I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   9 ,   No .   4 ,   Dec em b e r   2 0 2 0 ,   p p .   313 ~ 32 5   I SS N:  2 2 5 2 - 8 8 1 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijaas.v 9 . i4 . p p 3 1 3 - 32 5       313       J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   Efficien cy  of bon d gra ph an d e x te r na l mo del int eg ra tion for   a la rm pro cess ing  of a cent ra l air co ndition ing  sy stem       Abderra hm ene  Sa lla m i Dhia   M zo ug hi ,   H a t em   Alla g ui,  Abdelk a der  M a m i   Lab o ra to ire  d ’Ap p li c a ti o n   d e   l’E f fica c it é   Én e rg é ti q u e   e d e s É n e rg i e s Re n o u v e la b les - LAP ER Un iv e rsité d e   Tu n is    El   M a n a Ca m p u s U n iv e rsitaire   F a rh a Ha c h e d ,   Tu n isi a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   May   31 ,   2 0 20   R ev is ed   J u n   7 ,   2 0 20   Acc ep ted   J u l   3 ,   2 0 20       Th e   d e sig n   o a   su p e rv isio n   s y ste m   b a se d   o n   t h e   e x tern a m o d e b y   stru c tu ri n g   th e   i n d u strial  p ro c e s a c c o rd in g   to   se v e ra m o d e o f   o p e ra ti o n   (d e g ra d e d   a n d   n o rm a l).   T h e   d isa d v a n ta g e   o t h is  m o d e is  th a it   d e sc rib e   th e   i n d u strial   p r o c e ss   c o m p o n e n t a fu n c ti o n re g a rd les o t h e ir   d y n a m ics   with o u g o in g   i n to   d e tail .   He n c e   th e   i n tere st  o f   th e   b o n d   g ra p h   m o d e to   fil l   th e   e x tern a l   m o d e l   li m it s.   Th e   p e rfo rm a n c e   o th e   p ro p o se d   s u p e rv is o ry   sy ste m   u sin g   b o t h   m o d e ls   li e i n   th e   d e tec ti o n   a n d   l o c a ti o n   o fa u lt fo r   e a c h   m o d e   o f   o p e ra ti o n .   Th e   b o n d   g ra p h   m o d e l   e n ric h e d   b y   t h e   c o n c e p t   o f   c a u sa li ty   a n d   t h a n k to   t h e se   stru c tu ra p r o p e rti e c a n   c lea rly   d is p lay     th e   e lem e n ts  o th e   p h y sic a sy s tem   tak in g   i n to   a c c o u n t h e ir  d y n a m ics   in   n o rm a a n d   a b n o rm a o p e ra ti o n .   Th e   re su lt o o u re se a rc h   h a v e   b e e n   a p p li e d   t o   c e n tral   a ir   c o n d it i o n i n g   sy ste m ;   th e   d e v e l o p m e n t   o t h e   p ro p o se d   p ro jec h a s p ro c e e d e d   fro m   th e   m o d e li n g   sta g e   to   th e   re c o n f ig u ra ti o n   sta g e   o th e   sy ste m .   K ey w o r d s :   B o n d   g r ap h   m o d el   C en tr al  air   co n d itio n i n g   s y s tem   E x ter n al  m o d el   I n d u s tr ial  p r o ce s s   Su p er v is io n   s y s tem     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ab d er r ah m en Sallam i   L ab o r ato ir d Ap p licatio n   d l E f f icac ité  É n er g étiq u et  d es  É n er g ies R en o u v ela b les - L APER   Un iv er s ité  d T u n is   E l M an ar   C am p u s   Un iv er s itair Far h at  Hac h ed ,     1 0 6 8   T u n is ,   T u n is i a .   E m ail:  ab d er r ah m en esallam i@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   o r d e r   to   co p with   th n ee d   o f   th in d u s tr ial  m ar k et   an d   th in cr ea s in g ly   s ev er e   ec o n o m ic  co m p etitio n ,   in d u s tr ialis ts   ten d   in cr ea s in g ly   to   ex p a n d   th eir   f ac ilit ies  an d   m ak th em   m o r co m p lex .   I n d ee d ,   th is   co m p lex ity   m ak es  th co n tr o s y s tem s   o f   in d u s tr ia s y s tem s   m o r d if f icu lt  an d   s p ec ia lly   to   r ed u ce   s af ety   an d   in cr ea s th e   r is k   o f   b r ea k d o wn s   [ 1 - 4 ] .   I n   ad d itio n ,   s u p er v is o r y   s y s tem s   u s in tellig en s y s tem s   th at  p r o v id th u s er   with   ass i s tan ce   in   m an ag in g   th eir   u r g en a lar m   task s   in   o r d er   to   in cr ea s th e   r eliab ilit y   an d   d ep en d a b ilit y   o f   p r o ce s s es  [ 5 - 1 0 ] .   Ho we v er ,   th e   im p r o v em en o f   th e   d e p en d a b ilit y   o f   th e   s y s tem s   is   ess en tially   b ased   o n   f au lt  d e tectio n   an d   is o latio n   alg o r ith m s   [ 1 1 - 1 9 ] ,   th ese  alg o r ith m s   h av th r o le  o f   co m p ar in g   th ac tu al   b eh a v io r   o f   th s y s tem   with er   f e r r o u s   b eh av i o r s   d escr ib in g   th e   n o r m al  o p er atio n .     