Исследование технологической безопасности на основе нечетких моделей для целей технической диагностики состояний химико-технологических процессов

Вид материала

Содержание

Общая характеристика работы
Содержание работы
В первой главе
Во второй главе
Третья глава
Кислотное отделение
Уровень серы в плавильнике
Таблица 2. Матрица нечеткого отношения предпочтения
Пятая глава
В заключении
Основные результаты работы
Публикации по теме диссертации

Подобный материал:

На правах рукописи

Вицентий Александр Владимирович

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Специальность: 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Тверь 2008 г.

Работа выполнена в институте информатики и математического моделирования технологических процессов Кольского научного центра Российской академии наук.

Научный руководитель:	доктор технических наук Богатиков Валерий Николаевич
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор Калинин Вячеслав Федорович
	кандидат технических наук, доцент Тарасов Валерий Борисович

Ведущая организация:	ОАО «Редкинское опытно-конструкторское бюро автоматики»

Защита состоится «2» декабря 2008 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.262.04 в Тверском государственном техническом университете по адресу: 170026, г. Тверь, наб. Афанасия Никитина, 22, комн. 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверского государственного технического университета.

Автореферат размещен на сайте ТГТУ tver.ru/new_struct/phd/

Автореферат разослан «30» октября 2008 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Эффективность современного химического производства во многом зависит от соблюдения требований к обеспечению безопасности и эффективности функционирования химико-технологических процессов (ХТП). Для удовлетворения этих требований, необходимо разрабатывать новые подходы к диагностике состояний и управлению безопасностью ХТС на основе использования современных информационных технологий и интеллектуальных средств поддержки принятия решений.

Для большинства потенциально опасных производств, к которым относятся производства химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, химико-фармацевтической и других отраслей промышленности, задачи определения состояний для целей обеспечения безопасности в различных ситуациях, возникающих в технологическом цикле, являются актуальными.

Теоретические основы создания систем технической диагностики и управления технологической безопасностью химических производств разработаны и описаны в трудах академика В.В. Кафарова и учеников его школы проф. В.П. Мешалкина, Б.В Палюха, А.Ф. Егорова, Т.В. Савицкой и др.

Для решения проблем управления технологической безопасностью необходимо дальнейшее развитие методов диагностики состояний с учетом неопределенности функционирования технологического процесса, алгоритмов поиска источников нарушений, математических моделей используемых в решении задач определения состояний, а также разработка новых систем поддержки принятия решений на основе применения современных информационных технологий.

Диссертационная работа проводилась в рамках научно-исследовательских работ Института информатики и математического моделирования технологических процессов КНЦ РАН по теме «Ситуационный синтез стратегий устойчивого развития региональных промышленных комплексов с учетом техногенно-природных рисков» в разделе «Методическое и программное обеспечение для прогнозирования развития, предупреждения и ликвидации техногенных аварий».

Цель диссертационной работы. Развитие методов и алгоритмов технической диагностики химико-технологических систем на основе построения и применения нечетких моделей для целей обеспечения безопасного функционирования ХТС.

Работа посвящена разработке методологического, алгоритмического и программного обеспечения автоматизированной информационной системы построения систем технической диагностики (СТД) для обеспечения безопасности функционирования технологических процессов в условиях неопределенности функционирования ХТС на основе теории нечетких множеств.

Для достижения поставленной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

Анализ современных методов, подходов и программных средств диагностики состояний ХТС;
Развитие методов и алгоритмов диагностики состояний с использованием метода разделения состояний и математического аппарата нечеткой логики;
Разработка методики построения нечетких моделей для анализа состояний ХТС. Построение на ее основе методики определения состояний для целей технической диагностики химико-технологических процессов (ХТП) и оценки уровня технологической безопасности;
Разработка алгоритмов отображения и преобразования логико-лингвистических моделей, построенных на основе экспертных данных, в виде нечетких логических моделей для решения задач диагностики и определения областей безопасного функционирования ХТС;
Разработка на основе использования предложенных методов и алгоритмов функциональной модели, архитектуры, информационного и программного обеспечения автоматизированной информационной системы построения СТД состояний и определения областей безопасного функционирования ХТС;
Разработка модели диагностики конкретной ХТС и проведение ее апробации на контрольных наборах данных.

