Диссертация (1137104), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Например, при установке цифровой фотокамеры, по фотографииможно судить как о проникновении в зону размещения МГ, а по флажку нафотоопараметрахветра(скорость,направление).Однакомногофункциональность не означает простого арифметического сложения изфункциональных компонентов системы, многофункциональность несет в себе35возможностьрешенияразличныхфункцийминимальнымколичествомкомпонентов (узлов, элементов и т.п.) и подсистем.Специфика эксплуатации технических средств, установленных в зоне МГ,на передний план ставит необходимость модульного построения в рамкахопределенных стандартов [76].
Такой подход к построению комплексатехнических средств СТС даст значительный эффект и при серийномпроизводстве. Важным в данной проблеме является соотношение требованийэксплуатации и производства. Если тенденцией современного производстваявляется высокая степень стандартизации за счет укрепления и увеличенияфункциональных возможностей периферийных устройств вычислительнойтехники [100], то особенности эксплуатации технических средств, в зоне МГ,ставят обратную задачу - разделение данных функций и обеспечения хорошейремонтной способностью и взаимозаменяемостью.В связи с тем, что в настоящее время существует большой парк различныхтехнических средств, практически любых размеров, и в ближайшем будущеместь надежда на его увеличение, поэтому выбор аппаратных средств длярешения поставленных задач должен быть ориентирован на возможностьработы практически с любыми - универсальными техническими устройствами.В процессе проектирования СТС необходимо формализовать структуру обменаданными, либо обеспечить возможность эмулировать сети под техническиесредства различных типов устройств и ЭВМ.
Наиболее простым путем являетсяформализация структуры обмена данными, хотя это значительно увеличитвремя обмена информационными потоками между СТС и ЭВМ, но в связи стем, что такой обмен будет эпизодическим, поэтому существенно не отразитсяна времени обслуживания заявок – информационных потоков.Такой подход позволит внедрять такие средства практически на любыхучастках МГ, как ОАО «Газпром», так и в системе ЖКХ, и в перспективе, присмене вычислительной и аппаратной базы, не потребуется значительной36перестройки телекоммуникационной системы. Принцип универсальности такжеисходит из того, что моральный износ современно аппаратно-программныхсредств БСС составляет обычно менее 10 лет, в связи с бурным ее развитием, вто время как технические средства, используемые в технологическом процессе– транспортировке газа по МГ, должны быть рассчитаны на эксплуатацию втечение длительного времени, желательно соизмеримым со сроком службытрубопроводов, а это десятки лет.Протяженность и разветвленность газопроводов, прохождение их посложным территориям и отсутствие транспортной коммуникации, ограничиваетприменение многих стандартных методов диагностирования техническогосостояниямагистралей.Решениеэтойпроблемылежитвтом,чтодополнительно к существующим методам и средствам ввести в работураспределенную сеть дополнительных устройств, которые, не нарушаятехнологических режимов эксплуатации газовых коммуникаций, в режимереального времени позволили бы контролировать утечки газа из объектовгазотранспортной сети и передавать данную информацию посредствомбеспроводных телекоммуникационных технологий.СозданиетиповойструктурыСТСвозможнотольконаосновеорганичного слияния возможностей существующих структур комплексовтехнических средств связи, вычислительной техники и требований условийфункционирования и эксплуатации их в сложной газотранспортной системе МГ.Данныетребованияможноразбитьначетыреосновныегруппы:функциональные; программные технические и эксплуатационные.Функциональные требования включают в себя: автоматическое измерениеуровня концентрации утечки газов; точная привязка места поврежденияобъектов МГ, по информации обнаруженной утечке газа и метеоданных;использование видеоданных; передача, отображение, хранение, систематизацияи аналитическая обработка информации о техническом состоянии объектов МГ;37оперативная переналадка СТС, под несколько задач (возможность подключенияразличных сенсоров и других); высокая надежность информационного обмена сЭВМ, определяемая помехоустойчивостью канала связи и работой средствхранения информации; автоматическое управление режимами работы –адаптивныесвойства;маломощныеприемо-передатчики;надежностьиотказоустойчивость СТС; диалог оператора с автоматизированными системамиуправления технологическим процессами газотранспортного предприятия.Функциональные требования к СТС должны расширить возможностиповышения качества технического контроля работоспособности МГ за счет:непрерывности контроля – круглосуточный и всесезонный режим контроля;автоматический контроль – непрерывность контроля можно реализовать толькопри наличии автоматический режима работы технических средств.Программный продукт, например, автоматизированное рабочее место(АРМ) «Оператор системы» [10,14,22], позволяет оперативно решать задачуидентификацииместа повреждения.
