автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Система поддержки принятия решений диспетчера по выходу из нештатных ситуаций на магистральном газопроводе

00505

На правах рукописи

КОКОРИН Антон Вячеславович

СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДИСПЕТЧЕРА ПО ВЫХОДУ ИЗ НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЙ НА МАГИСТРАЛЬНОМ

ГАЗОПРОВОДЕ

Специальность 05.13.01 - «Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г. Владимир 2012 г.

005057532

Работа выполнена на кафедре информационных систем и информационного менеджмента (ИСИМ) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВлГУ).

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры информационных систем и информационного менеджмента ВлГУ (г. Владимир)

АЛЕКСАНДРОВ Дмитрий Владимирович

доктор технических наук, профессор, заместитель директора по научной работе Муромского института (филиала) ВлГУ (г. Муром)

ЖИЗНЯКОВ Аркадий Львович кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры автоматики

и вычислительной техники ФГБОУ ВПО «Вологодский государственный технический университет» (г. Вологда) СУКОНЩИКОВ Алексей Александрович

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Костромской государствен-

ный университет им. Н. А. Некрасова» (г. Кострома).

Защита диссертации состоится " 23 " января 2013 г. в 16-00 часов на заседании диссертационного совета д 212.025.01 при Владимирском государственном университете имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ауд. 335-1.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.

Автореферат диссертации разослан "21 " декабря_20_12 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, направлять по адресу совета университета: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ученому секретарю диссертационного совета д 212.025.01.

Ученый секретарь диссертационного совета // у

доктор технических наук, доцент давыдов н. н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ

Россия является крупнейшим в мире поставщиком природного газа. Практически весь природный газ предприятия нефтегазовой промышленности поставляют через сеть газопроводов. По прогнозам в 2015 г. объем добычи газа «Газпромом» достигнет 610 - 615 млрд. куб. м, в 2020 г. - 650 - 670 млрд. куб. м, что потребует развития газотранспортной системы (ГТС), т.к. в таких условиях необходимо обеспечить стабильную работу газопроводов и своевременную подачу необходимых объемов газа. Учитывая, что протяженность только магистральных газопроводов (МГ) в России составляет 754 тыс. км, неблагоприятные географические и природные условия (например, низкие температуры или высокая влажность в различных регионах, нестабильные тектонические условия), которые могут приводить к повреждениям МГ, данная задача является довольно сложной. Газопроводы необходимо постоянно поддерживать в надлежащем состоянии, своевременно обнаруживая и устраняя неизбежные нештатные ситуации (НС).

В настоящий момент изношенность российской ГТС составляет до 56 %. Доля МГ старше 33 лет (нормативный срок их службы) составляет более 21,3 % от общего объема. Кроме того, в результате анализа наиболее известных современных зарубежных и отечественных систем автоматизации работы диспетчерских служб газотранспортных предприятий (ГТП) установлено, что одним из их существенных недостатков является отсутствие автоматизированной функции поддержки принятия решений (ППР) диспетчера в случае НС в режиме реального времени. Этот недостаток приводит к информационным перегрузкам диспетчера как элемента человеко-машинной системы, которому для принятия адекватного решения по управлению ГТС приходится анализировать большой объем информации для обнаружения НС, распознавания типа, определения места ее возникновения и локализации.

Таким образом, становятся очевидными необходимость развития и совершенствования диспетчерских комплексов управления газотранспортными системами и актуальность темы исследования.

Учет реальных особенностей ГТС при формировании управления является первой важной задачей обеспечения эффективности транспортировки газа. Установлено, что наиболее частые аварии приходятся на трубопроводы, находящиеся в зонах геодинамической активности, в местах напряженного состояния недр. При этом на отдельных участках линейных частей (JI4) трубопроводов аварии происходят каждые 3-4 года, на других участках - один раз в 10 - 12 лет, на третьих -15-20 лет. Поэтому второй основной задачей управления транспортом газа является минимизация его потерь в случае возникновения нештатных ситуаций в газотранспортной системе, что связано с первой выше обозначенной задачей. Для решения последней необходимо разработать, в частности, методы устранения аварий, при использовании которых потери газа и время восстановления штатного процесса его транспортировки по трубопроводу будут минимальны, что и является основным предметом исследования в данной диссертационной работе. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: данные технологического имитационного комплекса диспетчера, полученные в процессе моделирования утечек на ЛЧ МГ. ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ: модели, методы и алгоритмы поддержки диспетчерских решений при устранении НС на ЛЧ МГ в части локализации разрыва и перенаправления потоков газа в обход места утечки.

НАУЧНАЯ ЗАДАЧА

Разработка новых алгоритмов поддержки принятия диспетчерских решений при возникновении нештатных ситуаций, связанных с единичным частичным или полным разрывом ЛЧ МГ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью диссертации является повышение эффективности оперативного поиска наиболее рациональных выходов из нештатных ситуаций на ЛЧ МГ, связанных с единичным разрывом, в части локализации места утечки и перенаправления газа в обход локализованного участка. Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие научно-технические задачи:

1. Проведен анализ средств информационной поддержки диспетчера газотранспортной системы с целью определения их возможностей в части локализации нештатных ситуаций на ЛЧ МГ.

2. Построена математическая модель базы прецедентов и основанный на ней алгоритм подбора прецедентов из базы, позволяющий вычислять степень соответствия конкретной НС каждому прецеденту и однозначно определять из множества имеющихся в базе наиболее подходящий вариант для устранения НС, связанных с единичным разрывом ЛЧ МГ.

3. Разработаны алгоритм формирования сценариев выхода из нештатной ситуации, вычисляющий полный набор потенциальных сценариев устранения НС, связанной с единичным разрывом, и метод ранжирования этих сценариев, который позволяет упорядочить их по критерию эффективности применения.

4. Создан алгоритм прогнозирования состояния МГ с целью последующего отбора сформированных волновым методом сценариев выхода из НС, особенностью которого является возможность работы в реальном времени, при этом алгоритм основан на численном моделировании процесса транспорта газа и позволяет предсказывать возможность использования конкретных сценариев устранения нештатной ситуации на заданный временной промежуток.

5. В части совершенствования технологического имитационного комплекса линейно-производственного управления (ЛПУ) МГ разработаны графический пользовательский интерфейс системы ППР диспетчера ГТС и программный модуль, генерирующий возможные сценарии выхода из НС с выводом в графическом виде, удобном для восприятия диспетчером.

6. На собранном технологическом имитационном комплексе линейно-производственного управления магистрального газопровода на основе тренажера диспетчера производства ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова» (г. Н. Новгород) в процессе моделирования единичных разрывов на отдельных участках МГ проведен ряд машинных экспериментов: по измерению объема утечек газа и времени восстановления значений давления на датчиках МГ при использовании различных сценариев устранения разрывов на разных километрах МГ; определению времени актуальности сценариев устранения разрывов с помощью алгоритма прогнозирования состояния МГ при разрыве. Результаты этих экспериментов позволили подтвердить корректность разработанных автором метода и алгоритмов, а в отдельных случаях внести в них уточнения. Кроме того, проведены вычислительные эксперименты по подбору наиболее близких по степени соответствия НС, связанным с разрывом на различных километрах МГ, прецедентов, результаты этих исследований также подтвердили корректность разработанных автором модели прецедентной базы и основанного на ней алгоритма подбора прецедентов.

7. Выполнены расчеты объемов экономического ущерба при использовании различных сценариев устранения разрывов на ЛЧ МГ, что позволило оценить эф-

2

фективность применения каждого конкретного сценария устранения НС, и показать целесообразность разработанных алгоритма поиска сценариев устранения разрыва и метода их ранжирования.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При решении поставленных задач использовались методы математического моделирования, теории множеств, теории вероятностей и математической статистики, системного анализа, теории проектирования систем, объектно-ориентированного проектирования, метода вывода знаний, основанного на прецедентах (Case Based Reasoning).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научную новизну представляют следующие результаты диссертации:

1. Математическая модель базы прецедентов и основанный на ней реализующий прецедентный подход к формированию рекомендаций по устранению НС в виде единичных разрывов на JI4 МГ алгоритм вычисления степени соответствия каждого прецедента из множества имеющихся в базе конкретной нештатной ситуации, отличающийся возможностью однозначного определения наиболее близкого к НС прецедента.

2. Метод ранжирования сформированных волновым методом потенциально возможных сценариев локализации единичного разрыва на ЛЧ МГ и соответствующего перераспределения газовых потоков, особенностью которого является упорядочивание их в соответствии с критериями эффективности применения: минимизацией потерь газа и времени полного либо частичного восстановления нормальной работоспособности МГ.

3. Алгоритм прогнозирования состояния МГ на основе итерационного алгоритма моделирования процесса транспорта газа по ЛЧ МГ для отбора пригодных сценариев выхода из нештатной ситуации, особенностью которого является возможность предсказывать в реальном времени применимость конкретных сценариев устранения НС на JI4 МГ на заданный временной промежуток.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Основные полученные результаты представлены в виде модели, алгоритмов и программного прототипа модуля поддержки принятия диспетчерских решений в нештатных ситуациях на ЛЧ МГ. Применимость предложенных алгоритмов доказывается результатами их экспериментальных имитационных исследований, в т.ч. на основе реальных данных, зафиксированных телемеханикой, установленной на одном из участков ЛЧ МГ.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ диссертации заключается в следующем:

1. В рамках прототипа СППР реализованы графический пользовательский интерфейс системы ППР диспетчера ГТС и программный модуль визуализации состояния МГ в процессе мониторинга транспорта газа в целях оперативного обнаружения НС по показаниям датчиков давления подсистемы мониторинга ГТС, обеспечивающий наглядность отслеживания состояний МГ в штатном режиме работы ЛЧ МГ и в процессе выполнения операций диспетчером по выходу из НС. Прототип интегрирован с промышленным тренажером, реализованным ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю. Е. Седакова» (г. Н. Новгород), позволяющим имитировать работу МГ и нештатные ситуации в реальном времени с высокой точностью и используемым на ряде дочерних предприятий ОАО «Газпром».

