Введение к работе
Актуальность темы. Распределительные системы газоснабжения (ГС) городов и промышленных предприятий в силу их назначения, масштабов, тенденций развития и условий функционирования квалифицируются как объекты жизнеобеспечения. Их надежность и экономичность в эксплуатации невозможна без применения автоматизированных систем управления (АСУ), эффективность которых во многом определяется качеством алгоритмического и программного обеспечения, используемого для обработки информации о состоянии объекта управления.
Значимость проблемы развития математического аппарата АСУ и общность физических закономерностей, описывающих процессы, протекающие в любых транспортных системах (в том числе и ГС) стимулировали многочисленные исследования в отечественной и зарубежной практике направленные на создание универсальной методологии решения ключевой проблемы технической диагностики - контроля параметров режима функционирования. Применение полученных результатов для ГС сдерживается двумя обстоятельствами.
Do-первых, для таких систем характерна проблема информационного обеспечения экспериментальными данными о параметрах режима, являющихся основой решения задачи контроля их состояния. По технологическим соображениям наиболее доступным способом получения опытных данных о ГС является манометрическая съемка, тогда как информативная ценность выше для данных о потреблении целевого продукта. Дефицит информации в настоящее время восполняется посредством прогноза потребления на основе построения эмпирических зависимостей от климатологических, метеорологических и социальных факторов. Погрешность в определении последних ста-зит под сомнение эффективность самого метода в условиях повышенных требований к точности результатов диагностики.
Во-вторых, спецификой функционирования ГС являются утечки, для соторых информационная неопределенность о факте их существования, ме-;тоположении и величине обесценивает результаты контроля параметров со-:тояния посредством математического моделирования, поскольку без учета течек модель не в состоянии корректно отображать топологические свойства >бъекта управления. Между тем во всех известных методах диагностика уте-іек рассматривается как автономная задача, что противоречит принципам истемного подхода.
Вышеизложенное дает основание считать, что исследования, направ-енные на решение указанных проблем, имеют актуальное научное и практи-еское значение.
Основные результаты научных исследований, изложенные в работе и азвивающие методы решения перечисленных задач моделирования ГС, вы-олнены в соответствии с программой ГКНТ по научному направлению
"Разработка систем теплогазоснабжения с целью экономии ТЭР и защиты окружающей среды от тепловых и вредных выбросов энергетических установок".
Цель и задачи исследований. Цель заключается в разработке методов технической диагностики, обеспечивающих дистанционный контроль параметров режима работы систем газоснабжения с учетом утечек и их реализации в виде программного обеспечения для автоматизированных систем управления.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
разработать математическую модель для задачи контроля параметров состояния систем газоснабжения и метод ее реализации, использующий в качестве исходны^ данных сведения по манометрической съемке;
разработать способ получения псевдоизмерений для восполнения дефицита экспериментальных данных при реализации задач технической диагностики систем газоснабжения;
разработать метод диагностики утечек, обеспечивающий комплексное решение трех основных вопросов: установление факта утечки, определение ее местоположения в системе газоснабжения и величины;
разработать комплекс программ, реализующих перечисленные задачи технической диагностики для систем газоснабжения.
Научная новизна работы. Разработан комплекс математических моделей и методов для технической диагностики систем газоснабжения, обеспечивающих: дистанционный контроль параметров режима функционирования; обнаружение утечек; определение их величины и местоположения. Основой разработанных методов является энергетическое эквивалентирование абонентских подсистем, что составляет принципиальное отличие от существующих аналогов.
На защиту выносятся:
модель для задачи дистанционного контроля параметров состояния систем газоснабжения и метод ее реализации;
модель формирования псевдоизмерений, для восполнения дефицита экспериментальных данных в задачах технической диагностики;
комплексная модель диагностики утечек в системах газоснабжения, в которой их обнаружение выполняется как проверка двухальтернативной гипотезы.
Практическая ценность и реализация результатов научных исследований. Теоретические положения, развиваемые в работе, направлены на повышение надежности и эффективности функционирования систем газоснабжения. Это достигается за счет ориентации разработанных методов и алгоритмов на наиболее доступный вид исходной информации - манометрическую съемку. Приемлемая погрешность методов обеспечивается, если не менее 30-35 % узлов системы оснащены датчиками давления. На основе разработанных методов и алгоритмов создан вычислительный комплекс в составе пакета прикладных программ HYDROGRAPH, апробированный и используемый в настоящее время в муниципальном предприятии "Смоленсктеплосеть". Пред-
ложенные методы и алгоритмы используются в дипломном проектировании на факультете инжеі«рішх систем и сооружений Воронежской государственной архитектурно-строительной академии.
Апробация работы. Результаты исследований, представленных в диссертации докладывались на: Воронежской весенней математической школе "Понтрягинские чтения X, Современные методы в теории краевых задач" (Воронеж, 1999); III Всероссийской научно-технической конференции "Информационные технологии и системы" (Воронеж, 1999); Всероссийской научно-технической конференции "Математическое моделирование в естественных и гуманитарных науках" (Воронеж, 2000); на конференциях Воронежской государственной архитектурно-строительной академии (1998- 2000гг).
Публикации.
Материалы диссертации отражены в 18 печатных работах, в том числе в журнальных статьях центральных изданий, тезисах докладов научных конференций и статьях межвузовских сборников научных трудов. Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав основных результатов и выводов, списка литературы 111 наименований и приложения. Объем работы (без приложений и списка используемых источников) - 140 страниц, в том числе 130 страниц машинописного текста и 13 рисунков.
