Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Атнабаев Андрей Фарагатович

Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий
<
Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Атнабаев Андрей Фарагатович. Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Атнабаев Андрей Фарагатович; [Место защиты: Уфим. гос. авиац.-техн. ун-т].- Уфа, 2007.- 170 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/4992

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ воздействий аварийных разливов нефти по водным объектам и проблем поддержки принятия решений по их локализации и ликвидации 9

1.1 Анализ проблемы обеспечения экологической безопасности при возникновении аварийных разливов нефти и их возможных последствий 9

1.2 Анализ существующих информационных систем поддержки принятия решений при возникновении чрезвычайных ситуаций 20

1.3 Представление данных окружающего мира на основе современных геоинформационных технологий для процесса поддержки принятия решений при АРН по водным объектам 26

Вывод по 1-й главе 29

2. Разработка метода совместного описания пространственной и атрибутивной информации и метода расчета основных пространственных характеристик аварийных разливов нефти по водным объектам на основе гис-технологий для поддержки принятия решений по их локализациии и ликвидации 30

2.1 Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам 30

2.2 Разработка метода совместного описания атрибутивной и пространственной информации, необходимой для расчета характеристик аварийного разлива нефти и поддержки принятия оперативных решений по локализации и ликвидации аварии 34

2.3 Разработка метода расчета основных характеристик распространения нефтяного пятна для различных видов представления водных объектов в ГИС 44

Выводы по 2-й главе 56

3. Разработка системы информационной поддрежки принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе гис-технологий 57

3.1. Разработка функциональной и информационной модели деятельности предприятий по поддержки принятия решений по локализации и ликвидации АРН по водным объектам 57

3.2 Разработка алгоритмов анализа и извлечения из базы данных наиболее подходящего варианта действий по локализации и ликвидации аварийных разливов нефти, соответствующего рассчитанным характеристикам нефтяного пятна 70

3.3 Проектирование базы пространственных данных и комплекса программ для информационной поддержки принятия решений при АРН по водным объектам 83

Выводы по 3-й главе 96

4. Анализ эффективности геоинформационной системы поддержки принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам 97

4.1 Результаты внедрения разработанных методов и комплекса алгоритмов информационной поддержки принятия решений при АРН по водным объектам на предприятии нефтяной отрасли 97

4.2 Результаты внедрения разработанных методов и комплекса алгоритмов в процесс информационной поддержки принятия решений при АРН по водным объектам для органа государственного контроля 111

4.3 Анализ эффективности применения ГИС поддержки принятия решений при АРН по водным объектам 116

Выводы по 4-й главе 124

Заключение 125

Список литературы

Введение к работе

Основным видом энергоносителей, используемых в современной промышленности, является нефть и продукты ее переработки [50]. Рост масштабов хозяйственной деятельности, износ оборудования и человеческий фактор привели к росту количества и масштабов, возникающих аварий. Аварийные разливы нефти (АРН) сопровождаются значительными материальными потерями, поэтому очень важно быстро и правильно принять решение для снижения возможных последствий аварий.

Поэтому на всех этапах добычи, транспортировки, переработки и реализации нефти и нефтепродуктов предприятиями нефтяной отрасли необходимо заблаговременно производить анализ возможных аварий и их последствий, оперативно реагировать и применять все возможные меры и средства для локализации последствий возможных аварийных разливов нефти, сокращая их негативного воздействия на окружающую среду и население. Вместе с тем контролирующие и надзорные органы в случае возникновения аварии должны иметь возможность производить оперативную независимую оценку динамики развития аварии, принимать решения по защите населения и окружающей среды от разлившейся нефти и контролировать процесс ликвидации последствий аварии.