2. В рамках прототипа СППР создан работающий в реальном масштабе времени программный модуль, генерирующий возможные варианты выхода из НС с

3

выводом результатов в графическом виде, удобном для восприятия диспетчером, на основе алгоритма формирования сценариев выхода из НС, связанной с разрывом ЛЧ МГ, и метода ранжирования сценариев локализации и перенаправления потоков газа в обход аварийного участка трубопровода в системе информационной поддержки диспетчера ЛПУ МГ.

3. Проведен вычислительный эксперимент по подбору наиболее близкого по степени соответствия нештатной ситуации на ЛЧ МГ прецедента, результаты которого показали возможность использования прецедентного метода в качестве дополнительного средства наряду с более точными альтернативными методами формирования рекомендаций по устранению НС в виде разрывов.

4. Проведены вычислительные эксперименты по оценке объема утечки газа и времени восстановления значений давления на датчиках МГ для различных сценариев устранения НС в виде разрывов на МГ и определению актуальности отдельных сценариев устранения НС, результаты которых показали корректность и работоспособность соответствующих алгоритмов, либо позволили их скорректировать.

5. Выполнены расчеты объемов экономического ущерба при моделировании различных сценариев устранения разрывов на ЛЧ МГ, результаты которых показали эффективность использования разработанных алгоритма формирования и метода ранжирования сценариев устранения НС.

6. С помощью машинных экспериментов подтверждена эффективность разработанных на основе волнового метода алгоритмов, реализующих поиск сценариев локализации разрыва и перенаправления газа в обход места утечки, в том числе на данных реального одиночного частичного разрыва 11.02.2004 на 140 км МГ «Уренгой - Грязовец» (на участке Пангодинского ЛПУ ООО «Тюментрансгаз»).

7. Разработанные алгоритмы применены в учебном процессе кафедры ИСИМ ВлГУ в лабораторных и практических работах по дисциплинам «Распределенные информационные системы» и «Представление знаний в НС» направления 230400 - «Информационные системы и технологии» подготовки магистров и бакалавров соответственно.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ получены автором при выполнении:

- хоздоговорной НИР №3411/06 «Теоретическое обоснование матричного метода моделирования магистральных газопроводов для тренажера диспетчера КС ООО «Тюментрансгаз» по заказу Научно-исследовательского института измерительных систем им. Ю. Е. Седакова Росатома (г. Нижний Новгород);

- госбюджетной НИР № 104 (Г-663) «Ранжирование и выбор сценариев локализации и обвода газа при разрыве на магистральном газопроводе» на кафедре ИСИМ ВлГУ по именному гранту губернатора Владимирской области на проведение научных исследований;

- госбюджетной НИР №3.2.3/10553 «Развитие технологий моделирования сетевых интегрированных структур образования, науки и производства в технопар-ковой зоне ведущего регионального вуза с использованием высокопроизводительных параллельных вычислений» в рамках аналитической ведомственной целевой программы (АВЦП) «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2011 годы)» по разработке пользовательского интерфейса для программы моделирования сетевых структур на суперЭВМ «СКИФ Мономах», используемой в информационно-вычислительном центре ВлГУ. Структура данного многопотокового приложения в части распараллеливания вычислений была принята за основу при разработке автором алгоритма прогнозирования состояния МГ на основе итерацион-

4

ного алгоритма моделирования процесса транспорта газа по J14 МГ для отбора пригодных сценариев выхода из нештатной ситуации.

- госбюджетной НИР № МД-781 «Исследование и разработка методов, моделей и алгоритмов реализации комплексных интеллектуальных программно-технических систем» на кафедре ИСИМ ВлГУ по гранту Президента РФ для государственной поддержки научных исследований молодых российских ученых - докторов наук (договор № 16.120.11.5155-МД от 01.02.2012) в рамках I этапа «Создание информационного обеспечения и прототипа системы поддержки принятия решений диспетчером газотранспортной системы для работы в нештатных ситуациях»;

- госбюджетной НИОКР № 01200959379 «Разработка моделей и алгоритмов мониторинга линейной части магистрального газопровода на предмет обнаружения нештатных ситуаций, определения места разрыва и формирования сценариев локализации нештатной ситуации» по государственному контракту № 7029р/9332 от 25.06.2009 г. при создании информационной системы мониторинга и поддержки принятия решений диспетчера газотранспортной системы, позволяющей в случае возникновения разрывов газопровода обнаруживать место аварии и предлагать возможный сценарий устранения НС, и внедрены в инновационной компании ООО «Бизнес.РФ» (г. Владимир).

По результатам исследований, проведенных автором в рамках диссертации, получены два свидетельства об официальной регистрации на разработанные с его участием программные продукты; проект с участием автора завоевал специальный диплом конкурса инновационных проектов в номинации «Инновационный проект» на Окружном молодежном инновационном конвенте Центрального федерального округа РФ.

Результаты научных исследований можно использовать для создания и внедрения на предприятиях нефтегазовой промышленности реально действующей системы ППР диспетчера ЛПУ, адаптированной под конкретный комплекс телемеханики (ТМ), а также для реализации специального программного модуля тренажера диспетчера ЛПУ многониточным МГ для подготовки диспетчерского персонала к работе в нештатных ситуациях.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ следующие результаты:

1. Математическая модель базы прецедентов и основанный на ней алгоритм вычисления степени соответствия каждого прецедента из множества имеющихся в базе конкретной нештатной ситуации.

2. Метод ранжирования сформированных волновым методом потенциально возможных сценариев локализации единичного разрыва на ЛЧ МГ и соответствующего перераспределения газовых потоков.

3. Алгоритм прогнозирования состояния МГ на основе итерационного алгоритма моделирования транспорта газа по ЛЧ МГ с целью отбора пригодных сценариев выхода из нештатной ситуации.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на межвузовской научно-практической конференции «Трансформация экономики регионов в условиях устойчивого развития: теория и практика» (г. Владимир, 2008 г.); III международной научно-технической конференции «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (Вологда, 2007 г.); XX международной научной конференции «Математические методы в технике и тех-

нологиях» (Ростов-на-Дону, 2007 г.); III международной научно-технической конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» (GTS-2009) (Газпром ВНИИГАЗ, 2009 г.); XI всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи - регионам» (Вологда, 2009 г.); IV международной конференции «Компьютерные технологии поддержки принятия решений в диспетчерском управлении газотранспортными и газодобывающими системами» (DISCOM-2009) (Москва, 2009 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Системы промышленного и информационного сервиса (инфраструктура, объекты, процессы)» (Кострома, 2008 г.); IV Международной научно-технической конференции «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (Вологда, 2008 г.); межвузовской научно-практической конференции «Социально-экономические системы: особенности развития, функционирования и управления в условиях инновационной направленности» (Владимир, 2010 г.); юбилейной выставке научных достижений Владимирского государственного университета (Владимир, 2008 г.); V международной научно-технической конференция «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (г. Вологда, 2009 г.); II Молодежной научно-практической школе «Информационный менеджмент социально-экономических и технических систем - 2011» (г. Москва, 2011 г.); V международной конференции «Компьютерные технологии поддержки принятия решений в диспетчерском управлении газотранспортными и газодобывающими системами (DISCOM-2012)» (г. Москва, 2012 г.). ПУБЛИКАЦИИ

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 18 печатных работах, в том числе в четырех статьях в изданиях перечня ВАК. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 132 страницах, включающих 26 рисунков, 12 таблиц, список использованных литературных источников, состоящий из 101 наименования, а также включает 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведено обоснование актуальности исследований по теме диссертации в области автоматизации работы диспетчера ГТС, обозначены объект и предмет исследования, сформулированы цель работы, перечень решаемых задач, научная новизна и практическая значимость работы, представлен список научных конференций, на которых проводилась апробация полученных результатов.

В первой главе «Обзор проблем газотранспортной системы и автоматизированных систем управления газопроводами» дается общее представление об устройстве и организации газотранспортных систем, краткий перечень существующих отечественных и зарубежных автоматизированных систем управления магистральными газопроводами и подробное описание одной из них — программного комплекса PSI AG. В главе приведен фрагмент формальной модели МГ, на основе которой автором разработаны алгоритмы, представленные в последующих разделах диссертации.

Линейная часть МГ (рис. 1) включает несколько параллельных магистралей (ниток), каждая из которых в общем виде состоит из крестовин - участков труб длиной 1 км, которые могут быть соединены трубами-перемычками, ведущими

?? ~ X -

О—.....0*--<>----0^0-™'0

0*26 ■ ' 5 ! Т 0,16

0*27 111 1 ! Т 0^27

Рис. 1. Пример граф-схемы МГ

на крестовину другой нитки, расположенную на том же километре Крестовина может содержать основной кран, управляющий подачей газа на следующую крестовину этой же нитки, а также верхний и / или нижний краны-перемычки, управляющие подачей газа на соседние нитки.

Рассматриваются различные типы нештатных ситуаций, которые могут иметь место на ЛЧ МГ, а также их причины. Установлено, что разрыв газопровода в линейной части - один из наиболее опасных типов НС для жизни людей, окружающей среды и с точки зрения экономических потерь в результате утечек газа.

В случае возникновения НС в виде разрыва ЛЧ МГ необходимо своевременно обнаружить место утечки с необходимой точностью (определить километр и нитку МГ, на которых произошел разрыв), а затем его устранить. Исследование и развитие методов, моделей и алгоритмов обнаружения НС на МГ выходит за рамки настоящей диссертации. В работе кратко рассмотрен лишь один из возможных методов обнаружения разрыва на ЛЧ МГ.

После обнаружения места возникновения НС на ЛЧ МГ, связанной с разрывом, необходимо его устранить путем перекрытия всех кранов МГ, через которые происходит утечка газа (локализация), и формирования пути обвода газа через одну или несколько соседних ниток путем открытия кранов-перемычек (обвод).

Последовательность действий по закрытию / открытию кранов для устранения НС называется сценарием. В данной главе предложена концепция устранения разрывов с помощью прецедентной модели представления знаний (база знаний (БЗ) прецедентов, или база прецедентов (БП), используется для хранения способов устранения конкретных НС), а также идея непосредственной генерации сценариев в соответствии со структурой МГ (взаиморасположением ниток, перемычек и основных кранов). На рис. 2 показана блок-схема обобщенного алгоритма устранения разрыва (формирования сценария выхода из НС).