Методы исследования. В работе использовались методы концептуального моделирования и системного анализа, аппарат математической логики и теории нечетких множеств, методы оценки состояний технологических процессов, а также методы проектирования сложных программных систем.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Разработаны методика и алгоритмы диагностики состояний на основе использования нечетких моделей для оценки уровня технологической безопасности;
Предложены методика и алгоритмы построения нечетких моделей химико-технологических процессов;
Предложен алгоритм определения области безопасного функционирования на основе построения эталонного набора состояний ХТС.
Разработаны архитектура и программно-алгоритмическое обеспечение автоматизированной информационной системы построения систем технической диагностики состояний и определения областей безопасного функционирования ХТС.

Положения, выносимые на защиту:

Алгоритмы и методика формирования эталонного набора состояний ХТС на основе набора состояний выделенных с помощью экспертных знаний.
Методика определения области безопасного функционирования на базе эталонного набора состояний ХТС.
Методическое и программно-алгоритмическое обеспечение построения нечетких моделей ХТС для целей диагностики.

Практическая ценность и реализация результатов работы. На основе предложенных в работе методов и алгоритмов разработана модель автоматизированной информационной системы построения систем технической диагностики состояний и управления технологической безопасностью. Данная система реализована в среде визуального программирования Borland C++Builder. Система позволяет проектировать СТД химико-технологических процессов на основе готовых программных модулей и может быть использована для создания систем диагностики ХТС, а также в системах поддержки принятия решений на крупных промышленных предприятиях.

Автоматизированная информационная система построения СТД включает в себя алгоритмы формализации и визуализации экспертных знаний, а так же алгоритмы для построения нечеткой модели ХТП и оценки состояний в условиях неопределенности.

В работе также представлены алгоритмы построения дискретных диагностических моделей управления технологической безопасностью ХТП кислотного отделения целлюлозно-картонного комбината (ЦКК).

Разработана общая методика проектирования систем технической диагностики ТП на основе построения нечетких моделей.

Применение разработанной в диссертации системы позволяет снизить затраты труда и времени на создание систем технической диагностики ХТС на конкретном производстве.

Методические и теоретические результаты работы были использованы в учебном курсе «Проектирование Информационных Систем» в Кольском Филиале Петрозаводского Государственного Университета.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и школах:

II Школа молодых ученых и специалистов «Комплексность использования минерально-сырьевых ресурсов – основа повышения экологической безопасности региона» (Апатиты, 2004 г);
VI Всероссийская школа-семинар «Прикладные проблемы управления макросистемами». (Апатиты, 2006г.);
VI, VII, VIII, IX Региональная научная конференция КФ ПетрГУ. (Апатиты, 2003 - 2006 гг.)
X Международная научная конференция КФ ПетрГУ. (Апатиты, 2007 г.);
II Международная научно-практическая конференция «Интеллектуальные технологии в образовании, экономике и управлении» (Воронеж, 2005 г.);
XIV-я Международная конференция «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва, 2006 г.);
II Конференции «Теория и практика системной динамики». (Апатиты, 2006 г.)
XV-я Международная конференция «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва, 2007 г.);
XI Международная научная конференция КФ ПетрГУ. (Апатиты, 2008 г.);
VII Всероссийская школа-семинар "Прикладные проблемы управления макросистемами" (Апатиты, 2008 г).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 28 печатных работ. В том числе: 4 – в журналах рекомендованных ВАК, 6 – материалы международных конференций, 4 – материалы всероссийских конференций, 14 – в других сборниках.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, 6 приложений, заключения, списка литературы (192 наименования). Общий объем работы составляет 189 машинописных страниц, включая 79 рисунков и 23 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации и современное состояние основных решаемых в работе проблем. Формулируются цель и основные задачи исследования. Обосновывается научная новизна и практическая значимость работы. Приводится краткое изложение содержания работы и основных положений, выносимых на защиту.

В первой главе приводится обзор основных проблем и принципов построения систем диагностики ХТС. Рассматриваются концептуальная модель технологической безопасности (ТБ) и проблемы выбора математического описания моделей промышленных систем. Для построения моделей диагностики ХТС в данной работе предлагается использовать дискретные модели и метод разделения состояний, а также нечеткие модели, построенные на основе экспертных знаний.

В работе подробно рассмотрены методология построения дискретных моделей непрерывных ХТС на основе метода разделения состояний для линейных и нелинейных объектов и методика построения дискретных моделей на основе теории нечетких множеств. Эти модели применяются в работе для целей исследования технологической безопасности и диагностики состояний технологических процессов.