T h d eg r a d atio n   o f   th p er f o r m an ce   o f   d ia g n o s tic  alg o r ith m s   is   m ain ly   d u to   th im p e r f ec k n o wled g o f     th p ar am etr ic  v alu es  o f   t h m o d els  an d   to   th eir   r a n d o m   v ar i atio n s   [ 2 0 ] .   Ou r   r esear ch   in   t h is   p ap er   co n s is ts   in   u s in g   a   n ew  m eth o d o lo g y   f o r   th s u p er v is io n   o f   in d u s tr ial  s y s tem s   u s in g   th e x ter n al   m o d el  an d   t h b o n d   g r ap h   m o d el.   Su p e r v is io n   f r o m   th ex ter n al  m o d el  p o i n o f   v iew  co n s id er e d   an   in d u s tr ial  s y s tem   f o r   an   o p er ato r   as  a n   en tity   o f f er in g   s er v ices,  wh ich   m an ip u lat v ar iab les  an d   u s s et  o f   r eso u r ce s   [ 2 1 - 2 4 ] .     T h ex ec u tio n   o f   s er v ice   is   tr ig g er ed   b y   th v er if ic atio n   o f   an   ac tiv atio n   co n d itio n ,   an d   r eq u ir es    th av ailab ilit y   o f   ce r tain   n u m b er   o f   r eso u r ce s .   At  g iv en   m o m en t,   th is   p r o ce s s   is   in   g iv en   m o d o f   ex p lo itatio n .   On ly   th s er v ice s   b elo n g in g   to   th is   m o d ca n   b ex ec u ted ,   f r o m   wh er ea ch   m o d o f   o p e r atio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   9 ,   No .   4 Dec em b e r   2 0 2 0 :   3 1 3     32 5   314   m u s co m p r is s p ec if ic  s er v ice  o f   ch an g o f   m o d e.   H o wev er ,   we  ca n n o jo in   an y   m o d f r o m   a n o th er   f o r   r ea s o n s   o f   s e cu r ity   an d   co n s is ten cy   o f   o p e r atio n .   T h p r o b lem   to   s o lv is   to   u s u n if y i n g   to o to   in te g r ate   th f u n ctio n al  a n d   s tr u ctu r al  m o d els  f o r   th d esig n   o f   th e   s u p er v is io n   s y s tem   ( m o n ito r in g   a n d   r ec o n f ig u r atio n ) .   T h b o n d   g r ap h   to o is   well  s u ited   f o r   th i s   tas k   [ 2 5 - 3 0 ] .   Fro m   m o n it o r in g   p o in t   o f   v iew,   th ca u s al  a n d   s tr u ctu r al  p r o p er ties   o f   th e   b o n d   g r ap h   a r u s ed   f o r   th e   d etec tio n   an d   is o latio n   o f   f au lts   af f ec tin g   ac tu ato r s ,   s en s o r s   o r   th p h y s ical  co m p o n en ts   o f   th s y s tem .   T h u s ,   th e   av aila b ilit y   o f   s er v ices,   n ec ess ar y   f o r   th ac co m p lis h m en t o f   m is s io n ,   will b p r o v id ed   b y   th m o n ito r in g   alg o r i th m   to   th o p er atin g   m o d m an ag e m en g r ap h .   A ls o ,   th ese  s er v ices  d e f in ed   b y   f u n ctio n s   ca n   b g en er ical ly   to   b o n d   g r ap h   elem en ts .   Fro m   r ec o n f ig u r at io n   p o in o f   v iew,   th g r a p h ic  p r o p er ties   will  b ex p lo ited   to   b ab le  to   d ev elo p   th m ea n s   o f   r ec o n f ig u r atio n   o f   th s y s tem .       2.   SUPERV I S I O I NDU ST RI AL   P RO CE SS   B E X T E R NAL AND   B O ND  G RAP H   M O DE L S   2 . 1 .   Ex te r n a m o d e l   E x ter n al  m o d els  s tr u ctu r t h in d u s tr ial  p r o ce s s ,   ac c o r d in g   t o   s ev er al  m o d es  o f   o p e r atio n   ( g r ad ien ts   an d   n o r m al) .   Switch in g   f r o m   o n e   m o d e   to   a n o th er   o p er atin g   m o d is   d escr ib e d   b y   d ia g r am   ca lled     m an ag em en d iag r am   o f   th m o d o f   u s e.   I r e p r esen ts   th e   h u m an - m ac h in in ter f ac e   s y s tem .   I n d u s tr ial  s y s tem s   co n s is o f   s et   o f   eq u ip m en i n ter co n n ec ted   with   ea ch   o th e r .   A   h ar d war f ailu r o f   o n e   o r   m o r e   o f   th ese  elem en ts   m ay   d ar to   d r iv s o m o f   th p u r p o s es  f o r   wh ich   th s y s tem   was  d esig n ed ,   an d   th e n   its   h o l aler u s er s   to   g en er ate   alar m s .   T h last   m u s b s u f f icien tly   s y n th etic  to   clea r ly   ex p r e s s   to   th o p er ato r     th n atu r e   o f   th f ailu r an d   it s   co n s eq u en ce s .   T h ex ter n al  m o d el  th at  is   p r o p o s ed   b y   [ 3 1 ]   is   co n s id er ed   h er e.   T h is   m o d el  is   b ased   o n   co n ce p ts   o f   s er v ices,  m is s io n s   an d   o p er atio n   m o d es .   