Рис. 2. Блок-схема алгоритма устранения разрыва (формирования сценария выхода из НС)

В результате анализа существующих систем поддержки диспетчера показано, что используемые на практике системы диспетчерского управления и мониторинга ГТС часто оказываются неспособны с необходимой оперативностью обнаружить место разрыва и предложить способы его устранения ввиду не всегда достаточного уровня автоматизации и в некоторых случаях отсутствия функций информационной поддержки диспетчера в случае нештатных ситуаций. Поэтому целью настоящей диссертационной работы является совершенствование диспетчерского комплекса управления МГ для повышения эффективности оперативного поиска наиболее рациональных выходов из нештатных ситуаций на ЛЧ МГ, связанных с единичным разрывом, в части локализации места утечки и перенаправления газа в обход локализованного участка.

Вторая глава «Прецедентный подход к задаче устранения разрывов линейной части магистрального газопровода» посвящена разработке модели и алгоритмов устранения НС в виде разрывов ЛЧ МГ на основе прецедентного метода Суть метода заключается в использовании прецедентной модели представления знаний. Для конкретного МГ с заданной конфигурацией должна быть создана своя база прецедентов, хранящая прецеденты, включающие описание конкретной НС (определенного класса НС) и рекомендации по ее устранению (НС данного класса). Ниже представлена разработанная в главе математическая модель базы прецедентов.

Множество прецедентов БП Р состоит из: 1) множества проблемных (нештатных) ситуаций ПС = (Луг,), где / - номер участка линейной части МГ, 1 < /' <| А |; А - множество участков МГ; 2) множества текстовых рекомендаций по выходу из проблемных ситуаций ТР. Каждому прецеденту л соответствует своя проблемная ситуация ПС, набор текстовых решений ТР, т.е.

ж = {ПС,{ТР,)}, \<1<Мтр,

где N - число текстовых решений. Предполагается, что в базе прецедентов хранятся готовые текстовые решения для особых случаев, имевших место ранее, и в этих данных отражен успешный опыт разрешения соответствующих ПС. Эти текстовые решения могут быть приемлемы, если проблемная ситуация сходна с прецедентом на значительную долю. Если проблемная ситуация не имеет подходящего прецедента, она устраняется в соответствии с алгоритмами выхода из нештатных ситуаций, предложенными в главе 3 диссертации. Описание нештатной ситуации включает указания на место с разрывом МГ и положения всех кранов газопровода (открыто / закрыто). Учитывая большое число различных сочетаний положений кранов, для заданной нештатной ситуации нередко может быть невозможно найти прецедент, полностью соответствующий ей по описанию. Поэтому в главе разработана математическая модель базы прецедентов и основанный на ней алгоритм подбора наиболее подходящего прецедента, устанавливающий степень соответствия прецедента данной НС и возможность его применения для устранения этой НС. Необходимо установить: 1) правила, позволяющие сравнивать данную нештатную ситуацию с прецедентом; 2) численные веса, характеризующие значимость отдель-

ных элементов, входящих в описание НС; 3) необходимую долю соответствия НС прецеденту. Признаком нештатной ситуации является каждая крестовина МГ, а значением этого признака - состояние кранов этой крестовины. Для сравнения признаков для каждой НС строится квадратная матрица сравнения признаков размером п х п, где п - число признаков. Элемент ац матрицы вычисляется:

= ~, (/ Ф а\'г) и (/ Ф а\т)

аи = 0, (; = а\>г) или (/' = а\т) где дуг - номер крестовины, на которой произошел разрыв, </, и с!1 - расстояния соответственно от /-й и у'-й крестовины до крестовины с разрывом (в количестве линейных труб крестовин и перемычек газопровода). Вес /-го признака (/'* ауг):

где N - число крестовин в газопроводе, у - номера признаков, сравниваемых с данным, } ф а\т. При подборе прецедента указанная в его описании крестовина, на которой произошел разрыв, должна однозначно соответствовать крестовине с разрывом, указанной в описании НС, и положения всех кранов в ней должны совпадать с указанными в описании прецедента. Определим коэффициент рпш, задающий необходимую долю соответствия ПС прецеденту (0 < р „ш < 1, при этом рпш должен быть достаточно высоким). При заданных коэффициенте р „ш, матрице признаков и наборах прецедентов и проблемных ситуаций необходимо провести серию испытаний (с различными ПС), определить самый подходящий прецедент для каждой из них и проверить, получилась ли для каждой ПС доля соответствия р найденному для нее прецеденту не менее порогового значения р„ш . Для этого нужно вычислить значение каждого признака:

[\ положения _всех имеющихся_крановсоответствуют_прецеденту

8< = 1 п

[О,в противном_случае

Доля соответствия:

где g¡ - значение 1-го признака, 1С , - вес признака, N - количество признаков-крестовин МГ. Критерий пригодности заполненной базы прецедентов к применению:

где Nр5 - число ПС, р, - коэффициент р для ;'-й НС. Также должны бьггь выполнены условия:

где Л - некоторый коэффициент, подходящее значение которого необходимо установить по результатам вычислительного эксперимента, S(p,) - среднеквадрати-ческое отклонение (СКО) по р,:

8{Р,) = у

)2

N

Кроме того, разработан прототип приложения из состава информационной системы, выполняющего оценку пригодности базы прецедентов к применению и тестирующего набор тестовых описаний нештатных ситуаций (разрывов МГ) в целях подбора наиболее подходящего прецедента (из тестовой базы). Для тестирования взята реальная схема магистрального газопровода. Тестирование проводилось на 10 нештатных ситуациях. При этом в разных экспериментах использовались БП с различным количеством прецедентов. На рис. 3 представлены графики значений средней доли соответствия (верхний график) и среднеквадратического отклонения доли соответствия (нижний график) при использовании БП с разным количеством записей.

Средняя доля соответствия наиболее подходящего нештатной ситуации прецедента достаточно высока, а среднеквадратическое отклонение мало при большом количестве прецедентов в базе. При количестве прецедентов в БП более 5000 средняя доля соответствия практически перестает увеличиваться, а СКО -уменьшаться. Это объясняется главным образом тем, что вероятность выпадения состояния «открыто» для большинства кранов по условиям эксперимента равна 0.8, и при большом наборе прецедентов ближайший прецедент оказывается совпадающим с НС на примерно такую же долю, а СКО становится низким ввиду наличия такого прецедента для каждой НС.

Довольно низкая средняя доля соответствия НС ближайшему прецеденту (примерно 0.85) указывает на недостаточную надежность прецедентного метода как единственного средства для решения данной задачи и необходимость его применения в качестве дополнительного наряду с более точными альтернативными методами формирования рекомендаций по устранению НС в виде разрывов.

Третья глава «Информационно-алгоритмическое обеспечение процесса поддержки принятия решений диспетчером ЛПУ МГ в части локализации разрывов» посвящена разработке и реализации алгоритмов поиска выхода из НС, связанной с единичным частичным или полным разрывом ЛЧ МГ, генерирующих сценарии на основе анализа информации о конфигурации и состоянии газопровода

Рис. 3. Графики результатов вычислений

(т.е. без использования прецедентного метода). Базовым методом поиска сценариев устранения НС является волновой метод. Метод состоит в том, что на нитке газопровода, на которой произошел разрыв, последовательно проверяется каждая крестовина (в обе стороны от предполагаемого места разрыва) на предмет наличия основных кранов и кранов-перемычек для полного перекрытия участка с разрывом и подбора путей обвода через параллельные нитки. Сначала необходимо закрыть основные краны по обе стороны от участка с разрывом (по возможности находящихся максимально близко к нему) и открытые краны-перемычки, находящихся между этими основными кранами. Следующий этап заключается в поиске путей перенаправления газа в обход локализованного участка. На нитке с разрывом необходимо найти две действующих перемычки, ведущие на одну и ту же нитку, и находящиеся по разные стороны от локализованного участка.

Вариантов локализации и обвода может быть много. Сценарий выхода из НС должен обеспечивать максимально быстрое перекрытие участка с местом утечки и восстановление нормального процесса транспортировки газа, а также наименьшие потери газа. Диспетчеру системы мониторинга нужно предложить все сценарии, которые способны устранить НС, но их следует отсортировать (далее ранжировать) по степени пригодности для решения имеющейся проблемы с разрывом с учетом указанных критериев. Диспетчер должен выбрать наилучший сценарий, использование которого возможно в данной ситуации.

В настоящей работе предлагается метод ранжирования сценариев, использующий следующие входные параметры: / - длина незадействованного участка в километрах (участок нитки с разрывом, в обход которого осуществляется транспорт газа по смежной нитке); /' — длина перекрываемого аварийного участка в километрах (участок нитки с разрывом, отсеченный закрытыми кранами в целях недопущения утечки газа); лауаг - число смежных с аварийным участком кранов (основных и перемычек); - времена закрытия кранов, смежных с аварийным участком; поЫ - число открываемых и закрываемых кранов за пределами аварийного участка; — времена открытия / закрытия кранов, расположенных за пределами аварийного участка.

Суть предложенного метода заключается в последовательном ранжировании сценариев по критериям, зависящим от вышеуказанных параметров, в определенном порядке. Лучшим является сценарий с меньшим значением данного критерия. Если значения критерия для двух сценариев одинаковы, то сценарии сравниваются по критерию, который идет следующим по приоритету. Порядок критериев следующий:

I, ",>„,/(',, 1л> /' (<:,<;,..•.<*)=!£<;•

/=1 /=1

Для каждого сценария перед включением в список ранжирования необходимо проверить, можно ли повернуть каждый кран, используемый в сценарии, и возможна ли технологически связь между нитками, участвующими в процессе перенаправления потоков. Кроме того, в данной главе предложен альтернативный подход к ранжированию сценариев.

