Диссертация (1137104), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Исходя из особенностейфункционирования МГ, рассмотренных ранее, видно, что нет необходимости внепрерывной работе БМ, т.е. непрерывно следить за состоянием МГ, так,например, существующие системы мониторинга МГ осуществляют контрольсостояния МГ не чаще одного раза в месяц, такой режим взят за основу в ООО«Газпром» [76,93]. Применение периодического режима работы БМ позволитзначительно сократить объем потребляемой энергии, а значит упростить СБ иснизить стоимость СТС КУГ, не снижая при этом ее эффективность, данныерасчеты ранее уже были представлены в главе.151Рассмотрев часовой график работы устройств БМ, приходим к выводу,что есть два временных интервала работы: первый - ночной (для зимнихусловий), с 1800 до 600, когда энергия аккумуляторов не возобновляется (СБ неработают); второй – дневной, с 1200 до 1400, когда в 1300 энергия, запасенная вАБ, используется для работы ППУ.Расчет требуемого количества А*ч, а значит емкости АБ, проведем дляобоих случаев, максимальное значение емкости, будет задавать к АБ.1.
Требуемое количество А*ч в ночном режиме. В ночное время потреблениеэнергии устройствами БМ будут следующее: ППУ, работает в режимеэнергосбережения - 0,025 Вт; ДУМ - 0,1 Вт; напряжение питания (среднее), приразряде АБ до 7 В, составляет Uп=(12+7)/2~10В; общее потребление Рн=0,125Вт, величина тока I=Рн/Uп=0,0125 А. Из чего следует, что за ночной период (12часов) потребуется Iн=I*1200, тогда Iн=0,15 А*часов.2.
Требуемое количество А*ч в дневное режиме. В дневном режимепотребление энергии БМ будут следующее: ППУ, работающий в 1300 в режимеприема/передачи - 0,05 Вт; ДУМ - 0,22 Вт; напряжение питания (среднее), приразряде АБ до 7 В, составляет Uп=(12+7)/2~10В.Т.к.
при периодической работе, потребление энергии у ДУМ значительновыше, чем у модема ППУ, поэтому примем Рд=0,22 Вт. Из чего следует, что вдневной режим работы (в течение 1 часа) потребуется: Iд=Рн/Uп=0,022 А, или вА*часах Iд=0,022*100=0,022 А*часов.Расчеты, приведенные выше, показывают, что для обеспечения работыБМ в ночное время потребуется значительно больше запасенной в АБ энергии(Iн=0,15 А*часов), чем в дневном режиме (Iд=0,022 А*часов).
В результатевыберем максимальную величину. Таким образом, для работы БМ по часовомуграфику, приведенному на рисунке 3.3, в течение суток потребуется энергииравной 0,15 А*часа.152При выборе аккумуляторной батареи также учитываем, что определениеемкости АБ зависит от следующих коэффициентов: глубины разряда АБ (kр);температуры работы АБ, при самой низкой температуре (kт).
Для Северногорегиона были приняты следующие значения kр=1,2 и kт=1,4.Для определения емкости АБ необходимо потребляемую энергию вА*часах (Iн) умножить на оба коэффициента. Таким образом, емкость АБ вА*часах будет следующей: Iн=0,15*1,2*1,4~0,25 А*часов.Параметры для выбора аккумуляторной батареи, с учетом табл. 3.6 ирезультатов расчетов, будут следующими: напряжение питания - 12 В; емкостьаккумуляторной батареи - 0,25 А*час; ток потребления - 0,022 А; максимальныйток (при работе ППУ) - 0,3 А.Согласно требованиям технического задания, а также в результатепроведенного анализа и расчетов по оценке качества технических средств АИПв качестве аккумуляторной батареи было выбрано устройства General SecurityGS 7, характеристики устройства приведены в таблице 3.7.Таблица 3.7 – Технические характеристики аккумуляторной батареиНаименованиеНапряжение на один элементЕмкостьКоличество элементов, для набора питанияДиапазон рабочих температурСрок службыВысота с клеммойТип клеммы:ВесРазмерХарактеристики12 В250 А*час10 штот -40 до +60 0С5 лет100 ммFASTON (зажим) 4,8 мм2,57 кг151* 65*96 ммПоскольку солнечные батареи (СБ) являются в достаточной степениновым словом в технике, необходимо пояснить их работу на примереединичного элемента.
Принцип действия солнечных элементов с p-nпереходами зависит от неосновных носителей, поэтому их относят к приборам,работающим на неосновных носителях заряда. На рисунке 3.30 представленаидеализированная модель солнечного элемента.153Рисунок 3.30 – Модель солнечной батареиУравнения, характеризующие данную модель, имеют вид:1); 2),где Iф – ток фотонов, зависящий от плотности потока излучения; Iд – ток,протекающий через идеализированный p-n-переход; Iн – ток нагрузки; V –выходное напряжение на p-n-переходе,- тепловой потенциал, равныйконтактной разности потенциалов на границе р-n-перехода при отсутствиивнешнего напряжения (при абсолютной температуре Т=300 К, φТ=0,025 В); е –заряд электрона; k – постоянная Больцмана.Однако на основании данного уравнения не представляется возможнымпостроение более или менее точной вольтамперной характеристики (ВАХ)солнечного элемента.
