Резюме_Иванов (1137269)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«МИРЭА - РОССИЙСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯНАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ«ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ»На правах рукописиИВАНОВ ОЛЕГ АЛЕКСАНДРОВИЧПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ АВТОНОМНОГОЭЛЕКТРОПИТАНИЯ СЕНСОРНОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙСИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХСЕТЕЙРЕЗЮМЕ ДИССЕРТАЦИИна соискание ученой степени кандидата технических наук НИУ ВШЭНаучный руководитель:д.т.н., профессорУвайсов Сайгид УвайсовичМосква - 20182ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследованияВ настоящее время информационные и телекоммуникационные технологиинаходят все большее применение в различных отраслях народного хозяйства, втом числе в газотранспортном секторе, который является важнейшей частьютопливно-энергетического комплекса России.Начиная со второй половины 20-го века, в стране создавалась крупнейшая вмире разветвленная сеть для доставки природного газа от места добычи допотребителя.НатекущиймоментпооценкеПАО«Газпром»общаяпротяженность линейных участков (ЛУ) магистральных газопроводов (МГП)составляет порядка 170 тыс.

км, из которых около 40% ЛУ уже выработали свойноминальный ресурс, составляющий 30 лет. Газовые магистрали проложены, восновном, в крайне неблагоприятной среде, пагубное воздействие которойприводит к их преждевременному износу и старению. А непредвиденные утечкигаза, влекут за собой дополнительные расходы на содержание газопроводнойсети.При проектировании новых участков МГП уже изначально учитываются всенеобходимыесредстваконтроляихсостояния.Нокасательноэксплуатирующихся участков газотранспортных сетей (ГТС) проведенный вработе анализ показал, что применяемые сегодня средства технического контроляне позволяют создать систему непрерывного и автоматического мониторинга.Поэтому было показано, что в настоящее время для решения задачи обеспечениянепрерывного мониторинга состояния ГТС наиболее перспективным являетсяиспользование распределенной беспроводной сенсорной телекоммуникационнойсистемыс возможностью передачи информациио месте повреждениягазопровода до пункта сбора данных.

Так как данные сенсорные системыобнаруженияутечкиметанапредполагаетсяразмещатьвотдаленныхтруднодоступных местах, то возникает проблема создания бесперебойной и3высоконадежной системы автономного электроснабжения ее беспроводныхсенсорных модулей.Известные на сегодня методы проектирования беспроводных сенсорныхтелекоммуникационных сетей (БСТС) исходят из принципа организацииэлектроснабжения их модулей от одиночного химического источника тока, чтокрайне ограничивает условия эксплуатации и продолжительность работы, ввидусильной зависимости его выходных характеристик от воздействующих факторовокружающейпроектированиямониторингаальтернативныхсреды.Поэтомуустройствсостоянияактуальнойавтономногоэлектропитаниягазотранспортныхисточниковэнергии,аявляетсясетейтакжеприсозданиянаучная(УАЭ)задачаБСТСиспользованииалгоритмовиматематических моделей функционирования данных устройств.Степень проработанности проблемыПроблеме контроля состояния газотранспортных сетей в последниедесятилетия уделялось достаточно много внимания.

И новые способы решениявозникали параллельно процессу развития вычислительной техники и средствразвития компьютерного моделирования и обработки информации. Известныработы в этой области Бубличенко И.А., Бондаренко П.М., Гумерова А.Г.,Гурария М.Л., Егурцова С.А., Ионина Д.А., Клюева В.В., Козинцева В.И.,Косицына В.Е., Медведева Е.М., Орлова В.М., Плюснина И.И., Солдатова А.Н.,Самохвалова И.В., Бушмелева П.Е, Гончарова В.А.

и многих другихотечественных и зарубежных ученых, чей вклад в создание систем мониторингагазотранспортных сетей неоценим.Методология проектирования источников питания подробно описана вработах Баса А.А., Кожарского Г.В., Орехова В.И., Ромаша Э.М., Кофанова Ю.Н.,Тумковского С.Р., Увайсова С.У., Четти П., Salama А., Bercowitz R. А такжесоздано достаточно количество мощных программных средств компьютерногомоделирования электрических, тепловых и механических процессов, таких какSolidWorks, ANSYS, MicroCap, АСОНИКА и другие.4Однаковопросупроектированияустройствэлектропитаниясиспользованием альтернативных источников энергии, особенно если речь идет осверхнизком уровне мощности (в сотни миливатт), уделено крайне маловнимания.

При этом в известных работах не учитываются вопросы разработкиметодов повышения энергоэффективности и влияния условий эксплуатации наприемо-передающие модули телекоммуникационных систем. В связи с этим,научная задача создания метода проектирования, основанного на моделях иалгоритмах функционирования УАЭ БСТС мониторинга состояния ГТС, являетсясвоевременной и актуальной и имеет все предпосылки для ее решения.Таким образом, объектом исследования является процесс проектированияБСТС мониторинга технического состояния ГТС.

