автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Беспроводная сенсорная телекоммуникационная система контроля утечек метана из магистралей газотранспортной сети

На правах рукописи

Бушмелев Петр Евгеньевич

БЕСПРОВОДНАЯ СЕНСОРНАЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ УТЕЧЕК МЕТАНА ИЗ МАГИСТРАЛЕЙ ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ

Специальность 05.12.13 — Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2014

2 5 ИА.П 2СМ

005549313

Работа выполнена в государственном бюджетном образовательном учреждении высшего

профессионального образования «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры» и в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Увайсов Сайгид Увайсович,

доктор технических наук, профессор

Краснов Андрей Евгеньевич, доктор физико-математических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского», профессор кафедры «Информационных технологий»

Проферансов Дмитрий Юрьевич, кандидат технических наук, компания ОАО «Т-Платформы», г. Москва, заместитель генерального директора

ФГУП «Центральный научно-исследовательский радиотехнический институт им. Академика А.И. Берга», г. Москва

Защита состоится 19 июня 2014 г. в 16-00 на заседании диссертационного совета Д212.048.13, созданного на базе федерального государственного автономного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», по адресу: 109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., д.З, зал заседаний ученого совета (к.217).

С диссертацией можно ознакомиться на сайте http://www.hse.ru/sci/diss/ и в библиотеке Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» по адресу: 101000, Москва, ул. Мясницкая, д.20

Автореферат разослан /К. _2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., профессор

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Магистральные газопроводы (МГ) России представляют собой сложную распределенную систему. Общая протяженность линейных участков (ЛУ) по оценке Газпрома составляет порядка 160 тыс. км. Проведенный в работе анализ показал, что около 40% ЛУ выработали свой номинальный ресурс, который составляет 30 лет. То обстоятельство, что магистрали в большей части проложены в крайне неблагоприятных климатических условиях, обусловливает их интенсивный износ и старение.

Поэтому крайне актуальной остается проблема контроля и мониторинга технического состояния (ТС) магистралей и оборудования газотранспортной сети (ГТС). Этой проблеме посвящено достаточно много работ, как в нашей стране, так и за ее пределами, в частности, работы Плюснина И.И., Гумерова А.Г., Медведева Е.М., Бондаренко П.М. и др. авторов.

В отечественной и зарубежной промышленности налажено производство широкого спектра оборудования - это внутритрубные сканеры, ультразвуковые и вихретоковые дефектоскопы и другие средства неразрушающего контроля и диагностирования. Однако применение на практике этих устройств не всегда эффективно в силу локального характера их возможностей, а применение глобальных средств мониторинга на основе авиационного и космического зондирования не всегда оправдано.

В связи с этим разработка новых эффективных методов и средств контроля и мониторинга газовых магистралей, выработавших свой номинальный срок службы, а это более 60 тыс. км, является на сегодняшний день крайне актуальной научной и практической задачей. В работе предлагается решение проблемы, основанное на современных достижениях в области телекоммуникаций.

Таким образом, объектом исследования является процесс мониторинга технического состояния газотранспортной сети, а предметом - методы и средства автоматизированного контроля утечек газа из протяженных линейных участков МГ, выработавших срок службы или имеющих малый остаточный ресурс.

Диссертация соответствует паспорту специальности 05.12.13 в части пунктов: 12 -«Разработка методов эффективного использования сетей, систем и устройств телекоммуникаций в различных отраслях народного хозяйства» и 13 - «Разработка методов совмещения телекоммуникационных, измерительных и управляющих систем».

Цель и задачи диссертационного исследования

Целью диссертационной работы является повышении эффективности эксплуатации и обслуживания линейных участков магистральных газопроводов путем создания автоматической беспроводной сенсорной телекоммуникационной системы контроля утечек в ГТС.

Для достижения цели в диссертационной работе поставлены и решены задачи:

1. Анализ проблемы, методов и средств контроля состояния ГТС.

2. Разработка концепции построения телекоммуникационной системы автоматического контроля утечек газа из магистрали, со сроком эксплуатации, превышающим нормативный.

3. Разработка метода контроля ТС МГ, основанного на применение беспроводных модулей (БМ) сенсорной телекоммуникационной системы (СТС).

4. Разработка алгоритма функционирования БМ сенсорной телекоммуникационной системы.

5. Разработка сенсорного устройства детектирования утечек метана.

6. Разработка способа и метода передачи информации, а также системы электроснабжения беспроводных модулей.

7. Разработка алгоритма влияния розы ветров, при размещении БМ телекоммуникационной системы вблизи газопровода.

8. Разработка автоматизированной системы проектирования СТС учитывающей: розу ветров; рельеф местности вдоль трассы МГ; чувствительность датчика метана; мощность приемопередатчика.

9. Апробация и внедрение результатов исследования.

Методы исследования

В процессе решения поставленных задач использованы принципы системного подхода и объектно-ориентированного программирования, теории вероятностей, методы математического и имитационного моделирования, технической диагностики и неразрушающего контроля, а также численные и натурные экспериментальные методы исследования.

Научная новизна результатов, выносимых на защиту состоит в развитии теории и методов построения беспроводных телекоммуникационных самоорганизующихся сетей. При этом:

1. Предложена концепция построения телекоммуникационной системы контроля ТС МГ, выработавших номинальный срок службы, которая в отличие от известных основана на технологиях и средствах беспроводных сетей.

2. Разработана автоматическая телекоммуникационная система, которая в отличие от известных позволяет контролировать утечки метана в непрерывном режиме и при

этом учитывает розу ветров, чувствительность датчика метана, мощность приемопередатчика беспроводной сети и ограничения, накладываемые особенностями рельефа местности вдоль трассы газопровода.

3. Разработан алгоритм функционирования БМ сенсорной телекоммуникационной системы, который заложен в аппаратно-программной реализации детектора утечек метана (ДУМ) и предложено решение по организации электропитания БМ сенсорной телекоммуникационной системы, включающего в себя возобновляемые источники энергии.

