعات عددی یا دانش متخصص می دهد و به طور تطبیقی یک قاعده – بنیاد می سازد. علاوه بر این، می تواند تبدیل پیچیده هوش بشری به سیستم های فازی را تنظیم کند. مشکل اصلی مدل پیش بینی ANFIS، احتیاج نسبتا زیاد به زمان برای آموزش ساختار و تعیین پارامترها می باشد.

منطقه و حوزه مورد مطالعه

سد دز بلندترین سد ایران بوده و بر روی رودخانه دز در استان خوزستان ساخته شده است. رودخانه دز که از ارتفاعات غربی زاگرس سرچشمه می گیرد، از نظر میزان آبدهی دومین رودخانه ایران محسوب می شود. در شکل (2) موقعیت سد دز و ایستگاه های بالادست آن دیده می شود. سد دز از نوع بتونی دو قوسی بوده که عرض بدنه آن در پی 27 متر و در تاج 4.5 متر و رقوم تاج سد 354 متر از سطح دریا می باشد. حداکثر تراز بهره برداری سد، 352 متر بوده که سطح دریاچه در این رقوم به 65 کیلومتر مربع می رسد. حداقل تراز بهره برداری از مخزن 310 متر و رقوم آستانه سرریزها 335 متر از سطح دریاست.

نتیجه گیری

امروزه ابزارهای هوش محاسباتی توانایی خود را در حل بسیاری از پدیده های غیرخطی نشان داده اند. در این تحقیق یکی از این ابزارها به نام سیستم استنتاج فازی – عصبی تطبیقی جهت پیش بینی سطح آب مخزن سد دز به کار گرفته شد. دو الگوی متفاوت یکی با خروجی مخزن به عنوان متغیر ورودی و دیگری بدون آن معرفی شدند تا به بررسی توانایی این سیستم ها در تقابل با هوش بشری (خروجی مخزن) پرداخته شود. نتایج کلی، توانایی بسیار بالای ANFIS در پیش بینی سطح آب را نشان می دهد. همچنین مقایسه نتایج مدل های (1) و (2) نشان داد که ANFIS در دوره های کوتاه مدت به خوبی از عهده کار با هوش بشری بر می آید.

نتایج این تحقیق می تواند در آینده جهت ایجاد سیستم های هشدار دهنده مورد استفاده قرار گیرند. به این معنا که می توان در فواصل زمانی کوتاه مدت با توجه به اطلاعات اشل ایستگاههای هیدرومتری بالادست پیش بینی وضعیت سطح آب در بالادست سد را انجام و در نتیجه در تصمیم گیری مدیریت می تواند نقش به سزایی را ایفا نماید.