В условиях возрастающих штрафных санкций со стороны государства за нанесение экологического ущерба совершенствование методов и средств экологического мониторинга на объектах нефтяной отрасли становится приоритетным направлением. Укрепление экологической безопасности требует значительных затрат на проведение мероприятий по охране природы и принятия оперативных решений при возникновении АРН. Проблема обеспечения экологической безопасности связана со значительным ростом затрат на восстановление природной среды после аварийных выбросов нефти или нефтепродуктов. Поэтому предприятиям нефтяной отрасли и контролирующим и надзорным органам необходимо проводить исследования

5 по обеспечению оперативных действий при возникновении АРН за счет автоматизации процесса поддержки принятия решений, создания материальных запасов, необходимых для ликвидации последствий АРН, что связано со значительными затратами [10, 61].

Эффективность затрат на охрану окружающей среды выражается в виде минимизации потерь и затрат, возникающих в результате загрязнения окружающей среды. Эффект от природоохранных мероприятий имеет четко выраженный региональный характер, а социальный эффект не всегда поддается стоимостной оценке, т. е. не может быть измерен. Производственная деятельность, связанная с транспортировкой нефти и нефтепродуктов, обусловливает неизбежное изменение показателей качества окружающей среды.

Планирование мероприятий по снижению последствий аварийных разливов нефти для населения и окружающей среды связано с обработкой большого количества пространственной и атрибутивной информации об аварии, средствах ее локализации, ликвидации и окружающей среде. Вопросам влияния опасных природных и техногенных процессов на окружающую среду, поддержки принятия решений при чрезвычайных ситуациях с использованием современных информационных технологий, посвящены работы отечественных и зарубежных авторов, в частности работы Р.Н. Бахтизина, СМ. Вайнштока, В.Е. Гвоздева, А.Г. Гумерова, В.Г. Крымского, В.В. Кульбы, P.P. Набиева, СВ. Павлова, Р.З. Хамитова, К.В. Черняева, М.А. Шахраманьяна, Дж. Апосталакиса, X. Кумамото, Э. Хенли, Г. Сейвера, Ф. Лисса и др.

Однако ряд задач, относящихся к обработке разнотипной пространственной и атрибутивной информации о характере распространения нефти для процесса поддержки принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам не решены. Наиболее современным способом объединения разнотипных данных являются геоинформационные системы (ГИС), позволяющие объединить в единую структуру картографический

материал в виде электронных карт территорий и информацию, описывающую характеристики природных сред и объектов народнохозяйственной деятельности. В связи с этим задачи формализации разнотипной пространственной и атрибутивной информации, их обработки и последующего анализа для информационной поддержки принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам с помощью ГИС-технологий является актуальной.

Целью работы является повышение эффективности поддержки принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе разработки и внедрения методов описания, анализа и обработки пространственной информации об аварии, средствах ее локализации, ликвидации и окружающей среде.

Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ возможных причин и источников попадания нефти
в водный объект, их воздействия на окружающую среду и население.

2. Разработать метод совместного описания атрибутивной и
пространственной информации, необходимой для локализации и ликвидации
аварийных разливов нефти по водным объектам.

3. Разработать метод расчета основных характеристик распространения
нефтяного пятна по водным объектам для различных видов представления в
ГИС, учитывающий динамические и морфологические характеристики
водных объектов, а так же условия окружающей среды.

  1. Разработать алгоритмы анализа и извлечения из базы данных наиболее подходящего варианта действий по локализации и ликвидации аварийных разливов нефти, соответствующего рассчитанным характеристикам нефтяного пятна.

  2. Разработать геоинформационную систему поддержки принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам, позволяющую оценить масштабы и последствия аварии, а так же спланировать действия по ее локализации и ликвидации.

7 Методика исследования

В работе использовались методы структурного анализа и проектирования информационных систем (SADT), методы математического и геоинформационного моделирования, организации баз геоданных и принципы объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна работы содержится в следующих результатах.

1. Разработан метод совместного описания атрибутивной и пространственной информации, позволяющий представить в единой формализованной форме множество разнородных объектов реального мира, необходимых для расчета характеристик аварийного разлива нефти и поддержки принятия оперативных решений по локализации и ликвидации аварии, отличающийся тем, что позволяет объединить в единую информационную технологию различные этапы обработки информации для планирования действий по локализации и ликвидации аварийных разливов нефти.

