автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.17, диссертация на тему:Исследование и разработка модели определения требований к автоматизированным системам теплоснабжения

На правах рукописи

БУРМИСТРОВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СИСТЕМАМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Специальность 05.13.17 - Теоретические основы информатики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2007

003066206

Работа выполнена в Московском Государственном Техническом Университете им. Н.Э. Баумана.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

кандидат технических наук, доцент Мазин Анатолий Викторович

доктор технических наук, зам директора по науке Института проблем безопасного развитая атомной энергетики РАН Линге Игорь Иннокентьевич

Ведущая организация-

кандидат технических наук, доцент Шабанов Александр Константинович

Обнинский государственный технический университет атомной энергетики (ИАТЭ)

Защита диссертации состоится ^^октября 2007 г. на заседании Диссертационного совета Д 212 14110 при Московском Государственном Техническом Университете им Н.Э. Баумана по адресу. 107005, г Москва, 2-я Бауманская ул, д. 5

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Н Э Баумана.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес Совета университета.

Автореферат разослан « » сРер*^ 2007 г

Ученый секретарь Диссертационного совета, к.т н., доцент

СР Иванов

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Непрерывное усложнение современных автоматизированных объектов 1С1шоыщбж(лшя и возрастание о1вс1ствснности решаемых ими задач выдвшакл на передний нлан проблему оптимальной ор1 анизации эксплуатации этих объектов Важную роль при этом отводят созданию высокоэф-фектишшх (елекоммупикационных сиоем диапюешрования (ТКСД), кою-рые выполняют функции определения и обеспечения работоспособности технических объектов Исследования в этой области сводятся к разработке аш ори шов и 1ехнических средств для оцеики состояния объектов различной физической природы и назначения

Эффективность ТКСД во многом определяется составом и свойствами используемых ¡ехнических средств диагностиронания (ТСД). Повысив уровень эксплуатации ТКСД можно за счет хорошей се организации, где главную роль играет использование методов и средств технической диагностики. Это обстоятельство обусловливает актуальность исследования вопросов, связанных с построением ТКСД.

Анализ литературных источников показывает песмофя на то, что в настоящее время в России и за рубежом создано большое количество систем диагностирования различного назначения, пока еще отсутствуют публикации, содержащие рекомендации но последова1елыюаи и объему действий для решения данных задач

Разработка ТКСД автоматизированных объектов теплоснабжения (АОТ) до сих нор веде 1 ся без какой-либо сисгемашзации и анализа процесса взаимодействия объекта диагностирования (ОД) и ТСД в ТКСД, большинство технических решений принимается на интуитивной основе.

В работе исследуются вопросы определения оптимальных нара-мефов безо 1 казной и, коптролепри!однос!и и повышения эффекжв-ности эксплуатации ТКСД.

Перед тем как непосредственно приступать к построению ТСД, необходимо обоснованно сформулировав фебования к ТКСД, которые затем служат исходной информацией для всего дальнейшего процесса их проектирования в системе диагностирования и определяют практическую реализуемоегь 1ехпических среда в Требования к ТКСД определяются на этапе составления технического задания (ТЗ) Анализ практикуемых подходов к проектированию показываем что наиболее слабым местом с точки зрения формализации методов принятия ошимальнмх решений является этан формирования ТЗ, с другой стороны, он является самым ответственным и трудоемким этапом проецирования 1СД в телекоммуникационной системе диагностирования.

Цель и основные задачи работы

Целью диссертационной работы является исследование и разработка требований к программно-аппаратным средствам ТКСД автоматизированных объектов теплоснабжения и используемым в ней ТСД

В работе решаются следующие задачи

1) создание модели ТКСД, определяющей организацию взаимодействия ОД и ТСД,

2) анализ особенностей и определения требований к ТКСД, выбор и обоснование критериев оценки эффективности ТКСД,

3) разработка формализованных процедур, алгоритмов и программ определения требований к ТКСД с учетом организации использования объекта и процесса диагностирования, а также других особенностей процесса взаимодействия ОД и ТСД в телекоммуникационной системе диагностирования автоматизированных объектов теплоснабжения,

