Revista de Ingeniería
versión impresa ISSN 0121-4993
rev.ing. n.22 Bogotá jul./dic. 2005
Un modelo de lógica difusa y conjuntos difusos para el pronóstico de los niveles medios diarios del río Magdalena, en la estación limnigráfica de Puerto Salgar, Colombia
A model of fuzzy logic and fuzzy sets to the prediction of daily average levels of the Magdalena River, in Puerto Salgar, Colombia
JohnAlexander Segura Bolívar
Ingeniero civil. Grupo de investigación Hidrociencias, Pontificia Universidad Javeriana. Grupo de investigación en ingeniería de recursos hídricos, GIREH, Universidad Nacional de Colombia.
Nelson Obregón Neira
Ingeniero civil. Magíster en Ingeniería Civil con énfasis en ingeniería de recursos hídricos, Universidad de los Andes; PhD en hidrología, University of Californiaat Davis. Profesor asociado, Director Grupo de Investigación “Hidrociencias”, Director Maestría en Hidrosistemas, Facultad de Ingeniería, Pontificia Universidad Javeriana. Profesor catedrático, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Colombia.
Recibido 10 de septiembre de 2005, aprobado 28 de octubre de 2005.
PALABRAS CLAVES
Pronóstico, nivel, río Magdalena, sistema de lógica difusabasado en conocimiento, juicios de expertos, símplex descendente multidimensional, ameba.
RESUMEN
El pronóstico de niveles diarios de ríos en Colombia se reporta oficialmente en términos lingüísticos. Este hecho inspiró un modelo basado en la teoría de conjuntos difusos, concepto proveniente de la inteligencia artificial. Un Sistema de Lógica Difusa (SLD) permite analizar observaciones en el tiempoclasificándolas en categorías lingüísticas, aproximadas a la calificación empleada o a la manera en que una persona describiría el fenómeno. Usando juicios de expertos se estima el nivel del día siguiente. Para la calibración del modelo se implementó un algoritmo de optimización global denominado Símplex Descendente Multidimensional (SDM).
KEY WORDS
Forecasting, stage, Magdalena river,knowledge-based fuzzy logic system, experts’ judgements, multidimensional downhill simplex, amoeba.
ABSTRACT
Forecasting of diary stages of rivers in Colombia is reported officially in linguistic terms. This fact inspired a model based on theory of fuzzy sets, concept coming from artificial intelligence. A Fuzzy Logic System (FLS) allows to analyze observations in time classifying them in linguisticcategories which are approximated either to the employed qualification, or to the way in that a person would describe the phenomenon. Taking into account experts’ judgements the level of the following day is estimated. An algorithm of global optimization named Multidimensional Downhill Simplex was implemented in order to calibrate model parameters.
1. INTRODUCCIÓN
La Lógica Difusa (LD) apareció en 1965cuando Lofti Zadeh publicó el artículo Fuzzy Sets (Altrock, 1995; Bojadziev, 1995; Cox, 1998; Klir, 1995; Lobrecht, 1999; Maskey, 1998). Hacia 1977, E. Mamdani desarrolló una aplicación para un generador de vapor que no podía funcionar bajo técnicas convencionales. Posteriormente se masificó y comercializó en Japón (Fuji Electric, planta de tratamiento de aguas, 1983; Hitachi, sistema del trensubterráneo, 1987) (Altrock, 1995; Cox, 1998, Klir, 1995).
Ha sido probada en diversos campos de la ingeniería y ha llegado a usarse en toma de decisiones, ecología y psicología. Como un modelo de sistema inteligente es una combinación de los sistemas basados en reglas (estudiados dentro de los sistemas basados en el conocimiento) y de la inteligencia computacional que abarca a las redes neuronales.Se puede emplear en cualquier área de control inteligente o procesamiento de datos en tiempo real. En este estudio se aprovecha la versatilidad de la LD para manejar información adquirida a través del conocimiento, ya sea empírico o científico.
Una persona que a diario recorre el río Magdalena y habita en la zona puede desarrollar habilidad y precisión para pronosticar tal como lo haría una…