  1. Разработан метод расчета основных характеристик распространения нефтяного пятна по водным объектам, учитывающий различные способы представления водных объектов в ГИС (линейный объект, полигональный объект, комбинированный линейно-полигональный объект), а также динамические и морфологические характеристики водных объектов и условия окружающей среды.

  2. Разработан алгоритм анализа и извлечения из базы данных наиболее подходящего варианта действий по локализации и ликвидации аварийных разливов нефти, соответствующего рассчитанным характеристикам нефтяного пятна, позволяющий повысить оперативность и качество принятия решений, а так же уменьшить отрицательное воздействие последствий аварии на окружающую среду и население.

Практическая значимость

Результаты исследований в виде методов расчета основных характеристик распространения нефтяного пятна по водной поверхности и

8 алгоритмов анализа и извлечения из базы данных наиболее подходящего варианта действий по локализации и ликвидации аварийных разливов нефти использовались для разработки геоинформационных систем поддержки принятия решений для ОАО «Уралсибнефтепровод» и Федерального Агентства Водных Ресурсов (свидетельство об официальной регистрации базы данных № 2007620007, от 09.01.2007 года и свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2006613615, от 18.10.2006 года и № 2006613616, от 18.10.2006 года.).

Апробация работы. Основные теоретические и практические результаты работы докладывались на следующих конференциях, форумах и семинарах: «Компьютерные науки и информационные технологии» (CSIT'2004 - 2006); ежегодной конференции пользователей программных продуктов ESRI и ERDAS, (Голицыно, 2004 - 2006 гг.); IV, V и VI научно- . практических семинарах "Использование ГИС-технологий ESRI и Leica Geosystems в нефтегазовой отрасли" (Тюмень, 2005 - 2007 гг.); Международном форуме «Рациональное природопользование '2005» ' (Москва, 6-8 сентября 2005 г.); Международной конференции «Хазарнефгазятаг-2006» (Баку, 2006 г.); Региональной зимней школы- * семинара аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2006-2007 гг.).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 19 источниках, включающих 13 статей, 3 материалах конференций и семинаров, 3 свидетельства о регистрации программ и баз данных. Результаты работы опубликованы в изданиях, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации (РФ) в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основного материала, заключения, библиографического списка из 124 наименования и 3

9 приложений. Работа содержит 170 страниц машинописного текста, включая 49 рисунков и 4 таблицы.

Анализ проблемы обеспечения экологической безопасности при возникновении аварийных разливов нефти и их возможных последствий

Развитие топливно-энергетической базы страны определяет прогресс индустрии и теснейшим образом связано с рациональным размещением производств и производительных сил, решением транспортных задач, всемерным развитием нефтегазовой отрасли и в значительной мере зависит от количества и быстроты транспортировки нефти с мест добычи до конечного потребителя. Значительный рост потребительского спроса продуктов переработки нефти, рост масштабов хозяйственной деятельности, износ оборудования и человеческий фактор привели к росту количества и масштабов, возникающих аварий. Аварийные разливы нефти сопровождаются значительными материальными потерями, поэтому очень важно быстро и правильно принять решение для снижения возможных последствий аварий [122].