4) применение разработанных формализованных процедур, алгоритмов и программ для решения практических задач по определению требований к техническим средствам в телекоммуникационных системах диагностирования объектов теплоснабжения различного назначения

Методы исследования

Для решения поставленных задач в данной работе использовались понятия и методы теории множеств, теории графов, теории полумарковских процессов, методы теории вероятности, теории массового обслуживания, линейного программирования

Научная новизна

диссертации заключается в следующем

1 Разработаны теоретические положения и методика построения моделей ТКСД автоматизированных объектов теплоснабжения

2 Проведена классификация объектов диагностирования АОТ

3 Разработаны методики определения эффективности ТКСД для автоматизированных объектов теплоснабжения

а) целесообразности прогнозирования работоспособности автоматизированных объектов теплоснабжения,

б) требований к безотказности, контролепригодности и ремонтопригодности ТСД,

в) оптимального числа каналов ТСД и организации диагностирования ТКСД

4 Обоснован в качестве критерия оценки эффективности ТКСД показатель готовности АОТ

5 Разработан алгоритм комплексной оценки требований к организации ТКСД, алгоритмы и программы для определения требований к ТСД

Практическая значимость

В данной работе исследуются телекоммуникационные системы авто-машзировапных i ешюэнер! егических объектов Основная задача данных систем - выполнять функции контроля, регулирования, учета истребления и распределения топливно-энергетических ресурсов Предлагаемая модель и методика определения требований к ТКСД позволяют эффективно решап» задачи, возникающие на начальных этапах проектирования В ходе выполнения работы создано оригинальное программное обеспечение инструментария определения эффект ивных гребований к ТКСД.

Практическая ценность состоит в том, что разработанные модели, мс-юдики и алгори! мы реализованы в виде профаммной ипсфумсшалыюй среды определения требований к ТКСД комплексов учета топливно-энергетических ресурсов и внедрены при проектировании ЛОТ в ФГУП «60 Арсенал» Министерства обороны России, в ОАО «Людиновский афе-гатный завод» и в ОАО «Людиновотеплосеть»

Апробация работы

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено.

1) на семинарах и заседаниях кафедры «Компьютерные системы и сети» МГТУ им НЭ Баумана;

2) на V Международном симпозиуме «Ишеллекгуалъные системы (ИНТЕЛС'2002)» 15-17 апреля 2002 г,

3) на III, IV, V Всероссийской научно-технической конференции «Новые информационные )ехноло!ии в системах связи и управления» 2004 -2006 гг,

4) па VII Международном симпозиуме «Интеллектуальные системы (INTELS'2006)» (Краснодар, 2006 г)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 работ, офажающих основные результаты работы

Структура и объем работы

Диссертация состой i из введения, четырех глав, заключения, библио-фафического списка из 73 наименований и приложений. Работа содержи i 165 страниц машинописного текста содержательной части, 41 рисунок, 11 ■ аблиц и 6 страниц библиофафии

Содержание работы

В диссертационной работе исследуется 1елекоммуникационная ежпема диагностирования, которая состоит из источников сообщения (информации)

- датчиков, преобразователей сообщений - узлов регулирования, учета, контроля аналоговой и цифровой информации, станции коммутации - станции контроля, представляющей собой совокупность коммутационной и управляющей аппаратуры, обеспечивающей установление различного вида соединений, узла сбора и обработки информации, центра принятия решения, каналов связи аналогового или цифрового типа Пример исследуемой ТКСД приведен на рис 1

Датчик I -1 Датчик 11-1 Датчик III -1

Датчик I - 2 Датчик II - 2 Датчик III - 2

Датчик I -1 Датчик 11-1 Датчик III -1

Датчик! - 2 Датчик I! - 2 Датчик III - 2

Передатчик

(цифро-аналоговый тип сигнала)

Приемопередатчик

(цифро-аналоговый тип сигнала)

Приемопередатчик (цифровой тип сигнала)

Приемопередатчик (цифровой тип сигнала)

Цифровой У канал связи

Передатчик (цифровой тип сигнала)

Рис. 1

I Н1. 1

В разделе «Введение» обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, перечислены 4

полученные в диссертации новые результаты, их практическая ценность, представлены положения, выносимые на защиту, и описана структура диссертации

