CC BY
11
сжигании большего количества природного газа мы полу- не нужно платить, и которой хватит не только на собствен-чаем большее количество обожженного сидерита, а также ные нужды предприятия, но также и на снабжение приле-вырабатываем собственную электроэнергию, за которую гающих населенных пунктов электроэнергией.
Таблица 2
Энергозатраты__
Энергозатраты Действующая схема Разработанная схема
При сжигании природного газа, МДж/т 1790 6286,48
Для производства электроэнергии, МДж/т 5266,8 0
Итого, МДж/т 7056,8 6286,48
На таком металлургическом производстве как ОАО ММК имеется в наличии высокопотенциальный температурный вторичный энергоресурс - конвертерный газ. Коэффициент полезного использования этого ресурса 3,5%. Поскольку практически в полном объеме сбрасывается в атмосферу.
В результате проделанных исследований по эффективности использования конвертерного газа было предложено следующие направление. Производить обжиг извести в обжиговом реакторе с помощью отходящих конвертерных газов. Это позволит нам сэкономить расходы, связанные с природным газом, так как сейчас известь обжигается именно этим природным ресурсом.
По расчетным данным можно подвести следующие выводы:
Так как происходит замена природного газа на конвертерный, то снижается количество извести, обожженной за одну продувку. Её количество равняется 50 кг на тонну стали, выпускаемой в кислородно - конвертерном производстве. Сейчас расход природного газа составляет порядка 13 м3/т. стали [4]. Из-за частичной замены его на сбросной конвертерный, удается понизить эту цифру до 5,76 м3/т. стали.
Если произвести перерасчет на рубли, то экономия 8,4 м3 природного газа составит 294 млн. руб. в год для предприятия с годовым выпуском стали 10 млн. тонн. Добавочным эффектом станет добавление горячей извести, выпущенной из реактора при температуре 1600°С, в кислородный конвертер, где протекают эндотермические реакции с чугуном.
Таким образом, были рассмотрены пути энергосбережения природного газа в различных сферах металлургической промышленности, использование которых окажет
положительное влияние на технологический процесс производства продукции.
Список литературы
1. Никифоров Г. В. Энергосбережение и управление энергопотреблением в металлургическом производстве/ Никифоров Г. В., Олейников В. К., Засла-вец Б. И. // Главный энергетик. - 2011.- № 3. - С. 34-39.
2. Мурзадеров А.В. Использование углекислотной конверсии углеводородов в комплексе рудоперера-батывающего предприятия / Мурзадеров А.В., За-парнюк М.Н., Исянгильдина Л.Х., Картавцев С.В. // - МГТУ. - Магнитогорск. - Энергетики и металлурги настоящему и будущему России. Материалы
15-й всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов. -2014. - С. 81-83.
3. Мурзадеров А.В. Разработка энергоэффективной схемы обжига сидеритовой руды / Мурзадеров А.В., Картавцев С.В. // - МГТУ. - Магнитогорск. -Энергетики и металлурги настоящему и будущему России. Материалы 16-й всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов. - 2015. - С. 144.
4. Хейло Д.В., Картавцев С.В. Энергосберегающий эффект нагретой извести в кислородно - конвертерном процессе / Д.В. Хейло // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: Материалы
16-й Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и специалистов. - Магнитогорск: ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Г.И.Носова", 2015.- С. 142-143.
ФОРМАЛЬНО - ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ В ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ С ПРОТОКОЛОМ MPLS
Черный Роман Алексеевич
Канд. техн. наук, Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН, г.Пущино
АННОТАЦИЯ
На основе параллельных конечных марковских цепей формируется математическая модель процесса установки виртуального соединения в локальной вычислительной сети по протоколу MPLS и находятся характеристики данного процесса.
ABSTRACT
On the basis ofparallel Marcov chains the mathematical model ofprocess of installation of virtual connection in a local network under report MPLS is formed and there are characteristics of the given process.
Ключевые слова: Марковские цепи, MPLS - протокол.
Keywords: Marcov chains, MPLS - protocol.