Например, в 2005 г. по данным государственных контролирующих органов России на промышленных производствах и объектах произошло больше 200 аварий, что на 15 % меньше, чем в 2004 году. При этом материальный ущерб от аварий (без учета ущерба для окружающей природной среды, затрат на ликвидацию последствий аварий, упущенной выгоды и других затрат) превысил 780 млн. рублей [86,91]. На сегодняшний день нефть транспортируется по средствам наземного вида транспорта - железнодорожные составы, нефтевозы; водным видом -нефтяные танкеры; трубопроводным видом - магистральные нефтепроводы (МН). В настоящее время в России эксплуатируется около 49 тыс. км магистральных нефтепроводов, степень их износа составляет 70-75 %, что и является основной причиной аварийности на трубопроводном транспорте [17,50,104,114]. Так в 2005 году количество аварий на магистральных и внутрипромысловых трубопроводах, приведших к возникновению чрезвычайных ситуаций (ЧС), составило 55. Аварии на магистральных нефтепроводах с разливом нефти произошли в республиках Калмыкия, Башкортостан, Коми, Краснодарском крае, Ханты-мансийском АО, Нижегородской, Орловской, Пермской, Рязанской, Самарской, Томской и Тюменской областях [108].

Организация и управление деятельностью государственных органов, крупных предприятий нефтегазовой отрасли по предупреждению и ликвидации последствий, защите и спасению населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера основаны на обработке больших массивов разнообразной, быстро меняющейся (возникающей) пространственной информации. Совершенствование способов и процессов работы с этой информацией является одним из средств повышения эффективности деятельности руководства и органов государственной власти всех уровней.

Согласно имеющейся статистике, в целом по Российской Федерации более 60% крупных объектов хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов эксплуатируются свыше 30 лет, и проблема риска их эксплуатации имеет тенденцию к возрастанию [98, 110]. Складывающаяся ситуация, а также подготовительные мероприятия по вступлению Российской Федерации во всемирную торговую организацию объективно вынуждают руководство страны рассматривать и принимать действенные меры по приведению условий безопасной эксплуатации рассматриваемых опасных объектов нефтяной отрасли в соответствие с действующими европейскими и мировыми стандартами.

Специфика влияния АРН на окружающую среду заключается в том, что в случае отказа оборудования, вредному воздействию в той или иной мере подвергаются практически все компоненты окружающей среды. Так, при растекании нефти по земной поверхности в результате утечки из нефтепровода загрязняется почвенно-растительный комплекс, при этом растительный покров уничтожается, что может привести к смене пастбищ животными или путей их миграции. Самовозгорание или сжигание разлившейся нефти с целью удаления ее с поверхности земли загрязняет приземный слой атмосферы. Стекание нефти в пониженные участки местности, сопровождающееся проникновением ее в грунтовую среду, способствует загрязнению подземных вод, рек и водоемов. Высокая токсичность и пожароопасность нефти и нефтепродуктов значительно усугубляет последствия нефтяного загрязнения и, тем самым, предопределяют необходимость детального изучения причин утечек и характера загрязнений. В таблице 1.1 представлены возможные источники загрязнения окружающей среды характерные конкретным зонам ответственности объектов предприятий нефтяной отрасли. [23,114,122]

Решение проблемы поддержки принятия оперативных действий в случае аварийных разливов нефти заключается в определении совокупности мероприятий, методов и средств, которые минимизируют, и в том числе исключают полностью, возможные воздействия и их последствия в процессе транспортировке нефти. В результате таких чрезвычайных ситуаций, как аварийные разливы нефти, пожаров, взрывов, а также в результате сжигания различного топлива в атмосферу выбрасывается около ежегодно около 20 млрд. тонн углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода.

Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам

Для информационного объединения всех, выделенных в параграфе 1.2, этапов обработки пространственных данных необходимо с единых методических позиций описать все процессы обработки и извлечении из БД пространственной и атрибутивной информации на каждом этапе.

Каждый аварийный разлив нефти определяется множеством различных параметров А, характерных для каждого типа источника аварии (прокол/порыв, различные физические параметры нефти, метеоусловия и д.р.), представленных в виде множества

Характерной особенностью источников возникновения аварий является территориальная привязанность окружающих объектов инфраструктуры и окружающей среды: каждый объект имеет конкретные географические координаты или границы (например, для нефтепровода - координаты задвижек, координаты пересечения с водным объектом). Поэтому информацию о местах возможных аварий принято систематизировать и анализировать в виде тематических географических карт, где на единую топографическую основу накладывается информация об источнике аварии, месте аварии и отдельных объектах.