В первой главе исследуются вопросы классификации ТКСД автоматизированного объекта теплоснабжения, во-лервых, с точки зрения характера (периодичности) использования и диагностирования, во-вторых, рассматривается структура режима диагностирования, в-третьих, классифицирую-! ся си-1-уации, харак1еризующие взаимодействие ОД и ТСД с ючки зрения реакций на приход заявки на диагностирование во время использования ОД но назначению и заявки на использование ОД во время режима диагностирования; в-чствертых, если объею сосюиг из совокупности независимо функционирующих систем, классифицируются ситуации, характеризующие взаимодействие ОД и ТСД с точки зрения способа организации ТКСД, и, в-иятых, классифицируются ТСД с точки зрения надежности в процессе использования их по назначению, надежное! и и способа ор) анизации самоконтроля.

Объекты диагностирования с точки зрения характера использования АОТ могут быть разбиты на объекты непрерывного и периодического использования Объекты непрерывного использования могут выключаться юлько с целыо диашостирования и, ири необходимости, восстановления Объекты периодического использования используются но целевому назначению (функционируют) периодически, а в перерывах между режимами использования (рабочими режимами) выключены или находятся в дежурном режиме, ожидая прихода заявки на использование.

В свою очередь, объекты периодического использования подразделяются на объекты рсгулярно-периодичсского использования, у которых длительное! и использований и перерывов между двумя носледова1ельными использованиями регулярны (постоянны), и объекты случайно-периодическою использования, у которых эти длительности являются случайными величинами

Чехпичсские объекты теплоснабжения могу| диаиюс!ир0ва1ься как непрерывно, так и периодически Периодическое диагностирование, в свою очередь, может быть как рсгулярно-нериодичсским, когда интервалы времени между двумя последовательными диагностированиями регулярны, так и случайно-периодическими, ко1даэ1и интервалы представляют собой случайные величины Интервал времени между двумя последовательными диагностированиями в дальнейшем будем называть периодом диагностирования

Диагностирование и, при необходимости, восстановление технических объектов теплоснабжения на практике может осуществляйся как в рабочем режиме ОД (функциональное диагностирование), так и в специальном режиме, называемом в дальнейшем диагностическим, в котором ОД не используется по целевому назначению

Пример структуры диа1ностическою режима для рабоюспособного ОД, состоящего из одной системы и обслуживаемого абсолютно надежными

ТСД, при решении ими задачи проверки работоспособности и совокупности задач поиска дефектов, изображена на диаграмме 1 (рис 2) Структура диагностического режима прогнозирования работоспособности изображена на диаграмме 2 Структура диагностического режима, изображенная на диаграмме 3, относится к случаю, когда выполняется решение абсолютно надежными ТСД совокупности задач проверки работоспособности ъх и поиска дефектов г2 при наличии в неработоспособном АОТ только одного дефекта

Диаграмма 1

рабочий или диагностический | рабочий или

дежурный режим режим дежурный режим

проверка работоспособности

прогнозирование работоспособности

Диаграмма 2

рабочий или дежурный режим

рабочий или дежурный режим

проверка работоспособности

устранение дефекта и проверка работоспособности

Диаграмма 3

рабочий или дежурный режим

диагностический режим

рабочий или дежурный режим

Рис. 2 Виды диагностического режима Во второй главе приводится метод построения полумарковской модели ТКСД, которая представляет собой ориентированный граф в переходов телекоммуникационной системы диагностирования из состояния в состояние Построение начинается с изучения условий эксплуатации ТКСД (режимов использования и диагносгирования) объекта и технических средств и особенностей процесса их взаимодействия в системе диагностирования, которые являются исходной информацией для построения модели

При описании процесса переходов ТКСД из состояния в состояние, граф в характеризуется множеством вершин П и множеством ветвей Р О = С (П,Р)

Вершины графа в(П,Р) соответствуют возможным несовместным состояниям ТКСД, а характеризующие эти состояния значения стационарных вероятностей ж1(0<я1 < 1 я,, 1=1,т), пребывания ТКСД в соответствующих

состояниях без учета длительности пребывания в этих состояниях, образуют множество П - {«■,} Ветви графа С(П,Р) характеризуют возможные переходы ГКСД из состояния в сосюяние, а их операторами являю 1ся условные вероятности Р((0<Р,, з <1,1^=1,ш) переходов ТКСД из состояния 1, в состояние ^ и длшелыгости пребывания СД в состоянии 1, до перехода в сосюяние 1]

Для построения модели необходимо определить начальные (исходные) состояния, в которых может находиться ТКСД без учета режимов использования ОД и ТСД.