При подходе, основанном на использовании нечетких множеств, состояние объекта диагностирования оценивается по значениям технологических параметров, а определение состояния осуществляется на основе применения оценки, которая интерпретируется как степень нечеткого равенства текущего состояния некоторому эталонному состоянию ХТП.

В качестве меры близости между ситуациями принимают степень нечеткого включения и степень нечеткого равенства ситуаций. Понятие степени нечеткого включения базируется на определении степени включения нечетких множеств. Если S_i={< _Si(y)/y>}, S_j={< _Sj(y)/y>}, (yY) - есть нечеткие ситуации, то степень включения ситуации S_i в ситуацию S_j обозначается (S_i,S_j) и определяется выражением:

.

Величина (_Si(y_p),_Sj(y_p)) может быть определена по формуле:

, и является степенью включения нечеткого множества _Si(y_p) в нечеткое множество _{S j}(y_p). Считается, что ситуации S_i и S_j нечетко равны, если (S_i , S_j)  t_inc, где t_inc  [0,6;1] - порог нечеткого равенства, определяемый условиями управления. А степень нечеткого равенства представляется как: (S_i , S_j) = (S_i , S_j) & (S_j , S_i).

В конце первой главы приводится постановка основных задач исследования на основе рассмотренных методов и подходов к созданию систем диагностики и управления технологической безопасностью сложных ХТС. Таким образом, в качестве основных задач работы были выделены:

Обобщение и развитие методов построения и методик применения нечетких моделей для диагностики состояний ХТС.
Разработка алгоритмов отображения и преобразования логико-лингвистических моделей с использованием теории нечетких множеств для решения задач диагностики и определения областей безопасного функционирования ХТС.
Программная реализация предложенных моделей и комплексов алгоритмов в виде автоматизированной информационной системы диагностики состояний и определения областей безопасного функционирования ХТС.

Во второй главе рассматриваются принципы организации и основные составляющие систем диагностики и управления безопасностью. Показан синтез структур опасностей на основе нечетких бинарных отношений и рассмотрены основные вопросы, связанные с разработкой системы диагностики состояний.

Методические принципы построения системы диагностики состояний, развиваемые в этой главе, опираются на понятие центра безопасности и области безопасного функционирования объекта диагностики. Безопасность текущего состояния ХТП может быть оценена по индексу безопасности, который содержательно формулируется как степень удаленности текущего состояния процесса, от центра безопасности и вычисляется через степень включения текущей нечеткой ситуации в нечеткую ситуацию центра безопасности. Также во второй главе приводятся методика и разработанные алгоритмы определения области безопасного функционирования на множестве состояний ХТП.

Для диагностики состояний ХТП разрабатывается методика, основанная на построении области безопасного функционирования (ОБФ) технологического процесса. Для этой цели на множестве всех возможных состояний ХТП, определяемых при помощи экспертного опроса и данных регламента, выделяется центр безопасности (ЦБ) и область безопасного функционирования ХТП, которая является наиболее предпочтительной областью ведения ТП с точки зрения безопасности.

Пусть для объекта диагностики определен центр безопасности – наиболее предпочтительное состояние ведения ТП с точки зрения безопасности – по всем технологическим параметрам: S₀={t¹₀,t²₀,…,tⁿ₀}, tⁱ₀ – центр безопасности для i-го параметра. Тогда, при помощи экспертного опроса, на основе разработанных алгоритмов, может быть построен набор нечетких типовых состояний ХТП s_i^~S^~, (i  1, 2, …, N).

В

этом случае, из множества нечетких типовых состояний ХТП можно выделить некоторое подмножество состояний s_bj^~S^~, где состояния s_bj^~ (j  1, 2, …, K) являются безопасными с точки зрения функционирования ХТП, но не совпадают полностью с центром безопасности. Существование таких состояний обусловлено тем, что они могут иметь отклонения от центра безопасности по некоторым значениям технологических параметров, причем, отклонения по этим параметрам могут быть незначительными (т.е. в пределах значения порога нечеткого включения состояний t_inc [0.6;1]). Множество всех состояний ХТП, удовлетворяющих этому условию будет представлять собой область безопасного функционирования.

Алгоритм нахождения состояний, удовлетворяющих описанным выше условиям, приведен на рис. 1.

Данный алгоритм представляет собой обобщенную методику выделения области безопасного функционирования ХТП. Для его практической реализации были разработаны вспомогательные методики и алгоритмы, наиболее значимыми из которых являются:

Алгоритм формирования набора типовых нечетких состояний;
Алгоритм расчета значений степеней принадлежности для технологических параметров ХТП;
Алгоритм расчета степеней нечеткого включения состояний;
Алгоритм расчета нечеткого равенства состояний.

Третья глава посвящена описанию построения математической модели производства сернистой кислоты в кислотном отделении целлюлозно-картонного комбината (КО ЦКК) на основе уравнений материальных и тепловых (энергетических) балансов. В начале главы дается краткая характеристика ХТП кислотного цеха ЦКК и рассматривается применение методики обнаружения неисправных технологических структур и связей в условиях неопределенности по методу разделения состояний и методики поиска первичной неисправности на основе диагностического графа.

Процесс приготовления сульфитной кислоты включает в себя процесс плавления серы при помощи пара, процесс получения сернистого газа путем сжигания расплавленной серы, двухступенчатый процесс очистки и охлаждения сернистого газа в скрубберах и операцию приготовления сырой сульфитной кислоты в абсорбционной колонне. Для каждого из этих процессов были выделены основные входные и выходные параметры, и описан вывод дискретных моделей и ограничений, которые используются при дальнейшей оценке состояний для целей диагностики ХТП.

Основными показателями работы являются материальные и энергетические затраты, которые выражаются в расходе сырьевых ресурсов (сера, дерево и т.д.) и энергетических составляющих затрат (расхода пара, воды, электроэнергии). Эти показатели для кислотного отделения представлены в табл. 1.

Таблица 1. Основные показатели кислотного отделения
Кислотное отделение
Функция	Величина	Погрешность измерения	Периодичность
Уровень серы в плавильнике Давление пара в плавильнике Расход плавленой серы Расход воздуха на горение серы Расход воды Расход аммиачной воды	Верхний Нижний 0,5-1 МПА 0-1кг/сек 0-3 м³/сек 0-80 кг/сек 0-5 кг/сек	- 2,5% - - 1,5% 1,5%	10С 10С 10С 10С 10С 10С

Основной частью четвертой главы является построение математических моделей рассматриваемых технологических процессов. Построение таких моделей производится в виде дискретных моделей на основе метода разделения состояний.

Вначале дается подробное описание всех подпроцессов получения сернистой кислоты с указанием основных входных и выходных потоков и параметров с указанием их нормальных диапазонов. Далее для каждого из процессов записываются уравнения материальных и тепловых (энергетических) балансов. На следующем шаге строятся ограничения полученных дискретных моделей. Приведем построенные дискретные модели и ограничений для них по процессу плавления серы.

Материальный баланс для твердой и жидкой фаз серы в плавильнике:

Твердая фаза:

; Жидкая фаза:

.

Тепловой баланс для жидкой и твердой фаз:

Для жидкой фазы:

;

Для твердой фазы: .

Ограничения модели для жидкой фазы:

.

Ограничения модели для твердой фазы:

.

В последней части главы приводится описание построения и использования нечеткой модели ХТП. Для построения этой модели и выделения области безопасного функционирования процесса необходимо выделить набор эталонных состояний и вычислить центр безопасности по технологическим параметрам ХТП. Вычисление центра безопасности происходит по экспертным данным на основе разработанного программного обеспечения. В работе приведены расчеты функций центра безопасности по основным параметрам процессов и даны снимки экранов разработанного программного комплекса отображающие методику его расчета.

Рассмотрим, в качестве иллюстрации работы программного комплекса, построение центра безопасности для процесса плавления серы по температуре входного потока пара, расходуемого на плавление. В программном комплексе функций принадлежности отображаются в виде трапеций. Для температуры входного потока пара были выделены 3 функции принадлежности: низкая; нормальная; высокая.

Интервалы изменения данного параметра выделены следующим образом: X = {х₁; х₂; х₃; х₄; х₅} = {(150, 155); (155, 160); (160, 165); (165, 170); (170, 175)}, тогда матрица нечеткого отношения предпочтения xRy - “интервал x значений параметра не хуже (с точки зрения безопасности функционирования технологического процесса) интервала y значений параметра” имеет вид, представленный в табл. 2, а матрица нечеткого отношения доминирования

R^D = R\R^-1 с функцией принадлежности

- в табл. 3.