В современных условиях интенсивного развития информационных технологий претерпевают существенные изменения и информационные сети (появление цифрового телевидения, 1Р - телефонии, видеоконференций и
т.д.), что влечёт за собой резкое увеличение объёма трафика и создаёт повышенную нагрузку на инфраструктуру транспортных сетей связи. Протокол MPLS (англ. Multiprotocol label switching — многопротокольная коммутация
по меткам) — механизм в высокопроизводительной телекоммуникационной сети, осуществляющий передачу данных от одного узла сети к другому с помощью меток. Любой передаваемый пакет ассоциируется с тем или иным классом сетевого уровня (Forwarding Equivalence Class, FEC), каждый из которых идентифицируется определенной меткой. Метка —это короткий идентификатор фиксированной длины, который определяет класс FEC. По значению метки пакета определяется его принадлежность к определенному классу на каждом из участков коммутируемого маршрута [4, с. 260-300].
Значение метки уникально лишь для участка пути между соседними узлами сети MPLS, которые называются также маршрутизаторами, коммутирующими по меткам (Label Switching Router, LSR). Как уже отмечалось, метка должна быть уникальной лишь в пределах соединения между каждой парой логически соседних LSR. Поэтому одно и то же ее значение может использоваться LSR для связи с различными соседними маршрутизаторами, если только имеется возможность определить, от какого из них пришел пакет с данной меткой. Другими словами, в соединениях «точка—точка» допускается применять один набор меток на интерфейс, а для сред с множественным доступом необходим один набор меток на модуль или все устройство. В реальных условиях угроза исчерпания пространства меток очень маловероятна.
Перед включением в состав пакета метка определенным образом кодируется. В случае использования протокола IP она помещается в специальный «тонкий» заголовок пакета, инкапсулирующего IP.
Процесс доведения сообщений от отправителя к взаимодействующему с ним получателю в локальной вычислительной сети (ЛВС) осуществляется, в основном, по топологии «точка-точка». Рассматриваемая ЛВС создается на базе однотипных транспортных станций (ТС), которые реализуют информационный обмен по MPLS протоколу [7, с. 98-100].
Согласно данному протоколу любое сколь угодно большое сообщение разбивается на сегменты из w пакетов. С передающей стороны на приемную выдаются все w пакетов, и ожидается на них квитанция. При успешном до-
ведении w пакетов и верном доведении квитанции осуществляется процедура назначения меток. При недоведении всех w пакетов сегмента или недоведении квитанции передача сегмента повторяется фиксированное количество раз.
Наиболее приемлемым методическим аппаратом анализа и синтеза процессов проключения виртуальных маршрутов в информационных сетях являются параллельные конечные марковские цепи (ПКМЦ) [1, с. 5-7]. Это обусловлено тем, что:
• процесс проключения вследствие наличия помех в информационных сетях является случайным;
• время данного процесса - дискретно, так как изменение его состояния происходит либо при передаче сообщения, либо квитанции;
• количество состояний процесса или счетно, или конечно;
• в процессе имеется обязательно поглощающее состояние - состояние доведения сообщений. Определение 1. Параллельной КМЦ называется
множество КМЦ, находящихся в иерархической зависимости друг от друга и проистекающих параллельно (одновременно).
Определение 2. Иерархическими КМЦ называется множество упорядоченных КМЦ, при этом признаком упорядочения является инициализация одной КМЦ другой.
Определение 3. Первая частная КМЦ, инициализирующая какие-либо другие частные КМЦ, называется материнской. Остальные КМЦ называются дочерними.
Определение 4. Материнским называется граф, отображающий материнскую КМЦ. Дочерним называется граф, отображающий дочернюю КМЦ. Материнский граф располагается горизонтально, а дочерние как вертикально, так и горизонтально.
Определение 5. Графы, располагающиеся горизонтально, называются ярусами.
Определение 6. Графы, располагающиеся вертикально, называются уровнями.
Передача сообщения от станции А к станции Б представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Граф переходов ПКМЦ для варианта доведения однопакетного сегмента
Состояние S0 - свидетельствует о том, что станция А выдала очередной повтор сегмента из одного пакета, но сегмент не принят станцией Б;
S1 - станция Б приняла повтор однопакетного сегмента и в ответ выдала квитанцию;
52 - однопакетный сегмент не принят станцией Б за интервал Тс;
53 - станция А получила квитанцию о доставке од-нопакетного сегмента.
Состояния 80, 81, 82 - являются переходными, а состояние 83 - является поглощающим, так как из этого состояния система не может перейти в другое состояние, по-другому 83 - состояние зацикливания. Следовательно, данный процесс является Марковским, имеет конечное число дискретных состояний с дискретным временем [6, с. 59-63].
В анализируемом процессе доведения однопакет-ного сегмента, нас интересует матрица переходных вероятностей материнского графа, которая имеет вид:
P =
0 p 01 p 02 0
Pl0 0 0 P13
1 0 0 0
0 0 0 1
(1)
Для дочернего графа матрица переходных вероятностей будет иметь вид:
p =
1 ГА Л1
0 P 45 P 46 0
P 54 0 0 P57
1 0 0 0
0 0 0 1
(2)
Общий вид матрицы будет иметь вид:
P =
[8,8]
0 P 01 P 02 0 0 0 0 0
P10 0 0 P13 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 0
0 0 0 0 0 P 45 P 46 0
0 0 0 0 P 54 0 0 P57
0 0 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1
(3)
P01 =KГ (1 - Po)L
Переход из состояния 80, в 81 возможен, при правильном приеме однопакетного сегмента вероятность:
(4)
где КГ - коэффициент готовности в канале связи, вероятность того, что узел связи или канал связи окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени кроме планируемого времени, в течении которых применение данного узла связи или канала связи по назначению не предусматривается [2, с. 80-112]; Р0 - вероятность ошибки в канале связи, отношение количества битов, принятых с ошибками, к общему количеству принятых битов;
ЬП - длина передаваемого пакета в битах.
Аналогично состояния для дочернего графа будут находиться так же, как и для материнского графа.
Таким образом, найдены все компоненты МПВ в зависимости от основных параметров анализируемого процесса информационного обмена по рассматриваемому протоколу. Отметим, что при этом учтены:
- длина пакета и длина квитанции;
- вероятность ошибки в прямом и обратном канале связи.
При этом сделаны следующие допущения:
- время формирования сегмента на передающей стороне равно нулю;
- время обработки пакетов сегмента на приемной стороне равно нулю.
Нас интересуют ВВХ проключения виртуальных маршрутов по анализируемой сети. Их можно найти на основе известного в теории КМЦ уравнения Колмогорова-Чепмена (УКЧ) [1, с. 5-7].
УКЧ записывается следующим образом. Если КМЦ имеет п состояний, то распределение вероятностей состояний на 1-ом шаге находится так:
p(^) _ p(^-1) . p <п> <п> [п,п]
(5)
p(0 p(^-1)
<п> и <«> - вектор строка вероятностей на 1-ом и (1-1) шагах процесса соответственно;
p
[пп] - матрица переходных вероятностей.
Как все материнские, так и все дочерние графы рассчитываются по уравнению УКЧ, однако их взаимосвязь учитывается по следующему правилу.
Результат решения УКЧ в дочернем графе на текущем шаге умножается на вероятность состояния, из которого он выходит на этом же шаге [5,6,7,8].
-рдоч(г) _ -рмат(г) -рдоч(г)
1<П1> <1> <П1>
(6)
p мат(г)
где <1> - вероятность 1-х состояний материнского графа на 1-ом шаге, из которого выходит дочерний граф;
pдоч(i)
<п1> - вектор вероятностей состояний дочернего графа на 1-ом шаге;
п1- число состояний дочернего графа.
Общее время процесса, описываемого ПКМЦ (число шагов), отсчитывается от первого шага материнского графа до последнего шага последнего дочернего графа [5, с. 11-15].
Таким образом, нахождение ВВХ доведения сообщений требует построение графа соответствующей ПКМЦ. Затем по графу строится МПВ, составляется и решается УКЧ.
Список литературы
1. Войтов С.Э., Цимбал В.А. Нахождение характеристик информационного обмена в пакетных радиосетях на основе параллельных конечных марковских цепей // Известия института инженерной физики/ Научно-технический журнал. - Серпухов: ИИФ, 2007. - №1 (3) - с. 5-7.
2. Дудник Б.Я. Надежность и живучесть систем связи. - М.: Радио и связь, 1984. - 168 с.
3. Кемени Джон Дж., Снелл Дж. Ларк. Конечные цепи Маркова/Пер. с англ. - М.: Наука, 1970. - 272 с.
4. Столингс В. Современные компьютерные сети 2-е издание. - СПб.: Питер, 2003.- 783с.
5. Цимбал В.А. Определение вероятностно -временных характеристик доведения сообщений на основе конечных марковских цепей //Известия ВУЗов. Приборостроение, 1997, т.40, № 5, с.11 - 15.
6. Черный Р.А. Модель информационного обмена многопакетными сообщениями на сети передачи данных // Науч. тех. журнал «Прикладная информатика», №5. (41) - Москва, 2012г.- С. 59-63.
