Автореферат (1137103), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Внедрение результатовдиссертационнойработывгазотранспортнуюотрасльиучебныйпроцессвузовподтверждено соответствующими актами внедрения.Апробация результатов работы. Работа в целом и ее отдельные результатыдокладывались и обсуждались на 17 международных и 2 российских научных конференцияхс 2007 по 2013 годы: Всероссийская НПК студентов, аспирантов и молодых ученых«Инноватика», 2007 г., 2010 г. (г. Томск, Россия); Russian-Chinese Symposium on LaserTechnologies,2008г.(г.Томск,Россия);международныйсимпозиум«Новыеинформационные технологии и менеджмент качества (NIT&MQ)», 2008 г., 2009 г., (Турция);международная студенческая конференция школа – семинар «Новые информационныетехнологии», 2010 г. (г. Судак, Украина); международная НПК «Исследование, разработка иприменение высоких технологий в промышленности», 2010 г.
(г. Санкт-Петербург, Россия);международная НПК «Инновации в условиях развития информационно-коммуникационныхтехнологий «ИНФО», 2008 г., 2010 г., 2011 г., 2012 г., 2013 г. (г. Сочи, Россия);-6-международный симпозиум «Надежность и качество», 2008 г., 2009 г., 2011 г., 2012 г., 2013г. (г. Пенза, Россия); международная НТК «Инновационные информационные технологии«I2T», 2012 г., 2013 г. (г.
Прага, Чехия).Публикации. По теме работы опубликовано 27 работ, в том числе 2 статьи врецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для публикаций результатов диссертацийи 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, а также 6 отчетов поНИР.Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами,заключения, списка использованных источников из 114 наименований и приложений,включающих в себя акты внедрения. Объем основной части диссертации - 213 страница,объем приложений - 3 страницы.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы, определены объект и предметисследования, изложены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна ипрактическая значимость полученных результатов, а также показана логическая связь главдиссертационной работы.В первой главе проведен анализ газотранспортной отрасли и показано, что газоваяотрасль является базовой для российской энергетики и экономики в целом. Добываемыйприродный газ поступает в МГ, объединенные в ЕСГ России потребителя.
Линейные участкиМГ, как и вся техносфера, являются стареющими, основные из них были введены вэксплуатацию в 1960–1980-х гг., сегодня порядка 35 % МГ отработали более 33 лет,номинальный срок службы.Анализ технического состояния ЛУ МГ ОАО «Газпром» представлен на рисунке 1,где условно представлена труба, в торце которой (по часовой стрелке) изображеныразличные толщины труб, начиная с участка синего цвета, трубы, находящиеся вэксплуатации 10 лет и менее (всего – 14,56% и общая длина 24,9 тыс. км). Далее, в торце,условное уменьшение толщины трубы (из-за старения, а значит появления ржавых каверн,стресс-коррозии и т.п., в этих местах, фактически труба будет тонкой), это же показано вцилиндрической части трубы (одновременно указан % таких труб и соответствующая ихдлина, в тыс.
км). Перемещаясь по трубе, начиная с красного цвета, приведем ТС МГ:•красным цветом выделены трубы (всего – 4,91%, и общая длина 8,4 тыс. км),находящиеся в эксплуатации более 50 лет, которые в свою очередь находятся в аварийномсостоянии – требуют срочной замены; оранжевым цветом выделены трубы (всего – 10,9%, иобщая длина 18,8 тыс. км), находящиеся в эксплуатации от 40 до 50 лет, которые такженаходятся в предаварийном состоянии;•желтым цветом отражено количество ЛУ МГ, находящихся в эксплуатации от 30 до40 лет (всего – 21,5%, и общая длина 36,8 тыс. км);-7-•зеленым цветом отражено количество ЛУ МГ, находящихся в эксплуатации от 20 до30 лет (всего – 36%, и общая длина 61,7 тыс. км);Рисунок 1 - Техническое состояние МГ ОАО «Газпром»•голубым цветом отражено количество ЛУ МГ, находящихся в эксплуатации от 10 до20 лет (всего – 12%, и общая длина 20 тыс.
км);•синим цветом отражено количество ЛУ МГ, находящихся в эксплуатации от порядка10 лет (всего – 14,6%, и общая длина 24,9 тыс. км);•фиолетовым цветом отражено количество восстановленных ЛУ, после капитальногоремонта (всего – 2,5%, и общая длина 2,5 тыс. км), как правило, замены трубопроводов, но впределах существующей длины МГ.Практика показывает, что большая часть аварий на МГ связана с коррозией,возникающей из-за выхода из строя изоляционных покрытий и старения труб. Второе местозанимают дефекты в сварных стыках.