4. Для оценки эффективности использования аппаратных ресурсов разработана имитационная модель распределенной беспроводной сети, учитывающая показатели надежности элементов системы и возможность моделирования взаимодействующих параллельных процессов с реализацией логики преобразований во времени.

5. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований предложена инженерная методика .контроля утечек метана из газовых магистралей беспроводными модулями сенсорной телекоммуникационной системы.

Практическая значимость результатов работы

Значимость результатов работы состоит в том, что разработанная сенсорная телекоммуникационная система контроля утечек газа позволит объединить в едином пространстве территориально разнесенные технические, телекоммуникационные, диагностические и информационные средства, а также автоматизировать процесс сбора, обработки и визуализации информации, оценки объемов утечки метана в реальном масштабе времени, для организации эффективного централизованного управления техническим состоянием, обслуживанием и ремонтом ЛУ МГ.

Внедрение разработанной телекоммуникационной системы, методов, моделей, алгоритмов, аппаратно-программных средств и методического обеспечения направлено на решение задач эффективной и безаварийной эксплуатации ЕСГ РФ.

На защиту выносятся:

1. Автоматическая телекоммуникационная система для контроля утечек метана из ЛУ ГТС и концепция ее построения.

2. Алгоритм функционирования беспроводного модуля сенсорной телекоммуникационной системы автоматического контроля.

3. Инфологическая и имитационная модели телекоммуникационной системы мониторинга технического состояния распределенной ГТС.

4. Инженерная методика обследования ЛУ ГТС с применением беспроводной сенсорной телекоммуникационной системы.

Реализация и внедрение результатов работы

Разработанные в диссертационной работе методы, алгоритмы, программно-аппаратное и методическое обеспечение использованы при выполнении НИОКР в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, по теме: «Разработка методов и аппаратурных средств лазерно-информационной технологии мониторинга газотранспортных объектов», шифр заявки «2010-1.1-122-084-032», в рамках Государственного задания Правительства ХМАО-Югры, утвержденное 01.07.2010г. №116, на НИР СурГУ «Организация и проведение научных исследований, научно-технических и опытно-экспериментальных рабо на период 2012-15гг.» по теме «Мониторинг парниковых газов в Югре с помощью лазерно-информационных технологий», а также в рамках хоздоговоров №177-08-Ю/ВОУ/В22-252310 от 31.08.2010г. по теме «Оказание услуг по проведению экспертизы эмиссии метана из крановых узлов на соответствие требованиям СТО Газпром 031-2007».

Основные результаты диссертационной работы внедрены в ООО «ЛИТТ» при Томском государственном университете, в центре лазерных технологий СурГУ, а также в учебный процесс государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры» на кафедре «Автоматизированные системы обработки информации и управления» и федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики». Внедрение результатов диссертационной работы в газотранспортную отрасль и учебный процесс вузов подтверждено соответствующими актами внедрения.

Апробация результатов работы. Работа в целом и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались на 17 международных и 2 российских научных конференциях с 2007 по 2013 годы: Всероссийская НПК студентов, аспирантов и молодых ученых «Инноватика», 2007 г., 2010 г. (г. Томск, Россия); Russian-Chinese Symposium on Laser Technologies, 2008 г. (г. Томск, Россия); международный симпозиум «Новые информационные технологии и менеджмент качества (NIT&MQ)», 2008 г., 2009 г., (Турция); международная студенческая конференция школа - семинар «Новые информационные технологии», 2010 г. (г. Судак, Украина); международная НПК «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 2010 г. (г. Санкт-Петербург, Россия); международная НПК «Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий «ИНФО», 2008 г., 2010 г., 2011 г., 2012 г., 2013 г. (г. Сочи, Россия);

международный симпозиум «Надежность и качество», 2008 г., 2009 г., 2011 г., 2012 г., 2013 г. (г. Пенза, Россия); международная НТК «Инновационные информационные технологии Л2!», 2012 г., 2013 г. (г. Прага, Чехия).

Публикации. По теме работы опубликовано 27 работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК для публикаций результатов диссертаций и 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, а также 6 отчетов по НИР.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка использованных источников из 114 наименований и приложений, включающих в себя акты внедрения. Объем основной части диссертации - 213 страниц, объем приложений - 3 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены объект и предмет исследования, изложены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна и практическая значимость полученных результатов, а также показана логическая связь глав диссертационной работы.

В первой главе проведен анализ газотранспортной отрасли и показано, что газовая отрасль является базовой для российской энергетики и экономики в целом. Добываемый природный газ поступает в МГ, объединенные в ЕСГ России потребителя. Линейные участки МГ, как и вся техносфера, являются стареющими, основные из них были введены в эксплуатацию в 1960-1980-х гг., сегодня порядка 35 % МГ отработали более 33 лет, номинальный срок службы.

Анализ технического состояния ЛУ МГ ОАО «Газпром» представлен на рисунке 1, где условно представлена труба, в торце которой (по часовой стрелке) изображены различные толщины труб, начиная с участка синего цвета, трубы, находящиеся в эксплуатации 10 лет и менее (всего - 14,56% и общая длина 24,9 тыс. км). Далее, в торце, условное уменьшение толщины трубы (из-за старения, а значит появления ржавых каверн, стресс-коррозии и т.п., в этих местах, фактически труба будет тонкой), это же показано в цилиндрической части трубы (одновременно указан % таких труб и соответствующая их длина, в тыс. км). Перемещаясь по трубе, начиная с красного цвета, приведем ТС МГ:

• красным цветом выделены трубы (всего - 4,91%, и общая длина 8,4 тыс. км), находящиеся в эксплуатации более 50 лет, которые в свою очередь находятся в аварийном состоянии - требуют срочной замены; оранжевым цветом выделены трубы (всего - 10,9%, и общая длина 18,8 тыс. км), находящиеся в эксплуатации от 40 до 50 лет, которые также находятся в предаварийном состоянии;

