Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разным специальностям
Pages: ||
БАЛАБАНОВ АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ
СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОМ УПРАВЛЕНИИ ОБЪЕКТАМИ ДОБЫЧИ И ТРАНСПОРТА ГАЗА
Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление
технологическими процессами и производствами (промышленность)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва - 2008
Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете)
Научный руководитель | Кандидат технических наук, доцент Бернер Леонид Исаакович |
Официальные оппоненты | Доктор технических наук, профессор Суворов Дмитрий Наумович, профессор МАДИ(ГТУ) |
Кандидат технических наук Панкратов Владимир Семенович, Главный инженер ООО Информтрансгаз |
Ведущая организация: Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение Промавтоматика, г.Краснодар.
Защита состоится 9 апреля 2008г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.126.05 при Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу: 125319, ГСП А-47, Москва, Ленинградский пр., д.64.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ(ГТУ)
Текст автореферата размещен на сайте Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета):www.madi.ru
Автореферат разослан 7 марта 2008 г.
Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент | Михайлова Н.В. |
Общая характеристика работы
Одно из направлений развития АСУ технологическими процессами газовой отрасли является диспетчерское управление, организованное в рамках отраслевой системы оперативно-диспетчерского управления (ОСОДУ). В иерархии управления газодобывающего и газотранспортного предприятия диспетчерской службе отводится важная функция по интегрированию управления всеми технологическими объектами, обеспечивающими процесс добычи и транспорта газа. Современные системы автоматизации производств должны удовлетворять предъявляемым к ним требованиям в условиях необходимости принятия ответственных решений в ограниченные сроки. Системы оперативного диспетчерского управления технологическими процессами должны располагать потенциалом для выявления и диагностики нештатных и аварийных ситуаций на основе методов поддержки принятия решений.
На действующем производстве цена диспетчерского решения очень велика, что психологически давит на диспетчера. Сложность принятия решения возрастает при отсутствии или недостоверности части параметров. Кроме того, с течением времени тенденция ухудшения ситуации может нарастать, в связи с чем, резко уменьшится резерв времени на принятие решения. Это время необходимо постоянно отслеживать и определять заново. Проблемы взаимодействия человека и машины стали в настоящее время общими для атомной энергетики, нефтяной и газовой промышленности, химического производства, авиации, транспорта и других отраслей народного хозяйства. Анализ ряда аварий в этих отраслях показал, что одной из причин аварий являются ошибки диспетчерского персонала, непринятие или принятие неправильных управляющих решений. Таким образом, в увеличении степени технологического риска и снижении производственной безопасности в системе человек - машина существенную роль играет человеческий фактор. Возрастают требования, предъявляемые к качеству выполнения операторами и диспетчерами своих функций в человеко-машинной системе управления. Особенно это важно для таких мощных систем, как Единая электроэнергетическая система, Единая система газоснабжения.
Предметом исследования являются диспетчерское управление технологическими объектами добычи и транспорта газа, современные методы и подходы к автоматизации технологических процессов газовой отрасли.
Цель и основные задачи исследования
Целью работы является разработка и внедрение современных методов, реализуемых в системе поддержки принятия диспетчерских решений, что должно обеспечить повышение оперативности диагностики состояния производственных объектов, выявления аварийных и нештатных ситуаций, посредством этого - повышение степени аварийной защиты оборудования, повышение качества управления технологическим процессом и сокращение ошибок диспетчерского персонала при действиях в различных ситуациях за счет информационно-аналитической поддержки и предоставления персоналу подробной информации о состоянии оборудования.
Для достижения данной цели в работе решаются следующие задачи:
- анализ и формализованное описание свойств технологических объектов управления и диспетчерского управления объектами добычи и транспорта газа;
- анализ моделей представления знаний в системах поддержки принятия решений по добыче и транспортировке газа;
- разработка методов и моделей системы поддержки принятия решений при управлении газодобывающим предприятием;
- разработка статистических методов анализа и прогнозирования добычи и давления в скважинах в зависимости от географического местоположения;
- разработка имитационной модели функционирования вычислительного комплекса автоматизированной системы управления газокомпрессорной станцией;
- разработка программно-моделирующего комплекса системы управления добычей и транспортировкой газа.
При разработке формальных моделей компонент в диссертации использовались методы общей теории систем и классический теоретико-множественный аппарат. Системный анализ функционирования систем оперативно-диспетчерского управления проводился на базе реальных статистических данных с использованием стандартных математических и статистических пакетов. При разработке моделей и алгоритмов оптимизации функционирования многоуровневых распределенных систем диспетчерского управления использовалась теория графов, методы математического программирования, теория случайных процессов, имитационное моделирование, теория массового обслуживания и др.