Для решения задач по оценке параметров аварийных разливов нефти, таких как объем излившейся нефти, маршрут стекания нефтяного пятна в водный объект, необходимо учитывать не только плановое расположение объектов на местности, но также и высотные отметки.

Любой объект реального мира (природный или техногенный) в пространстве характеризуется значениями трех координат: х - координата долготы, у - координата широты, z - высота над уровнем моря, Тогда T=T(x,y,z) (2.2) есть функция, описывающая положение этого объекта в пространстве.

На практике предприятиями нефтяной отрасли и органами государственного контроля для определения местоположения аварии и основных объектов инфраструктуры используется картографический ; документ, который является приближенным описанием местности -топографическая карта местности М 1:100 000 (или М 1:200 000);

Карта местности некоторого масштаба представляет собой совокупность слоев, каждый из которых содержит простые и сложные объекты, описываемые или определяемые своими координатами. Тогда цифровая карта местности может быть представлена в виде множества тематических слоев, необходимых для описания и анализа всей требуемой пространственной информации Мар = {С,}, / = й (2.3)

Под слоем понимается совокупность однотипных пространственных объектов, относящихся к одной теме (классу объектов), в пределах некоторой территории и в единой системе координат: 1) для точечных объектов C/te=(((x,4,yto M/i- 4);} ./ = 1, ,,,, (2.4) 2) для линейных объектов С, = {({(/,у -),}, Air -Ц ./ = 1,/1,., = 1./,, (2.5) 3) для полигональных объектов C,w =\({{(x,y)4}l},Iabel,.olj ,Alr "l )J J, ./=17/ ,, / = 1, , = 1,с,, (2.6) где 4//- = {Й/Г, ,дг/г2,..,Л/Л-„} - совокупность атрибутивных характеристик каждого объекта.

Для анализа всей информации о месте возникновения аварии необходимо позиционировать это место по отношению к другим объектам инфраструктуры и окружающей среды. Обозначим Ма=М(ха,у0) (2.7) точку с координатами (х0,у0), на цифровой карте местности, в которой произошел аварийный разлив нефти. Таким образом, место попадания нефти в водный можно определить, задав ее координаты или с помощью поисковой системы при анализе множества мест попадания нефти (например, множество мест пересечения МН с водными объектами) в водный объект М0={М1(х,0,у,0)1 / = й (2.8) или указанием точки на карте (место аварии баржи, попадание нефти с суши).

Разработка функциональной и информационной модели деятельности предприятий по поддержки принятия решений по локализации и ликвидации АРН по водным объектам

Разрабатываемая система информационной поддержки принятия решений при АРН по водным объектам на основе геоинформационных технологий относится к классу сложных информационно-программных комплексов, поэтому необходимо использовать современные подходы и требования к методикам их проектирования и реализации[33,47,101]:

а) проект по созданию сложной ИС невозможно реализовать в одиночку. Коллективная работа существенно отличается от индивидуальной, по этому при реализации крупных проектов необходимо иметь средства координации и управления коллективом разработчиков;

б) реализацию проектов по созданию ИС принято разбивать на стадии анализа, проектирования, непосредственного кодирования, тестирования и сопровождения. Известно, что исправление ошибок, допущенных на предыдущей стадии, обходится примерно в десятки раз дороже, чем на текущей, откуда следует, что наиболее критическими являются первые стадии проекта. Поэтому крайне важно иметь эффективные средства автоматизации ранних этапов реализации проекта;

в) жизненный цикл создания сложной ИС сопоставим с ожидаемым временем ее эксплуатации. В современных условиях компании перестраивают свои бизнес-процессы примерно раз в два года, столько же требуется для создания ИС. Может сложиться ситуация, когда к моменту сдачи ИС она уже никому не нужна, поскольку компания, ее заказавшая, вынуждена перейти на новую технологию работы. Следовательно, для создания ИС жизненно необходим инструмент, значительно уменьшающий время разработки ИС;

г) вследствие значительного жизненного цикла может оказаться, что в процессе создания системы внешние условия изменились. Обычно внесение изменений в проект на поздних этапах создании ИС - весьма трудоемкий и дорогостоящий процесс. Поэтому для успешной реализации крупного проекта необходимо, чтобы инструментальные средства, на которых он реализуется, были достаточно гибкими к изменяющимся требованиям.

