Ситуационное диспетчерское управление горным производством на основе сетей Петри Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

СЕМИНАР 15

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА - 99" МОСКВА, МГГУ, 25.01.99 - 29.01.99

В.И. Белопушкин, И.Ю. Вукович,

МГГУ МГГУ

СИТУАЦИОННОЕ ПИСПЕТЧЕРСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГОРНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ НА ОСНОВЕ СЕТЕЙ ПЕТРИ

Современное горное предприятие представляет собой сложный комплекс взаимодействия разнородных технологических процессов, применяемого оборудования, а также средств автоматизации проектно-конструкторских, технологических и плановопроизводственных работ. Системой, объединяющей эти ресурсы в единое целое, и определяющей тем самым облик и качество всей производственной системы, является ее система управления.

Важной и характерной для управления производственной системой является задача ситуационного диспетчерского управления. Решение этой задачи во многом определяет качество управления в производственных системах. Так, потери во времени при функционировании производственной системы, связанные с логическими ошибками, допущенными при решении задач этого уровня, составляют 75% общих потерь, что на порядок превышает потери во времени, связанные с другими причинами.

При ситуационном подходе к управлению производственными системами с использованием сетей Петри появляется ряд преимуществ, которые позволяют:

- иметь у каждой вершины сети набор некоторых свойств, например, нахождение транспортного средства в соответствующем элементе технологической схемы. Кроме того, имеется некоторое правило управления, задающее во времени управляющее воздействие лишь в характерные, необходимые с точки зрения выполнения дискретного производственного процесса моменты.

Используя независимость рассмотрения ситуаций, динамично, с точностью до ситуации, изменять

или корректировать течение производственного процесса, а также строить эффективные в смысле развиваемости, модульности, модифицируемости автоматизиро-

ванной системы на руднике. На множестве вершин задается функция, определяющая способы и методы управления.

С единых позиций рассматривать управление при нормальном протекании производственного процесса и в случае не предусмотренных ситуаций.

Разрабатывать систему управления, ориентированные на параллельное выполнение производственных процессов.

Решение этих задач в условии гибкости производства транспортного комплекса подземного рудника, распределенностью, параллельностью, асинхронностью и динамичностью процессов управления такой производственной системы, как рудник. Для решения такой задачи необходимы новые эффективные средства. Одним из таких средств являются сети Петри и их проблема ориентированные расширения.

Моделирующие возможности сетей Петри и их эффективность объясняются прежде всего тем, что есть сеть Петри - это интеграция графа и дискретной динамической системы, она может служить, таким образом, и статистической, и динамической моделью представляемого с ее помощью объекта. При этом отсутствия строго фиксированного аналитического порядка при определении отношения вход-выход сети делает эти системы алгоритмически неопределенной в том же смысле, что и для имитационных моделей. Особенную роль сети Петри играет при моделировании параллельных процессов, здесь это едва ли

не самый удобный и многообещающий инструмент исследований. Немаловажное значение имеет известное преимущество этих сетей - удобство их программирования на ЭВМ.

В общем случае вершины и дуги сетей задают структурное отношение между элементами единого технологического процесса, как перемещение руды на подземном руднике. На множестве вершин задается функция определяющая наличие у каждой вершины некоторых свойств, например, нахождение транспортного средства в соответствующем элементе технологической схемы. Кроме того, имеется некоторое правило управления, задающее во времени изменение свойств вершин сети и отражающее тем самым изменение текущего состояния технологического процесса перевозки руды. Таким образом, разрабатывается сеть Петри которая представляет собой модель объекта управления и задает собой этапное состояние технологического процесса. Таким образом, мы может создать любую модель Петри и наполнить ее любым смыслом в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями (она может отражать транспортные схемы или схемы передвижения информации и т.д.). Также сеть Петри может быть привязаны к уже существующей базе данных или же работать с БД, созданной специально для нее, или же создать свою БД. Кроме того, модель сети Петри, отражающая технологический процесс, может работать как в реальном масштабе времени при присоединении специального программного обеспечения по управлению наличия датчиков, так и в режиме моделирования.

4 і 1999

63

Работа системы ситуационного диспетчерского управления рудопотоками на основе сетей Петри будет выглядеть следующим образом. Система запускает обоснованную модель сети Петри, где в процессе реализации модели будут собираться данные от различных ее компонентов. Эти данные нарастающим итогом обрабатываются, опираясь на формулы и различные показатели эффективности, хранимые в базе знаний. Таким образом, будет решаться последовательность задач процесса ситуативного диспетчерского управления. Который обобщенно может быть представлен как процесс обработки ситуаций (штатных и критических):

♦ определение рассогласования текущего и желаемого (эталонного) состояния объекта управления;

♦ нахождение оценок ситуаций;

♦ прогнозирование (экстраполяция) последствий возникших ситуаций;

♦ разработка управляющих воздействий.

С помощью такой системы может быть оценена как модель сети Петри, представляющая реальную информационную систему (систему управления рудопотока-ми), так и разработанная система управления объектом. Система

управления, представленная сетью Петри, может быть модифицирована и вычислено улучшение по времени и/или стоимости в процентах.

Привлекательность метода создания прототипов на основе сетей Петри состоит в том, что уменьшается риск разработки и увеличивается степень участия пользователя в следствие того факта, что система может постепенно дополняться и модифицироваться. Не вызывая патологического влияния на остальные элемент системы, и такие малые недорогие системы могут быть построены быстро и при небольших затратах ресурсов. К преимуществам такой системы относятся следующее:

♦ создатель информационной системы получает в свое распоряжение конкретную систему, с которой он может экспериментировать и которая отвечает на запросы;

♦ система приобретает ясную архитектуру, которая способствуют ее модификации и превращению в более совершенную и законченную;

♦ быстро определяются задачи и средства, которые являются важными с точки зрения проектировщика информационной системы и не заслуживают внимания по мнению разработчика системы.