T h in d u s tr ial  s y s tem s   co n s is o f   s et  o f   eq u ip m en ( h ea ex ch an g er ,   m o to r   p u m p   . . . ) ,   wh ich   ar e   o r g an ized   s o   th at  th s y s tem s   ca n   ac h iev th e   o b jectiv es f o r   wh ich   th ey   wer d esig n ed :     T h lo lev el:  T h ese  ar th b a s ic  s er v ices;  th ey   ar d ir ec tly   in ter f ac ed   with   th p r o ce s s   ( p u m p s ,   v alv es,  s en s o r s   . . . ) .     Hig h   lev el:  T h ese  ar co m p o s i te  s er v ices; th ey   ar co m p o s ed   o f   b asic ser v ices ( co o lin g ,   b o i ler   . . . ) .   All ser v ices S,   th at  ar o f f er ed   b y   eq u ip m en t is d e f in ed   S   = {   ….   }.   B asic  s er v ices ( lo lev el)   ar ass o ciate d   with   ea ch   o th er   in   d ef in in g   co m p o u n d   s er v ices a n d   p er f o r m   m is s io n   ( Fig u r 1 ) .   h ar d war f ailu r m ea n s   th u n a v ailab ilit y   o f   s o m b a s ic  s er v ices.   Si:   s er v ice      Miss io n   M 1 :   S 1 , S 4 , S 5 ,   S 6 .     Miss io n   M 2 :   S 2 , S 4 , S 7 ,   S 8 .     Miss io n   M 3 :   S 3 , S 4 , S 6 ,   S 7 , S 9 ,   S 10 .     Miss io n   M 4 :   S 1 , S 4 .           Fig u r 1 .   Ser v ices a n d   m is s io n s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8 8 1 4       E fficien cy   o f b o n d   g r a p h   a n d   ex tern a l m o d el  in teg r a tio n   f o r   a la r p r o ce s s in g   o …  ( A b d e r r a h men S a lla mi )   315   I n   th is   e x am p le   we  f in d   ten   ( 1 0 )   s er v ices  an d   f o u r   ( 4 )   m is s io n s .   E ac h   m is s io n   h as  s ev er al  s er v ices  an d   th S4   s er v ice  is   in   all  f o u r   m is s io n s .   T h m is s io n s   d ir ec an d   m a n ag th e   s y s tem s   in   ac co r d an ce   with     th s p ec if icatio n s .   B u at  s o m p o in t,  o n ly   s u b s et  o f   th ese  m is s io n s   i s   n ee d ed   to   ac h iev th g o als.  E ac h   o f   th ese  s u b s y s tem s   is   ca lled   m o d o f   o p er atio n   o r   o p er ati o n .   A n   o p er atin g   m o d ( OMi )   is   s et  o f   s er v ices  r ep r esen ted   b y   th e   f o llo win g   r elatio n Om ( S 1n S 2n ,   . . .   S nn )   T h o p er atio n   m o d es  ar g iv en   b y   g en er al   class if icatio n   o f   th e   o p e r atin g   m o d es   o f   th e   in d u s tr ial  d ev ic es:  o f f - f a r m ,   co n f i g u r atio n ,   m an u al  o r   a u to m atic   m o d e,   n o m in al  . . .   etc.   T h s u p er v is io n   o f   in d u s tr ial  p r o ce s s es  with   th ex ter n al  m o d el  is   d eter m in ed   b y   th m a n ag em en o f   t h m o d es  o f   o p e r atio n s ,   th es m o d es  o f   o p er atio n s   ar in t er co n n ec ted   to   p e r f o r m   wel l - d ef in ed   f u n ctio n .   T h r eq u est to   s witch   f r o m   o n m o d to   a n o th e r   m o d e   m u s b p lace d   f o r   s ec u r ity   r ea s o n s   b ec au s th s y s tem   m ay   f ail  o n   an   OMj   m o d o f   u s wh en   s o m s er v ices  ar n o av ailab le.   T h s witch   o v e r   is   r ep r esen ted   b y     b o o lea n   v ar ia b le  b ij .   T h s et   o f   o p er atin g   m o d es  an d   th b ij   s witch in g   co n d itio n s   ar e   d escr ib ed   b y   g r ap h   n am ed   o p er atio n   m o d m an ag em en t ( F ig u r 2 ) .           Fig u r 2 Ma n a g em en o f   o p er atin g   m o d e   b y   e x ter n al  m o d el       2 . 2 .   I nte g ra t io n o f   bo nd   g ra ph   a nd   ex t er na l m o dels   T h in teg r atio n   o f   th e   b o n d   g r ap h   m o d el   with   th e   ex ter n al  m o d el  f o r   th s u p er v is io n   o f   in d u s tr ial  p r o ce s s es  is   p r o p o s ed   b y   Ou ld   B o u am am [ 3 2 ] ,   th is   co m b in atio n   will  b lin k ed   to   th s er v ices,  m is s io n s   an d   m o d es o f   o p er atio n .   T h s er v ices  as  d ef in e d   in   th ex ter n al  m o d els  ar e   r ep r ese n ted   b y   elem en ts   o f   th e   b o n d   g r ap h   ar e     th s er v ices  o f f e r ed   b y   th e   p o wer   s o u r ce   eq u ip m en ( m e ch an ical:  m o to r ) ,   ( th er m al:  h ea r esis tan ce )   an d   ( h y d r a u lic  p u m p )   wate r ) .   