Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Бухвалов Иван Ревович. Методы и алгоритмы информационной поддержки управления газотранспортной системой : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06.- Владимир, 2007.- 133 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3706

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННОЕ ПРОСТРАНСТВО ДИСПЕТЧЕРА
ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ
11

  1. Структура газотранспортной системы России 11

  2. Аппаратно-программный комплекс диспетчерского пункта

линейного производственного управления 15

1.3. Нештатные ситуации на линейной части магистрального

газопровода 29

Выводы к главе 1 34

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА 35

  1. Метод численного решения задачи механики газа 35

  2. Матричный метод описания процессов механики газа

в магистральном газопроводе 47

Выводы к главе 2 68

ГЛАВА 3. СИСТЕМА АНАЛИЗА РАБОТЫ МАГИСТРАЛЬНОГО
ГАЗОПРОВОДА, ВЫЯВЛЕНИЯ НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЙ И
ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕ ШЕНИЙ ДИСПЕТЧЕРОМ
69

  1. Причины нештатных ситуаций наМГ 69

  2. Требования к системе поддержки принятия решений диспетчера газотранспортной системы 74

  3. Организация системы поддержки диспетчера 75

  4. Градиентный метод распознавания нештатных ситуаций

на магистральном газопроводе 80

3.5. Прецедентный метод распознавания нештатных ситуаций

на магистральном газопроводе 82

3.6. Совокупность алгоритмов формирования сценария выхода

из нештатной ситуации, связанной сразрывом МГ 84

Выводы к главе 3 101

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ АДЕКВАТНОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ

МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА 102

  1. Реализация тренажера диспетчера ЛПУ 102

  2. Пример моделирования реальной аварийной ситуации

с частичным разрывом газопровода 107

4.3. Определение причин возникновения нештатной ситуации

с использованием тренажера диспетчера 115

Выводы к главе 4 119

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 122

ПРИЛОЖЕНИЕ 129

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АРМ - автоматизированное рабочее место

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

БД - база данных

БЗ - база знаний

ВО -воздушное охлаждение

ГПА - газоперекачивающий агрегат

ГРС - газораспределительная станция

ДП - диспетчерский пункт

ИЧМ - интерфейс «человек - машина»

КП - контролируемый пункт

КЗ - катодная защита

КС - компрессорная станция

КЦ - компрессорный цех

ЛПУ - линейное производственное управление

МГ - магистральный газопровод

ПУ - пункт управления

САУ - система автоматического управления

СКЗ - станция катодной защиты

СЛТМ - система линейной телемеханики

ТЗ - техническое задание

ТИ - телеизмерение

ТС - телесигнализация

УНК ТМ - унифицированный комплекс телемеханики

Введение к работе:

АКТУАЛЬНОСТЬ

Газотранспортная система (ГТС) России, собственником которой является ОАО «Газпром», - крупнейшая в мире система, не имеющая аналогов Общая — протяженность только магистральных газопроводов (МГ) составляет более 154 тысяч километров В сферу газотранспортной системы входят также газопроводы - отводы на потребителей газа, подземные хранилища, сети среднего и низкого давления Основной целью транспорта газа является доставка газа потребителям внутри России, в странах СНГ и Западной Европы Объем добытого ОАО «Газпром» в 2005 г газа составил более 545,1 млрд м3 По прогнозам на 2030 г объем добытого газа составит более 610 млрд м , что потребует развития газотранспортной системы Однако в настоящий момент изношенность основных элементов газотранспортной системы составляет до 56 %, а доля магистральных газопроводов старше 33 лет составляет более 21,3 % от общего объема Кроме того, в общем объеме МГ доля газопроводов со сроком эксплуатации более 10 лет составляет свыше 60 %, а 32,7 тыс км магистральных газопроводов и вовсе выработали установленный срок службы Эти условия накладывают ограничения по давлению газа в магистральных газопроводах и на режимы работы перекачивающих компрессорных станций Последнее, в частности, объясняется применением компрессорных агрегатов первого поколения, установленных в начале становления газовой промышленности, морально и физически устаревших Коэффициент их полезного действия составляет 26 - 28 % Компрессорная станция, работающая на агрегатах данного типа, может не справляться с потоками газа, что может привести к срыву поставок

