Автореферат (Беспроводная сенсорная телекоммуникационная система контроля утечек метана из магистралей газотранспортной сети), страница 4

размер 1 пакета), равна a1=32 бит, тогда размер для aN определяется как aN=a1+(N1)d=d*N, где d - шаг прогрессии, принимается, что d=a1. В итоге информация, передаваемаяБМ500, составляет aN=16000 бит. Объем информации, передаваемой системой через все БМ,составляет SN=((a1+aN)/2)*N=4*106бит.

Таким образом, БМ с заданным периодом выполняютсчитывание и аналого-цифровую обработку сигналов с подключенных к ним детекторов, атакже осуществляют их первичную обработку. Далее полученные результаты в виде пакета сцифровыми данными передаются в ЭВМ.Рассчитана система электропитания БМ и разработана структура АИП, состоящего изаккумулятора, солнечной батареи (ветрогенератора), гибридного регулятора, приведенасхема подключения данных устройств.Оценка эксплуатационных возможностей качества аппаратных средств (КАС) СТСбыла проведена на основе сопоставления показателей модели СТС, с существующимианалогами, основными критериями сравнения являлись: технические и эксплуатационныехарактеристики, информационные свойства и программное обеспечение. Был задействованалгоритм, реализованный в ПО «Контроль КАС», базирующийся на оценке числовых ифункциональных параметров, которым в свою очередь присваиваются экспертныекоэффициенты, позволивший сделать вывод о высоком уровне новизны предложенныхрешений.

Результаты исследований показали, что СТС обеспечивает качественноеобследование объектов МГ за счет: автоматизации поиска утечки газа; точной локализации иидентификации участков, на которых образуются дефекты; высокой вероятности- 16 -определения ложных утечек; высокой отказоустойчивости БСС; возможности передаватьинформацию на следующий, после вышедшего из строя, БМ; оценки и прогнозирования ТСмагистрали.В работе разработана имитационная модель надежности передачи данных БМ, атакже произведен расчет надежности телекоммуникационной системы на отказ.В четвертой главе сформулированы требования и разработано специализированноеПО, отмечается, что управление СТС КУГ осуществляется на основе АСУ «Мониторинг»,построенной на базе перспективных сервис - ориентированных технологий.

В основуразработки АСУ (рис. 9) заложены принципы, позволяющие обеспечить максимальнуюэффективность при ее функционировании: эргономичный и доступный интерфейс;модульная архитектура, дающая возможность развивать функциональность системы;использование интернет – технологий, упрощающих доступ пользователей к информации;взаимосвязь подсистем посредством хранилища данных; инструменты пространственногоанализа и позиционирования объектов; интеграция информации в другие информационныесистемы. Основным назначением АСУ является, повышение эффективности управления иконтроля за ТС ЛУ МГ, для обеспечения безаварийной и длительной эксплуатации объектовГТС.В работе приведены характеристики и функциональные задачи всех подсистемпредставленных на рисунке 9.Рисунок 9 - Структурная схема АСУ «Мониторинг»- 17 -Использование данной АСУ позволит: обеспечить бесперебойное функционированиеГТС путем объединения бизнес - логики и моделей данных, связанных с эксплуатацией МГ;получить защищенный авторизированный доступ к функциям системы с любого рабочегоместа, без установки специального ПО; использовать многооконное представлениематериалов с возможностью одновременного отображения различных технологическиххарактеристик МГ; улучшить взаимодействие всех диспетчерских служб, при наличииобщей информационной платформы; точно позиционировать места обнаруженных утечекгаза посредством БМ с привязкой к электронной карте; сохранять историю по чрезвычайнымситуациям и прогнозировать негативные последствия от аварий на окружающую среду;обеспечивать информацией специалистов, отвечающих на разных уровнях управления иконтроля за ТС МГ; взаимодействовать с интеллектуальным оборудованием СТС и другие.Автоматизация процесса расчета и позиционирования БМ вдоль трассы МГ припроектировании СТС КУГ, реализована ПО «Проектирование СТС».

Алгоритм работыпредставлен на рисунке 10, он учитывает влияние метеорологических факторов (розы ветрови скорости ветра) на распространение газового облака и типов подстилающих поверхностейдля принятия решения по оптимальному размещению БМ.Рисунок 10 – Алгоритм работы ПО «Проектирование СТС»- 18 -В качестве внешней среды для данного ПО выступают: сеть Интернет позволяющаяотображать БМ на карте с использованием Web-сервисов «Googlemaps» и «Погода России»,откуда поступают данные с метеостанций; электронные карты трассы МГ.Расчет кратчайшего расстояния d между двумя точками на сферической поверхностиопределяется как:φ −φ  λ − λ1  d = 2r arcsin sin 2  2 1  + cos(φ1 ) cos(φ 2 ) sin 2  2 2  2  ,где r – радиус сферы, ϕ1, ϕ2 – широта первой и второй точки, л1,л2 – долгота первой ивторой точки. Тогда число БМ, d ,n = round  length где length – задаваемый пользователем числовой параметр, принимающий значения от70 до 100, с шагом 5.Вероятность того, что БМ будет располагаться справа от ЛУ МГ:Pright = weight ⋅cos(α )⋅,2где б – угол между направляющим вектором к ЛУ МГ и усредненным единичнымвектором направления ветра, преобладающим на выбранном участке, weight– «вес» типаподстилающей поверхности.