В диссертации модели ТКСД получены при следующих ограничениях, которые определяются особенностями эксплуатации электронного оборудования автоматизированных объектов теплоснабжения, а также современным уровнем надежное 1 и ею элеменюв и, как правило, выполняющихся на практике.

— независимо функционирующие системы, входящие в ОД, вводятся в диагностический режим и выводятся из него только одновременно,

— в диагностическом режиме дефекты в ОД не возникают,

— наработка ОД на отказ значительно превышает среднюю наработку объекча до ожаза его элемеша, не приводящею к отказу ОД в целом,

— средняя наработка ОД между момешами носледова1елыюго возникновения в нем двух дефектов не менее чем на порядок больше средней длительности диагностического режима при наличии дефектов в ОД

Для каждой иолумарковской модели ТКСД получены с помощью математического аппарата, в соответствии с разработанной методикой, аналитические выражения пг, = ИрДА^Мо,! 0>И>^) (Ф=1,2) для показателя иг готовности ОД в рабочем режиме, когда не выполняется (Ф-1) и выполняется (<р-2) прогнозирование работоспособности объекта

Гак же получены формулы для вычисления средних длительностей объектов непрерывного, регулярно- и случайно-периодического использования , й),,1Ш , г», 1Ш для случаев регулярно- и случайно-периодического диагностирования Например, для ОД непрерывного использования нри радуляр-

но-периодическом диагностировании.

т

{ Р0(1)Л , где Р„(0 вероятность того, что в ОД в момент времени

о

(О, Т) не возникнет ни одною дефекта

При вычислении средних длительностей ®11И, ®,,]Ш и ои(и в общем случае следует использовать известные численные методы

Исследованы вопросы проектирования ТКСД восстанавливаемых автоматизированных объектов теплоснабжения, т е. таких объектов, которые в случае возникновения отказа подлежат восстановлению В зависимости от копкрешмх си!уаций для восстанавливаемых автома1изированных объектов теплоснабжения сформулированы следующие сочетания решаемых при ди-

агностировании задач

1) определение работоспособности г, и поиск дефектов ъг, те

={г„г2},

2) определение работоспособности , поиск дефектов г2 и прогнозирование изменения состояния (прогнозирование работоспособности) ОД щ, те Ъг ={г1,21,г3}

При этом задачу г, решают средства определения работоспособности, задачу гг - средства поиска дефектов, задачу г3 - средства прогнозирования работоспособности

Для определения целесообразности прогнозирования работоспособности ОД используется метод, который основан на оценке влияния ТСД на эффективность ТКСД и, соответственно, ОД В этом случае целесообразность выполнения прогнозирования определяется по приращению показателя Пг готовности ОД в рабочем режиме, характеризующего эффективность ТКСД если в результате прогнозирования Пг возрастает, то прогнозирование целесообразно, в противном случае - нецелесообразно

Задача определения назначения ТСД сформулирована как задача выбора варианта построения ТСД, обеспечивающего максимальный ПШАКС или заданный Пга (см рис 3) уровни готовности ОД в рабочем режиме при учете как постепенных, так и внезапных отказов его элементов при условии, что процесс возникновения постепенных отказов элементов ОД описывается нормальным и рэлеевским законами распределения Возможны два случая

1 На величину ДПГ задано ограничение снизу ДПП<ДПГ В данном случае за счет прогнозирования требуется обеспечить положительно приращение показателя Пг готовности ОД в рабочем режиме, что соответствует условию П12>Пп,

2 За счет прогнозирования необходимо добиться не просто положительного приращения уровня готовности ОД, а такого, чтобы выполнялось условие ПГ2>Пп+ДПп

В третьей главе сформулированы возможные математические постановки задач определения требований к телекоммуникационным системам диагностирования автоматизированных объектов теплоснабжения В главе излагается методика определения требований к показателям ТКСД, исходя из обеспечения заданного уровня Пп готовности ОД в рабочем режиме Задача формулируется следующим образом