Таблица 2. Матрица нечеткого отношения предпочтения						Таблица 3. Матрица нечеткого отношения доминирования
xRy	х₁	х₂	х₃	х₄	х₅	R^D	х₁	х₂	х₃	х₄	х₅
х₁						х₁
х₂						х₂
х₃						х₃
х₄						х₄
x₅						x₅

В этом случае, нечеткое подмножество недоминируемых альтернатив согласно

представлено на рис. 2 (интервал х₃ ).

ЦБ	х₁	х₂	х₃	х₄	х₅

Рис. 2. Нечеткое подмножество недоминируемых альтернатив

Чтобы найти область центра технологической безопасности для рассматриваемого параметра необходимо найти

. Так как

, то

- область центра технологической безопасности для параметра температуры входного потока пара, расходуемого на плавление серы. Аналогичным образом проводится вычисление и по другим технологическим параметрам ХТП.

После нахождения центра безопасности и построения нечеткой модели ХТС, следующим этапом для целей диагностики является нахождение индекса безопасности для текущего состояния.

На основе полученных данных о функциях принадлежности и данных о центре безопасности для основных технологических параметров можно рассчитать индекс безопасности и провести его исследование в области существования параметров, т.е. по тем диапазонам шкалы, на которых они существуют.

П

олученные результаты расчетов на примере входного потока пара, расходуемого на плавление серы представлены в виде графика (ломаная линия) на рис. 3. Из рис. 3 видно, что максимальное значение индекса технологической безопасности, находится в области центра технологической безопасности данного параметра, а значение индекса уменьшается с увеличением или уменьшением значения параметра, что соответствует его выходу из области центра технологической безопасности (

). При этом, структура программного комплекса и методики расчета таковы, что чем больше будет выделено интервалов оценки технологического параметра, тем более точным и плавным получится график отображающий значения индекса безопасности на выбранном наборе значений термов.

Для вычисления центров и индексов безопасности по основным параметрам оборудования и систем управления используются те же методики, опирающиеся на построенные функции принадлежности. В этом случае, эксперту необходимо оценить по вероятности отказа оборудования или системы управления значения следующих термов: T₁ – низкая возможность отказа; T₂ – средняя возможность отказа; T₃ – высокая возможность отказа.

Пятая глава посвящена описанию разработанного программного комплекса для диагностики состояний ХТП и управлению технологической безопасностью на основе дискретных и нечетких моделей процесса ("TPE"). В начале главы дается краткая характеристика современных направлений в разработке систем диагностики и управления ХТС, а также средств создания таких систем, используемых на современных промышленных предприятиях. Проводится сравнительных анализ наиболее популярных SCADA-систем и их возможностей. Особое внимание уделяется описанию разработанного программно-алгоритмического обеспечения и реализованной в работе методике диагностики в рамках программного комплекса "TPE". Показаны архитектура разработанного программного комплекса, основные режимы его функционирования и описание назначения и функций основных программных блоков. Приводятся снимки экранов, иллюстрирующие основные этапы его работы. В заключительной части главы приводится методика диагностики неисправностей ХТС на основе деревьев логического вывода. Также описывается программно реализованная в рамках разработанного комплекса TPE, методика дефаззификации нечетких данных о состояниях ТП и выработки управления.

Разработка программного комплекса "TPE" осуществлялась в соответствии с принципами объектно-ориентированного проектирования (ООП) в среде быстрой разработки(RAD) Borland C++Builder. Обобщенная функциональная структура данного программного комплекса представлена на рис. 4.

Программный комплекс "ТРЕ" предназначен для оперативной диагностики состояний ХТП и помощи обслуживающему персоналу в обнаружении зарождающихся отказов, а также поиска неисправностей в ТП. Комплекс имеет два основных режима функционирования: режим обучения и ввода данных об основных технологических параметрах и режим диагностики.

В режиме обучения пользователем должен являться квалифицированный специалист, способный провести необходимые процедуры формализации параметров сложных ХТС. Работа с системой в режиме диагностики выражается в задании пользователем или считывании из источника данных основных диагностических параметров ХТС и получении диагностической информации по текущим состояниям ХТС. Расчет этих параметров производится программным комплексом автоматически. Таким образом, после ввода начальных данных, наличие квалифицированного специалиста для работы с настроенной на конкретную ХТС системой не обязательно. В качестве ЛПР может выступать оператор, технолог или один из руководителей производства.

