Delist.ru

Система поддержки принятия решений при автоматизированном оперативно-диспетчерском управлении объектами добычи и транспорта газа (07.03.2008)

Автор: Балабанов Александр Анатольевич

разработка имитационной модели функционирования вычислительного комплекса автоматизированной системы управления газокомпрессорной станцией;

разработка программно-моделирующего комплекса системы управления добычей и транспортировкой газа.

Методы исследования

При разработке формальных моделей компонент в диссертации использовались методы общей теории систем и классический теоретико-множественный аппарат. Системный анализ функционирования систем оперативно-диспетчерского управления проводился на базе реальных статистических данных с использованием стандартных математических и статистических пакетов. При разработке моделей и алгоритмов оптимизации функционирования многоуровневых распределенных систем диспетчерского управления использовалась теория графов, методы математического программирования, теория случайных процессов, имитационное моделирование, теория массового обслуживания и др.

Научная новизна

Научная новизна работы заключается в рассмотрении вопросов взаимодействия диспетчера газотранспортной системы с АСУТП, конкретных задач, которые он решает, контролируя работу газотранспортной системы (ГТС). Вопросы обусловленности и обоснованности принятия диспетчером управляющих решений при возникновении нештатных ситуаций, определение последовательности управляющих воздействий, максимально нивелирующих неблагоприятное развитие процесса и возвращающих его на стабильный уровень, возможно не оптимальный, но лучший в данной конкретной ситуации, и оценки результата.

На защиту выносятся:

вероятностная модель анализа неисправностей агрегатов;

модели прогноза давления и добычи, а также регрессионная модель зависимости давления газа от географического расположения скважины;

имитационная модель газовой скважины и методика подготовки и проведения оптимального эксперимента;

методика проектирования СППР газодобывающих предприятий;

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов определяется корректным использованием современных математических методов и моделей, предварительным статистическим анализом процессов обработки информации в распределенных информационных системах предприятий добывающих отраслей, согласованностью результатов аналитических и имитационных моделей. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения результатов работы в ряде организаций.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до практического использования. Они представляют непосредственный интерес в области проектирования и эксплуатации систем оперативно-диспетчерского управления предприятий газодобывающей отрасли, включающих в свой состав СППР.

Методы и алгоритмы, а также программные средства могут быть использованы при решении задач анализа и синтеза структуры системы оперативно-диспетчерского управления предприятиями добывающих отраслей. Внедрение результатов работы позволяет повысить качество и эффективность функционирования добывающего предприятия за счет автоматизации процессов поддержки принятия решений.

Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде предприятий газодобывающей отрасли.

Апробация работы

Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:

на Российских и межрегиональных научно-технических конференциях, симпозиумах и семинарах (2002-2007гг.);

на заседании кафедры АСУ МАДИ(ГТУ).

Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области автоматизации проектирования и выбора оптимальных режимов эксплуатации систем оперативно-диспетчерского управления составляет актуальное направление в области теоретических и практических методов принятия решений по автоматизации технологических процессов предприятий добывающей отрасли с использованием СППР.

Содержание работы

Структура работы соответствует списку перечисленных задач, содержит описание разработанных методов, моделей и алгоритмов.

Во введении обосновывается актуальность работы. Ставятся цели и задачи исследований. Приводится краткое содержание глав диссертации.

В первой главе выполнен анализ методов построения СППР управления технологическими процессами газодобывающих предприятий.

Скважины, газосборная сеть (ГСС) и вспомогательные объекты составляют газовый промысел (ГП). Все объекты газопромыслового управления (ГПУ) соединены межпромысловым коллектором (МПК). В состав газодобывающего предприятия может входить несколько ГПУ. Хотя отдельные элементы этой системы рассредоточены на площади несколько десятков и даже сотен квадратных километров, но все они взаимосвязаны и участвуют в едином технологическом процессе добычи газа. Газодобывающее предприятие создается для эксплуатации пласта и одна из его основных задач - поддержание рационального режима разработки залежи, в чем и заключаются функции технологических объектов основного производства.

В результате анализа функционирования технологических объектов газовой отрасли были вскрыты следующие специфические по сравнению с традиционными объектами управления свойства, приведенные ниже. Каждое из указанных свойств может быть охарактеризовано следующим образом:

Схема подготовки и транспорта газа

2) уникальность заключается в индивидуальности структуры, разнообразии состава и свойств газа, наличии специфических условий функционирования технологического оборудования таких, как природные условия, влажность и запыленность газа, различия в ограничениях и возможностях выбора управляющих воздействий. Принципиально не существует двух одинаковых ГП или ГТС:

3) неформализуемость описания – принципиальная невозможность составить математическое описание всего многообразия организационно-технических мероприятий для разнообразных нестереотипных ситуаций, возникающих при функционировании ГТС, т.е. существуют ситуации, развитие которых невозможно предсказать ни по одной из формализованных моделей:

Для описания качественных понятий и характеристик объектов необходимо использовать лингвистические переменные.

4) эволюционность заключается в изменении состава элементов ГТС и структуры связей между ними во времени; изменение свойств и состояния технологических элементов ГТС при их взаимодействии, изменение состава перекачиваемого газа, совершенствование методов и средств управления:

6) многокритериальность функционирования обусловлена наличием разнообразных целей функционирования и необходимостью использования различных качественных критериев для оценки рациональности принимаемых управляющих решений, наличием противоречивых критериев при выборе управлений в некоторых ситуациях:

т.е. выбор критерия управления существенно зависит от интуиции и личностного характера диспетчера.

7) статическая неинтерпретируемость проявляется в том, что одинаковым контролируемым изменением параметров могут соответствовать различные ситуации и значения неконтролируемых переменных, т.е. описание полной ситуации по контролируемой может оказаться неверным:

Важным для оценки режимов течения газа являются также скорость изменения параметров во времени. Это приводит к тому, что распознать ситуацию часто можно только на большом интервале наблюдения, используя также дополнительные измерения переменных;

8) нестационарность системы обусловлена изменением параметров ГТС и переменных состояний во времени:

изменением потребления и поставок газа, погодных условий, случайными возмущениями, управляющими воздействиями и другими причинами.

Отмеченные особенности и другие особенности, приведенные в диссертации, необходимо учитывать при создании систем оперативного управления объектами газотранспортной системы. Для использования различных видов знаний об объекте, как декларативных, так и процедуральных, необходимо разрабатывать АСУ с использованием методов искусственного интеллекта. Это обеспечит простоту адаптации процедуры выбора управляющих решений изменяющейся структуры объекта к конкретным условиям его функционирования, устойчивость к неполноте и неопределенности информации, расширяемость за счет новых знаний, выявленных в ходе эксплуатации системы. Необходимо иметь возможность изменения алгоритмов управления в зависимости от ситуации на объекте и объяснять принимаемые решения.

загрузка...