Известны (заданы) совокупность г = {г,} (1=1,2,3) задач диагностирования, решаемых ТКСД в процессе взаимодействия с ОД, и значения показателей, характеризующих

- безотказность л0 объекта, т.е параметры (параметр) закона распре-8

деления случайной наработки ОД до отказов его элементов, не приводящих к отказам ОД в целом;

- контролепригодность М„ объекта, т е длительности проверки тп и прогнозирования г' работоспособности ОД,

Рис.3

— ремонтопригодность Г0 объекта, т е длительности аварийного т'г и

профилактического т'Гт восстановления ОД;

- организацию И использования объекта, т е длительность Тв использования ОД и длительность Т7 перерыва между последовательными использованиями;

- организацию Б процесса диагностирования, т е длительность Т периода диагностирования

Требуется определить значения показателей, характеризующих безотказность Лт, контролепригодность Мт и ремонтопригодность Гт ТСД, обеспечивающие заданный уровень Пгз показателя Пг готовности ОД в рабочем режиме, если безотказность Лт, контролепригодность Мт и ремонтопригодность Гт ТСД соответственно характеризуют среднюю наработку ТЯг ТСД до отказа их элемента, не приводящего к отказу ТСД в целом, длительность т^ проверки работоспособности и длительность т'Гх восстановления ТСД

При решении поставленной задачи считается, что значения случайной наработки ТСД до отказов их элементов подчиняются экспоненциальному закону распределения

Решение сформулированной задачи заключается в определении Т^, г^ и т'л из уравнения.

Пгк.г^^Пгз (1)

при учете ограничений

Т" <Т, <Т*

тн <т <гв

Л- — Лт — Л-Гт - ' П - п

(2),

где пД'Гц ,^ ,т'Гт) - функция, описывающая аналитическую зависимость показателя Б, готовности ОД в рабочем режиме от показателей безотказности Лх, контролепригодности мх и ремонтопригодности Гт ТСД, Т,", г™ , ти т»,г», < - соответственно нижние и верхние граничные (допустимые) значения искомых показателей т, , г и г'

^т 7 /Н Гт

Из множества комбинаций показателей безотказности Лт, контролепригодности Мт и ремонтопригодности Гт ТСД может существовать, по крайней мере, одна комбинация, которая является решением задачи (1), (2), т е обеспечивает заданный уровень Пп готовности ОД Очевидно, что прямой перебор с дискретными шагами по искомым показателям Т^, гЛ и т'Гл не всегда может обеспечить требуемую точность решения задачи (1), (2) Поэтому задачу (1), (2) целесообразно рассматривать как задачу оптимизации Однако такой подход предполагает введение некоторой целевой функции, которая отражает в математической форме цель оптимизации проектируемых

ГСД и позволяет из множества допустимых вариашов построения 1'СД выбрать оптимальный

В качестве целевой функции при решении рассматриваемой задачи имеет смысл применить квадрат отклонения показателя мг готовности ОД от ею заданною значения п13, |.е величину [п, (т^.г^,!-^)-!!^,]2, и обеснечшь в процессе проекшрования ею минимум Это позволяв! сформулировав задачу оптимизации в следующем виде найти шш[п, (ТД[. ,т'Г1)- П, < ]2,

гд° {Тд, >глг 'т'г, }е М (3)

при ограничениях М.

Т" <Т, <11

Ар Иу Лf

ти <т <гв

* А, — *Мг — 'л

г„ < т „ £ т.

(4)

"П —'Л - п,

После математической постановки задачи оптимизации необходимо найти зависимость 11, -11, (г;1 ,т ,т' ) С этой целью изучаются условия эксплуатации ОД и ТСД, в результате чего определяется конечное дискретное множество Е всех возможных несовместных состояний, в которых

может находиться ТСД в процессе взаимодеиствия ОД и ТСД Для полученного множества Ь - {^,ега} нссовмсстных состояний ТКСД составляется ма-1ема1ическая нолумарковская модель взаимодействия ОД и 'ГСД, представляющая собой ориешированный !раф С(| 1,р) возможных переходов ТКСД из состояния в состояние За«ем для построенной модели взаимодействия ОД и ТСД - 1-рафа с(тт,р) - с помощью матемашческою аппарат теории полумарковских процессов в соответствии с разрабоIанпой методикой, выводится аналитическое выражение,