Разработанные алгоритмы формирования сценариев выхода из нештатных ситуаций генерируют сценарии исходя из схемы графа МГ и мест расположения на нем основных кранов и кранов-перемычек. Но состояние МГ меняется во времени - конкретный кран газопровода может быть невозможно открыть или закрыть в данный момент (или выполнить поворот крана полностью), т.к. возможность поворота крана зависит от разности давлений в частях трубы, расположенных до и после него (разность должна быть не выше определенного значения). Таким образом, из сценариев локализации и обвода, полученных путем анализа графа МГ, в данный момент времени могут быть доступны не все. Поэтому необходимо анализировать состояние МГ во времени с целью определения того, какие сценарии пригодны для выполнения в текущий момент времени, а также в течение заданного интервала времени в будущем. Кроме того, необходимо учитывать и другие факторы, среди которых время реакции диспетчера. Предложенный в диссертации алгоритм прогнозирования состояния МГ с целью определения пригодности сценариев выхода из НС основан на итерационном алгоритме моделирования процесса транспорта газа. В алгоритме прогнозирования моделирование работы МГ осуществляется с опережением, отталкиваясь от текущего момента времени. Для каждого крана вычисляется разность значений давления в трубе до и после крана, что позволяет определить наличие возможности его поворота в данный момент.

Моделирование процесса развития нештатной ситуации в алгоритме выполняется отдельно для каждого сценария с применением принципов параллельных вычислений. Алгоритм, характеризующийся элементами научной новизны, полностью приведен в главе 3.

В рамках диссертации разработан программный модуль, входящий в состав программного комплекса поддержки диспетчера ГТС, выполняющий генерацию и ранжирование сценариев локализации и обвода газа около места утечки. Сценарии выводятся на экран в текстовом виде (как последовательность команд по закрытию / открытию кранов), а также в графическом (на графе МГ указывается место разрыва, выделяются цветом открываемые и закрываемые краны и путь обвода газа). После разработки алгоритмов необходимо перейти к их оценке на основе машинных экспериментов.

Четвертая глава «Результаты практической реализации алгоритмов информационной поддержки диспетчера ГТС и их экспериментальное исследование» посвящена проведению машинных экспериментов, связанных с проверкой корректности и эффективности разработанных алгоритмов генерации и ранжирования сценариев. Составлены планы следующих машинных экспериментов по оценке: 1) способов локализации нештатной ситуации на предмет объема теряемого газа; 2) способов перенаправления газа в обход места утечки на предмет восстановления минимально допустимых значений давления на датчиках после разрыва; 3) результатов работы алгоритма прогнозирования состояния МГ на предмет возможности использования тех или иных сценариев. Машинный эксперимент по вычислению объемов утечки газа при разрыве на J14 МГ проведен для сравнения объемов потерь газа при использовании различных способов локализа-

ции участка с разрывом. В результате данных экспериментов установлено, что для двух сценариев, использующих разные способы перекрытия участка с разрывом, объем теряемого газа всегда больше при использовании сценария, предусматривающего большую длину перекрываемого участка.

Машинный эксперимент на предмет времени восстановления минимально допустимых значений давления можно представить в виде:

Г = ИД,/Дот),

где - заданный сценарий из множества 6'; / и кт - номера нитки и километра местоположения разрыва соответственно. Эти параметры представляют факторы, определяющие исходные альтернативы. Выход (отклик) эксперимента можно представить в виде:

у _^р аЬг у. ^

где К - результат 1-го эксперимента, Т"'" - временной интервал с момента разрыва ЛЧ МГ до момента обнаружения места разрыва, Т - временной интервал с момента окончания выполнения сценария устранения НС до момента восстановления давлений на датчиках МГ до заданного уровня.

План эксперимента приведен в табл. 1 (N5 — номер сценария устранения данного разрыва).

Таблица 1

План эксперимента по проверке способов перенаправления потоков газа в обход участка с разрывом

№№ опытов Диапазоны изменения факторов

/ кт У

1-34 1 146, 151, 166, 178, 193,225 1/5 -у»

207 1/5

35-69 3 146, 151, 166, 178, 193, 207, 225 1/5 -У»

70-74 5 151 1/5 У* -У*

75-109 7 146,151, 153, 154, 166, 178, 193 1/5 Уп -У 109

Суть проведенных экспериментов заключается в оценке эффективности способов обвода газа около участка с разрывом, которая необходима для проверки и уточнения правил ранжирования сценариев устранения НС по способу обвода. Основным критерием, характеризующим способ обвода газа, по мнению автора, является время восстановления минимально допустимых значений давления (минимальных уставок) на датчиках МГ (исключая датчики, находящиеся внутри перекрытого участка с местом утечки). Однако эксперименты показали, что обычно имеются датчики, на которых давление восстанавливается не полностью (85 - 95 % от требуемого минимального значения). Датчик с минимальной долей определяет долю восстановления минимальной уставки для конкретной НС.

В табл. 2 приведены результаты экспериментов для некоторых мест разрыва на нитке «СРТО - Торжок» МГ. По результатам экспериментов в итоговое описание метода ранжирования сценариев были внесены изменения (алгоритм ранжиро-

вания, приведенный в главе 3, не был затронут). Изменения касаются принципа ранжирования сценариев по способу обвода газа около участка с разрывом. Основными критериями ранжирования по способу обвода считаются длина участка между локализованным местом утечки и выходным километром обвода, а также количество ниток, используемых для обвода. Подробное описание метода приведено в главе 4 диссертации.

Таблица 2

Результаты эксперимента по проверке способов обвода газа около участка с разрывом

Доля Время выжидания до обнаружения километра (мм:сс) Время достижения

№ км № сценария восстановления минимальной уставки,% минимальных значений давления (чч:мм:сс)

1 06:36 00:16:08

2 06:34 00:16:44 '

166 3 90 06:34 00:09:10

4 06:34 01:49:12

5 06:32 01:51:42

6 06:36 01:56:12

1 13:30 00:17:30

2 13:40 00:17:38

193 3 95 13:30 00:18:40

4 13:32 00:16:36

5 13:32 00:17:56

6 13:34 00:18:12

Таблица 3

Размеры экономического ущерба при использовании различных сценариев устранения НС на различных километрах нитки «СРТО - Торжок»

№ № Общий объем Общий объем экономи- Превышение объема потерь по сравнению с использованием наилучшего сценария, тыс. м3 Экономический ущерб по сравнению с использованием наилучшего сценария, тыс. руб. Экономический ущерб по сравнению

км сценария потерь, тыс. м3 ческого ущерба, тыс. руб. с использованием наилучшего сценария, %

1 5800,75 22541,70 - - -

14 6305,49 24503,13 504,74 1961,43 8,70

166 27 6509,69 25296,64 708,94 2754,94 12,22

35 7421,50 28839,95 1620,75 6298,25 27,94

42 7631,08 29654,39 1830,34 7112,69 31,55

1 9300,13 36140,29 - - -

16 10623,94 41284,63 1323,81 5144,34 14,23

193 23 10883,97 42295,10 1583,84 6154,81 17,03

34 10978,00 42660,49 1677,87 6520,20 18,04

38 12407,22 48214,47 3107,10 12074,18 33,41

Следующий машинный эксперимент, связанный с проверкой корректности работы алгоритма прогнозирования состояния МГ с целью предсказания изменения значений давлений при использовании сценариев устранения НС на МГ, проведен

14

для нескольких мест разрыва на нитке «СРТО - Торжок». Суть проведенных экспериментов заключается в том, чтобы проверить работоспособность алгоритма прогнозирования состояния МГ, а также оценить возможность использования сценариев выхода из НС на примере некоторых сценариев, а именно - установить, в течение какого времени возможно использование того или иного сценария (и возможно ли оно вообще).

Использование «волнового» метода определения сценариев устранения НС и алгоритма ранжирования сценариев целесообразно ввиду того, что использование различных сценариев может характеризоваться совершенно различным объемом экономического ущерба, связанного с возникшей НС. В табл. 3 приведены размеры экономического ущерба в виде денежного эквивалента при использовании сценариев устранения НС, связанных с разрывом, на различных километрах нитки «СРТО - Торжок».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ средств информационной поддержки диспетчера газотранспортной системы с целью определения их возможностей в части локализации нештатных ситуаций на МГ.

2. Построена математическая модель базы прецедентов и основанный на ней алгоритм подбора наилучшего прецедента (наиболее «близкого») для НС на ЛЧ МГ, который позволяет вычислять степень соответствия НС каждому прецеденту и однозначно определять наиболее рациональный вариант устранения НС из множества имеющихся.

3. Разработаны алгоритм формирования сценариев выхода из нештатной ситуации, вычисляющий полный набор потенциальных сценариев устранения НС, связанной с единичным разрывом и метод их ранжирования, который позволяет четко расставить их по приоритету в зависимости от эффективности применения.

4. Создан алгоритм прогнозирования состояния МГ с целью определения сценариев выхода из НС, особенностью которого является возможность его работы в реальном времени. Алгоритм основан на моделировании транспорта газа и позволяет предсказывать возможность использования конкретных сценариев устранения разрыва на некоторое время вперед.

5. Разработан программный модуль системы поддержки принятия решений диспетчера ГТС по выходу из НС, генерирующий возможные сценарии выхода из НС с выводом в графическом виде.

6. На собранном при участии автора технологическом имитационном комплексе из ПЭВМ оператора с разработанным прототипом СППР и ПЭВМ с установленным тренажером диспетчера транспорта газа разработки ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю. Е. Седа-кова» (г. Н. Новгород) в процессе моделирования единичных разрывов на ЛЧ МГ протестированы алгоритм формирования сценариев выхода из НС, связанных с разрывом, в части перенаправления газа в обход аварийного участка трубопровода и метод ранжирования этих сценариев.

7. Проведен ряд машинных экспериментов: по подбору из базы наиболее подходящих прецедентов для НС в виде разрывов на различных километрах МГ; по измерению объема утечек газа и времени восстановления значений давления на датчиках МГ при использовании различных сценариев устранения разрывов на разных километрах МГ; по определению времени работоспособности сценариев устранения разрывов на некоторых местах газопровода с помощью алгоритма прогнозирования состояния МГ при разрыве. Результаты этих экспериментов позволили удостовериться в корректности разработанных

алгоритмов и метода ранжирования сценариев выхода из НС, а также на основе результатов отдельных экспериментов были внесены необходимые корректировки в данный метод.

8. На основе реальных данных ТМ, зафиксированных во время единичного частичного разрыва на линейной части ЛПУ МГ «Уренгой - Грязовец» ГШ ООО «Тюмен-трансгаз») подтверждена корректность работы алгоритма формирования сценариев выхода из НС данного вида.