T h e   s er v ices  o f f er e d   b y   th f u n ct io n al  r o le  o f   t h eq u ip m en ( s to r ag e,   p r o ce s s in g ,   tr an s p o r t,  etc. )   a r r ep r esen te d   in   th b o n d   g r ap h   b y   th b asic  elem en ts   r esp ec tiv ely   ( th ca p ac ity   C   f o r     th p o ten tial  s to r ag e,   t h r estrictio n   R   f o r   t h p r o ce s s in g   o f   air   o r   wate r ,   tr an s f o r m er   TF   f o r   tr an s f o r m in g   elec tr ical  v o ltag es o r   m ec h a n i ca l to r q u es).   I t sh o u ld   b n o te d ,   h o wev e r ,   th at  th s er v ices in   ju m p   g r ap h   ca n   b e   q u an tifie d   b y   co n s titu tiv eq u atio n s   d ed u ce d   f r o m   th b o n d   g r ap h   m o d el.   Miss io n s   r e p r esen ted   b y   s ets  o f   s er v ices  ar in ten d ed   to   m ee all  th o b jectiv es  s et  b y   th s p ec if icatio n s ,   s o   in   th s en s o f   b o n d   g r ap h   a r e     th s et  o f   b asic  elem en ts   th at  p r o v id well - d ef i n ed   m is s io n   ac co r d in g   to   t h o b jectiv es  s et    th in d u s tr ial  p r o ce s s .   T h Mo d es  o f   o p er ati o n s   d eter m in ed   b y   th e x ter n al  m o d el  MEi  ar th s am m o d es  t h at  will  b r ep r esen ted   b y   th MBGi   m o d el,   f r o m   wh ich   ea c h   m o d o f   o p er atio n   OMi   co r r esp o n d s   to   m o d o f   o p er atio n   m u s b m o d eled   b y   a   m o d el   g r a p h   b o n d   MBGi OMi .   At  g iv en   tim e,   t h m eth o d   o p e r ates  in     n o m in al  m o d o f   o p e r atio n   r ep r esen ted   b y   th e x ter n al  m o d el  MEfn   co r r esp o n d s   to   m o d el  b o n d   g r a p h   co r r esp o n d s   MBGfn .   L et  b ij   d en o te  th r e q u ir em e n t to   m o v e   f r o m   MBGi  to   MBGj   ( F ig u r 3 ) .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   9 ,   No .   4 Dec em b e r   2 0 2 0 :   3 1 3     32 5   316       Fig u r 3 .   Ma n a g em en o f   o p er atin g   m o d e   b y   b o n d   g r a p h   m o d e       3.   SUPERV I S I O O F   CE N T RA L   AIR CO ND I T I O NIN G   SYST E M   B E XT E RNA L   AND  B O ND  G RAP H   M O D E L S   3 . 1 .   Descript io n c ent ra l a ir  co nd i t io nin g   s y s t em   T h ce n tr al  air   co n d itio n in g   s y s tem   ( C A C S )   p r o v i d es  r ef r ig er atio n   f o r   r o o m   a u x iliar ies  f o r   m ed ical   ex p er im en ts   in   h o s p ital  b y   c ir cu latin g   a   liq u id   wh o s tem p er atu r e   is   m ain tain ed   at  1 0 °C .   T h cir cu latio n   o f   th is   co o led   liq u id   is   en s u r e d   b y   v alv ( VC )   ( s ee   F ig u r 4 ) .   T h wate r   is   c o o led   b y   t h e   th r ee   h ea t   ex ch a n g er s   s u p p lied   in   p ar allel  ( C A C S 1 C A C S 2   an d   C A C S 3 ) ,   th tem p er atu r o f   th e   r ef r ig er an is   m ea s u r ed   at  th e   in let  an d   th o u tlet  o f   th e   ex ch a n g er s   b y   th e   s en s o r s   T Inp   an d   T Outp .   T h v alv ( VH )   is   u s ed   to   m o d u late  th f lo o f   wate r   ac co r d i n g   to   wh ich   o n e,   two   o r   th r ee   ex ch an g e r s   ar in   s er v ice.   Ma in tain in g   th tem p er atu r at  1 0 °C   is   p r o v id ed   b y   th ex ch a n g er   v alv es  ( V 12 V 22   an d   V 32 )   co n n ec ted   in   s er ies with   ea ch   ex ch an g er .   T h v alv e s   ( V 11 V 21   an d   V 31 )   ar u s ed   to   s u p p ly   th co o lin g   s y s tem s   u n d er   n o r m al  o p er ati n g   co n d itio n s   ( two   co o lin g   s y s tem s ,   o n   o p er atio n   ( th r ee   co o lin g   s y s tem s )   o r   r ed u ce d   o p er atio n   ( o n co o lin g   s y s tem ) .   I n   n o r m al   o p e r atio n ,   th cir c u it  is   p r o v i d ed   b y   two   e x ch an g er s   in   u s e.   Du r i n g   t h s u m m er   ca n   we   ad d   th ir d   ex c h an g er .   W h ile   d u r in g   t h win ter   o n ly   o n e x c h an g er   ca n   ac c o m p lis h   th o p er atio n   an d   also   to   h av g ain s   in   t h lev el  o f   elec tr ical  en er g y   co n s u m p tio n .   Af ter   to tal   s to p   ( m ain ten an c o f   th cir c u it,  em p ty in g   . . . ) ,   th r estar will  b e   d o n in   a   p r o g r ess iv e   way ,   th at  is   to   s ay   s o   as to   ca t ch   th m in im u m   tem p e r atu r o f   1 0 °C .             Fig u r 4 .   