Этим требованиям удовлетворяют CASE-средства (Computer-Aided Software/System Engineering), под которыми понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения информационных систем, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного программного обеспечения и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. CASE-средства позволяют максимально систематизировать и автоматизировать все этапы разработки сложных систем обработки информации [24,54,97].

Совместное использование программных продуктов для создания функциональной и информационной моделей BPWin и ERWin образует комплекс CASE-средств, обеспечивающих поддержку полного жизненного цикла информационных систем[26,34,46,94].

С соответствии с требованиями CASE-технологий проведено обследование и анализ предметной области, был определен круг автоматизируемых задач, необходимых для процесса поддержки принятия решений по локализации и ликвидации АРН по водным объектам на предприятии нефтяной отрасли и в органах государственного контроля.

Сформулированы основные задачи по обработке пространственных и атрибутивных данных, которые необходимо решить с помощью создаваемой системы: 1) ввод, систематизация, хранение, обеспечение актуальности и достоверности пространственной, атрибутивной, графической и текстовой информации об объектах, принимающих участие в локализации ликвидации аварии; 2) обеспечение пользователя возможностью формирования запросов, поиска, извлечения информации из баз данных (атрибутивной, пространственной, текстовой, графической), предоставление пользователям информации, релевантной запросам, в виде, удобном для содержательного анализа; 3) определение места аварии и анализ водного объект; 4) анализ пространственной и атрибутивной информации для расчета объема излившейся нефти; 5) расчет характеристик нефтяного пятна, анализ полученных данных для формирования рекомендаций для лиц, принимающих решения, о совокупности мер по локализации и ликвидации аварийных ситуаций.

На следующем этапе CASE-технологий построена функциональная модель обработки информации для поддержки принятия решений по предупреждению, локализации и ликвидации АРН предприятия нефтяной отрасли органа государственного контроля в форме контекстных диаграмм [55]. Данная модель отражает тот объем пространственной и атрибутивной информации, и те функции обработки разнотипной информации, которые необходимы для процесса поддержки принятия решений по локализации и ликвидации АРН водным объектам.

Построение функциональной модели начинается с представления всей системы в виде простейшей компоненты - одного блока и дуг, изображающих интерфейсы с функциями вне системы. Главный блок диаграммы, представленный на рисунке 3.1 описывает следующий процесс: специалисты-пользователи с помощью геоинформационных системы преобразуют входную пространственную и атрибутивную информацию об аварии, окружающей среде и объектах инфраструктуры в картографический материал и рекомендации для лиц, принимающих решения о совокупности мер по локализации и ликвидации аварийных разливов нефти в соответствии с действующими нормативными документами.

Результаты внедрения разработанных методов и комплекса алгоритмов информационной поддержки принятия решений при АРН по водным объектам на предприятии нефтяной отрасли

Основным видом энергоносителей, используемых в современной промышленности, является нефть и продукты ее переработки. В Республике Башкортостан работает большое количество предприятий нефтегазовой отрасли, где транспортировка сырьевых ресурсов производиться наземным транспортом и по магистральным нефтепроводам. На рисунке 4.1 показано размещение объектов нефтегазовой отрасли на территории Республики Башкортостан.