9. Выполнен расчет объемов экономического ущерба при использовании различных сценариев устранения разрывов на ЛЧ МГ. Оценена эффективность каждого конкретного сценария устранения НС, взятого для расчета, и показана целесообразность применения вышеуказанных алгоритма поиска сценариев устранения разрыва и метода их ранжирования.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

В изданиях по перечню ВАК

1. Кокорин, А. В. Прогнозирование состояния магистрального газопровода с целью определения сценариев выхода из нештатных ситуаций, связанных с разрывом на линейной части газопровода / А. В. Кокорин // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2011, № 7. - С. 6 - 12.

2. Кокорин, А. В. Прогнозирование работы магистрального газопровода в части определения работоспособности сценариев устранения нештатных ситуаций / А. В. Кокорин, Д. В. Александров // Нейрокомпьютеры. - 2012. - № 8. - С. 40 - 45.

3. Кокорин, А. В. Способ локализации места разрыва линейной части магистрального газопровода ! А. В. Кокорин, Д. В. Александров, И. Р. Бухвалов // Нейрокомпьютеры.-2012.-№ 8.-С. 46-51.

4. Кокорин, А. В. Способы локализации места разрыва линейной части магистрального газопровода и последующего перераспределения газовых потоков / А. В. Кокорин, Г. В. Проскурина, Д. В. Александров, О. В. Лукьянов // АвтоГазоЗаправочный комплекс + Альтернативное топливо. - 2012. - № 7 (67). — С. 32 - 36.

В прочих изданиях

5. Кокорин, А. В. Подход к реализации системы поддержки принятия решений по устранению внештатных ситуаций на магистральном газопроводе / Д. В. Александров, А. В. Кокорин // Вестник филиала Всероссийского заочного финансово-экономического института в г. Владимире. - Владимир, 2007. - № 2. - С. 106. - ISBN 5-89368-767-1 (соискатель - 50 %).

6. Кокорин, А. В. Подход к созданию информационного обеспечения для принятия решений диспетчером по устранению нештатных ситуаций на газопроводе / А. В. Кокорин, Д. В. Александров // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования: материалы III МНТК. В 2 т. Т. 1 / Вологод. гос. техн. ун-т. - Вологда, 2007. - С. 155. - ISBN 978-587851-333-3 (соискатель - 50 %).

7. Кокорин, А. В. Подход к созданию системы поддержки принятия решений по обнаружению и устранению разрывов на магистральном газопроводе / А. В. Кокорин // Трансформация экономики регионов в условиях устойчивого развития: теория и практика: материалы межвузовской научно-практической конференции - Владимир, 2008. - С. 198.

8. Кокорин, А. В. Подход к обнаружению места обрыва на магистральном газопроводе / М. А. Гусев, Д. В. Александров, А. В. Кокорин // Системы промышленного и информационного сервиса (инфраструктура, объекты, процессы) : материалы Всерос. НПК. - Кострома: КГУ им. H.A. Некрасова, 2008. - С. 158 - 162 (соискатель - 33 %).

1. Кокорин, А. В. Основы создания интеллектуальных систем мониторинга и поддержки принятия решений диспетчером при управлении многониточным магистральным газопроводом / М. А. Гусев, Д. В. Александров, А. В. Кокорин, М. Ю. Гнусова // Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования : материалы IV МНТК. В 2 т. Т. 1 / Вологод. гос. техн. ун-т. - Вологда, 2008. - С. 31 - 34. - ISBN 978-5-87851-361-6 (соискатель - 25 %).

2. Кокорин, А. В. Модели идентификации нештатных ситуаций на трубопроводе / Д. В. Александров, М. Ю. Гнусова, А. В. Кокорин, К. В. Фомин II Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология, и надежность машин, приборов и оборудования: материалы V МНТК. В 2 т. Т. 1. / Вологод.

[. ун-т. - Вологда, 2009. - С. 25 - 29. - ISBN 978-5-87851-383-8 (соискатель -

3. Кокорин, А. В. Интеллектуальный комплекс для мониторинга процесса транспортировки газа и обнаружения нештатных ситуаций на магистральном газопроводе / М. А. Гусев, Д. В. Александров, А. В. Кокорин, Г. В. Проскурина, И. Р. Бухвалов // Газотранспортные системы: настоящее и будущее (GTS-2009) : тезисы докладов III межд. на-учн.-техн. конф., 27-28 октября 2009 г. - М. : Газпром ВНИИГАЗ, 2009. - С. 66 (соискатель - 20 %).

4. Кокорин, А. В. Интеллектуальный комплекс для мониторинга процесса транспортировки газа и поддержки принятия решений диспетчера при возникновении нештатных ситуаций на магистральном газопроводе / М. А. Гусев, Д. В. Александров, А. В. Кокорин, Г. В. Проскурина, И. Р. Бухвалов // Компьютерные технологии поддержки принятия решений в диспетчерском управлении газотранспортными и газодобывающими системами (DISCOM-2009) : сборник докладов IV межд. конф., 28-30 апреля 2009 г. - М. : Газпром ВНИИГАЗ, 2009. - С. 300 - 307 (соискатель - 20 %).

5. Кокорин, А. В. Разработка информационной подсистемы поддержки диспетчера магистрального газопровода / М. А. Гусев, А. В. Кокорин, M. Ю. Гнусова // Молодые исследователи- регионам: материалы всероссийской науч. конф. студентов и аспирантов. В 2 т. Т. 1 / Вологод. гос. техн. ун-т. - Вологда, 2009. - С. 52 - 53 (соискатель - 33 %).

6. Кокорин, А. В. Система поддержки принятия решений диспетчером газотранспортной системы / М. А. Гусев, Кокорин А. В., Гнусова М. Ю. // Молодые исследователи - регионам : материалы всероссийской науч. конф. студентов и аспирантов. В 2 т. Т.1. - Вологда: ВоГТУ, 2009. - С. 46 - 47 (соискатель - 33 %).

7. Kokorin, А. V. Intellectual package for gas transmission monitoring and dispatcher decision making support in extraordinary situations at gas trunk pipelines / M. A. Gusev, D V Aleksandrov, A. V. Kokorin, G. V. Proskurina, I. R. Bukhvalov. - Abstracts of papers presented at the IV International Conference DISCOM-2009. - M. : VNIIGAZ, 2009. - P. 56 (соискатель - 20 %).

8. Кокорин, А. В. Применение мультиагентных систем в решении задач управления многониточным магистральным газопроводом / А. В. Кокорин // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-20 [Текст] : сб. трудов XX Междунар. Науч. Конф.: В 10 т. Т. 10. Международный научно-методический симпозиум «Современные проблемы многоуровневого образования», Школа молодых ученых / под ред. B.C. Балакирева - Ростов-на-Дону: Донской гос. техн. ун-т. - С. 104.

9. Кокорин, А. В. Ранжирование и выбор сценариев локализации и обвода газа при утечке на магистральном газопроводе / А. В. Кокорин. - Социально-экономические системы: особенности развития, функционирования и управления в условиях инновационной направленности : сборник материалов межвузовской научно-практической конференции / Филиал Всерос. заоч. фин.-эконом, института в г. Владимире // Комитет по эконом. политике Администрации Влад. обл // Владим. гос. Университет. - Владимир, 2010-С. 188.

25 %).

(

10. Кокорин, А. В. Ранжирование и выбор сценариев локализации и обвода газа при утечке на магистральном газопроводе / А. В. Кокорин // Алгоритмы, методы и системы обработки данных: сб. науч. тр. Выпуск 15 / под ред. С. С. Садыкова, Д. Е. Андрианова. -Муром : Изд.- полиграфический центр МИ ВлГУ, 2010. - С. 85 - 91.

Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

11. Кокорин, А. В. и др. Свидетельство № 2010611820 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Программный модуль формирования сценария выхода из нештатной ситуации, связанной с обнаруженным разрывом на линейной части многониточного магистрального газопровода, путем локализации аварийного участка и обвода газа по параллельным ниткам.

12. Кокорин, А. В. и др. Свидетельство № 2009614673 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Программный модуль обнаружения нитки линейной части магистрального газопровода заданной структуры с источником возникновения нештатной ситуации, связанной с разрывом, по данным, полученным при мониторинге процесса транспортировки газа.

Подписано в печать 20.12.2012. Формат 60x84/16. Усл. печ.л. 1,25. Заказ № 4321. Тираж 100 экз. Отпечатано с готового оригинал-макета

в ДНО «Типография на Нижегородской; 600020. Б Нижегородская. 88-д Тел (4922)32-21-61

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРОБЛЕМ ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОПРОВОДАМИ

1.1. Анализ существующих СППР диспетчера, используемых в различных газотранспортных системах.

1.2. Основы устройства газотранспортных систем.

1.3. Формальная модель магистрального газопровода.

1.4. Нештатные ситуации на линейной части магистрального газопровода.

1.5. Методика обнаружения разрывов на магистральном газопроводе.

1.6. Формирование сценария выхода из нештатной ситуации.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. ПРЕЦЕДЕНТНЫЙ ПОДХОД К ЗАДАЧЕ УСТРАНЕНИЯ РАЗРЫВОВ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА

2.1. Формирование базы знаний прецедентов.

2.2. Алгоритм формирования сценариев выхода из нештатной ситуации на основе прецедентного метода и метод их ранжирования.

2.3. Вычислительный эксперимент по проверке корректности работы прецедентного метода.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ИНФОРМАЦИОННО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДИСПЕТЧЕРОМ ЛПУ МГ В ЧАСТИ ЛОКАЛИЗАЦИИ РАЗРЫВОВ.

3.1. Локализация места разрыва и формирование путей перераспределения газовых потоков вокруг локализованного участка.

3.2. Методы ранжирования вариантов устранения нештатной ситуации.

3.3. Алгоритм прогнозирования состояния МГ для определения пригодности сценариев устранения нештатных ситуаций.

3.4. Практическая реализация прототипа системы мониторинга процесса транспорта газа по ЛЧ МГ.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ ДИСПЕТЧЕРА ГТС И ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ.

4.1. Машинный эксперимент с применением программного комплекса поддержки диспетчерских решений.