Учет реальных возможностей газотранспортной системы при формировании управления является первой важной задачей обеспечения эффективности транспортировки газа Вторая задача управления газотранспортом состоит в минимизации потерь газа в случае возникновения аварийных ситуаций в ГТС, а также в минимизации возможности возникновения аварий на газопроводах

Для решения данных задач проводят антикоррозионный мониторинг магистральных газопроводов аппаратно-программными средствами Для повышения коррозионной устойчивости магистральных газопроводов применяют станции электрохимической защиты Для дистанционного контроля параметров транспорта газа и для управления газовыми потоками на контролируемом участке посредством дистанционного изменения его конфигурации применяют системы автоматики на компрессорной станции и системы телемеханики на газопроводах Они обеспечивают сбор первичной информации о состоянии ГТС

Несмотря на эти мероприятия, в управление транспортом газа зачастую вмешивается человеческий фактор Наличие на диспетчерском пункте систем автоматизации и управления может привести как к положительным, так и к отрицательным результатам Неверные действия диспетчера при управлении га-

->

зовыми потоками посредством систем автоматики могут привести к значительным финансовым потерям, экологическим катастрофам и человеческим жертвам даже в нормальных условиях транспортировки Особенно критичным человеческий фактор становится в условиях аварийной ситуации, в которой кроме психологической составляющей действует и временная Поскольку аварийные ситуации на магистральном газопроводе возникают очень редко, а последствия их могут быть катастрофическими, возникает острая необходимость в обучении диспетчерского персонала в распознавании аварийной ситуации, принятии срочных и адекватных мер по ее локализации Решение данной задачи может быть достигнуто путем постоянного тренинга диспетчеров на имитаторах аппаратно-программных средств диспетчерского пункта, работающих в режиме реального времени Однако в ОАО «Газпром» отсутствуют тренажеры диспетчера газотранспортной системы, работающие в реальном времени В связи с этим в рамках диссертации ставятся задачи создания метода моделирования МГ, обеспечившего реализацию тренажера диспетчера, работающего в реальном масштабе времени, а также разработки информационно-алгоритмического обеспечения поддержки принятия решений диспетчером при управлении ГТС

В развитие современных автоматизированных методов проектирования информационных систем, основанных на использовании новейших разработок в области теории и практики управления, большой вклад внесли зарубежные ученые Е Кодц, Д Росс, Т Рэмей, Е Йордан, Т Де Марко, К Гейн, Т Сарсон, М Джексон, Дж -Д Варнье, К Орр, Дж. Мартин, П Чен, Р Баркер, Д Марка, К Мак-Гоуэн, М Хаммер, Дж Чампи, И Якобсон, М Эриксон и другие Вопросы управления сложными объектами рассматривались в трудах отечественных ученых В М Глушкова, А Г Мамиконова, Б Я Советова, Г Г Куликова, О Б Низамутдинова, Ю А Кафтанюка, О В Логиновского, А В Кострова, В А Горбатова, С А Редкозубова и других ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью диссертации является разработка методов и алгоритмов информационной поддержки управления газотранспортной системой при ее штатной работе, а также в условиях локализации нештатных ситуаций (НС)

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи

  1. Анализ аппаратно-программных комплексов диспетчерского пункта линейного производственного управления с целью определения возможностей диспетчера в части локализации нештатных ситуаций на МГ

  2. Разработка матричного метода моделирования транспорта газа в многониточном магистральном газопроводе

  3. Разработка алгоритмов и метода определения типа нештатной ситуации на МГ на основе прецедентной модели представления знаний

  4. Разработка алгоритмов для создания системы поддержки принятия решений диспетчером

5 Реализация и внедрение тренажера диспетчера газотранспортного предприятия, работающего в реальном масштабе времени МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования, выполненные в работе, базируются на методах математического моделирования, теории множеств, классификации, системном анализе, теории проектирования систем, механики газа НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ следующие основные положения

  1. Матричный метод моделирования транспорта газа в многониточном магистральном газопроводе, позволяющий реализовать режим реального времени

  2. Прецедентный метод распознавания нештатных ситуаций на магистральном газопроводе

  3. Совокупность алгоритмов выявления и локализации нештатных ситуаций на магистральном газопроводе для создания системы поддержки принятия решений диспетчером линейного производственного управления (ЛПУ)

  4. Тренажер диспетчера газотранспортного предприятия, работающий в реальном масштабе времени

Научная новизна работы заключается в следующем

  1. Разработан матричный метод моделирования магистральных газопроводов, обеспечивающий моделирование в реальном масштабе времени, а также алгоритм моделирования МГ на основе разработанного метода

  2. Теоретически обоснован матричный метод моделирования МГ с использованием метода крупных частиц в ячейках

  3. Предложена методика применения прецедентной модели на основе базы знаний при определении и распознавании нештатной ситуации на МГ

  4. Разработаны алгоритмы выхода из нештатных ситуаций, связанных с утечкой газа из МГ и несанкционированной перестановкой крана, на основе представления МГ в виде ориентированного графа

Практическая значимость работы заключается в том, что на основе предложенного матричного метода моделирования МГ автором разработан тренажер диспетчера линейного производственного управления, моделирующий МГ и нештатные ситуации в реальном масштабе времени, впервые внедренный в ОАО «Газпром» В настоящее время тренажер диспетчера ЛПУ находится в эксплуатации на газотранспортных предприятиях системы ОАО «Газпром» ООО «Тюментрансгаз» и ООО «Волготрансгаз» и может быть рекомендован для применения в других газотранспортных предприятиях

Предложенные метод и алгоритмы могут быть использованы при разработке экспертной системы советчика диспетчера МГ

Основные результаты диссертации получены при выполнении исследований под руководством и при участии автора в ФГУП «ФНПЦ НИИИС им Ю Е Седакова», а также в проведенных с участием автора работах во Владимирском

государственном университете в рамках НИР № 3411/06 по заказу ФГУП «ФНПЦ НИИИС им Ю Е Седакова» (г Нижний Новгород) Результаты работы также использованы в учебном процессе кафедры информационных систем и информационного менеджмента Владимирского государственного университета

По результатам исследований, проведенных в рамках диссертации, автором получены патент на полезную модель комплекса телемеханики и два свидетельства об официальной регистрации на разработанные им программные продукты АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на региональном научно-техническом форуме "Будущее технической науки Нижегородского региона" (Нижний Новгород, 2002), на ежегодных заседаниях совета по автоматизации ОАО «Газпром», второй международной научно-технической конференции «Автоматизация машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (Вологда, 2006), третьей международной конференции «ДИСКОМ-2007» (Москва, 2007) ПУБЛИКАЦИИ

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 13 работах СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Диссертационная работа состоит из введения, четырех і лав, заключения, изложенных на 133 страницах, включающих 29 рисунков, 5 таблиц, список использованных литературных источников, состоящий из 78 наименований, и приложения

Подобные работы
Баин Александр Михайлович
Методы, модели и алгоритмы оптимизации систем информационной логистической поддержки управления виртуальными предприятиями (На примере предприятий микроэлектроники)
Дронь Елена Анатольевна
Автоматизированная система поддержки принятия решений при управлении строительством на основе системной модели затрат
Пучнин Николай Борисович
Система информационной поддержки принятия решений при стратегическом управлении машиностроительным предприятием
Балабанов Александр Анатольевич
Система поддержки принятия решений при автоматизированном оперативно-диспетчерском управлении объектами добычи и транспорта газа
Буров Игорь Вячеславович
Методы и алгоритмы автоматизированных систем управления навигационного оборудования морских объектов
Сергин Михаил Юрьевич
Принципы, методы и алгоритмы построения систем управления технологическими процессами со структурной неопределенностью
Кондраков Олег Викторович
Разработка методов и алгоритмов для системы мониторинга и диспетчеризации промышленных загрязнений воздушного бассейна
Львова Елена Ивановна
Методы и алгоритмы идентификации в системах управления промышленными объектами
Матюхин Николай Борисович
Методы и алгоритмы диагностирования автоматизированных систем управления производством с распределенной структурой
Волков Александр Львович
Методы и алгоритмы построения экспертных систем подготовки картографических изданий

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net