Модуль метеоданных по данным,обработанных и записанных в виде трендов («розы» ветров, скорости ветра,температуры и др.), динамика выводимой информации, редактирование,высокаянадежностьинформационногообменасЭВМ,определяемаяпомехоустойчивостью канала связи и работой средств хранения информации,значительно расширяют функциональные возможности системы.Технические и эксплуатационные возможности СТС и комплексааппаратно-программных средств должны быть взаимоувязаны и соответственнорассматриваютсяфункционирования;вместе,включаясопряжениесвЭВМсебя:любоговысокуютипа;надежностьпрограммнуюсовместимость; высокую скорость передачи информацией; стандартизацию иунификацию основных узлов; минимальное количество электрических связей;высокую ремонтопригодность, наиболее приемлемым вариантом может бытьзамена неисправленных устройств; незначительное потребление мощности;38низковольтноепитание;удобствовэксплуатациииобслуживании;незначительные монтажно-наладочные.К неосновным, относятся экономические требования: низкая стоимость;минимум обслуживающего персонала, особенно высокий квалификации;высокая эффективность использования, которая определяется возможностьюиспользования различных сенсоров и других гаджетов.В настоящей работе предлагается система автоматического мониторингамагистрального газопровода посредством беспроводных модулей (БМ).
Система(рисунок 1.8) состоит из двух одинаковых ветвей с N количеством БМ, каждаяветвь охватывает половину расстояния (в среднем 50 км) до следующей ипредыдущей компрессорной станции (КС), при этом первый БМ каждой ветви,установлен вблизи ЭВМ и подключается к ЭВМ через интерфейс USB. ЭВМразмещаются на КС и оснащаются пакетом программного обеспечения АРМ«Оператора системы».Предлагаемая система предназначена для непрерывного наблюдения засостоянием газопровода посредством выявления утечек транспортируемого газас помощью локальных средств контроля БМ, размещаемых вблизи газопроводаи объединенных беспроводной связью в систему мониторинга.Одним из важных объектов исследования является архитектура СТС,которая определяет структуру функциональных компонентов системы всоответствиистехнологическимииэксплуатационнымитребованиями,логическую структуру информационных потоков, физическую структурусредств информационного обмена и системную структуру, также учитываеттребования к стандарту передачи данных по радиоканалу, требования ксредствам информационного обмена, системные требования.39Рисунок 1.8.
– Архитектура системы мониторинга МГОсновной задачей СТС является обеспечение многофункциональногодоступа большого количества сенсоров (пользователей) к ЭВМ, организованнойна принципах поэтапного формирования информации, за счет передачи ее побеспроводному каналу связи.Структурная схема с учетом размещения аппаратуры на МГ, т.е. СТС,представляетустройствасобойпротяженную(датчикиметана,систему:цифровыесредствафотосвязи,илисенсорныевидеокамеры),высокопроизводительную ЭВМ, которая обеспечивает информационный обменмежду ЭВМ и БСС, обработку, поступающей из БСС информации и сервиснеобходимый для формирования исходных документов.На СТС возлагается обязанность обеспечения мониторинга МГ согласновышеперечисленным требованиям.
При необходимости можно создаватьавтономный контролирующий комплекс в составе одной ветви СТС и микроЭВМ. Данная структура позволяет: сосредоточить все вышеперечисленныетребования на одном специализированном комплексе технических средств40телекоммуникационной системы, стандартизировать технические средства,либо созданием несколько различных типов СТС отдельно для каждой задачи,либо объединением некоторых форм в одном типе СТС. Таким образом,комплексу технических средств можно придать функцию типовой структурыБСС, что позволит сосредоточить максимальные усилия по развитиювозможностей БСС, а значит и повысить эффективность СТС в целом.1.4. Постановка задачи исследованияАнализ газотранспортной отрасли РФ, исследование видов и причиндефектов и повреждений, существующих методов и средств контроля МГпоказал, что из-за длительного срока эксплуатации МГ, надежность данныхобъектов находится в критическом состоянии, при этом промышленностью невыпускаются эффективные средства для ее повышения.