4.2. Оценка экономической целесообразности применения алгоритмов формирования сценариев устранения НС.

Выводы по главе 4.

АКТУАЛЬНОСТЬ

Россия является крупнейшим в мире поставщиком природного газа. Практически весь природный газ предприятия нефтегазовой промышленности поставляют через сеть газопроводов. По прогнозам в 2015 г. объем добычи газа «Газпромом» достигнет 610-615 млрд. куб. м, в 2020 г. - 650 - 670 млрд. куб. м, что потребует развития газотранспортной системы (ГТС), т.к. в таких условиях необходимо обеспечить стабильную работу газопроводов и своевременную подачу необходимых объемов газа. Учитывая, что протяженность только магистральных газопроводов (МГ) в России составляет 754 тыс. км, неблагоприятные географические и природные условия (например, низкие температуры или высокая влажность в различных регионах, нестабильные тектонические условия), которые могут приводить к повреждениям МГ, данная задача является довольно сложной. Газопроводы необходимо постоянно поддерживать в надлежащем состоянии, своевременно обнаруживая и устраняя неизбежные нештатные ситуации (НС).

В настоящий момент изношенность российской ГТС составляет до 56 %. Доля МГ старше 33 лет (нормативный срок их службы) составляет более 21,3 % от общего объема. Кроме того, в результате анализа наиболее известных современных зарубежных и отечественных систем автоматизации работы диспетчерских служб газотранспортных предприятий (ГТП) установлено, что одним из их существенных недостатков является отсутствие автоматизированной функции поддержки принятия решений (ППР) диспетчера в случае НС в режиме реального времени. Этот недостаток приводит к информационным перегрузкам диспетчера как элемента человеко-машинной системы, которому для принятия адекватного решения по управлению ГТС приходится анализировать большой объем информации для обнаружения НС, распознавания типа, определения места ее возникновения и локализации.

Таким образом, становятся очевидными необходимость развития и совершенствования диспетчерских комплексов управления газотранспортными системами и актуальность темы исследования.

Учет реальных особенностей ГТС при формировании управления является первой важной задачей обеспечения эффективности транспортировки газа. Установлено, что наиболее частые аварии приходятся на трубопроводы, находящиеся в зонах геодинамической активности, в местах напряженного состояния недр. При этом на отдельных участках линейных частей (ЛЧ) трубопроводов аварии происходят каждые 3-4 года, на других участках - один раз в 10 - 12 лет, на третьих - 15 - 20 лет. Поэтому второй основной задачей управления транспортом газа является минимизация его потерь в случае возникновения нештатных ситуаций в газотранспортной системе, что связано с первой выше обозначенной задачей. Для решения последней необходимо разработать, в частности, методы устранения аварий, при использовании которых потери газа и время восстановления штатного процесса его транспортировки по трубопроводу будут минимальны, что и является основным предметом исследования в данной диссертационной работе. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: данные технологического имитационного комплекса диспетчера, полученные в процессе моделирования утечек на ЛЧ МГ. ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ: модели, методы и алгоритмы поддержки диспетчерских решений при устранении НС на ЛЧ МГ в части локализации разрыва и перенаправления потоков газа в обход места утечки. НАУЧНАЯ ЗАДАЧА

Разработка новых алгоритмов поддержки принятия диспетчерских решений при возникновении нештатных ситуаций, связанных с единичным частичным или полным разрывом ЛЧ МГ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью диссертации является повышение эффективности оперативного поиска наиболее рациональных выходов из нештатных ситуаций на ЛЧ МГ, связанных с единичным разрывом, в части локализации места утечки и перенаправления газа в обход локализованного участка. Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие научно-технические задачи:

1. Проведен анализ средств информационной поддержки диспетчера газотранспортной системы с целью определения их возможностей в части локализации нештатных ситуаций на ЛЧ МГ.

2. Построена математическая модель базы прецедентов и основанный на ней алгоритм подбора прецедентов из базы, позволяющий вычислять степень соответствия конкретной НС каждому прецеденту и однозначно определять из множества имеющихся в базе наиболее подходящий вариант для устранения НС, связанных с единичным разрывом ЛЧ МГ.

3. Разработаны алгоритм формирования сценариев выхода из нештатной ситуации, вычисляющий полный набор потенциальных сценариев устранения НС, связанной с единичным разрывом, и метод ранжирования этих сценариев, который позволяет упорядочить их по критерию эффективности применения.

4. Создан алгоритм прогнозирования состояния МГ с целью последующего отбора сформированных волновым методом сценариев выхода из НС, особенностью которого является возможность работы в реальном времени, при этом алгоритм основан на численном моделировании процесса транспорта газа и позволяет предсказывать возможность использования конкретных сценариев устранения нештатной ситуации на заданный временной промежуток.

5. В части совершенствования технологического имитационного комплекса линейно-производственного управления (ЛПУ) МГ разработаны графический пользовательский интерфейс системы ППР диспетчера ГТС и программный модуль, генерирующий возможные сценарии выхода из НС с выводом в графическом виде, удобном для восприятия диспетчером.

6. На собранном технологическом имитационном комплексе линейно-производственного управления магистрального газопровода на основе тренажера диспетчера производства ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седако-ва» (г. Н. Новгород) в процессе моделирования единичных разрывов на отдельных участках МГ проведен ряд машинных экспериментов: по измерению объема утечек газа и времени восстановления значений давления на датчиках МГ при использовании различных сценариев устранения разрывов на разных километрах МГ; определению времени актуальности сценариев устранения разрывов с помощью алгоритма прогнозирования состояния МГ при разрыве. Результаты этих экспериментов позволили подтвердить корректность разработанных автором метода и алгоритмов, а в отдельных случаях внести в них уточнения. Кроме того, проведены вычислительные эксперименты по подбору наиболее близких по степени соответствия НС, связанным с разрывом на различных километрах МГ, прецедентов, результаты этих исследований также подтвердили корректность разработанных автором модели прецедентной базы и основанного на ней алгоритма подбора прецедентов.

7. Выполнены расчеты объемов экономического ущерба при использовании различных сценариев устранения разрывов на JI4 МГ, что позволило оценить эффективность применения каждого конкретного сценария устранения НС, и показать целесообразность разработанных алгоритма поиска сценариев устранения разрыва и метода их ранжирования.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При решении поставленных задач использовались методы математического моделирования, теории множеств, теории вероятностей и математической статистики, системного анализа, теории проектирования систем, объектно-ориентированного проектирования, метода вывода знаний, основанного на прецедентах (Case Based Reasoning).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научную новизну представляют следующие результаты диссертации:

1. Математическая модель базы прецедентов и основанный на ней реализующий прецедентный подход к формированию рекомендаций по устранению НС в виде единичных разрывов на JI4 МГ алгоритм вычисления степени соответствия каждого прецедента из множества имеющихся в базе конкретной нештатной ситуации, отличающийся возможностью однозначного определения наиболее близкого к НС прецедента.

2. Метод ранжирования сформированных волновым методом потенциально возможных сценариев локализации единичного разрыва на JI4 МГ и соответствующего перераспределения газовых потоков, особенностью которого является упорядочивание их в соответствии с критериями эффективности применения: минимизацией потерь газа и времени полного либо частичного восстановления нормальной работоспособности МГ.

3. Алгоритм прогнозирования состояния МГ на основе итерационного алгоритма моделирования процесса транспорта газа по JI4 МГ для отбора пригодных сценариев выхода из нештатной ситуации, особенностью которого является возможность предсказывать в реальном времени применимость конкретных сценариев устранения НС на JI4 МГ на заданный временной промежуток.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Основные полученные результаты представлены в виде модели, алгоритмов и программного прототипа модуля поддержки принятия диспетчерских решений в нештатных ситуациях на ЛЧ МГ. Применимость предложенных алгоритмов доказывается результатами их экспериментальных имитационных исследований, в т.ч. на основе реальных данных, зафиксированных телемеханикой, установленной на одном из участков ЛЧ МГ.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ диссертации заключается в следующем:

1. В рамках прототипа СППР реализованы графический пользовательский интерфейс системы ППР диспетчера ГТС и программный модуль визуализации состояния МГ в процессе мониторинга транспорта газа в целях оперативного обнаружения НС по показаниям датчиков давления подсистемы мониторинга ГТС, обеспечивающий наглядность отслеживания состояний МГ в штатном режиме работы ЛЧ МГ и в процессе выполнения операций диспетчером по выходу из НС. Прототип интегрирован с промышленным тренажером, реализованным ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю. Е. Седакова» (г. Н. Новгород), позволяющим имитировать работу МГ и нештатные ситуации в реальном времени с высокой точностью и используемым на ряде дочерних предприятий ОАО «Газпром».

2. В рамках прототипа СППР создан работающий в реальном масштабе времени программный модуль, генерирующий возможные варианты выхода из НС с выводом результатов в графическом виде, удобном для восприятия диспетчером, на основе алгоритма формирования сценариев выхода из НС, связанной с разрывом ЛЧ МГ, и метода ранжирования сценариев локализации и перенаправления потоков газа в обход аварийного участка трубопровода в системе информационной поддержки диспетчера ЛПУ МГ.

3. Проведен вычислительный эксперимент по подбору наиболее близкого по степени соответствия нештатной ситуации на ЛЧ МГ прецедента, результаты которого показали возможность использования прецедентного метода в качестве дополнительного средства наряду с более точными альтернативными методами формирования рекомендаций по устранению НС в виде разрывов.

4. Проведены вычислительные эксперименты по оценке объема утечки газа и времени восстановления значений давления на датчиках МГ для различных сценариев устранения НС в виде разрывов на МГ и определению актуальности отдельных сценариев устранения НС, результаты которых показали корректность и работоспособность соответствующих алгоритмов, либо позволили их скорректировать.

5. Выполнены расчеты объемов экономического ущерба при моделировании различных сценариев устранения разрывов на ЛЧ МГ, результаты которых показали эффективность использования разработанных алгоритма формирования и метода ранжирования сценариев устранения НС.

6. С помощью машинных экспериментов подтверждена эффективность разработанных на основе волнового метода алгоритмов, реализующих поиск сценариев локализации разрыва и перенаправления газа в обход места утечки, в том числе на данных реального одиночного частичного разрыва 11.02.2004 на 140 км МГ «Уренгой - Грязовец» (на участке Пангодинского ЛПУ ООО «Тюментрансгаз»).