П, - п, (д0,г„о,и,о,т,г,г„г) (5)

для критерия п,, как функция показа!елей безстказности л0 и лг, контролепригодности Мл я М,, ремонтопригодности Г, и Г, ОД и ТСД, организации и использования объекта и организации Э процесса диагностирования. В выражении (5) символ А0 означает, чю процесс возникновения отказов элементов ОД может быть описан любым законом распределения

Для определения значений вероятностей возникновения в ТСД суммарных ошибок первого (я) и второго (/?) рода необходимо относительно а и р решить уравнение

пг(«,^)=11гз (6)

при учете ограничении

О <а О <р

где Пг(а,р) - функция, описывающая аналитическую зависимость показателя Пг готовности ОД в рабочем режиме от величин а и р

Из множества комбинаций акр может существовать по крайней мере одна комбинация, которая является решением задачи (6), (7), т е обеспечивает заданный уровень Пгз готовности ОД Очевидно, что прямой перебор с дискретными шагами по искомым вероятностям а и р не всегда может обеспечить требуемую точность решения задачи (6), (7) Поэтому задачу (6), (7) целесообразно рассматривать как задачу оптимизации

Одним из способов повышения эффективности ТКСД является учет структуры АОТ Учет структуры АОТ позволяет правильно выбрать один из четырех возможных способов организации его диагностирования (последовательный, параллельный, последовательно-параллельный и параллельно-последовательный) В свою очередь, правильный выбор способа организации диагностирования АОТ позволяет оптимизировать число Б каналов, используемых для его обслуживания ТСД Задача в этом случае формулируется следующим образом

Известны (заданы) совокупность 7. = задач диагностирования, решаемых ТСД в процессе взаимодействия с ОД, и значения показателей, характеризующих систему диагностирования.

Требуется определить оптимальные число каналов ТКСД и соответствующую организацию диагностирования АОТ, обеспечивающие максимальное П1макс или заданное Пп значения показателя Пг готовности АОТ в рабочем режиме

Исходя из практических соображений, при решении поставленной задачи будем считать, что ТКСД обслуживает один абсолютно надежный человек-оператор

По условию задачи требуется определить оптимальное число 801ГГ каналов ТКСД и соответствующую организацию диагностирования ОД, обеспечивающие максимальный ПГш>с или заданный Пп уровни готовности ОД в рабочем режиме.

Для решения задачи изучаются условия эксплуатации ОД и ТСД, в результате чего определяется конечное дискретное множество Е ={е,,ет} всех возможных несовместных состояний, в которых может находиться ТКСД в процессе взаимодействия ОД и ТСД Далее строится ориентированный граф в(П, Р) Затем выводится аналитическое выражение

п, = пДло,г^,И,О,Т^,(8) Используя (8), находим выражения для показателя Пг готовности ОД в рабочем режиме при каждом из четырех возможных способов организации диагностирования ОД Для этого подставляем в (8) соответствующие полученные выражения для Х0,т^ и т'п

Соответственно получаем следующие выражения для показателя ur готовности ОД

- при носледова1елыюм диа! носшровапии

П, - nr(>U®,Nr®,NJg>T((1 /N)r® ,r» A«T(r» + (9)

- при параллельном диа1 ностировании

Пг - П, (T«g\Nr®,roST((l/N)r® + <>),«,/У) (10)

- при нараллельно-последовагельном диа< нооировании

П, — TT, (NÄg>,(N/M,)rm,NAg>r(0/M,)r® + <'ХИ,П, (] {)

- при последовательно-параллельном диагностировании

11, - 11, (N^,(N —!—Ш«Т((—}-)r^+T<')),H,D,

' |V 0 v N/М/ *> " N/M4 0 (12)

(N/M^.r^.^'lir® l (N/MJr«),«,/?)