Комплекс имеет интуитивно понятный интерфейс, реализованный в виде набора форм, на которых приведены интервальные значения основных диагностических переменных с указанием диапазонов их нормальной работоспособности и другой информации, полезной для ЛПР, а также включает в себя главное меню управления системой.

Неизмеряемые диагностические переменные могут быть рассчитаны с помощью блока внешних программ (БВП, рис. 4) в соответствии с выбранной диагностической моделью. В состав комплекса также входят блоки работы с базой данных и блоки обработки и вывода графической информации.

Результатом работы комплекса является принятие решения о том, является ли текущее состояние ХТС безопасным. В случае, если текущее состояние не является безопасным, выдаются рекомендации для ЛПР по приведению текущего состояния в область безопасного функционирования процесса.

В заключении изложены основные результаты, полученные в работе, и рассмотрены направления дальнейшего развития работы по данной теме.

Приложения содержат описания структуры и основных диагностических параметров технологического объекта, диаграммы, описывающие программно-алгоритмическую часть работы и примеры интерфейса программных модулей с основными результатами вычислений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Проведен анализ современных подходов к диагностике состояний и управлению технологической безопасностью на сложных химико-технологических производствах в условиях неопределенности. Исследованы теоретические и прикладные вопросы оценки и управления технологической безопасностью непрерывных ХТП на основе дискретных моделей с целью создания информационной системы диагностики состояний ХТС на основе нечетких моделей. Развиты общие положения организации и построения систем диагностики состояний и управления технологической безопасностью непрерывными химико-технологическими процессами.
Предложено понятие области безопасного функционирования ХТП выделяемой на основе нечеткой модели процесса и центра технологической безопасности. Разработана методика и алгоритм построения нечеткой модели процесса по основным технологическим параметрам на основе экспертных данных.
Предложена методика построения качественных диагностических моделей развития опасностей на основе нечеткой модели процесса и дерева логического вывода и теоретические основы разработки моделей, методов и алгоритмов решения задач диагностики состояний непрерывных ХТП на основе дискретных моделей с применением теории нечетких множеств в условиях неопределенности.
Построены нечеткие модели кислотного отделения получения сернистой кислоты, используемые при исследовании технологической безопасности для целей технической диагностики состояний ХТС.
Разработана методика обнаружения постепенных отказов на основе дискретных и нечетких моделей, для прогнозирования и количественного отображения выхода текущего состояния из области безопасного функционирования ХТП.
С использованием разработанных методик и алгоритмов построены функции принадлежности, центры безопасности, нечеткие модели и области безопасного функционирования для основных технологических параметров кислотного отделения ЦКК с использованием экспертных данных и данных регламента.
Проведено моделирование состояний и параметров технологических процессов кислотного отделения получения сернистой кислоты. В процессе моделирования получены центры и индексы безопасности для основных технологических процессов, которые могут быть использованы при принятии решений по обеспечению технологической безопасности ХТП.
Предложены методика и алгоритмы построения обобщенных нечетких моделей, на примере построения модели кислотного отделения ЦКК для решения задач диагностики и управления технологической безопасностью. Представлено описание компонентного состава разработанных нечетких моделей, отражающее особенности построения различных систем диагностики и управления ТБ непрерывных ХТП.
Показаны пути реализации модели диагностики и управления технологической безопасностью на базе разработанного программного комплекса проектирования автоматизированной информационной системы диагностики ХТП и управления ТБ на основе нечетких моделей.
Разработано формальное представление компонентных составов нечетких моделей для систем диагностики и управления ТБ непрерывных ХТП. Модель предназначена для создания систем в области диагностики и управления ТБ для широкого класса непрерывных (дискретно-непрерывных) ХТП.
Разработана архитектура, алгоритмическое и программное обеспечение, а также режимы функционирования комплекса проектирования автоматизированной информационной системы диагностики ХТП и управления ТБ на основе полученных в работе методик и алгоритмов. Разработано алгоритмическое и программное обеспечение системы диагностики состояний и управления технологической безопасностью (на примере кислотного отделения ЦКК).