• желтым цветом отражено количество ЛУ МГ, находящихся в эксплуатации от 30 до 40 лет (всего - 21,5%, и общая длина 36,8 тыс. км);

• зеленым цветом отражено количество ЛУ МГ, находящихся в эксплуатации от 20 30 лет (всего — 36%, и общая длина 61,7 тыс. км);

• голубым цветом отражено количество ЛУ МГ, находящихся в эксплуатации от 10 до 20 лет (всего - 12%, и общая длина 20 тыс. км);

• синим цветом отражено количество ЛУ МГ, находящихся в эксплуатации от порядка 10 лет (всего - 14,6%, и общая длина 24,9 тыс. км);

• фиолетовым цветом отражено количество восстановленных ЛУ, после капитального ремонта (всего - 2,5%, и общая длина 2,5 тыс. км), как правило, замены трубопроводов, но в пределах существующей длины МГ.

Практика показывает, что большая часть аварий на МГ связана с коррозией, возникающей из-за выхода из строя изоляционных покрытий и старения труб. Второе место занимают дефекты в сварных стыках. В работе приведена обобщенная классификация дефектов и повреждений, которые могут возникнуть при эксплуатации МГ, причины их возникновения. Проведённый анализ существующих методов диагностирования ТС магистралей, а также средств измерений, используемых для анализа утечек природного газа, показал, что эти методы являются малоэффективными, так как в отдельности позволяют получить лишь разнородные параметры, не обеспечивая при этом всего объема необходимой информации о ТС ГТС и динамике их изменения.

В связи с этим было предложено использовать возможности современных телекоммуникационных технологий, построенных на основе распределенных беспроводных

О - 10 лет

Рисунок 1 - Техническое состояние МГ ОАО «Газпром»

сенсорных сетей (БСС) в аспекте создания на их основе системы контроля утечек газа и мониторинга ТС элементов ЛУ МГ.

Целесообразность внедрения беспроводной связи в телекоммуникационную систему обусловлена следующими преимуществами: высокой надежностью; многоуровневой системой безопасности; способностью к самоорганизации и самовосстановлению в случае сбоев; возможностью организации сети различной топологии; увеличение дальности связи без дополнительного усиления радиосигнала; простотой установки, настройки и обслуживания оборудования; длительным сроком автономной работы; обеспечение взаимозаменяемости сетей и узлов; контроль целостности данных; низкое энергопотребление.

С учетом результатов проведенного анализа сформулирована цель и поставлены задачи диссертационной работы.

Во второй главе сформулированы основные требования, предъявляемые к аппаратно-программным средствам (АПС), и предложена концепция СТС КУГ из объектов ГТС, разработанная в соответствии с требованиями цифрового открытого стандарта беспроводной связи ¿[¿Вее. Система строится так, чтобы сбалансировано дополнять существующие и разрабатываемые сети связи, охватывая с различной плотностью протяженные участки МГ.

В состав такой многоуровневой системы входят: устройства локального диагностирования утечек газа - сенсоры (детектора); автономные источники питания, поддерживающие данную систему в рабочем состоянии; телекоммуникационные устройства, обеспечивающие беспроводную связь на близкие расстояния; сеть стационарных и мобильных пунктов приема, обработки и распределения полученной информации; программные средства, обеспечивающие обработку данных и объединенные в единую автоматизированную систему управления.

Для более глубокого понимания разрабатываемой структуры и компонентов СТС КУГ была разработана инф о логическая модель предметной области. Модель реализована посредством САБЕ-средств, среды визуального моделирования и проектирования СА Ва1аМос1е1ег 8 и предназначена для управления эксплуатацией и обслуживания ЛУ МГ, посредством интуитивно понятного графического интерфейса, обеспечивающего эффективный процесс организации, управления и администрирования таких аспектов деятельности, как диагностирование и мониторинг технического состояния ЛУ МГ. Для описания работы СТС используется 26 стержневых сущностей (рис. 2).

Часть инфологической модели отводится характеристике аппаратных средств, используемых в системе, а также условиям, при которых эксплуатируются данные устройства. Управление данной автоматической системой осуществляется на базе телекоммуникационных и информационных технологий, позволяющих осуществлять сбор, обработку, анализ, отображение, распространение и прогнозирование информации посредством программно-аппаратных средств на основе баз данных, электронных карт и другой информации. Схема архитектуры СТС, с учетом трех основных уровней управления, представлена на рисунке 3:

щяяяш

¡¿»■■«■.•и« ..

Щмкмнн ■ ■ дзщмммцдД!

Участок ЛГГ

«НИГО ШШШШШж

ни

Шм^в

'•«сиг*"»« ' I

'Ъ-тЖии. * Ц

за». ■

I

|Н «Мб . ^¡¡фШШШЩЩ&ЩтШ/,

ЩШфМшШ^ШЩ!

|Мвтваяаннъм

Ч. « • ч"| ~ ичтиУч« ... ■]■

' «Л* '»С. *

шишшя

г ¡илч?;'

Сенсорная сеть

юян

т «Кил Ц1< ш™ -г л,

[ЗиЯМ»?

ИдИИ

СМ«-*.*. » • - , 1

Рисунок 2 - Мифологическая модель. Характеристика аппаратных средств

г- .....—

- 11».1-1ич1Г1 г Ц1ППЫ чи:Ч

¿кШШШщшшшшш

Аппаратный уровень правления

¡¡гайк^^

.а

^Координатор^

Локальный уровень управления

■ '^НМ

йейй» .ШЕЕ 802.15.41:;

О - I

лв

»41

О

Рисунок 3 - Архитектура СТС с учетом уровней управления -10-

• локальный уровень - средства локального диагностирования, в виде БМ состоящего из ДУМ, радиопередающего устройства, автономных источников питания (АИП);

• аппаратный уровень - телекоммуникационные средства, осуществляющие передачу и прием информации по каналам связи распределенной сенсорной сети;

• клиентский уровень - программное обеспечение, включает в себя ряд серверных и клиентских компонентов, взаимодействующих между собой через базу данных, обеспечивающие прием, накопление, хранение, обработку, отображение, вывод, анализ и передачу информации, поступающей от оборудования системы для принятия управленческих решений.