В резулы-аге реализации разраб01анных меюдик и процедур для решения поставленной задачи установлено, что

число каналов 1КСД и число групп систем (блоков), на которые разбиваются все независимо функционирующие ежнемы (блоки) АОТ при параллельно-последовательном диагностировании, равны соответственно числу каналов ТКСД и среднему числу систем (блоков) в каждой из групп, на которые разбиваются все независимо функционирующие сис!емы (блоки) АОТ при последовательно-параллельном диагностировании В свою очередь, число грунн независимо функционирующих систем (блоков), па которые разбиваются все системы (блоки) АОТ при последовательно-параллельном диагностировании, равно среднему числу независимо функционирующих систем (блоков) в каждой из групп, на которые разбиваемся все сис1емы (блоки) АОТ при параллельно-последовательном диагностировании;

максимальные значения показателя готовности АОТ, которые могут быть получены при иараллельно-носледовагелыгом и носледова1елыю-параллельном диагностировании ОД, одинаковы

В четвертой главе представлены результаты практического применения разрабошшых моделей, меюдик и инструментальной среды в задачах проектирования ТКСД автоматизированных объектов теплоснабжения, комплекса TMK-II2 в Ф1"У11 «60 Арсенал», ТМК-ПЗ в ОАО «Людиновский агре-1 а гный завод», AJI-AM - 36 в ОАО «Людиновские i ei шовые се i и»

Анализ результатов применения моделей и разработанных методик проектирования показывает, что введение в процесс диагностирования технического объекта ТМК-НЗ прогнозирования изменения его состояния приводит к уменьшению показателя П, готовности комплекса с Пм -0,872 до пп =0,754 В связи с этим ТКСД, обслуживающие этот комплекс, должны быть предназначены только для определения работоспособности и поиска

дефектов и включать только систему определения работоспособности и случайно-периодическое диагностирование

Определены требования к безотказности, контролепригодности и ремонтопригодности ТКСД технического объекта ТМК-Н2 значения

Тзц = 2690 ч, х„т = 0,8 ч и тГт = 5 ч средней наработки Т^ ТСД до отказа

элемента, не приводящего к отказу ТКСД в целом, и средних длительностей проверки работоспособности т„т и восстановления т^ ТКСД

Определено, что оптимальное число каналов ТКСД, необходимое для обслуживания многоканального диагностического комплекса, состоящего из 36 однотипных диагностических каналов (контроллеров), каждый из которых представляет независимо функционирующую систему, равно пяти При этом возможно использовать смешанное диагностирование, либо параллельно-последовательное, либо последовательно-параллельное

Произведено распределение диагностических каналов комплекса по группам при параллельно-последовательном и последовательно-параллельном диагностировании

При параллельно-последовательном диагностировании многоканального диагностического комплекса 36 его каналов необходимо разбить на две подгруппы, в первой из которых следует объединить четыре группы каналов по семь каналов в каждой группе, а во второй - одну группу, состоящую из восьми каналов

При последовательно-параллельном диагностировании 36 каналов комплекса необходимо также разбить на две подгруппы Однако первую подгруппу следует сформировать из семи групп по четыре канала в каждой группе, вторую подгруппу - из восьми групп по одному каналу в каждой группе

В общих выводах изложены основные теоретические и практические результаты диссертационной работы

В приложениях приведены основные модели графов, отображающие основные принципы работы исследуемых ТКСД автоматизированных объектов теплоснабжения, к ним получены аналитические выражения показателя готовности Пг, определены для каждого из случаев значения средних длительностей отсутствия дефектов в телекоммуникационной системе диагностирования

Основные результаты работы

1 Построены полумарковские модели ТКСД и получены аналитические выражения для показагеля готовности АОТ при различной организации использования и процесса диагностирования восстанавливаемых технических объектов теплоснабжения, характеризующих их взаимодействие с тех-

ническими средствами без учета и с учетом прогнозирования работоспособности ОД Исследованы и определены условия целесообразности прогнозирования работоспособности восстанавливаемых !ехнических объекюв. Разработаны формализованные методы и алгоритмы определения целесообразности прогнозирования работоспособности восстанавливаемых технических объектов теплоснабжения.