В работе приведена обобщенная классификациядефектов и повреждений, которые могут возникнуть при эксплуатации МГ, причины ихвозникновения. Проведённый анализ существующих методов диагностирования ТСмагистралей, а также средств измерений, используемых для анализа утечек природного газа,показал, что эти методы являются малоэффективными, так как в отдельности позволяютполучить лишь разнородные параметры, не обеспечивая при этом всего объема необходимойинформации о ТС ГТС и динамике их изменения.В связи с этим было предложено использовать возможности современныхтелекоммуникационных технологий, построенных на основе распределенных беспроводных-8-сенсорных сетей (БСС) в аспекте создания на их основе системы контроля утечек газа имониторинга ТС элементов ЛУ МГ.Целесообразность внедрения беспроводной связи в телекоммуникационную системуобусловлена следующими преимуществами: высокой надежностью; многоуровневойсистемой безопасности; способностью к самоорганизации и самовосстановлению в случаесбоев; возможностью организации сети различной топологии; увеличение дальности связибез дополнительного усиления радиосигнала; простотой установки, настройки иобслуживания оборудования; длительным сроком автономной работы; обеспечениевзаимозаменяемости сетей и узлов; контроль целостности данных; низкоеэнергопотребление.С учетом результатов проведенного анализа сформулирована цель и поставлены задачидиссертационной работы.Во второй главе сформулированы основные требования, предъявляемые к аппаратнопрограммным средствам (АПС), и предложена концепция СТС КУГ из объектов ГТС,разработанная в соответствии с требованиями цифрового открытого стандарта беспроводнойсвязи ZigBee.
Система строится так, чтобы сбалансировано дополнять существующие иразрабатываемые сети связи, охватывая с различной плотностью протяженные участки МГ.В состав такой многоуровневой системы входят: устройства локальногодиагностирования утечек газа – сенсоры (детектора); автономные источники питания,поддерживающие данную систему в рабочем состоянии; телекоммуникационные устройства,обеспечивающие беспроводную связь на близкие расстояния; сеть стационарных имобильных пунктов приема, обработки и распределения полученной информации;программные средства, обеспечивающие обработку данных и объединенные в единуюавтоматизированную систему управления.Для более глубокого понимания разрабатываемой структуры и компонентов СТС КУГбыла разработана инфологическая модель предметной области.
Модель реализованапосредством CASE-средств, среды визуального моделирования и проектирования CAERwin® DataModeler 8 и предназначена для управления эксплуатацией и обслуживания ЛУМГ, посредством интуитивно понятного графического интерфейса, обеспечивающегоэффективный процесс организации, управления и администрирования таких аспектовдеятельности, как диагностирование и мониторинг технического состояния ЛУ МГ. Дляописания работы СТС используется 26 стержневых сущностей (рис. 2).Часть инфологической модели отводится характеристике аппаратных средств,используемых в системе, а также условиям, при которых эксплуатируются данныеустройства. Управление данной автоматической системой осуществляется на базетелекоммуникационных и информационных технологий, позволяющих осуществлять сбор,обработку, анализ, отображение, распространение и прогнозирование информациипосредством программно-аппаратных средств на основе баз данных, электронных карт идругой информации.
Схема архитектуры СТС, с учетом трех основных уровней управления,представлена на рисунке 3:-9-Рисунок 2 - Инфологическая модель. Характеристика аппаратных средствРисунок 3 - Архитектура СТС с учетом уровней управления- 10 -•локальный уровень – средства локального диагностирования, в виде БМ состоящегоиз ДУМ, радиопередающего устройства, автономных источников питания (АИП);•аппаратный уровень – телекоммуникационные средства, осуществляющие передачу иприем информации по каналам связи распределенной сенсорной сети;•клиентский уровень – программное обеспечение, включает в себя ряд серверных иклиентских компонентов, взаимодействующих между собой через базу данных,обеспечивающие прием, накопление, хранение, обработку, отображение, вывод, анализ ипередачу информации, поступающей от оборудования системы для принятияуправленческих решений.На каждом уровне управления реализованы свои функциональные задачи, основнымиявляются: обеспечение различных режимов работы аппаратных и программных средствСТС; передача информации от территориально распределенных БМ; автоматическоеслежение за состоянием ЛУ МГ с обнаружением и локализацией мест повреждения газовоймагистрали; сбор, передача, отображения, хранения, обработка и анализ информации осостоянии оборудования и объектов ГТС; обеспечение эксплуатирующей организацииинформацией о состоянии технических средств, в том числе об отказах – дефектах ЛЧ МГ,зарегистрированных СТС.На основе проведенного анализа была разработана функциональная модель сенсорнойсети, позволившая, используя возможности диаграммы IDEF0, графически отразитьинформационные связи, потоки данных между элементами системы и внешней средой, атакже бизнес-процессы, происходящие в системе.
Это в свою очередь позволило разработатьструктуру СТС (рис. 4), построенную на основе совокупности различных аппаратнопрограммных средств и, представляющую собой БСС, состоящую из множествараспределенных вдоль газопровода БМ, точек сбора информации, серверов, Web-сайтаклиента.Рисунок 4 - Обобщенная схема телекоммуникационной системы КУГ- 11 -Беспроводная сенсорная сеть состоит из двух одинаковых ветвей с N - количествомБМ, каждая ветвь охватывает половину расстояния до следующей и предыдущей КС, приэтом первый БМ каждой ветви, устанавливается непосредственно вблизи ЭВМ, к которойподключается через интерфейс USB.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