Научная новизна работы заключается в рассмотрении вопросов взаимодействия диспетчера газотранспортной системы с АСУТП, конкретных задач, которые он решает, контролируя работу газотранспортной системы (ГТС). Вопросы обусловленности и обоснованности принятия диспетчером управляющих решений при возникновении нештатных ситуаций, определение последовательности управляющих воздействий, максимально нивелирующих неблагоприятное развитие процесса и возвращающих его на стабильный уровень, возможно не оптимальный, но лучший в данной конкретной ситуации, и оценки результата.
На защиту выносятся:
- вероятностная модель анализа неисправностей агрегатов;
- модели прогноза давления и добычи, а также регрессионная модель зависимости давления газа от географического расположения скважины;
- имитационная модель газовой скважины и методика подготовки и проведения оптимального эксперимента;
- методика проектирования СППР газодобывающих предприятий;
Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов
Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов определяется корректным использованием современных математических методов и моделей, предварительным статистическим анализом процессов обработки информации в распределенных информационных системах предприятий добывающих отраслей, согласованностью результатов аналитических и имитационных моделей. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения результатов работы в ряде организаций.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в области проектирования и эксплуатации систем оперативно-диспетчерского управления предприятий газодобывающей отрасли, включающих в свой состав СППР.
Методы и алгоритмы, а также программные средства могут быть использованы при решении задач анализа и синтеза структуры системы оперативно-диспетчерского управления предприятиями добывающих отраслей. Внедрение результатов работы позволяет повысить качество и эффективность функционирования добывающего предприятия за счет автоматизации процессов поддержки принятия решений.
Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде предприятий газодобывающей отрасли.
Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:
- на Российских и межрегиональных научно-технических конференциях, симпозиумах и семинарах (2002-2007гг.);
- на заседании кафедры АСУ МАДИ(ГТУ).
Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области автоматизации проектирования и выбора оптимальных режимов эксплуатации систем оперативно-диспетчерского управления составляет актуальное направление в области теоретических и практических методов принятия решений по автоматизации технологических процессов предприятий добывающей отрасли с использованием СППР.
Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов, моделей и алгоритмов.
Во введении обосновывается актуальность работы. Ставятся цели и задачи исследований. Приводится краткое содержание глав диссертации.
В первой главе выполнен анализ методов построения СППР управления технологическими процессами газодобывающих предприятий.
Газодобывающее предприятие (ГДП) - одно из важнейших звеньев единой динамической системы, охватывающее газоносный пласт или ряд расположенных друг над другом газоносных пластов, сеть газовых скважин, дренирующих эти пласты, а также газопромысловые установки для подготовки газа к дальнему транспорту и систему внутрипромысловых газосборных сетей - межпромысловый коллектор. Схема подготовки и транспорта газа, сложившаяся на газодобывающих предприятиях Крайнего Севера, представлена на Рис.1.
Скважины, газосборная сеть (ГСС) и вспомогательные объекты составляют газовый промысел (ГП). Все объекты газопромыслового управления (ГПУ) соединены межпромысловым коллектором (МПК). В состав газодобывающего предприятия может входить несколько ГПУ. Хотя отдельные элементы этой системы рассредоточены на площади несколько десятков и даже сотен квадратных километров, но все они взаимосвязаны и участвуют в едином технологическом процессе добычи газа. Газодобывающее предприятие создается для эксплуатации пласта и одна из его основных задач - поддержание рационального режима разработки залежи, в чем и заключаются функции технологических объектов основного производства.
В результате анализа функционирования технологических объектов газовой отрасли были вскрыты следующие специфические по сравнению с традиционными объектами управления свойства, приведенные ниже. Каждое из указанных свойств может быть охарактеризовано следующим образом:
1)аслабая организованность заключается в неоднозначности реакции объекта на одинаковые управляющие воздействия. Управляющие воздействия в некоторые моменты времени могут привести к ситуации, не соответствующей заранее прогнозируемой ситуации : :,
; | (1) |
Схема подготовки и транспорта газа
Рис. |
2)ауникальность заключается в индивидуальности структуры, разнообразии состава и свойств газа, наличии специфических условий функционирования технологического оборудования таких, как природные условия, влажность и запыленность газа, различия в ограничениях и возможностях выбора управляющих воздействий. Принципиально не существует двух одинаковых ГП или ГТС:
,. | (2) |
3)анеформализуемость описания - принципиальная невозможность составить математическое описание всего многообразия организационно-технических мероприятий для разнообразных нестереотипных ситуаций, возникающих при функционировании ГТС, т.е. существуют ситуации, развитие которых невозможно предсказать ни по одной из формализованных моделей:
,, | (3) |
Для описания качественных понятий и характеристик объектов необходимо использовать ингвистические переменные.
4)аэволюционность заключается в изменении состава элементов ГТС и структуры связей между ними во времени; изменение свойств и состояния технологических элементов ГТС при их взаимодействии, изменение состава перекачиваемого газа, совершенствование методов и средств управления:
Pages: || Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разным специальностям