Sch em atic  d iag r am   o f   ce n tr al  air   c o n d itio n in g   s y s t em   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8 8 1 4       E fficien cy   o f b o n d   g r a p h   a n d   ex tern a l m o d el  in teg r a tio n   f o r   a la r p r o ce s s in g   o …  ( A b d e r r a h men S a lla mi )   317   3 . 2 .   Sy s t em   a na ly s is   by   ex t er na a nd   bo nd   g ra ph   m o del in no rm a l f un ct io n   T h ce n tr al   air   c o n d itio n i n g   s y s tem   co n s is ts   o f   s et  o f   e q u ip m en ( ex ch a n g er s ,   tar p au li n s   . . . )   th at  ar o r g a n ized   in   s u c h   way   th at  th s y s tem   ca n   m ee t th o b j ec tiv es f o r   wh ich   it wa s   d esig n ed .   T h is   eq u ip m en t is ar r a n g ed   in   two   way s :     Sin g le  co m p o n en t: th ey   ar d i r ec tly   in ter f ac ed   with   th p r o c ess   ( p u m p s ,   v alv e s ,   s en s o r s ) .     C o m p lex   co m p o n en t:  th ey   ar e   co m p o s ed   s er v ices;  th ey   ar co m p o s ed   b y   b asic  s er v ices  ( co o lin g   cir cu its ,   wate r   b o o s ter   u n it).   Acc o r d in g   to   th is   p r in cip le,   it  is   p o s s ib le  to   g iv a   p y r am id al  d ec o m p o s itio n   o f   th co o lin g     s y s tem   ( F ig u r 5 ) .           Fi g u r 5 .   Dec o m p o s itio n   o f   th ce n tr al  air   co n d itio n in g   s y s tem       T h h ig h est - lev el  s er v ices  ar ca lled   m is s io n s .   T h ey   m u s m ak it   p o s s ib le  to   s atis f y   all     th o b jectiv es set b y   th s p ec if icatio n s .   T h v ar io u s   m is s io n s   o f   th C A C S   s y s tem   ar as f o l lo ws:     Miss io n   M 1 : Pu t th wate r   in   th cir cu it  C A C S ;     Miss io n   M 2 C h ec k   th p er f o r m an ce s   o f   th d ev ices;     Miss io n   M 3 : Set  th b y p ass   o f   th CS   cir cu it ( v alv es  V 12 V 22   an d   V 32 );     Miss io n   M 4 R ea ch   th s et  tem p er atu r 1 0 °C ;     Miss io n   M 5 E n s u r th co o lin g   o f   t h au x iliar ies  b y   u s in g   th p u m p s   ( in p u b y   o n p u m p   P 11  an d   o n e   o u tp u b y   o n p u m p   P 21 )   o p er atin g   at  10 0 %;     Miss io n   M 6 E n s u r th co o lin g   o f   th a u x iliar ies  b y   u s in g   th p u m p s   ( in p u b y   to p u m p s   P 11  an d   P 12 ,   o u tp u t   b y   to p u m p s   P 21  a n d   P 22 )   o p er atin g   at  15 0% ,   o p tim ally   o n   v e r y   h o t d ay s ;     Miss io n   M 7 E n s u r th co o lin g   o f   th e   au x iliar ies  b y   u s in g   t h p u m p s   ( in p u b y   o n p u m p   P 11  an d   o u tp u b y   o n e   p u m p   P 21 )   o p er atin g   at   50%   ac co r d in g   to   th r eq u i r ed   co n f ig u r atio n ;     Miss io n   M 8 : E n s u r m in im al  co o lin g   wh e n   th u n it is   s h u t d o wn ;     Miss io n   M 9 : M ain tain   th cir cu it;     Miss io n   M 10 : e m p ty in g   th wh o le  s y s tem .   T h m is s io n s   o f   th e   co o li n g   s y s tem   ar th o n es  r esp o n s ib le  f o r   lead in g   an d   m an ag i n g   t h s y s tem   in   ac co r d an ce   with   th o b jectiv e s   o f   th s p ec if icatio n s .   B u at  g iv en   m o m e n t,  o n ly   s u b s et  o f   th ese  m is s io n s   is   n ec ess ar y   to   m ee t th o b ject iv es set.  E ac h   o f   th ese  s u b s ets is   ca lled   th o p er atin g   m o d e .   Fo r   th is   co o lin g   s y s tem ,   s ev en   o p er atin g   m o d es c a n   b d is tin g u is h ed   ar ( F ig u r 6 ) :     Pre p ar atio n   m o d ( ME 1 ) : T h cir cu it is   p u t in   wate r   an d   s et  o f   test s   m u s b ex ec u ted ;     Star t m o d ( ME 2 ) : T h wate r   tem p er atu r is   g r ad u ally   b r o u g h t to   th s et  tem p er atu r e.     No m in al  o p er atin g   m o d ( ME 3 ) R ef r ig er atio n   is   p r o v id ed   b y   two   ce n tr al  air   c o n d itio n in g   s y s tem   an d   o n p u m p   o p er atin g   at  10 0 %;   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   9 ,   No .   4 Dec em b e r   2 0 2 0 :   3 1 3     32 5   318     R ed u ce d   o p er atin g   m o d ( M E 4 ) R ef r ig er atio n   is   p r o v i d e d   b y   o n ce n t r al  air   co n d itio n in g   s y s tem   an d     o n p u m p   o p er atin g   at  5 0 %;     Op er atin g   m o d ( ME 5 ) : O p er a tio n   with   th r ee   r e f r ig er atio n   s y s tem s   an d   two   p u m p s   o p er atin g   at  1 5 0 %;     No r m al  s h u td o wn   m o d ( ME 6 ) T h s lice  is   s to p p ed   b u th s et  tem p er atu r is   m ain tain ed   b y   m in im u m   cir cu latio n ;     Fu ll st o p   m o d ( ME 7 ) : Co o lan t c ir cu latio n   is   s to p p ed   a n d   d r ain in g   ca n   b en s u r e d .           Fig u r 6 .   Ma n a g em en o f   o p er atin g   m o d e   b y   e x ter n al  m o d el  f o r   ce n tr al  ai r   co n d itio n in g   s y s tem       I n   th is   m o d e   o f   o p er atio n   ( ME 5 MBG 5 ) ,   th r ef r ig e r atio n   o f   au x iliar ies  is   en s u r ed   b y   th cir cu latio n   o f   th e   liq u i d   th r o u g h   two   p u m p s   ( in p u t   b y   to w   p u m p s   P 11  an d   P 12 ,   o u tp u t   b y   to w   p u m p s   P 21   a n d   P 22 o p er atin g   at  1 5 0 %.  T h b o n d   g r ap h   m o d el  is   g iv en   in   F ig u r 7 ,   th is   m o d el  p r esen ted   clea r ly   s h o ws     th p h y s ical  p h e n o m e n th at  t ak p lace   th er with   t h r ee   co o l in g   s y s tem s   ( C A C S 1 C A C S 2   a n d   C A C S 3 ).   I n   th is   m o d o f   o p er atio n   ( ME 3 : MBG 3 ) ,   th r ef r ig er a tio n   o f   th a u x iliar ies  is   en s u r ed   b y     th cir cu latio n   o f   th e   liq u i d   th an k s   to   o n e   p u m p   o p er atin g   at  10 0 %.   T h e   b o n d   g r a p h   m o d el  is   g iv en   b y     F ig u r 8 ,   th is   m o d el   p r esen te d   clea r ly   s h o ws  th e   p h y s ical  p h en o m en t h at  tak e   p lace   th er with   two   co o lin g   s y s tem s   ( C a cS 1   an d   C a cS 2 ).   I n   th is   m o d o f   o p e r atio n   ( ME 4 MBG 4 ) ,   o p er atio n   with   o n p u m p   o p er atin g   at  5 0 an d   an   ex ch an g e r   in   s er v ice  a r allo w ed .   T h b o n d   g r a p h   m o d el  is   g iv en   in   F ig u r e   9 .   T o   d eter m in t h a n aly s is   o f   an y   in d s tr ial  s y s tem s   we   m u s ca lcu late  th e   r esid u als,  in   o u r   ca s e     th r esid u es a r as f o llo ws:   a.   R esid u r 1   :     ) De De .( R 1 ) De De .( R 1 dt d De . C ) De M S e .( R 1 r 1 2 1 P 3 1 1 W 1 1 F 1 1 C 1 =   ( 1 )     b.   R s id u r 2   :     ) De De .( R 1 ) De De .( R 1 dt d De . C ) De Se .( R 1 r 1 2 1 P 1 2 1 P 2 1 P 2 ext 1 E 2 =   ( 2 )       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8 8 1 4       E fficien cy   o f b o n d   g r a p h   a n d   ex tern a l m o d el  in teg r a tio n   f o r   a la r p r o ce s s in g   o …  ( A b d e r r a h men S a lla mi )   319       Fig u r e   7 .   B o n d   g r a p h   o f   ce n tr al  air   co n d itio n i n g   s y s tem   f o r   o v er   n o r m al  f u n ctio n   m o d e   MBG 5             Fig u r e   8 .   B o n d   g r a p h   o f   ce n tr al  air   co n d itio n i n g   s y s tem   f o r   n o r m al  m o d MBG 3   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   9 ,   No .   4 Dec em b e r   2 0 2 0 :   3 1 3     32 5   320       Fig u r 9 .   B o n d   g r a p h   o f   ce n tr al  air   co n d itio n i n g   s y s tem   f o r   r ed u ce d   o p er atin g   m o d MBG 4       c.   R s id u r 3   :     ) .( 1 . ) .( 1 1 2 1 3 1 2 1 1 3 De De R dt d D e C De De R r P W W =   ( 3 )     d.   R esid u r 4   :     ) De De .( R 1 ) De De .( R 1 dt d De . C ) De M S e .( R 1 r 2 5 2 P 6 4 2 W 4 2 F 4 2 C 4 =   ( 4 )   e.   R s id u r 5   :     ) De De .( R 1 ) De De .( R 1 dt d De . C ) De Se .( R 1 r 4 5 2 P 4 5 2 P 5 2 P 5 2 ext 2 E 5 =   ( 5 )     f.   R s id u r 6   :     ) .( 1 . ) .( 1 4 5 2 6 2 5 4 2 6 De De R dt d D e C De De R r P W =   ( 6 )     g.   R esid u r 7   :     ) De De .( R 1 ) De De .( R 1 dt d De . C ) De M S e .( R 1 r 1 2 1 P 3 1 1 W 1 1 F 1 1 C 1 =   ( 7 )     h.   R s id u r 8   :       ( 8 )     i.   R s id u r 9   :     ) .( 1 . ) .( 1 7 8 3 9 3 8 7 3 9 De De R dt d D e C De De R r P W W =   ( 9 )     j.   R esid u r 10   :     ) .( 1 ) .( 1 ) .( 1 7 3 3 2 1 1 1 De M Se R De M Se R De M Se R r C C =   ( 1 0 )     3 . 3 .   Sy s t em   a na ly s is   by   ex t er na m o del in a bn o rm a l f un ct io n   I f   th e r is   a   m ater ial  f ailu r e,   t h co o lin g   s y s tem   b ec o m es  u n ab le  to   co n tin u e   p ar t   o f   th e   m is s io n s   f o r   wh ich   it  was  d esig n ed ,   th o p er ato r s   o f   d r iv in g   an d   m ain t en an ce   m u s b in f o r m e d .   T h m an u f ac tu r er s   o f     ) De De .( R 1 ) De De .( R 1 dt d De . C ) De Se .( R 1 r 7 8 3 P 7 8 3 P 8 3 P 8 3 ext 1 E 8 = Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci   I SS N:  2 2 5 2 - 8 8 1 4       E fficien cy   o f b o n d   g r a p h   a n d   ex tern a l m o d el  in teg r a tio n   f o r   a la r p r o ce s s in g   o …  ( A b d e r r a h men S a lla mi )   321   th co o lin g   s y s tem   ass o ciate   n in ( 0 9 )   alar m s   wit h   th e   co o li n g   s y s tem ,   th e y   ar e   illu s tr ated   in   T a b le  1   an d   th is   tab le  g iv es f o r   ea c h   d e f ec t a   lis t o f   s er v ices a n d   m is s io n s .   Alar m   0 1 A:   th is   f a u lt  is   ass o ciate d   with   th c o o lin g   s y s tem   ( C A C S 1 ) ,   th e   m is s io n s   af f ec ted   ar e   m is s io n s   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5   an d   t h o p er atin g   m o d is   th r ea ten e d   ME 3 .   a.   Miss io n   1 we  f in d   th is   m is s io n   in   th o p e r atin g   m o d in   p r e p ar atio n ,   th a b s en ce   o f   th is   m is s io n   m ak es   th m o d in   p r ep a r atio n   u n av ailab le.   I f   th m o d o f   p r e p ar atio n   is   th cu r r en m o d e,   i n   t h p r esen ce   o f     f au lt,  th au t o m atic  tr an s itio n   to   an o t h er   m o d m u s b co n s id er ed .   Fo r   th is   ca s we  f in d     two   p o s s ib ilit ies:     Star t m o d e:  s witch in g   to   th is   m o d is   im p o s s ib le  s in ce   it is   n o t a v ailab le.     T o tal  s to p   m o d e:  s wit ch in g   t o   th is   m o d is   p o s s ib le  s in ce   it is   av ailab le.   b.   Miss io n s   2 ,   3 ,   4 :   th ese  m is s io n s   ar e   f o u n d   in   th e   s tar tu p   m o d e,   t h a b s en ce   o f   t h is   m is s io n   m ak es    th s tar m o d u n av ailab le.   I f   th s tar m o d is   th cu r r en m o d e,   in   th p r esen ce   o f   f au lt,   th au to m atic  tr an s itio n   to   an o t h er   m o d m u s t b co n s id er ed .   Fo r   th is   ca s we  f in d   two   p o s s ib ilit ies:     No m in al  o p er atin g   m o d e:  s witch in g   to   t h is   m o d is   im p o s s ib le  s in ce   it is   n o t a v ailab le.     Op er atin g   m o d in   p r ep ar atio n : switch in g   to   th is   m o d e   is   p o s s ib le  s in ce   it   is   av ailab le.   c.   Miss io n   5 th is   m is s io n   is   f o u n d   in   th o p er atin g   m o d n o m in al  o p e r atio n th e   ab s en ce   o f   th is   m is s io n   m ak es  th is   m o d u n av ailab le.   I f   th n o m in al  o p e r atin g   m o d is   th cu r r en m o d e,   in   th p r esen ce   o f     f au lt,  th au to m atic  tr an s itio n   to   an o th er   m o d ca n   b co n s id er ed ,   f o r   th is   ca s we  f in d     two   p o s s ib ilit ies:     R ed u ce d   o p e r atio n : th tr a n s itio n   to   th is   m o d is   im p o s s ib le  s in ce   it is   n o t a v ailab le.     No r m al  s to p   o p e r atio n : switch in g   to   th is   m o d is   p o s s ib le  s in ce   it is   av ailab le.   d.   Miss io n   8 we  f in d   th is   m is s i o n   in   th o p e r atin g   m o d n o r m al  s to p ,   th ab s en ce   o f   th is   m is s io n   m ak es  th is   m o d is   u n av ailab le.   I f   th n o m in al   o p e r atin g   m o d e   is   th cu r r en m o d e,   in   th e   p r esen ce   o f   f au lt,   th au to m atic  tr an s itio n   to   an o th er   m o d e   ca n   b e   co n s id er e d ,   f o r   th is   ca s we  f in d   two   p o s s ib ilit ies:     R ed u ce d   o p e r atio n : th tr a n s itio n   to   th is   m o d is   im p o s s ib le  s in ce   it is   n o t a v ailab le;     No r m al  s to p   o p e r atio n : switch in g   to   th is   m o d is   p o s s ib le  s in ce   it is   av ailab le.       T ab le  1 .   Av ailab ilit y   o f   s er v ic es a n d   m is s io n s   i n   th p r esen c o f   d e f ec ts   A l a r ms   D e f a u l t s   S e r v i c e s   M i ss i o n s   01A   C AC S 1   e x c h a n g e r   l e a k   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5   02A   C AC S 2   e x c h a n g e r   l e a k   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   7   03A   C AC S 3   e x c h a n g e r   l e a k   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   6   04A   b l o c k e d   v a l v e   V 11   c l o se d   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5   b l o c k e d   v a l v e   V 11   o p e n   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n     1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5   05A   b l o c k e d   v a l v e   V 12   c l o se d   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n     1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   7   b l o c k e d   v a l v e   V 12   o p e n   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   7   06A   b l o c k e d   v a l v e   V 21   c l o se d   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   6   b l o c k e d   v a l v e   V 21   o p e n   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   6   07A   b l o c k e d   v a l v e   V 22   c l o se d   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5   b l o c k e d   v a l v e   V 22   o p e n   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5   08A   b l o c k e d   v a l v e   V 31   c l o se d   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   7   b l o c k e d   v a l v e   V 31   o p e n   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   7   09A   b l o c k e d   v a l v e   V 32   c l o se d   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   6   b l o c k e d   v a l v e   V 32   o p e n   R e g u l a t i o n _ t e m p _ ma x   R e g u l a t i o n _ t e m p _ mi n   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   6           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N : 2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci Vo l.   9 ,   No .   4 Dec em b e r   2 0 2 0 :   3 1 3     32 5   322   3 . 4 .   Sy s t em   a na ly s is   by   bo nd   g ra ph   m o del in a bn o rm a l f un ct io n   T h alar m   0 1   co r r esp o n d in g   to   f au lt  ( leak )   at  th co o lin g   s y s tem   ( C A S 1 ) ,   th is   f au lt  ca u s es     d ec r ea s in   th am o u n o f   wate r   co o led .   T h ese  p h en o m e n ar r ea d ab le  o n   th b o n d   g r ap h   m o d el  an d   ca n   b q u an tifie d   b y   th e   eq u atio n s .   Ho wev er ,   th is   f au lty   co m p o n en ( C A C S 1 )   is   in   th n o r m al  o p er atin g   m o d e   ( MBG 3 ) ,   s o   s witch in g   to   th r ed u ce d   o p er atin g   m o d ( MBG 4 )   o r   th n o r m al  s to p   o p er atin g   m o d is   allo wed .   Fo r   th g en er atio n   o f   th r e s id u es  o f   ea ch   m o d e,   we  a p p lied   th e   m eth o d   o f   th e   r e d u n d a n an aly tical   r elatio n s h ip s   ( RRAs ) ,   we  also   ca ll  r esid u es.  I n   th ca s o f   o v er   n o r m al  m o d ( MBG 5 )   we  en d   u p   with     th f o llo win g   e q u atio n s   of   r esi d u es:   T h r esid u al  c u r v es  ( r 1 r 2 r 3 r 4 r 5 ,   r 6 ,   r 7 r 8 r an d   r 10 )   i n   o v e r   n o r m al  o p er atin g   m o d ( MBG 3 co n v er g to   ze r o ,   s ee   F ig u r 1 0 .   W h en   f au lt  in   th co o lin g   s y s tem   ( C A C S 1 ) ,   th r esid u es  ( r 1 r 2   an d   r 3 )   ar s en s itiv to   t h is   d ef ec ts .   Or   th eir   cu r v es   b ec o m d i f f er en to   ze r o   at  th e   m o m en t o f   f ailu r ( b etwe en   2 0 0 0 0 s   an d   4 0 0 0 0 s )   s ee   F ig u r e   1 1   ( ev o lu tio n   o f   r esid u es)  F ig u r 1 2   ( e v o lu tio n   o f   tem p er atu r e s   f o r   ea ch   s y s tem   C A C S 1 C A C S 2   an d   C A C S 3 ).           Fig u r e   1 0 .   E v o lu ti o n   th r esid u es  r ( t) r ( t) r ( t ) r ( t) r ( t) , r ( t) ,   r ( t) r ( t) r ( t )   an d   r 10   ( t)   f o r   o v er   n o r m al  f u n ctio n   m o d e   MBG with o u t f au lt           Fig u r e   1 1 .   E v o lu ti o n   r esid u es  r ( t) r ( t) r ( t) r ( t) r ( t) , r ( t) ,   r ( t) r ( t) r ( t )   an d   r 10   ( t)   f o r   o v er   n o r m al  f u n ctio n   m o d MBG with   f au lt ( leak   at  th co o lin g   s y s tem )       m o d e l 0 . 5 Res i d u e  r1 5 Res i d u e  r2 5 Res i d u e  r3 0 . 5 Res i d u e  r4 5 Res i d u e  r5 5 Res i d u e  r6 0 . 5 Res i d u e  r7 5 Res i d u e  r8 0 20000 40000 60000 80000 100000 ti m e  {s } -10 5 Res i d u e  r9 m o d e l 0 . 5 Res i d u e  r1 5 Res i d u e  r2 5 Res i d u e  r3 0 . 5 Res i d u e  r4 5 Res i d u e  r5 5 Res i d u e  r6 0 . 5 Res i d u e  r7 5 Res i d u e  r8 0 20000 40000 60000 80000 100000 ti m e  {s } -10 5 Res i d u e  r9 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.