7. Разработанные алгоритмы применены в учебном процессе кафедры ИСИМ ВлГУ в лабораторных и практических работах по дисциплинам «Распределенные информационные системы» и «Представление знаний в ИС» направления 230400 - «Информационные системы и технологии» подготовки магистров и бакалавров соответственно.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ получены автором при выполнении:

- хоздоговорной НИР № 3411/06 «Теоретическое обоснование матричного метода моделирования магистральных газопроводов для тренажера диспетчера КС ООО «Тюментрансгаз» по заказу Научно-исследовательского института измерительных систем им. Ю. Е. Седакова Росатома (г. Нижний Новгород);

- госбюджетной НИР № 104 (Г-663) «Ранжирование и выбор сценариев локализации и обвода газа при разрыве на магистральном газопроводе» на кафедре ИСИМ ВлГУ по именному гранту губернатора Владимирской области на проведение научных исследований;

- госбюджетной НИР № 3.2.3/10553 «Развитие технологий моделирования сетевых интегрированных структур образования, науки и производства в технопарковой зоне ведущего регионального вуза с использованием высокопроизводительных параллельных вычислений» в рамках аналитической ведомственной целевой программы (АВЦП) «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2011 годы)» по разработке пользовательского интерфейса для программы моделирования сетевых структур на суперЭВМ «СКИФ Мономах», используемой в информационно-вычислительном центре ВлГУ. Структура данного многопотокового приложения в части распараллеливания вычислений была принята за основу при разработке автором алгоритма прогнозирования состояния МГ на основе итерационного алгоритма моделирования процесса транспорта газа по ЛЧ МГ для отбора пригодных сценариев выхода из нештатной ситуации.

- госбюджетной НИР № МД-781 «Исследование и разработка методов, моделей и алгоритмов реализации комплексных интеллектуальных программно-технических систем» на кафедре ИСИМ ВлГУ по гранту Президента РФ для государственной поддержки научных исследований молодых российских ученых - докторов наук (договор № 16.120.11.5155-МД от 01.02.2012) в рамках I этапа «Создание информационного обеспечения и прототипа системы поддержки принятия решений диспетчером газотранспортной системы для работы в нештатных ситуациях»;

- госбюджетной НИОКР № 01200959379 «Разработка моделей и алгоритмов мониторинга линейной части магистрального газопровода на предмет обнаружения нештатных ситуаций, определения места разрыва и формирования сценариев локализации нештатной ситуации» по государственному контракту № 7029р/9332 от 25.06.2009 г. при создании информационной системы мониторинга и поддержки принятия решений диспетчера газотранспортной системы, позволяющей в случае возникновения разрывов газопровода обнаруживать место аварии и предлагать возможный сценарий устранения НС, и внедрены в инновационной компании ООО «Бизнес.РФ» (г. Владимир).

По результатам исследований, проведенных автором в рамках диссертации, получены два свидетельства об официальной регистрации на разработанные с его участием программные продукты; проект с участием автора завоевал специальный диплом конкурса инновационных проектов в номинации «Инновационный проект» на Окружном молодежном инновационном конвенте Центрального федерального округа РФ.

Результаты научных исследований можно использовать для создания и внедрения на предприятиях нефтегазовой промышленности реально действующей системы ППР диспетчера ЛПУ, адаптированной под конкретный комплекс телемеханики (ТМ), а также для реализации специального программного модуля тренажера диспетчера ЛПУ многониточным МГ для подготовки диспетчерского персонала к работе в нештатных ситуациях.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ следующие результаты:

1. Математическая модель базы прецедентов и основанный на ней алгоритм вычисления степени соответствия каждого прецедента из множества имеющихся в базе конкретной нештатной ситуации.

2. Метод ранжирования сформированных волновым методом потенциально возможных сценариев локализации единичного разрыва на ЛЧ МГ и соответствующего перераспределения газовых потоков.

3. Алгоритм прогнозирования состояния МГ на основе итерационного алгоритма моделирования транспорта газа по ЛЧ МГ с целью отбора пригодных сценариев выхода из нештатной ситуации.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на межвузовской научно-практической конференции «Трансформация экономики регионов в условиях устойчивого развития: теория и практика» (г. Владимир, 2008 г.); III международной научно-технической конференции «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (Вологда, 2007 г.); XX международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Ростов-на-Дону, 2007 г.); III международной научно-технической конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» (ОТ8-2009) (Газпром ВНИИГАЗ, 2009 г.); XI всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи - регионам» (Вологда, 2009 г.); IV международной конференции «Компьютерные технологии поддержки принятия решений в диспетчерском управлении газотранспортными и газодобывающими системами» ф18СОМ-2009) (Москва, 2009 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Системы промышленного и информационного сервиса (инфраструктура, объекты, процессы)»

Кострома, 2008 г.); IV Международной научно-технической конференции «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (Вологда, 2008 г.); межвузовской научно-практической конференции «Социально-экономические системы: особенности развития, функционирования и управления в условиях инновационной направленности» (Владимир, 2010 г.); юбилейной выставке научных достижений Владимирского государственного университета (Владимир, 2008 г.); V международной научно-технической конференция «Автоматизация и энергосбережение машиностроительного и металлургического производств, технология и надежность машин, приборов и оборудования» (г. Вологда, 2009 г.); II Молодежной научно-практической школе «Информационный менеджмент социально-экономических и технических систем - 2011» (г. Москва, 2011 г.); V международной конференции «Компьютерные технологии поддержки принятия решений в диспетчерском управлении газотранспортными и газодобывающими системами (О18СОМ-2012)» (г. Москва, 2012 г.). ПУБЛИКАЦИИ

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 18 печатных работах, в том числе в четырех статьях в изданиях перечня ВАК.

Выводы по главе 4

В главе проведены исследования результатов работы алгоритмов, реализованных в рамках диссертации. На примере конкретных НС показана эффективность методов поиска точек локализации и обвода газа по графу МГ. В результате сравнительной оценки рациональности различных способов локализации и перенаправления газа в обход места разрыва внесены изменения в метод ранжирования сценариев. Совокупность рекомендаций, выдаваемых на основе корректного поиска наиболее рациональных сценариев выхода из НС и анализа прецедентов, способствует более эффективному и надежному решению задач по устранению разрывов на ЛЧ МГ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен анализ средств информационной поддержки диспетчера газотранспортной системы с целью определения их возможностей в части локализации нештатных ситуаций на МГ.

2. Построена математическая модель базы прецедентов и основанный на ней алгоритм подбора наилучшего прецедента (наиболее «близкого») для НС на ЛЧ МГ, который позволяет вычислять степень соответствия НС каждому прецеденту и однозначно определять наиболее рациональный вариант устранения НС из множества имеющихся.

3. Разработаны алгоритм формирования сценариев выхода из нештатной ситуации, вычисляющий полный набор потенциальных сценариев устранения НС, связанной с единичным разрывом и метод их ранжирования, который позволяет четко расставить их по приоритету в зависимости от эффективности применения.

4. Создан алгоритм прогнозирования состояния МГ с целью определения сценариев выхода из НС, особенностью которого является возможность его работы в реальном времени. Алгоритм основан на моделировании транспорта газа и позволяет предсказывать возможность использования конкретных сценариев устранения разрыва на некоторое время вперед.

5. Разработан программный модуль системы поддержки принятия решений диспетчера ГТС по выходу из НС, генерирующий возможные сценарии выхода из НС с выводом в графическом виде.

6. На собранном при участии автора технологическом имитационном комплексе из ПЭВМ оператора с разработанным прототипом СППР и ПЭВМ с установленным тренажером диспетчера транспорта газа разработки ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю. Е. Седакова» (г. Н. Новгород) в процессе моделирования единичных разрывов на ЛЧ МГ протестированы алгоритм формирования сценариев выхода из НС, связанных с разрывом, в части перенаправления газа в обход аварийного участка трубопровода и метод ранжирования этих сценариев.

7. Проведен ряд машинных экспериментов: по подбору из базы наиболее подходящих прецедентов для НС в виде разрывов на различных километрах МГ; по измерению объема утечек газа и времени восстановления значений давления на датчиках МГ при использовании различных сценариев устранения разрывов на разных километрах МГ; по определению времени работоспособности сценариев устранения разрывов на некоторых местах газопровода с помощью алгоритма прогнозирования состояния МГ при разрыве. Результаты этих экспериментов позволили удостовериться в корректности разработанных алгоритмов и метода ранжирования сценариев выхода из НС, а также на основе результатов отдельных экспериментов были внесены необходимые корректировки в данный метод.

8. На основе реальных данных ТМ, зафиксированных во время единичного частичного разрыва на линейной части ЛПУ МГ «Уренгой - Грязо-вец» ГТП ООО «Тюментрансгаз») подтверждена корректность работы алгоритма формирования сценариев выхода из НС данного вида.

9. Выполнен расчет объемов экономического ущерба при использовании различных сценариев устранения разрывов на ЛЧ МГ. Оценена эффективность каждого конкретного сценария устранения НС, взятого для расчета, и показана целесообразность применения вышеуказанных алгоритма поиска сценариев устранения разрыва и метода их ранжирования.

1. Автоматизированное проектирование информационно-управляющих систем. Проектирование экспертных систем на основе системного моделирования / Г. Г. Куликов, А. Н. Набатов, А. В. Речкалов и др.; Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. Уфа, 1999. -223 с.

2. Александров, Д. В. Информационная поддержка диспетчера при обнаружении нештатных ситуаций на магистральном газопроводе / Фридрик Д. Е., Кантюков Р. Р., Александров Д. В. // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2008, № 10. С. 145- 148.

3. Александров, Д. В. Информационная поддержка диспетчера при управлении магистральным газопроводом / Бухвалов И. Р., Александров Д. В. // Системы управления и информационные технологии, 2007, № 4.1(30). С. 128 - 133.

4. Александров, Д. В. Информационная поддержка управления газотранспортной системой / Бухвалов И. Р., Александров Д. В. // Информационно-измерительные и управляющие системы, 2007, № 12. С. 82 - 87.

