CC BY
108
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
После того, как определен расход по нитям первой группы, можно решить первую, вторую и третью задачи для m групп параллельных нитей. Выводы
Таким образом, распределение массового расхода газа между параллельными нитями при переменном коэффициенте сверхсжимаемости газа происходит так, как это было в случае постоянного значения коэффициента сверхсжимаемости газа. Разница заключается в определении входного и выходного значений давлений, т.е. при решении трансцендентных уравнений. Как показывают результаты в проведенных нами вычислительных экспериментов, точность расчетов увеличивается до трех и более процентов.
По представленному материалу в данной статье сделаем следующие заключения.
Чтобы увеличить точность гидравлического расчета элементарного участка или горизонтального МГ в целом необходимо учитывать путевое изменение значения коэффициента сверхсжимаемости газа Z .
Установлено, что с увеличением длины участка разность между перепадами давления, которые рассчитаны при постоянных и переменных значениях коэффициента сверхсжимаемости газа, увеличивается.
ЛИТЕРАТУРА
1. Штыков Р.А. Идентификация параметра сопротивления трубопроводов методом аппроксимации по параболическому закону: Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 186-188.
2. Штыков Р.А. Уточненная модель определения пропускной способности линейного участка газопровода: Метрология. 2014. № 8. С. 25-32.
3. Кочегаров И.И. Методы контроля дисперсности порошков / Кочегаров И.И., Трусов В.А., Юрков Н.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 475-477.
4. Бордюгов Г.А., Апостолов А.А., Бордюгов А.Г. Фигутивные потери природного газа//Газовая промышленность. 1997. № 10.
5. Козаченко А.Н. Основы эксплуатации газотурбинных установок на магистральных газопроводах: Учебное пособие: ГАНГ им. И.М. Губкина. - М.: 1993.
6. Козаченко А.Н., Никишин В.И. Основы ресурсоэнергосберегающих технологий трубопроводного транспорта природных газов. Учебное пособие: ГАНГ им. И.М.Губкина. - М.: 1993.
ление массового расхода между нитями групп под-
(11)
чиняется зависимости M - IntMt .
1=1
Так как по каждой из нитей из т групп падение давления одинаковое, то выполняются усло-
,1/4 .1/4
Л_M 2 - k2 м 2
D 21/4 M1 - "" -M'
1/4 1/
h—M 2 = =Jkjn
21/4 M3 - ■■■ -
D,21/4'"2 A21/4'"3 "' D21/4
■M
Л 2
Отсюда определяются значения расходов нитей
через расход нити первой группы:
>.1/8 / \ 21/8
к 1 IА 1 -1 1 —1 м1.
M, 1
1
Так как суммарный расход известен, то из (11) следует
M - n
i-1
Из этой зависимости определяется значение расхода газа по нитям первой группы:
м
M1 --
I n
¿1
1/8
21/8
УДК 621.396
Башкиров А.В., Муратов А.В., Свиридова И.В.
Воронежский государственный технический университет, Россия, Воронеж
ШИРОКОПОЛОСНАЯ PLC-ТЕХНОЛОГИЯ
Благодаря необходимости повсеместного внедрения автоматизированных систем и их широкому распространению постоянно совершенствуется технология передачи данных по электросетям (Power Line Communication - PLC). Кроме того, PLC-технология ориентирована на использование в устройствах управления уличным освещением, в системах сигнализации, вентиляции и кондиционирования, ее применение позволяет достаточно просто решать задачи объединения приборов и устройств в рамках концепции «умного дома» с возможностью централизованного управления ими. Узкополосная PLC-технология (от 9 до 500 кГц) в последнее время наиболее востребованная для объединения интеллектуальных электросчетчиков в интеллектуальные энергосети, а также в связи с широкими перспективами ее использования в этой сфере [1]. В отличие от узкополосной широкополосная PLC-технология (с шириной спектра до 100 МГц и скоростью передачи данных до 500 Мбит/с и выше) ориентирована на использование в домашних компьютерных сетях, сети Интернет, цифровом телевидении, VoIP, IPTV и других высокоскоростных приложениях. Наиболее перспективная сфера применения PLC-технологии - интеллектуальные энергосети. Интеллектуальные энергосети начинаются с информационного объединения интеллектуальных устройств. Сегодня решены многие проблемы реализации как информационных сетей, так и интеллектуальных устройств. Разработаны не только принципы создания интеллектуальных устройств, а и мощная технологическая поддержка, обеспечиваемая производителями недорогих полупроводниковых микросхем. Принципы построения,