2 В работе задача определения требований к ТКСД решается, исходя из заданного уровня готовности ОД, оцениваемого показателем м, и определяемого организацией взаимодействия элементов системы диагностирования Исходными данными для решения задачи па предварительном 3iane проектирования ТКСД являются показатели безотказности, контролепригодности, ремонтопригодности, организации использования ОД и организации процесса диа! пост иропапия

3 Разработаны

а) методика построения модели ТКСД,

б) методика определения ¡ребоканий к безо1казности, контролепригодности и ремонтопригодности ТКСД,

в) алюритмы и программы получения аналитическою выражения показателя готовности,

г) процедуры определения требований к ошибкам первого, второго рода ТКСД

Для решения задачи определения требований к безотказности, контролепригодности и ремонтопригодности ТКСД предложено оптимизировать ТКСД по минимуму целевой функции в виде квадрат отклонения показгиеля готовности ОД от его заданного значения с помощью метода прямого поиска

4 Разработана формализованная процедура определения оптимальною числа каналов ТКСД и ор!анизации диа!ноетирования восстанавливаемых технических объектов, состоящих и i совокупности независимо функционирующих систем или из одной системы, подсистемы (блоки) коюрой функционируют независимо друг от друга Для каждого из четырех возможных способов организации диагностирования ОД, состоящего из совокупности независимо функционирующих систем или из одной системы, получены аналитические выражения для показателей безотказности, контролепригодности и ремонтопригодности ОД и ТСД. Предложен способ распределения независимо функционирующих систем (блоков) в сложном АОТ но (руинам при параллсльно-нослсдоватсльном и последовательно-параллельном диагностировании.

5. Для использования в составе программного обеспечения автоматизированного проектирования ТКСД созданы программы, применение которых значительно сокращает временные затраты на определение требований к ТКСД

6 Использование разработанных формализованных процедур, алгоритмов и программ для решения задач по определению требований к ТКСД в

автоматизированных системах теплоснабжения позволило повысить эффективность ТКСД

Публикации по теме работы

1 Мазин А В., Бурмистров А В Анализ средств и методов диагностирования локальных сетей // Труды V Международного симпозиума Интеллектуальные системы (ИНТЕЛС'2002) - Калуга, 2002 - С 298 - 300

2 Мазин А В , Бурмистров А В Технологии беспроводной передачи данных // Новые информационные технологии в системах связи и управления Материалы III Всерос н-т конф - Калуга, 2004 -Ч 1 -С. 195-197

3 Мазин А В , Бурмистров А В Анализ систем дистанционного мониторинга и управления объектов // Новые информационные технологии в системах связи и управления Материалы III Всерос н-т конф - Калуга, 2004 -Ч 1 -С 198 - 200

4 Мазин А В., Бурмистров А.В Система автоматизированного диагностирования объектов учета и контроля потребления ТЭР // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении Сб - М, 2005 -Т 1 -С 327-329.

5 Мазин А В , Бурмистров А В Решение задач определения требований к системе диагностирования // Новые информационные технологии в системах связи и управления Материалы IV Всерос н-т конф - Калуга, 2005 -С 109-110

6 Мазин А В , Бурмистров А В Разработка системы автоматизации диагностирования и управления объектов теплоснабжения // Новые информационные технологии в системах связи и управления Материалы IV Всерос н-т конф - Калуга, 2005 -С. 111-113

7 Бурмистров А В , Федорова В А. Анализ средств диагностики компьютерных сетей // Новые инф технол в системах управления и связи Сб Трудов III Всерос н-т конф. - Калуга, 2005 - С 289 - 290

8 Мазин А В , Бурмистров А В Процедура проектирования технических средств диагностирования сложных объектов // Новые информационные технологии в системах связи и управления Материалы V Всерос н-т конф -Калуга,2006 -С 170-172

9 Мазин А В , Бурмистров А В Автоматизированная система контроля и учета потребления топливно-энергетических ресурсов // Интеллектуальные системы (ЮТЕЬ8'2006) Сб Трудов VII Международ симпоз - Краснодар, 2006 -С 579-582

10 Мазин А В., Бурмистров А В Определение требований к автоматизированным объектам теплоснабжения // Вестник МГТУ им Н Э Баумана Естественные науки - 2007 - №2 - С 1 - 8

Тираж 100 экз Заказ №Л-4165

Отпечатано в типографии «ФЭСТПРИНТ» тел (4842) 57-43-37, 59-17-81, 79-59-76