На каждом уровне управления реализованы свои функциональные задачи, основными являются: обеспечение различных режимов работы аппаратных и программных средств СТС; передача информации от территориально распределенных БМ; автоматическое слежение за состоянием ЛУ МГ с обнаружением и локализацией мест повреждения газовой магистрали; сбор, передача, отображения, хранения, обработка и анализ информации о состоянии оборудования и объектов ГТС; обеспечение эксплуатирующей организации информацией о состоянии технических средств, в том числе об отказах - дефектах ЛЧ МГ, зарегистрированных СТС.

На основе проведенного анализа была разработана функциональная модель сенсорной сети, позволившая, используя возможности диаграммы ГОЕРО, графически отразить информационные связи, потоки данных между элементами системы и внешней средой, а также бизнес-процессы, происходящие в системе. Это в свою очередь позволило разработать структуру СТС (рис. 4), построенную на основе совокупности различных аппаратно-программных средств и, представляющую собой БСС, состоящую из множества распределенных вдоль газопровода БМ, точек сбора информации, серверов, \УеЬ-сайта клиента.

:

' Миом. ......О

■ г

■МММН

и

№ «

¥ Ч? ЙН "I8 ¥ ¥

,1 - а. I б 11 .§ к й—щ ,

гм-л «ММ и« 6Ш; тем би-< ем-г, бм-п

Рисунок 4 - Обобщенная схема телекоммуникационной системы КУГ

Беспроводная сенсорная сеть состоит из двух одинаковых ветвей с N - количеством БМ, каждая ветвь охватывает половину расстояния до следующей и предыдущей КС, при этом первый БМ каждой ветви, устанавливается непосредственно вблизи ЭВМ, к которой подключается через интерфейс USB. ЭВМ размещаются на каждой КС и оснащаются программным обеспечением (ПО), которое в виде автоматизированной систему управления (АСУ) «Мониторинг», состоит из нескольких подсистем, реализующих определенные задачи. Сложность системы обуславливается высокой совокупностью различных технологий, которые необходимо применить для получения готового продукта. Достоинством является то, что БСС обладает большой мобильностью и возможностью установки БМ в любом труднодоступном месте МГ. Также несомненным плюсом является получение данных в реальном масштабе времени.

Разработка СТС, на базе БСС, работающей в реальном масштабе времени, позволяет не только быстро развернуть ее в труднодоступных районах, но и эффектно решать задачи мониторинга газопроводов, предоставляя операторам системы возможность отслеживать наличие утечек газа, а также обнаруживать места несанкционированного доступа и повреждений на объектах ГТС.

На основе анализа вычислительных систем массового обслуживания была проведена аналитическая оценка СТС КУГ, позволившая сделать вывод о предпочтительном использовании БСС при данной реализации, в основу которой должны быть заложены функции управления процессом обмена и преобразования информации между различными устройствами.

В третьей главе сформулированы требования, представлен состав, технические характеристики и функциональные возможности основных сегментов сенсорной сети, разработан принцип размещения БМ вдоль магистрали на основе учета метрологических и эксплуатационных факторов, который в свою очередь положен в основу технологии проектирования СТС КУГ. Приведена обобщенная структура БМ, главного элемента СТС, выполняющего следующие основные функции: обнаружение утечки газа; фиксирование времени обнаружения; зарядка устройств; передача собственной и ретрансляционной информации. БМ состоит из: детектора утечки метана; приемо-передающего устройства (ППУ); автономного источника питания.

ДУМ (рис. 5) является чувствительным элементом определяющим наличие утечек газа из ЛУ МГ, который состоит из высокочувствительного инфракрасного датчика-газоанализатора, предназначенного для автоматического непрерывного измерения концентраций метана (СШ) в воздухе (открытом пространстве) над газовыми магистралями и энергонезависимой памяти. В работе приведен анализ выбора основных элементов ДУМ, а также схема подключения.

Описан метод обнаружения утечек метана из газопровода, основанный на математической модели диффузионного рассевания газообразных примесей в атмосфере, позволивший рассчитать изолинии концентрации газов в вертикальном и горизонтальном сечении облака метана, а также поля концентраций, создаваемые точечными источниками (коррозионными свищами) выбросов газа из трубы.

пмп

КЛАЛА

®®1

Г

».д.вй|М8|

I

елилг ■

ЩШШшШШЖ

Л..Л. ШНЖн

Рисунок 5 - Детектор утечки метана

Пространственное распределение приземной концентрации метана (ПКМ) в точке с координатами х, у, г определялось по формуле: с(х, у, г) = г (и) ■ ст ■ Бх (х, и) ■ ^ (х, у, и) ■ 5г (х, и), А-М 'П

где ст =-ту— Л . тах значение ПКМ; г(и)- функция, учитывающая влияние

НЛ

скорости ветра и на тах значение ПКМ; (х, и), (х, у,и) , 8х(х,г,и) - функции,

учитывающие распределение ПКМ вдоль (оси х), поперек (ось у), по высоте (ось г) облака выброса; А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М -массовый расход метана, выбрасываемого в атмосферу; п - коэффициент, учитывающий

условия выхода метана из отверстия в трубе; Н - высота источника выброса над уровнем £>

поверхности земли; К =-, где К; - объемный расход метана, определяемый по

8 ■У1

" Щ, О - диаметр отверстия в трубе, м>! - средняя скорость вытекания метана в

атмосферу из трубы через отверстие площадью 5 определяется как:

где р!,ро - атмосферное давление и давление метана в трубе; р^ - плотность метана в трубе;

у-1

2у Р0 1- Р\ У

г-1Р0 [р0;

У = ~- показатель адиабаты газа (для метана у=1,33). Приведенный массовый расход

утечки метана из трубы определяется как: М =5 -^-Г'

[у+1) Уг+1

Величина концентрации утечки метана в облаке выброса из газопровода рассчитывается из: . "V

<?(*) = 1 с^уУУ

* >

-Ут

где ут - порог чувствительности датчика метана. Величина С^(х,у) = С /А,

приведенная к единице высоты, представляет собой усредненное количество метана, содержащегося в приземном слое атмосферы толщиной 1 м.