архитектура существующих информационных сетей и протоколы взаимодействия узлов сети прошли многократную проверку и подтвердили надежность в реально работающих глобальных и локальных сетях (Интернет, Wi-Fi, ZigBee и других). До недавнего времени отсутствовала лишь надежная и эффективная технология обмена данными с использованием проводов электросети. Для создания интеллектуальных электро- энергетических сетей приходится решать массу проблем в самых разных сферах. Данная статья посвящена некоторым аспектам PLC-технологии, использование которой позволяет создавать интеллектуальные разветвленные сети учета расхода и управления/контроля. Для решения технических проблем при построении разного рода интеллектуальных сетей сбора данных необходимо определиться с физической средой и выбрать надежную технологию передачи данных. Бесспорно, наиболее привлекательной физической средой обмена данными между устройствами в интеллектуальных электросетях являются провода электросети, поскольку затраты на прокладку и обслуживание новой сетевой инфраструктуры, учитывая масштабы и разветвлен-ность сетей энергоснабжения, будут очень велики и зачастую просто бессмысленны. Однако прошло немало времени и потребовались огромные усилия, чтобы доказать это, казалось бы, неоспоримое утверждение. В последние годы на разработку, совершенствование и продвижение PLC-технологий было затрачено немало средств, в результате чего и появились соответствующие международные стандарты, потенциально гарантирующие высокоскоростную и надежную передачу данных по элек-
тросетям. Стек сетевых протоколов взаимодействия любой информационной сетевой структуры, будь то система управления энергоэффективностью или иная, базируется, как правило, на базовой эталонной модели многоуровневого стека сетевых протоколов OSI (Open Systems Interconnection). В реализованных и широко применяемых на практике стеках далеко не всегда используются все уровни рекомендованного OSI-стека. Технология PLC базируется на использовании многочисленных стандартов, а также протоколов взаимодействия, описанных в базовой эталонной модели OSI-стека. Однако, поскольку в самой аббревиатуре PLC акцентируется внимание на передаче данных по проводам электрической сети, многих интересуют проблемы организации связи на физическом уровне. Для передачи данных на физическом уровне в PLC-технологии, как и любой другой технологии связи, в передатчике осуществляется модуляция сигнала, а в приемнике - его демодуляция. В любой автоматизированной системе управления/контроля - биллинговой, чисто технологической либо иной - PLC-технологию следует рассматривать всего лишь как средство, обеспечивающее надежную передачу данных с использованием проводов электросети в качестве физической среды. В общем случае, структура интеллектуальных электросетей (глобальных, региональных, локальных, домашних) крайне сложна и на каждом ее сегменте для двустороннего обмена информацией между узлами сети могут использоваться разные технологии передачи данных [2].
Сферы применения любой технологии в конечном счете обусловлены ее характеристиками и стоимостью как реализации устройств на ее базе, так и обслуживания уже развернутой сетевой инфраструктуры. В качестве альтернативы PLC среди существующих технологий можно рассматривать, например, беспроводные технологии GSM/GPRS, CDMA, Wi-MAX, Wi-Fi, 3G, LTE, а также более низкоскоростные Wireless M-Bus и ZigBee (SE 1.0/2.0) или многочисленные проводные, например, M-bus, Modbus, Ethernet. Высокоскоростные Wi-MAX, Wi-Fi, 3G, LTE в состоянии обеспечить большую скорость и надежную передачу данных, что обусловлено использованием высоких радиочастот несущих и наличием большого числа радиоканалов, применением высокоэффективных видов модуляции и алгоритмов кодирования данных, что, в свою очередь, требует большой вычислительной и соответственно потребляемой мощности, а это, в конечном счете, существен- но усложняет устройства, поддерживающие эти технологии, и, что немаловажно, значительно увеличивает их стоимость. Кроме того, не следует забывать и о возможной оплате трафика. Сфера применения GSM/GPRS, CDMA, 3G, LTE, Wi-MAX, Wi-Fi - глобальные сети сотовой связи, беспроводные локальные компьютерные сети и высокотехнологичные мультимедийные гаджеты. В основном, все перечисленные технологии создавались для удовлетворения потребительских нужд человечества, а также для развлечений. Сети Wireless M-Bus и ZigBee ориентированы на использование в сравнительно низкоскоростных беспроводных сетях сбора информации различного рода датчиков и управления несложными механизмами. Максимальная ско-
рость передачи данных между устройствами в ZigBee-сети 250 Кбит/с при несущей частоте 2.4 ГГц или 20 Кбит/с при частоте 868 МГц. Одно из основных преимуществ сети ZigBee заключается в возможности создания устройств с очень низким энергопотреблением и питанием от встроенных батарей с ограниченной энергоемкостью, которые, тем не менее, могут обеспечить срок службы приборов 10 и более лет [3]. Беспроводные технологии имеют массу достоинств, но некоторые ограничения их применения, присущие беспроводным способам передачи данных. В первую очередь -это небольшое расстояние связи, особенно при сложном рельефе местности или полное ее отсутствие в сложных условиях подземных коммуникаций. Во-вторых наличие разного рода помех и препятствий, связанных, в том числе, с архитектурными излишествами, препятствуют их широкому использованию в разветвленных автоматизированных системах учета. Существенный недостаток всех проводных технологий (M-bus, Modbus, Ethernet, xDSL, CANopen/Device Net и других) заключается в необходимости прокладки линий связи. Многие счетчики электроэнергии, впрочем, как и счетчики расхода воды, газа и тепловые счетчики, содержат интерфейс M-bus, что потенциально позволяет объединить их в систему. Однако максимальная скорость передачи данных (рекомендованная - 9600 бит/с), как и протяженность линии связи, определяется параметрами используемого кабеля (величиной его сопротивления и емкости). Реально достижимых значений скорости передачи и расстояния связи явно недостаточно для применения интерфейса M-bus в разветвленных автоматизированных системах. Кроме того, для работы сети необходим достаточно мощный источник питания. Использовать существующую развитую инфраструктуру проводных телефонных сетей по вполне понятным причинам также вряд ли представляется возможным. На начальном этапе развития систем дистанционного учета использование дополнительных проводов для информационного обмена в какой-то мере позволяло решить проблему. В разветвленных комплексных автоматизированных системах учета, содержащих не только счетчики расхода электроэнергии, а также воды, тепла, газа и другие, в силу отсутствия проводных линий к этим счетчикам, а в большинстве случаев и с невозможностью их прокладки целесообразно использовать для обмена данными через радиоканал, реализованный, к примеру, на базе недорогих технологий Wireless M-Bus или ZigBee, поддерживающих ряд упрощенных протоколов обмена. В этом случае в счетчике электроэнергии, поскольку он уже подключен к электросети, необходимо использовать мост ZigBee-PLC для дальнейшей передачи данных от этих приборов по электросети [4]. Кроме того, технологию ZigBee можно использовать совместно с PLC для объединения сегментов электрической сети, между которыми по разным причинам отсутствует надежная PLC-связь. Радиоканал GSM/GPRS, как правило, используется в модулях, подключенных к проводной электросети и собирающих информацию счетчиков со сравнительно небольшой локальной территории с последующей передачей данных по радиоканалу в диспетчерский центр.
ЛИТЕРАТУРА
1. Свиридова И.В. Способы контроля помехозащищенности передачи данных [Текст]/ И.В. Свиридова, И.В. Остроумов, А.В. Муратов // Труды международного симпозиума надежность и качество. - 2013. -Т. 2. - С. 17.
2. Свиридова И.В. Принципы построения турбо кодов [Текст]/ И.В. Свиридова, И.В. Остроумов, А.В. Башкиров // Труды международного симпозиума надежность и качество. - 2012. - Т. 1. - С. 362.
3. Муратов А.В. Узкополосная PLC-технология [Текст]/ А.В. Муратов, А.В. Башкиров, И.В. Свиридова // Современные проблемы радиоэлектроники. -2014.
4. Шибанов С.В. Обзор современных методов интеграции данных в информационных системах / Шибанов С.В., Яровая М.В., Шашков Б.Д., Кочегаров И.И., Трусов В.А., Гришко А.К. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. I. С. 292-295.
5. А.В.Никифоров. Технология PLC - телекоммуникации по сетям электропитания// «Сети и системы связи».- 2002.- №5.