Вероятность того, что БМ будет располагаться слева от ЛУ МГ:Pleft = 1 − Pright.Рисунок 11 - Результат работы ПО «Проектирование СТС»- 19 -Результат работы ПО «Проектирование СТС» представлен на рисунке 11, где наэлектронной карте ЛУ МГ «Сургут – Тюмень», установлены БМ, позиционирование которыхосуществлялось с учетом влияния розы и типа подстилающей поверхности. Анализ данныхоб утечках газа на объектах ГТС производится персоналом посредством ПО «ОператорСТС», призванной объединить всю полученную информацию для удобного хранения в БД ипоследующего её использования при оценке событий.Инженерная методика процесса мониторинга ЛУ МГ посредством БМ,представленная в виде контекстной диаграммы и реализованная средствамифункциональногомоделированиябизнес-процессов,позволяетупорядочитьпоследовательность всех этапов проведения работ, сопоставив их с соответствующимобслуживающим персоналом, используемыми аппаратными средствами, а также справовыми и нормативными документами.В заключении перечислены основные результаты, полученные в диссертационнойработе.В приложении к диссертации приведены акты внедрения результатов работы.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫВ диссертационной работе, получены следующие новые научные и практическиерезультаты.1.Проведен системный анализ особенностей ГТС, с указанием места и роли в нейлинейных участков.

Исследованы виды дефектов и повреждений, возникающих приэксплуатации технологических объектов ГТС, а также методы и средства контролятехнического состояния линейных участков газопровода.2.Проведен анализ возможностей современных телекоммуникационных систем и БСС,позволивший разработать концепцию распределенной системы контроля ТС МГ,выработавших номинальный срок службы, отличающуюся комплексированиемтелекоммуникационных устройств и эффективных средств обнаружения утечек газа.3.Разработана модель автоматической системы, позволяющая в режиме реальноговремени контролировать утечки газа, учитывать влияние розы ветров, чувствительностьгазоанализатора, мощность приемопередатчика беспроводной сенсорной сети и ограничения,накладываемые особенностями подстилающей поверхности вдоль трассы газопровода.4.Разработана распределенная система КУГ из ЛУ магистрали, построенная на основеБСС, позволившая объединить в едином пространстве территориально разнесенныеинформационно-измерительные ресурсы, средства радиосвязи для организацииэффективногоцентрализованногоуправлениядиагностическимобеспечением,обслуживанием и ремонтом ЕСГ России.5.Разработана методика и получено расчетное выражение для компьютерногомоделирования профилей концентрации стравливаемого газа, которое позволяет учитыватьклиматические условия, характеристики распространения и высоту подъема газового облаканад местом дефекта.- 20 -6.Разработан алгоритм функционирования беспроводного модуля сенсорнойтелекоммуникационной системы, заложенный в аппаратно–программную реализациюдетектора утечки метана, учитывающий решения по организации электропитания БМ ивозможности приемо-передающих устройств.7.Разработана имитационная модель распределенной беспроводной сети, учитывающаявозможность моделирования взаимодействующих параллельных процессов в системахмассового обслуживания с реализацией логики преобразований во времени для оценкиэффективности использования аппаратных ресурсов.8.На основе результатов теоретических и экспериментальных исследованийразработано методическое обеспечение и инженерная методика контроля утечек метана изобъектовгазотранспортнойсетибеспроводнымимодулямисенсорнойтелекоммуникационной системы, позволяющие заложить на стадиях проектирования истроительства требования мониторинга МГ.Основные результаты диссертационной работы изложены в следующихпубликациях.Работы, опубликованные автором в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАКМинистерства образования и науки РФ1.Bushmelev P.E.

Distributed wireless system for monitoring the technical state of objects ingas-transport network //Measurement Techniques. - 2013. - V.56, № 3. - P. 226 – 231. (0,33 п.л.),(в соавторстве с Uvaysov S.U., Bushmeleva K.I., Plyusnin I.I.; авт. вклад 0,11 п.л.).2.Bushmelev P.E.

Modeling the optimal parameters for a remote sensing device//Measurement Techniques. - 2011. - V. 54, № 3. - P. 294-299. (0,33 п.л.), (в соавторстве сBushmeleva K.I., Plyusnin I.I., Uvaysov S.U.; авт. вклад 0,13 п.л.).Наиболее значимые работы по теме исследования в других изданиях3.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Программарасчета показателей качества технических средств (ТС)» /П.Е. Бушмелев, К.И. Бушмелева,Е.В. Назаров, И.И. Плюснин. (RU). № 2012618428 от 17.09.2012.4.Бушмелев П.Е. Мобильная система диагностического обслуживания и мониторингагазопроводных систем //Фундаментальные исследования. – 2006.

- №1. – С. 61 – 63. (0,17п.л.), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И.; авт. вклад 0,06 п.л.).5.Бушмелев П.Е. Концепция автоматизации экологического мониторинга загрязненияокружающей среды на территории Ханты-Мансийского автономного округа //Современныенаукоемкие технологии. - 2007. - №3.