Согласно, проведенным экспериментальным исследованием и полученным расчетным данным, были построены изолинии газового облака (рис. б) из отверстия определенного диаметра й при разных скоростях ветра и.

Изолинии, с учетом чувствительности ДУМ и области покрытия ППУ, позволили получить предельные параметры размещения БМ вдоль ЛУ МГ. На рисунке б представлено распределение С вдоль оси л: облака выброса, при ветре (и=5 м/с), характерном для ЛУ, длиной порядка 100 км, расположенного в северной части Сургутского района ХМАО.

При этом, учет таких метеорологических характеристик как роза ветров и роза скорости ветра, которые обрабатывались по специально разработанному алгоритму векторного анализа метеорологических данных за различные периоды (рис. 7), а также характеристик: рельефа местности; подстилающей поверхности; эксплуатационных (чувствительность сенсоров, область покрытия ППУ, с учетом отказоустойчивости БСС), позволили уточнить на стадии проектирования СТС позиционирование БМ по горизонтали ЛУ МГ.

Концентрация примеси (рргггм)

50 100 150 200 250 300 350 400

горизонтальная ось X, совпадающею с осью факела (м)

Рисунок б - Изолинии распределения концентрации метана вдоль оси облака выброса

Рисунок 7 - Анализ розы ветров (а) и розы скорости ветра (б) в районе г. Сургута, на февраль 2010 г.

Проведенные исследования показали, что присутствует ежегодная повторяемость в оценке розы скоростей ветра для каждого сезона, в результате с учетом рассчитанных вертикальных изолиний распространения облака газа, были получены параметры размещения БМ по высоте. Разработанная методика позиционирования, позволяет размещать БМ на трассе МГ так, что облако утечки метана обязательно будет распространяться в направлении БМ, где будет обнаружено ДУМ и вычислена ее концентрация на ЭВМ. Кроме того, сбор метеоданных в реальном масштабе времени с учетом методики позиционирования БМ и времени поступления информации об утечке, позволит с высокой точностью определять место дефекта.

Приведена схема ППУ, состоящего из микроконтроллера, приемопередатчика, встроенной антенны, флэш-памяти, внешних схем согласования уровней USB, RS232, цифрового порта. Передача информации посредством ППУ, осуществляется в полудуплексном режиме для уменьшения потребляемой мощности в определенные моменты времени, от интервала между передачей пакетов зависит мощность выбираемых АИП. В результате проведенного анализа было выбрано устройство MLM-DB2, предназначенное для создания распределенных беспроводных систем сбора данных и реализующее все функции по работе с радиоканалом и сетевым взаимодействием. Основными характеристиками, которого являются: стандарт IEEE 802.15.4; диапазон частот 2400-2483,5 МГц; скорость последовательного интерфейса управления от 9600 до 921600 бит/с; уникальный 48-разрядный серийный номер; флэш-память объемом 4 Мб; энергопотребление 9 мкА. В устройство интегрирован сетевой стек MeshLogic, алгоритм работы которого представлен на рисунке 8, оптимизированный для решения задач по передаче данных от множества устройств до одной или нескольких точек сбора, управление выполняется набором API-команд.

В связи с тем, что из всех устройств, входящих в беспроводной модуль ППУ потребляет наибольшую мощность в основных режимах «приема - передачи», актуальным становится расчет максимального времени работы БМ в этих режимах. Так как размер всех кадров одинаков, то объем передаваемой информации й/, где i - количество модулей, а также принимаемой, от одного БМ к другому ai....aN будет все время увеличиваться на один кадр,

при этом общий объем передаваемой и принимаемой информации в сети будет всегда одинаков.

Рисунок 8 - Алгоритм работы сетевого стека

В результате проведенных расчетов для СТС КУГ было получено, что при количестве N БМ, рассматриваемых на участке МГ, где N=500. Информация, передаваемая первым БМ7, (т.е. размер 1 пакета), равна сн=Ъ2 бит, тогда размер для адг определяется как

где б? - шаг прогрессии, принимается, что с1=аи В итоге информация, передаваемая БМ500, составляет ед=16000 бит. Объем информации, передаваемой системой через все БМ, составляет 5^=((а1+од)/2)*№=4*106бит. Таким образом, БМ с заданным периодом выполняют считывание и аналого-цифровую обработку сигналов с подключенных к ним детекторов, а также осуществляют их первичную обработку. Далее полученные результаты в виде пакета с цифровыми данными передаются в ЭВМ.

Рассчитана система электропитания БМ и разработана структура АИП, состоящего из аккумулятора, солнечной батареи (ветрогенератора), гибридного регулятора, приведена схема подключения данных устройств.

Оценка эксплуатационных возможностей качества аппаратных средств (КАС) СТС была проведена на основе сопоставления показателей модели СТС, с существующими аналогами, основными критериями сравнения являлись: технические и эксплуатационные характеристики, информационные свойства и программное обеспечение. Был задействован алгоритм, реализованный в ПО «Контроль КАС», базирующийся на оценке числовых и функциональных параметров, которым в свою очередь присваиваются экспертные коэффициенты, позволивший сделать вывод о высоком уровне новизны предложенных решений. Результаты исследований показали, что СТС обеспечивает качественное обследование объектов МГ за счет: автоматизации поиска утечки газа; точной локализации и идентификации участков, на которых образуются дефекты; высокой вероятности

определения ложных утечек; высокой отказоустойчивости БСС; возможности передавать информацию на следующий, после вышедшего из строя, БМ; оценки и прогнозирования ТС магистрали.

В работе разработана имитационная модель надежности передачи данных БМ, а также произведен расчет надежности телекоммуникационной системы на отказ.

В четвертой главе сформулированы требования и разработано специализированное ПО, отмечается, что управление СТС КУГ осуществляется на основе АСУ «Мониторинг», построенной на базе перспективных сервис - ориентированных технологий. В основу разработки АСУ (рис. 9) заложены принципы, позволяющие обеспечить максимальную эффективность при ее функционировании: эргономичный и доступный интерфейс; модульная архитектура, дающая возможность развивать функциональность системы; использование интернет - технологий, упрощающих доступ пользователей к информации; взаимосвязь подсистем посредством хранилища данных; инструменты пространственного анализа и позиционирования объектов; интеграция информации в другие информационные системы. Основным назначением АСУ является, повышение эффективности управления и контроля за ТС ЛУ МГ, для обеспечения безаварийной и длительной эксплуатации объектов ГТС.

В работе приведены характеристики и функциональные задачи всех подсистем представленных на рисунке 9.

1СфркТОВ,М*Мро|1ПЫ0ЪПрТЬ|,М>1рЧИПЯТЫ,!)р1 « I,ЧГ 71411П1П пмтолпааюш 1» пггсрииШр я тр^

шиш !Ш!|11 УГро'з.1 . ■ ¡ашишш! яи| 1ИШИШ Под« ^ТемШШ шсгр^т^ШаннШг

Л- аШаи! Я£В£4 жшШИ Щцй

Подсистема «Контроль.; 5 с' о о о р уд о и а н '■:^; • IIодсп стём а; ; |§; щ^рШннз^инЩЩ

"ГТ Хранилище 1 1ПШ1\ . Ц ^

__ Щ

гЯкЯЯЯВЯНЯ "Щ ПиПИПРЧЛ Подсистема^ (•

1111В .■.ОпграторС1С>

^ .........,

ВыходныеI данные;; Таблицы» ^

информация об . утечках, .электронные - карты, координаты,:."''¡сигналы^-время,:; роза 'ветров,"

Рисунок 9 - Структурная схема АСУ «Мониторинг»

Использование данной АСУ позволит: обеспечить бесперебойное функционирование ГТС путем объединения бизнес - логики и моделей данных, связанных с эксплуатацией МГ; получить защищенный авторизированный доступ к функциям системы с любого рабочего места, без установки специального ПО; использовать многооконное представление материалов с возможностью одновременного отображения различных технологических характеристик МГ; улучшить взаимодействие всех диспетчерских служб, при наличии общей информационной платформы; точно позиционировать места обнаруженных утечек газа посредством БМ с привязкой к электронной карте; сохранять историю по чрезвычайным ситуациям и прогнозировать негативные последствия от аварий на окружающую среду; обеспечивать информацией специалистов, отвечающих на разных уровнях управления и контроля за ТС МГ; взаимодействовать с интеллектуальным оборудованием СТС и другие.

Автоматизация процесса расчета и позиционирования БМ вдоль трассы МГ при проектировании СТС КУГ, реализована ПО «Проектирование СТС». Алгоритм работы представлен на рисунке 10, он учитывает влияние метеорологических факторов (розы ветров и скорости ветра) на распространение газового облака и типов подстилающих поверхностей для принятия решения по оптимальному размещению БМ.

Рисунок 10 - Алгоритм работы ПО «Проектирование СТС»

Участок МГ: Сургут -Тюмень, протяженность участка: 637км.

БМ - 52, координаты: 60.929765, 72:450371, включен учет розы ветров,

пр е о б лад ающе е направление ветра: северо-восток.

Состояние: Утечка газа1( III

В качестве внешней среды для данного ПО выступают: сеть Интернет позволяющая отображать БМ на карте с использованием \УеЬ-сервисов «Ооо^ешаря» и «Погода России», откуда поступают данные с метеостанций; электронные карты трассы МГ.

Расчет кратчайшего расстояния б/ между двумя точками на сферической поверхности определяется как:

d = 2r arcsin| Jsin2| 2 ^ 1 | + cos(^)cos(02)sm:

где г - радиус сферы, ф/, <¡>2 - широта первой и второй точки, щ,Л2 - долгота первой и второй точки. Тогда число БМ,

п = round]

f-Ч

{length)

где length - задаваемый пользователем числовой параметр, принимающий значения от 70 до 100, с шагом 5.

Вероятность того, что БМ будет располагаться справа от ЛУ МГ:

= weight

cos(a:)

где б - угол между направляющим вектором к ЛУ МГ и усредненным единичным вектором направления ветра, преобладающим на выбранном участке, weight- «вес» типа подстилающей поверхности. Вероятность того, что БМ будет располагаться слева от ЛУ МГ:

Рисунок 11 - Результат работы ПО «Проектирование СТС»

Результат работы ПО «Проектирование СТС» представлен на рисунке И, где на электронной карте ЛУ МГ «Сургут - Тюмень», установлены БМ, позиционирование которых осуществлялось с учетом влияния розы и типа подстилающей поверхности. Анализ данных об утечках газа на объектах ГТС производится персоналом посредством ПО «Оператор СТС», призванной объединить всю полученную информацию для удобного хранения в БД и последующего её использования при оценке событий.

Инженерная методика процесса мониторинга ЛУ МГ посредством БМ, представленная в виде контекстной диаграммы и реализованная средствами функционального моделирования бизнес-процессов, позволяет упорядочить последовательность всех этапов проведения работ, сопоставив их с соответствующим обслуживающим персоналом, используемыми аппаратными средствами, а также с правовыми и нормативными документами.

В заключении перечислены основные результаты, полученные в диссертационной работе.

В приложении к диссертации приведены акты внедрения результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе, получены следующие новые научные и практические результаты.

1. Проведен системный анализ особенностей ГТС, с указанием места и роли в ней линейных участков. Исследованы виды дефектов и повреждений, возникающих при эксплуатации технологических объектов ГТС, а также методы и средства контроля технического состояния линейных участков газопровода.

2. Проведен анализ возможностей современных телекоммуникационных систем и БСС, позволивший разработать концепцию распределенной системы контроля ТС МГ, выработавших номинальный срок службы, отличающуюся комплексированием телекоммуникационных устройств и эффективных средств обнаружения утечек газа.

3. Разработана модель автоматической системы, позволяющая в режиме реального времени контролировать утечки газа, учитывать влияние розы ветров, чувствительность газоанализатора, мощность приемопередатчика беспроводной сенсорной сети и ограничения, накладываемые особенностями подстилающей поверхности вдоль трассы газопровода.

4. Разработана распределенная система КУГ из ЛУ магистрали, построенная на основе БСС, позволившая объединить в едином пространстве территориально разнесенные информационно-измерительные ресурсы, средства радиосвязи для организации эффективного централизованного управления диагностическим обеспечением, обслуживанием и ремонтом ЕСГ России.

5. Разработана методика и получено расчетное выражение для компьютерного моделирования профилей концентрации стравливаемого газа, которое позволяет учитывать климатические условия, характеристики распространения и высоту подъема газового облака над местом дефекта.

6. Разработан алгоритм функционирования беспроводного модуля сенсорной телекоммуникационной системы, заложенный в аппаратно-программную реализацию детектора утечки метана, учитывающий решения по организации электропитания БМ и возможности приемо-передающих устройств.

7. Разработана имитационная модель распределенной беспроводной сети, учитывающая возможность моделирования взаимодействующих параллельных процессов в системах массового обслуживания с реализацией логики преобразований во времени для оценки эффективности использования аппаратных ресурсов.

8. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработано методическое обеспечение и инженерная методика контроля утечек метана из объектов газотранспортной сети беспроводными модулями сенсорной телекоммуникационной системы, позволяющие заложить на стадиях проектирования и строительства требования мониторинга МГ.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях.

Работы, опубликованные автором в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ

1. Bushmelev Р.Е. Distributed wireless system for monitoring the technical state of objects in gas-transport network //Measurement Techniques. - 2013. - V.56, № 3. - P. 226 - 231. (0,33 п.л.), (в соавторстве с Uvaysov S.U., Bushmeleva K.I., Plyusnin I.I.; авт. вклад 0,11 п.л.).

2. Bushmelev Р.Е. Modeling the optimal parameters for a remote sensing device //Measurement Techniques. - 2011. - V. 54, № 3. - P. 294-299. (0,33 пл.), (в соавторстве с Bushmeleva К.I., Plyusnin I.I., Uvaysov S.U.; авт. вклад 0,13 пл.).

Наиболее значимые работы по теме исследования в других изданиях

3. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Программа расчета показателей качества технических средств (ТС)» /П.Е. Бушмелев, К.И. Бушмелева, Е.В. Назаров, И.И. Плюснин. (RU). № 2012618428 от 17.09.2012.

4. Бушмелев П.Е. Мобильная система диагностического обслуживания и мониторинга газопроводных систем //Фундаментальные исследования. - 2006. - №1. - С. 61 - 63. (0,17 п.л.), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И.; авт. вклад 0,06 пл.).

5. Бушмелев П.Е. Концепция автоматизации экологического мониторинга загрязнения окружающей среды на территории Ханты-Мансийского автономного округа //Современные наукоемкие технологии. - 2007. - №3. - С. 48 - 52. (0,28 п.л. ), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Сысоевым С.М., Ельниковым А.В.; авт. вклад 0,08 пл.).

6. Бушмелев П.Е. Автоматизированное рабочее место оператора локатора утечек газа //Современные наукоемкие технологии. - 2008. - №5. - С. 115 - 119. (0,28 пл. ), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И.; авт. вклад 0,09 пл.).

7. Бушмелев П.Е. Применение автоматизированной геоинформационной системы для диагностирования дефектов магистральных газопроводов // Сборник науч. тр. Вып.23. Физико-математические и технические науки. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2005. - С. 99 - 105.

(0,39 пл. ), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Майером И.В.; авт. вклад 0,13 п.л.).

8. Буишелев П.Е. Нейронная сеть и геоинформационные технологии для определения массового расхода утечек метана // Инноватика - 2007: сборник материалов III Всероссийской НПК студентов, аспирантов и молодых ученых - Томск, апрель 2007. - С. 102 - 107. (0,28 п.л.), (в соавторстве с Плюсниным И.И., Бушмелевой К.И., Черным М.С., Сысоевым С.М.; авт. вклад 0,07 п.л.).

9. Буишелев П.Е. Информационно-телекоммуникационные системы СЭБ Югры / /Новые информационные технологии и менеджмент качества (NIT&MQ'2008): материалы межд. симпозиума. Турция, май 2008. - ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика». - М.: ЭРГИ, 2008. - С. 171 -173. (0,17 п.л. ), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Сысоевым С.М.; авт. вклад 0,07 п.л.).

10. Бушмелев П.Е. Геоинформационная система мониторинга магистральных газопроводов //Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий: материалы мевд. НПК «ИНФО-2008». - Сочи, 2008. - С. 204 - 206. (0,17 п.л. ), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Токовенко A.B.; авт. вклад 0,08 п.л.).

11. Буишелев П.Е. Концепция создания комплексной системы подспутникового мониторинга параметров атмосферных компонентов // Надежность и качество: труды международного симпозиума. - Пенза, 2008. - С. 224 - 226. (0,17 п.л. ), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Ельниковым A.B., Чайковским А.П; авт.вклад 0,07 п.л.).

12. Bushmelev P.E. Yugra-ses information technologies // Proceedings of the 9-tn Russian -Chinese Symposium on Laser Technologies. - Tomsk, 2008. - S. 237 - 239. (0,17 п.л.), (в соавторстве с Bushmeleva K.I., Plyusnin I.I., Sysoev S.M.; авт. вклад 0,06 пл.).