На сегодняшний день в РФ одним из крупнейших трубопроводных предприятий является ОАО «Транснефть», а в Республике Башкортостан -его региональный филиал ОАО «Уралсибнефтепровод», эксплуатирующий порядка шести тысяч километров нефтепроводов диаметром от 300 до 1200 мм, 17 узлов учета нефти, 26 нефтеперекачивающих станций с резервуарным парком общей вместимостью более 1 млн. куб. м [17,108,109]. Основное направление деятельности - транспортировка нефтепродуктов по системе магистральных нефтепроводов, проходящих по территории Республики Башкортостан, Челябинской, Курганской, Северо-Казахстанской, Оренбургской, Омской и Пермской областей, а также хранение нефти в резервуарах с контролем качества и количества принимаемой и поставляемой нефти [71,112].

При этом осуществляется взаимодействие с большим количеством находящихся на различных административных территориях и находящихся в различном ведомственном подчинении предприятий и организаций по добыче и переработке нефти по оказанию и получению различных услуг [102]. С точки зрения организации управления ОАО "Уралсибнефтепровод" представляет собой большую территориально-распределенную организацию. При управлении деятельностью ОАО "Уралсибнефтепровод" производится обработка большого количества разноплановой информации об объектах системы магистральных нефтепроводов, производственных процессах по перекачке и хранению нефти, о партнерах, специалистах, финансовых и энергетических потоках и др.

На территории РБ зона ответственности объектов ОАО «Уралсибнефтепровод» разделяется между крупными районными нефтяными управлениями (НУ) - Арланское НУ, Туймазинское НУ, Черкасское НУ, Челябинское НУ, Курганское НУ и СУТШАВ.

Каждое районное нефтепроводное управление отвечает за исправную эксплуатацию закрепленного за ним определенного участка магистрального нефтепродуктопровода.

В Объединении проводится целенаправленная техническая политика по внедрению новых, более прогрессивных технологических процессов и оборудования. Первостепенное значение придается обеспечению экологической безопасности объектов магистрального нефтепродуктопровода, экономии используемых энергоресурсов. Одним из наиболее перспективных направлений в деле достижения высокой прибыльности нефтегазовой отрасли является целенаправленное использование новейших технологий. К ним относятся и географические информационные системы.

ГИС кардинально упрощает и упорядочивает сбор и хранение информации о территориально распределенных объектах, позволяет проводить полный пространственный анализ данных при решении общих и прикладных задач, таких как разведка, управление арендой, контроль производства, прогноз нефте- и газоносности района, каталогизация сейсмики, выбор и слежение за работой оборудования, природный мониторинг, составление общих и специализированных карт и многое другое [17].

В условиях возрастающих штрафных санкций со стороны государства за нанесение экологического ущерба совершенствование методов и средств экологического мониторинга на объектах магистрального транспорта нефти становятся приоритетным направлением. На протяжении последних лет компания ОАО «Уралсибнефтепровод» внедряет современные высокие технологии. Производится поэтапная разработка и внедрение географической информационной системы поддержки принятия решений «Уралсибнефтепровод»[10].

При ликвидации возможной аварии на подводном переходе специалистам линейно-эксплуатационной службы или специализированному управлению по предупреждению и ликвидации аварий поможет сориентироваться на местности детальный план с путями подъезда к реке, расположением объектов МН (рис. 4.2). Подводный переход магистрального нефтепровода является сложным инженерным сооружением. Поэтому в функцию поиска подводного перехода встроен ряд дополнительных поисковых задач - отображения резервной нитки нефтепровода, камеры пуска-приема скребка и генеральный план с профилем залегания трубы. При планировании инвестиций в трубопроводный транспорт (ремонт, дополнительные средства контроля технического состояния, реконструкция и замена конкретных участков и т.д.) следует руководствоваться критерием так называемого "техногенного риска", который учитывает не только технический риск аварии на рассматриваемом участке трубопровода, но и экономические последствия возможных аварий на этом участке. Одной из подзадач ГИС ППР «Уралсибнефтепровод» является подсистема подсистемы моделирования аварийных разливов нефти (МАРН) [15]

Похожие диссертации на Информационная поддержка принятия решений при аварийных разливах нефти по водным объектам на основе ГИС-технологий