7. Черный Р.А. Определение временных и вероят-
ностно-временных характеристик процесса установления виртуального соединения в сети передачи данных по протоколу TCP / Сборник трудов V Международной научно-практической конференции. Информационные и коммуникационные технологии в образовании, науке и производстве. Сборник трудов. Часть 2. г. Протвино. 2011. С.98-100.
НЕОБХОДИМОСТЬ УЧЕТА СМЕРЧЕЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТЕРМИНАЛОВ
НА ЧЕРНОМОРСКОМ ПОБЕРЕЖЬЕ
Шацкова Юлия Владимировна
Канд. техн. наук, доцент кафедры технических дисциплин, Филиал Белгородского государственного
технологического университета имени В.Г. Шухова в г.Новороссийске
АННОТАЦИЯ
В России вопросу гидрометеорологической безопасности придается исключительное значение. Можно взять любое направление в отрасли и увидеть, что везде большую роль играет климатический погодный фактор. Роль экстремальных природных явлений в оценке риска эксплуатации морских терминалов нельзя не учитывать, так как частота и последствия бедствий, вызываемых экстремальными природными явлениями, резко увеличились за последнее столетие. В то же время увеличивается и воздействие бедствий, вызываемых техногенными угрозами. Такие события могут нарушать социальное, экономическое и экологическое равновесие в обществе на разных его уровнях. Проблема безопасности эксплуатации морских терминалов сложна в силу ее различных аспектов, одним из которых является тот факт, что морские терминалы, расположенные в смерчеопасных районах, таких, как Сочи, Туапсе и Новороссийск, могут быть подвержены их разрушительному действию. ABSTRACT
In Russia exclusive significance is attached to a question of hydrometeorological safety. It is possible to take any direction in branches and to see that everywhere plays a climatic weather factor large role. The role of the extreme natural phenomena in an assessment of risk of operation of sea terminals should be considered as frequency and consequences of the disasters caused by the extreme natural phenomena, sharply increased for the last century. At the same time influence of the disasters caused by technogenic threats increases also. Such events can break social, economic and ecological equilibrium in society at its different levels. The problem of safety of operation of sea terminals is difficult owing to its various aspects one of which is that fact that the sea terminals located in the smercheopasnykh areas, such as Sochi, Tuapse and Novorossiysk, can be subject to their destructive action.
Ключевые слова: экстремальные явления, смерчи, прогноз, безопасность, мониторинг
Key words: extreme phenomena, tornadoes, forecast, safety, monitoring
Над Черным морем ежегодно и неоднократно формируются смерчи. За последние 5 лет над морем в 3-5 км от берега отмечалось 15 случаев с одним или несколькими смерчами, продолжительностью существования от нескольких минут до получаса.
Прогноз смерчей - это даже не методологическая проблема, а технологическая. Система мониторинга смерчей базируется на системе визуальных наблюдений сетью станций и постов, что практически позволяет определить только азимут перемещения смерча. На Черноморском побережье подготовку прогнозов о смерчевой опасности осуществляют Гидрометбюро Новороссийска. Специалистами накоплен значительный практический опыт, позволяющий прогнозировать условия, благоприятные для образования смерчей. Однако существующие подходы к прогнозу смерчей не позволяют определить время и место выхода их на сушу. Такой уровень прогнозирования смерчей не отвечает требованиям обеспечения гидрометеорологической безопасности населения и инфраструктуры города и порта Новороссийск. Оправдываемость штормовых предупреждений о смерчах составляет лишь 58%, а предупрежденность смерчей - 30-40%. В связи с этим необходима разработка не только автоматизированной модели прогноза формирования микровихрей, в том числе
смерчей, но и создание системы дистанционного мониторинга. Основными причинами недостаточной предупре-жденности опасных явлений конвективного характера является дефицит исходной информации, а также недостаточность традиционных подходов для прогнозирования быстроразвивающихся локальных процессов. Повышение предупрежденности этих явлений может быть осуществимо в первую очередь путем развития систем инструментальных непрерывных (или учащенных) наблюдений за зонами активной конвекции, их перемещением и эволюцией. Детализация прогноза с указанием времени и места выхода смерча возможна только при наличии допле-ровских локаторов.
По основным сведениям наблюдений за погодой и смерчами, в частности, оценивается сложившаяся обстановка и принимается решение, направленное на обеспечение безопасности объектов водного транспорта, которые могут стать потенциальными жертвами смерча и как следствие потенциальными источниками экологических катастроф [1].
К основным сведениям мониторинга смерчей относятся:
- наличие и количество в зоне катастрофического воздействия объектов водного транспорта, их со-