Исследования влияния различных условий на выходныехарактеристики солнечного элемента привели к включению в уравнениесолнечного элемента трех дополнительных параметров А, Rп, Rш. Тогдауравнение можно записать в следующем виде:где А – эмпирический показатель, принимающий значения от 1 до 5; Rп –последовательное сопротивление солнечного элемента; Rш – шунтовое154сопротивление элемента; Iн – выходной ток нагрузки; Iф – ток, протекающийчерез переход фотодиода; Iо.н – обратный ток насыщения [7].Согласно выбранной АБ, определим параметры солнечных элементов,которые обеспечат заряд АБ: напряжение питания - 12 В; мощность, примем 0,3 Вт; ток рабочий (средний, максимальный) - 0,022 мА.Длязадания рабочих параметров СБ необходимо такжеучестькоэффициенты: потери в зарядном устройстве (kз); угол падения солнечныхлучей (kп); низкая солнечная активность в зимних условиях (kс).
Для Северногорегиона были приняты следующие значения kз=1,2 и kп=1,4 и kс=1,8.С учетом влияния коэффициентов, получим рабочие параметры СЭ:напряжение заряда, 14 В; мощность, примем, 1,0 Вт; ток заряда, примем - 0,05мА. Из существующих СБ, наиболее близким к требуемым рабочимпараметрам, подходит серийно выпускаемый монокристаллический солнечныймодуль XHP, технические характеристики в таблице 3.8.Таблица 3.8 – Технические характеристики солнечного модуляНаименованиеНоминальная мощностьРабочее напряжениеНапряжение холостого ходаРабочий токТок короткого замыканияКорпусКПДРазмерВесГарантияСрок службыХарактеристики10 Вт17,5 Воколо 21,5 В0,57 А0,62 AАлюминиевый17,5%290*354*20 мм1,26 кг3 годане менее 30 летВ системах электроснабжения на солнечной и ветряной энергии, чащевсегоиспользуютсясвинцово-кислотныеаккумуляторы(таблица3.9).Аккумуляторные батареи должны защищаться от перезаряда/переразряда,поэтому обязательным элементом системы является контроллер заряда, или каких называют в данной работе ветряно-солнечные гибридные регуляторы155Таблица 3.9 – Технические характеристики контроллер зарядаНаименованиеНапряжение, (автовыбор)Максимальный ток на входеМаксимальный ток на выходеМаксимальное собственное потреблениеНапряжение подзаряда (float)Напряжение форсированного зарядаНапряжение повторного подключения нагрузки автоматическиНапряжение повторного подключения нагрузки вручнуюРабочая температураСечение подключаемых проводовВесГарантияХарактеристики12/24 В10 А10 А6 mА13,7/27,4 В14,4/28,8 В13,1/26,2 В12,5/25 В-35°С...
+55°Сдо 2,5 мм2250 г2 годаГибридные регуляторы FG12/24 отлично подходят для автономныхсистем электроснабжения на основе фотоэлектрических панелей (солнечныхбатарей) и ветряных установках, основными техническими характеристикиэтого устройства являются следующие.В результате можно сделать вывод, что выбранные АБ и СБ обеспечиваютработу БМ в течение суток, с необходимым запасом энергии при сложныхпогодных условиях, и введение ветрогенератора возможно не потребуется.Форс – мажорные погодные обстоятельства не приведут к выходу из строя БМ,поскольку СБ и АБ, при наступлении благоприятных условий, возобновят своюработу. Структура системы питания – адаптивна и имеется возможность менятьалгоритм работы.3.8.Оценкакачествааппаратныхсредствсенсорнойтелекоммуникационной системыПри выборе того или иного аппаратного средства, используемого в СТС ирешающих часть задач по обнаружению утечек газа из объектов ГТС возникаетряд проблем, которые снижают эффективность системы, а также скорость пообнаружению неисправностей.
Решить данные проблемы контроля утечек газаиз ЛУ МГ позволит разработанная экспертная система (ЭС), основной целью156которой является автоматизация оценки качества аппаратных средств (КАС)сенсорной телекоммуникационной системы.ОсновноеназначениеЭС: автоматизация процесса оценкиКАС;повышение достоверности и эффективности анализа технического состоянияЛУ МГ; повышение эффективности обработки данных в СТС контроля утечекгазаисвоевременноеустранениенеисправностейнагазопроводе;представление и систематизация полученной информации в виде, удобном дляотображения и дальнейшей обработки.Дляреализациипоставленнойцелибылирешеныследующиефункциональные задачи: разработана организационно - функциональнаяструктуру ЭС; разработана методика оценки КАС; промоделирован процессоценки КАС; разработана структура и интерфейс программного обеспечения(ПО) системы, с описанием функций основных модулей; разработана базаданных (БД); произведена отладка и тестирование ПО.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