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Вицентий, А.В. Разработка подхода к проектированию систем технической диагностики технологических процессов с учетом неопределенных условий их функционирования. / А.В. Вицентий // Москва: Труды Института системного снализа Российской академии наук. "Прикладные проблемы управления макросистемами". 2006. Том 28. С. 264 – 273.
Вицентий, А. В. Проектирование информационного обеспечения задач управления безопасностью технологических процессов. / В.Н. Богатиков, А.В. Вицентий, С. В. Охота, Б.В. Палюх // Научно-практический журнал "Информационные ресурсы России". №3 (79). С. 5-8. 2004.
Вицентий, А.В. Информационные модели на основе CASE-средств промышленных объектов для информационной поддержки принятия решений. / А.В. Вицентий, В.Н. Богатиков, Д.П. Вент, Б.В. Палюх // Междунар. журнал "Проблемы теории и практики управления". Междунар. научно-техническое приложение "Программные продукты и системы". 2003. № 4. С. 29-34.
Вицентий, А.В. Диагностика состояний технологических систем на основе нечетко определенных моделей для целей обеспечения безопасности их функционирования. / А.В. Вицентий // Научно-методический журнал "Вестник Костромского государственного университета им. Н. А. Некрасова". 2006. Том 12. Основной выпуск № 11. С. 8-12.
Вицентий, А.В. Алгоритмы оценки состояний в задачах управления технологической безопасностью. / А.В. Вицентий, С.В. Охота, И.О. Датьев, В.Н. Богатиков // Сб. науч. тр. "Управление безопасностью природно-промышленных систем". Апатиты: ИИММ КНЦ РАН. 2003. Вып. IV. С. 55-61.
Вицентий, А.В. Использование нечетко определенных ситуаций для оценки состояния потенциально опасных технологических процессов и систем. / А. В. Вицентий // Апатиты: Сборник материалов II школы молодых ученых и специалистов (24-26 ноября 2004) "Комплексность использования минерально-сырьевых ресурсов – основа повышения экологической безопасности региона". 2004. С. 5-10.
Вицентий, А.В. Анализ существующих подходов к оценке состояний технологических процессов и систем [ТП, ТС]. / А.В. Вицентий // Апатиты: Сб. науч. тр. КФ ПетрГУ. 2005. Вып. I. С. 6-9.
Вицентий, А.В. Использование интегрального критерия и нечетко определенных ситуаций для оценки состояний технологических процессов и систем. / А.В. Вицентий // Воронеж: Сборник статей II Международной конференции "Интеллектуальные технологии в образовании, экономике и управлении". 2005. С. 421-422.
Вицентий, А.В. Построение системы определения возможности возникновения нештатных ситуаций на опасном производственном объекте с помощью имитационной модели. / А.В. Вицентий // Труды II Конференции "Теория и практика системной динамики". Апатиты: КНЦ РАН. 2007. С. 91-94.
Вицентий, А.В. Задача оптимизационного выбора комплекса мер по уменьшению ущерба на технологическом объекте. / А.В. Вицентий // Труды II Конференции "Теория и практика системной динамики". Апатиты: КНЦ РАН. 2007. С. 95-97.
Вицентий, А.В. Методика диагностики неисправностей ХТС на основе деревьев логического вывода. / А.В. Вицентий, В.Н. Богатиков, А.Е. Пророков, А.Э. Кириченко // Сб. науч. тр. «Управление безопасностью природно-промышленных систем». Апатиты: ИИММ КНЦ РАН. 2007. Вып. VI. С. 3-15.
Вицентий, А.В. Постановка задачи управления рисками непрерывных химико-технологических процессов как задачи оптимизации. / А.В. Вицентий, Н.А. Тоичкин, С.В. Охота, В.Н. Богатиков // Сб. науч. тр. «Управление безопасностью природно-промышленных систем». Апатиты: ИИММ КНЦ РАН. 2007. Вып. VI. С. 11-12.
Вицентий, А.В. Формализация интегрального критерия оценки состояния технологических систем (на примере выпарной установки для производства хлора и каустика. / А.В. Вицентий // Апатиты: Сб. науч. тр. КФ ПетрГУ. 2006. Вып. II. С. 6-7.
Вицентий, А.В. Разработка метода оценки состояний технологических процессов и систем на основе нечетко определенных моделей. / А.В. Вицентий // Москва: Сборник трудов XIV-й Междунар. конф. Института Проблем Управления РАН. "Проблемы управления безопасностью сложных систем". 2006. С. 477-479.

Подписано в печать 27.10.08

Физ. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №

Типография ТГТУ

170026, г. Тверь, наб. Афанасия Никитина, 22

Blog

Исследование технологической безопасности на основе нечетких моделей для целей технической диагностики состояний химико-технологических процессов

Содержание