Предмет исследования: метод,модели,алгоритмыэлектропитанияиметодикамодулейпроектированиясенсорнойустройствавтономноготелекоммуникационнойсистемымониторинга состояния газотранспортных сетей.Целью исследования является повышение энергоэффективности БСТСмониторинга технического состояния газотранспортных сетей за счет разработкиметода проектирования и алгоритмов функционирования устройств автономногоэлектропитания её беспроводных модулей.Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующиетеоретические и прикладные задачи:1.Анализ особенностей УАЭ БСТС и состояния проблемы ихпроектирования.2.РазработкаметодапроектированияУАЭБСТСмониторингатехнического состояния ГТС.3.Исследования влияния условий окружающей среды на режимыработы автономных источников энергии.4.Исследование и разработка моделей и алгоритмов функционированиямодулей БСТС мониторинга технического состояния ГТС для снижения общегоэнергопотребления УАЭ.5Разработка5.методикипроектированияустройствавтономногоэлектропитания модулей беспроводной сенсорной телекоммуникационной сети.Апробация6.ивнедрениерезультатовработывпрактикупроектирования УАЭ БСТС.Методы научного исследованияРабота базируется на методах системного анализа, методах математическогои имитационного моделирования, методах численных экспериментов, теориинадежности, методах построения телекоммуникационных систем, методахпроектирования радиотехнических и телекоммуникационных устройств и систем.Основные положения, выносимые на защитуМетод1.иметодикаэлектропитания беспроводныхсистемымониторингапроектированиямодулейтехническогоустройствсенсорнойсостоянияавтономноготелекоммуникационнойгазотранспортныхсетей,позволяющие повысить их энергоэффективность на 30%.2.Модель распределения потоков электрической энергии в автономнойсистеме электропитания от источников к нагрузке, позволяющая определитьтребованияксолнечнойпанеливетрогенераторуиАКБ,исходяизчувствительности детектора, местоположения и метеоусловий.3.сенсорнойАлгоритм обеспечения требований по надежности беспроводнойтелекоммуникационнойсистемыдлядостижениязначениявероятности безотказной работы не ниже 0,95.4.Комплекстелекоммуникационнойалгоритмовсистемыфункционированиямониторингамодулясенсорнойтехническогосостояниягазотранспортных сетей, обеспечивающие увеличение времени автономнойработы беспроводных модулей на 10% и снижение энергопотребления на 20-30%.Научная новизна результатов, выносимых на защиту:1.ПредложенметодпроектированияУАЭБСТСтехническогосостояния ГТС, который отличается от известных учетом значений параметровдетектора утечки газа, географического положения, метеорологических факторов6и возможностью применения альтернативных источников энергии, позволяющийповысить энергоэффективность беспроводных модулей до 30%.2.Предложена математическая модель УАЭ БСТС, которая, в отличиеот известных, позволяет исследовать распределение потоков электроэнергии отисточников к нагрузке и рассчитать интервалы выхода в эфир беспроводногомодуля БСТС в зависимости от условий окружающей среды и режима работыустройства.3.Разработан алгоритм обеспечения требований по надежности,который позволяет в процессе проектирования учесть особенности топологии иалгоритма функционирования БСТС, а также схемотехнических решений еекомпонентов и параметров безотказности канала передачи данных.4.Разработан комплекс алгоритмов функционирования модуля БСТС, вчастности:- алгоритм передачи данных мониторинга состояния ГТС с переменноймощностью передатчика в зависимости от изменений в топологии БСТС «точкаточка», вызванных отказами промежуточных модулей;- алгоритм управления электропитанием учитывает текущие параметрыисточников электроэнергии для организации бесперебойного функционированиямодуля БСТС, а также отличается от известных введением дополнительныхконтролируемых параметров.5.Предложена методика, которая, на основе разработанных метода,моделей и алгоритмов, позволяет проектировать энергоэффективные БСТС засчет разработки АУЭ их беспроводных модулей.Практическая значимость результатов диссертацииПрактическаязначимостьрезультатовработысостоитвтом,чтопредложенные метод, модели и методика проектирования позволяют повыситьэнергоэффективностьинадежностьбеспроводнойсенсорнойтелекоммуникационной системы для непрерывного мониторинга состояния ГТС,в том числе за счет снижения среднего энергопотребления ее беспроводных7модулейприиспользованииразработанныхмоделейиалгоритмовфункционирования на 20-30%.Внедрение результатов работыОсновныерезультатыпроектированияданногорадиотехническихисследованияизделийивнедреныустройстввпроцессэлектропитанияпредприятий АО «НИИхиммаш», АО «МРТИ РАН», где для повышенияэнергоэффективностиинадежностиданногооборудованияприменяютсяположения предложенного инженерно-методического комплекса; а также вучебный процесс подготовки бакалавров и магистров Московского институтаэлектроники и математики НИУ ВШЭ при проведении лекционных ипрактических занятий.