5. Александров, Д. В. Методология моделирования распределенных систем управления бизнес-процессами макропредприятий: дис. . док. тех. наук: 05.13.01. 2009.

6. Александров, Д. В. Методологические основы управления и информатизации бизнеса : учеб. пособие / Д. В. Александров, Е. В. Александрова, А. Ю. Лексин, Н. Н. Давыдов ; под ред. А. В. Кострова. М.: Финансы и статистика, 2012. - 376 с.

7. Александров, Д. В. Информационная поддержка природовосстановительных работ при добыче и транспортировке углеводородов / Загвоздкин В. К., Александров Д. В. // Наукоемкие технологии, 2008. Том 9. - № 6. - С. 43 - 49.

8. Александров Д. В., Грачев И. В., Фадин Д. Н. САБЕ-технологии : учеб. пособие. Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2006. - 64 с.

9. Александров Д. В., Костров А. В., Макаров Р. И., Хорошева Е. Р. Методы и модели информационного менеджмента : учеб. пособие / Под ред. А. В. Кострова. М.: Финансы и статистика, 2007. - 336 с.

10. Александров Д. В., Костров А. В. Распределенные информационные системы. САвЕ-технологии реинжиниринга: учеб. пособие. Владимир: Владим. гос. ун-т, 2001.- 136 с.

11. Александров, Д. В. Формальная нейроподобная модель системы мониторинга транспортного потока // Д. В. Александров, X. М. Салех, М. И. Жигалова / Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2012. - № 7. - С. 41 - 48.

12. Александров Д. В., Жебрун Н. Н. Интеллектуализация управления бизнес-процессами предприятий, основанная на знаниях // Информационно-измерительные и управляющие системы, 2008, № 9. С. 74 - 82.

13. Александров, Д. В. Распределенные информационные системы, основанные на знаниях : практикум / Д. В. Александров, Н. Н. Жебрун, И. В. Грачев; Владим. гос. унт. Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2008. - 89 с.

14. Александров, Д. В. Системное моделирование бизнеса: учеб. пособие. -Владимир: Владим. гос. ун-т., 2004. 300 с.

15. Андрейчиков А. В., Андрейчикова О. Н. Интеллектуальные информационные системы. М.: Финансы и статистика, 2004. - 424 с.

16. Бухвалов И. Р. Методы и алгоритмы информационной поддержки управления газотранспортной системой: дис. . канд. тех. наук: 05.13.06. -2007.

17. Бухвалов И. Р., Коротышев А. В., Костюков В. Е., Кульпин А. С., Сучков О. В. Унифицированный комплекс телемеханики УНК ТМ // Территория "Нефтегаз", 2004. №6-С. 38-39.

18. Григорьев Л.И. Автоматизированное диспетчерское управление технологическими процессами в нефтегазовой отрасли: от практики к теории. М.: Нефть и газ, 2005. -27 с.

19. Григорьев Л.И., Сарданашвили С.А., Дятлов. В.А. Компьютеризированная система подготовки диспетчерского персонала в транспорте газа. М.: Изд.-во "Нефть и газ", 1996,- 195 с.

20. Гусев, М.А. Модели и алгоритмы поддержки принятия решений диспетчера газотранспортной системы: дис. . канд. тех. наук: 05.13.01. 2010.

21. Гусев, М.А. Подход к реализации системы поддержки принятия решений диспетчером газотранспортной системы во внештатных ситуациях / М.А. Гусев, Д.В. Александров // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2008. - № 5. -С. 66-75.

22. Гусев, М.А. Распознавание категорий внештатных ситуаций в системах поддержки диспетчера / М.А. Гусев, Д.В. Александров // Вестник филиала Всероссийского заочного финансово-экономического института в г. Владимире. Владимир, 2007. - № 2.-С. 104-106.

23. Иванова Е.Б., Вершинин М.М. Java 2, Enterprise Edition. Технологии проектирования и разработки. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 1088 с.

24. Калянов Г.Н. CASE. Структурный системный анализ (автоматизация и применение). М.: "Лори", 1996. - 242 с.

25. Кириллов Д.В. Правила газового движения. Корпоративный журнал ОАО «Газпром». Газпром № 1-2, 2005. - С. 22 - 24.

26. Кокорин, А. В. Прогнозирование работы магистрального газопровода в части определения работоспособности сценариев устранения нештатных ситуаций / А.В. Кокорин, Д.В. Александров // Нейрокомпьютеры. 2012. - № 8. - С. 40 - 45.

27. Кокорин, А. В. Способ локализации места разрыва линейной части магистрального газопровода / А.В. Кокорин, Д.В. Александров, И.Р.Бухвалов // Нейрокомпьютеры. 2012. -№ 8. - С. 46 - 51.

28. Комплекс моделирования и оптимизации режимов работы ГТС / Панкратов В.С, Герке В.Г., Сарданашвили С.А и др. Сер. Автоматизация, телемеханизация и связь в газовой промышленности. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2002. - 56 с.

29. Компьютеризированная система подготовки диспетчерского персонала в транспорте газа / Григорьев Л.И., Сарданашвили С.А., Дятлов.В.А. М.: "Нефть и газ", 1996.- 195 с.

30. Контроль качества с помощью персональных компьютеров./ Т.Макино,М.Охаси, Х.Докэ, К.Макино ; Пер. с яп. А.Б.Орфенова; Под ред. Ю.П.Адлера, -Машиностроение, 1991. 224 с.

31. Костин А.Е., Шаныгин В.Ф. Организация и обработка структур данных в вычислительных системах: Учеб. пособ. для вузов. М.: Высш. шк., 1987. - 248 с.

32. Костров A.B., Александров, Д. В. Уроки информационного менеджмента. Практикум: учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 2005. - 304 с.

33. Костров A.B. Информационный менеджмент. Оперативное управление производством: учеб. пособие / A.B. Костров, А.Н. Соколов, A.A. Фаткин. Владимир : Изд-во ВлГУ, 2005.- 110 с.

34. Костров A.B. Информационный менеджмент. Управление ресурсами информационной системы: Учеб.пособие / ВлГУ. Владимир, 2003. - 80 с.

35. Костров A.B. Основы информационного менеджмента: Учеб.пособие. М.: Финансы и статистика, 2004. - 336 с.

36. Костров A.B. Системный анализ и принятие решений / Владим. гос. техн. ун-т. Владимир, 1995. - 68 с.

37. Куликов Г.Г., Набатов А.Н., Речкалов A.B. Автоматизированное проектирование информационно-управляющих систем. Системное моделирование предметной области: Учебное пособие. Уфа : Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т, 1998. - 104 с.

38. Панкратов B.C., Вербило A.C. Автоматизированная система диспетчерского управления ГТС. М. : ООО "ИРЦ Газпром, 2001. - 71 с.

39. Панкратов B.C., Герке В.Г., Сарданишвили С.А., Митичкин С.К. Комплекс моделирования и оптимизации режимов работы ГТС. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2002. -56 с.

40. Первозванский A.A. Математические модели в управлении производством. -М.: "Наука", 1975.-616 с.

41. Петров В.Н. Информационные системы. СПб.: Питер, 2002. - 668 с.

42. Проскурина, Г.В. Совершенствование математического обеспечения модуля обнаружения нештатной ситуации на магистральном газопроводе // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2012. - № 1. - С. 11-18.

43. Проскурина, Г.В. Модели и алгоритмы информационной поддержки управления газотранспортной системой в условиях единичного разрыва магистрального газопровода. // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых, Выпуск 1. СПб: НИУ ИТМО, 2012.-С. 210-212.

44. Решетников И.С. Автоматизация производственной деятельности газотранспортной компании. М.:НГСС, 2011, 116 с.

45. Селезнев В.В., Алешин В.В., Клишин Г.С. Методы и технологии численного моделирования газопроводных систем. М.: Едиториал УРСС, 2002. 448 с.

46. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Прялов С.Н. Основы численного моделирования магистральных трубопроводов / Под ред. В.Е. Селезнева. М.: КомКнига, 2005. -496 с.

47. Селезнев В.Е., Алешин В.В., Прялов С.Н. Современные компьютерные тренажеры в трубопроводном транспорте: математические методы моделирования и практическое применение / Под ред. В.Е. Селезнева. М.: МАКС Пресс, 2007. - 200 с.

48. Семикин В.Ю. Делу реальное время // Мир компьютерной автоматизации. - 2005, № 5. - С. 25 - 29.

49. Семикин В.Ю. Трехмерное представление архитектуры оборудования для решения задач анализа состояния технологических систем // Мир компьютерной автоматизации. 2005, № 6. - С. 40 - 48.

50. Семикин В.Ю., Мохорт И.А. Перспективные средства визуального контроля транспорта газа // Нефтяное хозяйство, 2006, № 5. С. 104- 105.

51. Система обнаружения утечек (Leak Detection System). Продукция компании НПА Вира Реалтайм. URL: http://www.rlt.ru/products/lds/index.html (дата обращения 01.05.2010).

52. Смирнова Г.Н. и др. Проектирование экономических информационных систем / Под ред. Ю.Ф.Тельнова. — М.; Финансы и статистика, 2001. 512 с.

53. Стратегия развития газовой промышленности России. М. : Энергоатомиз-дат, 1997. - 344 с.

54. Сысоев С.Н. Принципы и методы нахождения технических решений. Метод исследования функционально-физических связей. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007.-214 с.

55. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: Справочник: Учебное пособие // Под ред. В.Н. Волковой и A.A. Емельянова. М.: Финансы и статистика, 2006. - С. 473 - 485.

56. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. Статистический анализ данных на компьютере / Под ред. В.Э. Фигурнова М.: ИНФРА-М, 1998. - 528 с.

57. Численный анализ и оптимизация газодинамических режимов транспорта природного газа / В. Е. Селезнев, В. В. Мотлохов, С. Н. Прялов и др. / Под ред. В. Е. Селезнева. М.: Едиториал УРСС, 2003. - 224 с.

58. Яблонский, С. В. Введение в дискретную математику / С. В. Яблонский: учеб. пособие для вузов. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 384 с.

59. Mokhatab S., Рое W., Speight J. Handbook of Natural Gas Transmission and Processing. Harcourt: Elsevier Science and Technology Books, 2006. - 672 p.