В основном проблемарешается заменой дефектных участков газопроводов.В связи с этим появился комплекс научно-технических проблем поувеличению срока службы газопроводов, повышения устойчивости их работы,обеспечения безопасности, как функционирования МГ, так и влияния наокружающее ее пространство.Существуют различные устройства и методы мониторинга МГ, которыеотличаются принципом действия, чувствительностью, областью применения идр., однако, их существенный недостаток - локальность применения, а учитываяогромную протяженность и разветвленность МГ в России, все это существенноограничивает или делает невозможным применение современных устройствметодов мониторинга МГ.Эффективными, являются средства контроля в режиме реального временина основе детекторов по обнаружению утечек газа, которые могут бытьустановлены вдоль МГ и диагностировать ее ТС, данные системы учитываютспецификуобъектадиагностирования,измеряемыххарактеристики41параметров.
Отсюда актуальной становиться задача разработки такой системы,которая способна в комплексе решить существующую проблему.Существующие и развивающиеся передовые достижения в областителекоммуникаций, а именно эффективные распределенные беспроводные сетисвязи способны обеспечить оперативную связь и передавать технологическуюинформацию между основными объектами, отвечающими за диагностированиеГТС – беспроводными модулями и основным персоналом газотранспортногопредприятия, который может принимать управленческие решения в случаевыхода из внештатной ситуации, например при обнаружении утечки газа.Телекоммуникационная система позволит создать централизованноеуправление ресурсами систем контроля в целях повышения эффективнойработы ЕСГ России.На основании вышеизложенного можно сформулировать цель и задачи,требующие решения в диссертационной работе.Целью диссертационной работы является повышение эффективностиэксплуатации и обслуживания линейных участков МГ на основе созданиясредствавтоматическогоконтроляутечекгаза,ииспользованиятелекоммуникационных средств беспроводной связи.Для достижения цели в работе решены следующие задачи:•анализ проблемы, методов и средств контроля состояния ГТС;•разработка концепции системы автоматического контроля утечек газа измагистрали, со сроком эксплуатации, превышающим нормативный;•разработка метода контроля ТС МГ, основанного на применениебеспроводных модулей (БМ) сенсорной телекоммуникационной системы;•разработка алгоритма функционирования БМ;•разработка сенсорного устройства детектирования утечек метана;•разработка способа и метода передачи информации, а также системыэлектроснабжения БМ;42•разработка алгоритма влияния розы ветров, при размещении БМ вблизигазопровода;•разработкаучитывающей:автоматизированнойрозуветров,рельефсистемыпроектированияместностивдольтрассыСТСМГ,чувствительность датчика метана, мощность приемопередатчика;•апробация и внедрение результатов исследования.1.5.
Выводы по главеВ главе дается характеристика современного состояния газотранспортнойотрасли России, отмечается, что ее важнейшими целями и приоритетамиразвитияявляются:производствеувеличениеэнергоресурсов;долиприродногорасширениегазаэкспортавсуммарномроссийскогогаза;укрепление сырьевой базы газовой промышленности; реконструкция Единойсистемы газоснабжения с целью повышения ее надежности и экономическойэффективности.Анализ особенностей МГ Единой системы газоснабжения России,показал, что данные сооружения, представляют собой систему линейныхобъектов,подверженныхвнутреннимивнешнимнеблагоприятнымвоздействиям, проявляющимся в виде дефектов. Приведена подробнаяклассификация дефектов, возникающих при эксплуатации газопроводов,отмечается, что основными причинами их появления, являются высокиезначения механических и природно-климатических воздействий на объекты,нарушения условий и режимов эксплуатации, дефекты, вызванные браком припроведении строительно-монтажных работ и изготовлении труб.Описаны современные методы и средства технической диагностики,отличающиеся от известных критериями сравнения, соответствующимиособенностям технологических объектов ГТС.43Анализ показал, что эти методы и существующие средства являютсянеэффективными в условиях катастрофического старения МГ России, т.к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