13. Буишелев П.Е. Классификация аэрокосмических методов диагностирования магистральных газопроводов // Надежность и качество: труды межд. симпозиума. - Пенза, май 2009. Т. 1. - С. 40 - 42. (0,17 п.л. ), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Увайсовым С.У.; авт. вклад 0,07 пл.).

14. Буишелев П.Е Анализ методов диагностирования магистральных газопроводов // Материалы международного форума «Новые информационные технологии и менеджмент качества». - М.: Фонд «Качество», март 2009. - С.225 - 228. (0,17 пл.), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Увайсовым С.У.; авт. вклад 0,07 пл.).

15. Буишелев П.Е. Диагностирование технического состояния магистральных газопроводов с борта летательного аппарата // Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности: материалы К международной НПК. - Санкт-Петербург, апрель 2010. - С. 192 - 194. (0,17 пл.), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Увайсовым С.У.; авт. вклад 0,08 пл.).

16. Буишелев П.Е. Система автоматизированного мониторинга магистральных газопроводов на основе беспроводных интеллектуальных модулей // Инноватика - 2010: сборник материалов VI Всероссийской НПК студентов, аспирантов и молодых ученых с элементами научной школы. - Томск, апрель 2010. - Т.1. - С.244 - 248. (0,28 пл.), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И.; авт. вклад 0,09 пл.).

17. Бушмелев П.Е. Автоматизированная беспроводная система мониторинга объектов газотранспортной системы//Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий: материалы международной НПК «ИНФО-2010». - Сочи, октябрь 2010. - С. 458 -461. (0,22 п.л. ), (в соавторстве с Плюсниным H.H.; авт. вклад 0,11 п.л.).

18. Бушмелев П.Е. Беспроводная система мониторинга магистральных газопроводов //Новые информационные технологии: тезисы докладов XVIII международной студенческой конференции - школы-семинара. - Судак, май 2010. - М.: МИЭМ, 2010. - С. 181 - 182. (0,11 п.л.).

19. Бушмелев П.Е. Аналитическая оценка качества технических средств лазерно-информационной системы мониторинга объектов газотранспортной сети // Надежность и качество: труды межд. симпозиума. - Пенза, май 2011. - Т.1. - С. 69 - 74. (0,28 пл.), (в соавторстве с Плюсниным И.И., Бушмелевой К.И., Увайсовым С.У., Назаровым Е.В.; авт. вклад 0,07 пл.).

20. Бушмелев П.Е. Концепция телекоммуникационной системы мониторинга технического состояния объектов газотранспортной сети // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий: материалы международной НПК «ИНФО-2011». - Сочи, октябрь 2011. - С. 338 - 340. (0,17 п.л. ), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Увайсовым С.У.; авт. вклад 0,06 пл.).

21. Бушмелев П.Е. Беспроводная сенсорная сеть обнаружения утечек газа на магистральных газопроводах //• Инновационные информационные технологии: материалы международной НПК «12Т-2012». - Прага, апрель 2012. - С. 377 - 380. (0,22 пл.), (в соавторстве с Увайсовым С.У., Плюсниным И.И., Бушмелевой К.И.; авт. вклад 0,11 пл.).

22. Бушмелев П.Е. Информационно-телекоммуникационная система мониторинга газотранспортных объектов П Надежность и качество: труды межд. симпозиума. - Пенза, май 2012. - Т.2. - С. 91 - 92. (0,11 пл.), (в соавторстве с Бушмелевой К.И., Увайсовым С.У., Плюсниным И.И.; авт. вклад 0,06 пл.).

23. Бушмелев П.Е. Алгоритм выбора технических средств для беспроводной системы мониторинга газопроводов // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий: материалы международной НПК «ИНФО-2012». - Сочи, октябрь 2012. - С. 338 -342. (0,28 пл.), (в соавторстве с Увайсовым С.У., Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Назаровым Е.В.; авт. вклад 0,09 пл.).

24. Бушмелев П.Е. Автоматизированная система позиционирования беспроводных модулей на магистральных газопроводах // Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий: материалы международной НПК «ИНФО-2013». - Сочи, октябрь 2013. - С. 383 - 385. (0,17 пл.), (в соавторстве с Увайсовым С.У., Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Гуревичем Э.Л.; авт. вклад 0,8 пл.).

25. Бушмелев П.Е. Влияние метеоданных при проектировании распределенной системы мониторинга газопроводов на основе беспроводных модулей // Надежность и качество: труды межд. симпозиума. - Пенза, май 2013. - Т.2. -С. 14- 16. (0,17 пл.), ( в соавторстве с Гуревичем Э.Л., Бушмелевой К.И., Плюсниным И.И., Увайсовым С.У.; авт. вклад 0,09 пл.).

26. Бушмелев П.Е. Модель системы мониторинга объектов газотранспортной сети на основе топологии MESH // Инновационные информационные технологии: материалы международной НПК «№2013». - Прага, апрель 2013. - С. 88 - 93. (0,33 п.л.), (в соавторстве с Плюсниным И.И., Бушмелевой К.И., Увайсовым С.У., Дергуновым Н.В.; авт. вклад 0,11 пл.).

27. Бушмелев П.Е. Применение топологии MESHLOGIC при проектировании системы мониторинга магистральных газопроводов // Инновационные информационные технологии: материалы международной НПК «12Т-2013». - Прага, апрель 2013. - С. 63 - 68. (0,33 п.л.), (в соавторстве с Плюсниным И.И., Бушмелевой К.И., Дергуновым Н.В.; авт. вклад 0,13 п.л.).

Лицензия ЛР № 020832 от 15 октября 1993 г.

Подписано в печать « г. Формат 60x84/16

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. Печ. Л 1 Тираж 120 экз. Заказ № ЗУ

Типография издательства НИУ ВШЭ 125319, г. Москва, Кочновский пр-д, д. 3