Таким образом, разрабатываемая система ситуационного диспетчерского управления с применением такого метода, как сети Петри, имеет огромный потенциал.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. М. Мир, 1984г., 264с.

2. Мурата Т. Сети Петри: Свойство, анализ, приложения (обзор). // ТИИЭР, 1989г., №4, 41- 85с.

© В.И. Белопушкин, И.Ю. Вукович

В.И. Белопушкин, к.т.н. А.В. Ландер, к.т.н.

МГГУ МГГУ

ТИПОВАЯ СИСТЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА аля горнорудных регионов рф

В МГГУ разрабатывается система регионального экологического мониторинга; результаты работы могут послужить основой создания типового экологического мониторинга регионов с развитой горнорудной промышленностью.

Структура системы мониторинга представлена на рис. 1. Основными единицами - источниками информации являются посты наблюдения, расположенные в наиболее неблагоприятных районах, т.е. в непосредственной близости от горнорудных предприятий. Такие типовые функциональные единицы Программы ЕГСЭМ (единая государственная система экологического мониторинга) территориального и локального уровней.

Основной целью регионального

экологического мониторинга является наблюдение за состоянием окружающей среды (почвы, атмосферного воздуха и водного бассейна) и выявление антропогенного воздействия промышленных предприятий данного региона. Основной массив исходных данных в предлагаемой системе был сформирован на основе изучения экологического состояния Ростовского региона. Для этой цели проведено обследование региональных про-

мышленных предприятий и выявлены действующие в настоящее время наиболее вредные горнопромышленные предприятия. В соответствии с их расположением на карте Ростовской области выбраны точки контроля выбросов и вредных компонентов.

Число загрязняющих веществ в атмосфере крупных промцен-тров лежит в интервале 40-80 веществ, при этом основную массу загрязняющих веществ составляют органические вещества - до 90 %.

Число неорганических веществ, как правило, не превышает 10 % и в своей основе состоит для всех промцентров из окиси и двуокиси азота, двуокиси серы, сероводорода и окиси углерода. В отдельных случаях к этому списку добавляется аммиак, хлор, фтор, хлористый и фтористый водород. Если набор неорганических веществ

невелик и мало меняется в разных промцетрах, то совпадения по органическим веществам составляет не более 30 %.

Такой широкий спектр анализируемых компонентов требует особо тщательного подхода к выбору аналитических приборов при разработке постов наблюдений и выбору точек контроля. Можно сформулировать ряд требований к разработке постов наблюдений:

♦ перечень контролируемых параметров должен быть четко районирован и привязан на местности к точкам контроля (точкам отбора проб

по каждой из анализируемых сред);

♦ должны быть регламентированы методики измерений анализируемых компонентов, режимы работ измерительных приборов и эксплуатационные требования к ним;

♦ должны быть разработаны типовые системы дистанционного забора и подготовки проб контролируемой среды;

♦ должен быть разработан регламент обмена информации между Аналитическим центром и структурными единицами системы экологического мониторинга, прежде всего постами наблюдения.

В соответствии с изложенными требованиями разработана структура Поста наблюдения,

представленная на рис. 2. Входом является проба анализируемого продукта, вводимая в один из измерительных преобразователей (ИП1-Ипп), а выходом - сформированная в виде отчета информация, содержащая концентрации измеряемых компонентов по данной точке контроля (по данной пробе ).

Аналитическая информация всех постов наблюдений поступает по межкомпьютерной связи в Аналитический центр, где информация структурируется и преобразуется в форму, позволяющую вести учет как текущего состояния окружающей среды, так и фиксировать все вредные выбросы по всем контролируемым окружающим средам.

Формализованы условия соответствия состояния окружающей

4 $ 1999

63

среды по всем точкам контроля нормативным значениям предельно допустимых концентраций.

Возможность вести постоянные наблюдения, организация информации в регулярный массив открывает доступ ко всем данным загрязнения сред по всем точкам контроля за большой период времени, что создает основу как для оперативной оценки текущего состояния, так и прогнозирования состояния окру-

жающей среды. Кроме регулярного контроля за состоянием различных сред, предусмотрен механизм выявления наиболее злостных нарушителей экологической дисциплины и подготовки информации для принятия к ним мер экономического и административного воздействия. Разработаны условия, при которых ситуация признается аварийной и формируется соответствующий документ, передаваемый по

оперативным каналам в региональное отделение МЧС.

Разработано программное обеспечение системы экологического мониторинга Ростовского региона, предусматривающее дружественный интерфейс для операторов Аналитического центра.

© В.И. Белопушкин, А.В. Ландер

Файл:

Каталог:

Шаблон:

Заголовок:

Содержание:

Автор:

Ключевые слова: Заметки:

Дата создания:

Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:

Полное время правки: Дата печати:

При последней печати страниц: слов: знаков:

ВУКОВИЧ

G:\С диска по работе в универе\GIAB_99\GIAB4_99\Все C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm 1997 год

Гитис Л.Х.

26.05.1999 11:48:00

9

11.06.1999 13:27:00 Гитис Л.Х.

39 мин.

14.12.2008 20:24:00 4

1 755 (прибл.)

10 005 (прибл.)