Апробация результатов работыРабота в целом и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались наследующихмеждународныхироссийскихнаучныхконференциях:международная научно-практической конференция «Инновации на основеинформационных и коммуникационных технологий» (Сочи) 2010г., 2014г., 2015;международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии,научные и технические достижения, их правовая защита» (Тольятти) 2011г.;международная научно-практическая конференцияучащихся и студентов(Москва), 2012г.; всероссийская научно-техническая конференция «Энергетика:Эффективность, надежность, безопасность» (Томск), 2012г.; международнаянаучно-практическаяконференция«Инновационныеинформационныетехнологии» (Прага), 2012г., 2013г.; Международная научно-практическаяконференция«Инновационные,информационныеикоммуникационныетехнологии» (Москва), 2016.Достоверностьподтверждаетсяпроведеннымиполученныхкорректнымчисленнымивработеиспользованиемэкспериментами,результатовисследованияматематическогосопоставлениемаппарата,полученныхданных с ранее опубликованными результатами других исследователей, а также8внедрением результатов работы в инженерную практику проектированияустройств электропитания.ПубликацииОсновные результаты диссертации опубликованы в ведущих рецензируемыхнаучно- технических журналах, входящих в Перечень ВАК Минобрнауки России(3 работы), в материалах международных и отраслевых конференций (11 работ), атакже изданиях, индексируемых в международных базах научного цитированияScopus (3 работы).Личный вклад автораВсерезультатыдиссертации,иположения,разработаныисоставляющиеполученыличноосновноеавторомсодержаниеилиприегонепосредственном участии.Объем и структура диссертацииДиссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения,списка литературных источников и приложений.Основные результаты работыПри решении задач, поставленных в диссертационной работе, былиполучены следующие результаты:1.Проведен обзор состояния предметной области и, исходя изособенностейсенсорнойфункционированияавтономныхтелекоммуникационнойсистемыустройствэлектропитаниямониторингасостояниягазотранспортных сетей и предъявляемых к ним требованиям, поставленанаучная задача исследования.2.областиНа основании сравнительного анализа существующих решений виспользованияавтономныхисточниковэнергиипредложенырекомендации по их использованию для автономных источников энергииустройствэлектропитаниясенсорнойтелекоммуникационнойсистемымониторинга состояния газотранспортных сетей.3.Предложенметодпроектированияустройствэлектропитанияэлементов беспроводной сенсорной сети с применением альтернативных9источников энергии, позволяющий учесть влияние географического положения иметеорологических факторов.Предложена4.математическаямодельавтономнойсистемыэлектропитания, позволяющая исследовать распределение потоков энергии отисточников к нагрузке, и разработан алгоритм обеспечения требований понадежности, который позволяет в процессе проектирования учесть особенноститопологиииалгоритмафункционированиябеспроводнойсенсорнойтелекоммуникационной сети, а также схемотехнических решений ее компонентови параметров безотказности канала передачи данных.Разработан5.комплексалгоритмовфункционированиямодулясенсорной телекоммуникационной сети, в частности:- алгоритм передачи данных мониторинга состояния ГТС, позволяющийуправлять мощностью передатчика в зависимости от изменений в топологиибеспроводной сенсорной телекоммуникационной сети «точка-точка», вызванныхотказами промежуточных модулей;- алгоритм управления электропитанием, учитывающий текущие параметрыисточников электроэнергии для организации бесперебойного функционированиямодуля;- алгоритм управления зарядом аккумулятора с введением контролянесколькихдополнительныхпараметров,чтопозволяетповыситьегоэксплуатационные характеристики;6.моделейПредложена методика, которая на основе разработанных метода,иалгоритмовпозволяетпроектироватьэнергоэффективныебеспроводные сенсорные телекоммуникационные системы за счет разработкиадаптивных устройств автономного электропитания их модулей.7.работыПроведена апробация и экспериментальная проверка результатовнапримереисследованияразработанногосиспользованиемпредложенного ПК WPM-Design устройства автономного электропитания ибеспроводной телекоммуникационной системы.10Результаты диссертационной работы внедрены в промышленность и8.учебный процесс вузов.ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИПубликации в российских рецензируемых научных журналах,включенных в перечень, рекомендованный ВАК Минобрнауки России:Шумов Ю.Н., Ермилов Ф.М., Иванов О.А.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации