CC BY
18
4. Коровин В.М., Исламов А.Р., Багаева Ю.О. Информационная поддержка геофизического предприятия на основе комплекса системных моделей процессов исследований скважин // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». - 2012. - № 1. - С. 298-310.
5. Коровин В.М., Исламов А.Р., Багаева Ю.О. Системный реинжиниринг организационно-функциональных процессов ГИС с использованием ВРМЫ-технологии. - Каротажник, 2012.
6. ГОСТ Р ИСО/МЭК 15288-2005. Информационная технология. Системная инженерия. Процессы жизненного цикла систем. М.: Стандартин-форм, 2006. 97 с.
7. ГОСТ Р 50.1.030-2001 Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. - М.: Госстандарт России, 2001. - 31 с.
8. Калянов Г.Н. Теория и практика реорганизации бизнес-процессов. Серия «Реинжиниринг бизнеса». - М.: СИНТЕГ, 2000. - 212 с.
9. Коровин В.М., Исламов А.Р., Багаева Ю.О. Системный реинжиниринг организационно-функциональных процессов ГИС с использованием ВРМЫ-технологии. - Каротажник, 2012.
10. Карта процесса «Промысловая геофизика» КПО-05-05. - Уфа: ОАО «Башнефтегеофизика», 2005.
ТРЕБОВАНИЯ К ИНФОРМАЦИОННОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
© Искендеров А.А.*, Салимова Х.Ф.*
Сумгаитский государственный университет, Республика Азербайджан, г. Сумгаит
В работе рассмотрено общее сведение об информационном обеспечении оросительной системы. Изложены классы АСУТП оросительных систем, требования к задачам измерения, контроля и управления в этих системах. Приведены сведения о комплексе задач оптимального управления разветвленной оросительной системой и об информационной взаимосвязи между задачами, которые разработаны авторами.
Ключевые слова: оросительная система, автоматизация, телемеханика, измерение, контроль, оптимизация, управление.
Оросительные системы служат для обеспечения питьевой водой объектов сельского хозяйства, промышленных предприятий и населенных пунк-
* Профессор кафедры «Информатика», доктор технических наук, доцент.
* Заведующий лабораторией кафедры «Информатика».
тов. В оросительных системах осуществляются следующие технологические процессы: регулирование стока источников орошения, водозабор из источников орошения, транспортирование и распределение оросительной воды между потребителями.
Одним из основных частей АСУТП является подсистема информационного обеспечения. В крупных оросительных системах обычно внедряется диспетчерское управление. В этих случаях информационное обеспечение разрабатывается отдельно, а при разработке автоматизированного управления небольшими системами распределения воды, информационное обеспечение включается в состав самого АСУТП.
Структура информационного обеспечения зависит от постановки, информационных взаимосвязей, а также от частоты решения предлагаемых задач.
Классы АСУТП оросительных систем
Объектами автоматизации и телемеханизации оросительных систем являются водозаборные, водоподпорные, водосбросные сооружения, насосные станции, водомерные сооружения и сооружения водоводов.
Оросительная система состоит из взаимосвязанных объектов и узлов (совместно расположенных объектов). Основными измеряемыми параметрами на оросительных системах являются: расход воды, уровень (давление) воды, положение исполнительных механизмов. Кроме них могут измеряться сток воды, скорость течения, перепад уровней (давлений) и т.д.
В [1] указаны основные методы распределения воды в оросительных системах. Эти методы зависят от особенностей источников орошения, характера потребителей, рельефной и зональной специфики и др.
В общем случае, АСУТП орошения может работать в: информационно-справочном, информационно-советующем и информационно-управляющем режиме.
В составе АСУТП орошения, работающей в информационно-справочном режиме, имеется комплекс средств централизованного контроля и управления (КСЦКУ), который имеет систему телемеханики, датчики телеизмерения технологических параметров и устройства связи с аппаратурой автоматизации. КСЦКУ производит сбор информации об объекте и передачи управляющих воздействий к средствам местной автоматики. Средства местной автоматики обеспечивают стабилизацию режимов работы автономных систем регулирования, а также устраняет аварийные ситуации. Блок предварительной обработки информации (БПОИ) преобразует и представляет диспетчеру полученные данные их в наглядном виде.
В АСУТП орошения работающей в информационно-советующем режиме, в схему включают управляющую вычислительную машину (УВМ) для сбора и обработки информации об объекте, для оценки ситуации и выдачи
совет диспетчеру. В этом режиме с помощью УВМ по полученным данным производятся расчеты динамических и статических параметров системы, анализ ситуации, оптимизация использования резервов и выдача совета диспетчеру. На основе этой информации диспетчер осуществляет мероприятия по управлению объектом.
В АСУТП орошения, работающей в информационно-управляющем режиме, с помощью программных методов производится обработка всех видов информации по управлению технологическими процессами без диспетчера.
Основные требования к параметрам контроля и управления
В автоматизированных оросительных системах в первую очередь проводятся операции контроля и управления. При построении систем контроля и управления, входные и выходные параметры и средства автоматизации должны обеспечивать взаимное сопряжение.
В табл. 1 описываются основные операции контроля и регулирования [1, с. 90].
Таблица 1
Контролируемые и регулируемые параметры оросительных систем
Объекты
Параметры Водозаборные сооружения Водоподпорные сооружения Водосбросные сооружения Насосные станции Водовыпускные сооружения Водомерные сооружения Водоводы Поливные участки
Расход воды 1, 2 - 1, 3 1 1, 2 1 - 1, 2
Сток воды -1 - 1 1 1 1 1 1, 2
Уровень воды 1, 3 3, 2 - - - 1 1 1, 2
Положение исполнительных механизмов 1, 2 3 3 2, 3 1, 2, 3 - 1 1, 3
Давление воды - - - 1, 2 - - 1 1
Перепад уровней воды 1 - - - 1, 2 1 - 1, 2
Перепад давления воды - - - - 1, 2 1 1 1, 2
Примечание: 1 - измеряемые параметры, 2 - регулируемые параметры, 3 - сигнализация.
С точки зрения контролируемых параметров, методы делятся к прямым (балансовым) и косвенным. В прямых методах управления контролируются расходы в системе. Для каждого локального участка определяется баланс
поступающих Qeх и выходящих <2вых + ^ я расходов:
1
+Д0=Ях йых+Е я. ] (1)
где I - число точек выпуска воды на каждом участке.
Управление ведется по параметру ДQ с учетом накопления или срабатывания резерва в контролируемом участке.
В косвенных методах управление контролируемыми параметрами производится на основе уровня верхнего Нв и нижнего Нн бьефа, или же, на основе их изменения (ДНн = Нн н - Нн,ф, АНе = Н„н - Н, ф), где Нн н, Нвн - нормальные уровни а Н„г ф, Н„ ф - фактические уровни нижнего или верхнего бьефов.
Все устройства автоматизации оросительных систем информационно взаимосвязаны с помощью постоянного тока 0-5 мА при активной нагрузке до 2 ком. Датчики средств автоматического контроля и регулирования параметров должны выдавать сигнал пропорционально измеряемым величинам и управляющим воздействиям. Все приборы контроля должны иметь указатель местного отсчета. Информация должно отображаться в цифровом виде с указанием наименования и размерности измеряемых параметров в абсолютных величинах. Класс точности каждого измеряемого звена должен соответствовать примерным величинам, указанным в табл. 2.
Таблица 2
Класс точности систем и устройств телеизмерения
Параметры Единица Диапазон Точность, %
измерения измерения Система телеизмерения Устройство телеизмерения
л/с 40-400 3.5 1.0
Расход воды л/с м3/с 160-1000 1-10 4 4.5 2.5 1.5
м3/с 100-400 5.5 2.5
0-100 1 0.6
Уровень в откры- см 0-250 0.6 0.4
тых водотоках см 0-400 0.25 0.25
0-600 0.15 0.1
Положение исполнительных механизмов см 0-100 0-250 1 0.4 0.6 0.4
см 0-400 0-600 0.25 0.15 0.25 0.15
см 0-10 1.0 0.4
Перепад уровней см 0-16 1.0 0.4
воды см 0-40 1.0 0.4
см 0-60 1.0 0.4
Объекты в основном, рассредоточены, расположены в виде единичных сооружений или небольшими группами. Исходя из этого, управление системой производится с помощью телемеханики.
Для рассредоточенных объектов используются АСУТП с системами централизованного контроля и управления (ЦКУ) и пунктами управления (ПУ). При расчете значений параметров управления, результат зависит от точности и быстроты измерения параметров.
По данным ак. В.И. Куротченко, абсолютная погрешность измерения уровней в каналах различного ранга колеблется в пределах 0.6-1.5 см, а относительная погрешность измерения расхода 0.15-1.8 %, а погрешность
уровня в закрытых водомерных гидротехнических сооружениях и в открытых затворах составляет 0.6-2 см и 0.2-1.5 см [1, с. 94-96].
Необходимая быстрота измерения значений для телемеханических систем определены 48-50 бит/с. При управлении исполнительными механизмами, частота измерения параметров зависит от количества одновременно управляемых механизмов. Например, при допустимой скорости изменения уровней воды в канале 0.1-0.4 см/с, для одновременного управления тремя затворами минимальная быстрота действия ЦКУ составляет 100 бод.
Устройство телемеханики при вероятности ложного воспроизведения команд управления 10-7, ложного воспроизведения сигналов 10-6, отказа исполнения команд управления 10-6, возникновения ложного сигнала в год 10-1, ложного воспроизведения измерительной информации 10-5, должен обеспечивать заданные функции.
Комплекс задачи оптимального управления разветвленной оросительной системой
В результате развития вычислительной техники, телемеханических систем и их интеграции, все больше развиваются информационно-управляющие системы. Часто при автоматизации оросительных систем используются новые телемеханические системы (в том числе, компьютерные сети), применяются оптимизационные задачи и более совершенные системы автоматики. С участием авторов работы разработан комплекс задач оптимального управления разветвленной оросительной системой с головным водозаборным сооружением (ГВС), магистральным каналом (МК), распределительными каналами (РК), питающимися из МК, потребителями, берущими воду из МК и РК с помощью сооружений со свободным истечением (ВВП) и подкачивающих насосных станций (ПНС).
Информационное обеспечение системы составлено для задач измерения, контроля и управления параметрами оросительной системы. В состав информационного обеспечения включен СУБД задач оптимального управления [2].
Комплекс задач оптимального управления включает следующие подзадачи:
1. Составление графиков водопотребления:
1.1. Определение дефицита водного баланса растений по посевным участкам;
1.2. Составление предварительных графиков полива посевных участков;
1.3. Составление предварительного гидромодуля оросительной системы;
1.4. Составление предварительных графиков расхода пунктов потребления.
2. Составление графиков оптимального распределения воды в разветвленных оросительных системах (при планируемом варианте, при нарушениях плана и при не планируемом вариантах управления):
2.1. Определение резервов воды и свободных емкостей в участках канала и водоемах;
2.2. Определение расходов, необходимых для оптимального распределения воды в разветвленных оросительных системах;
2.3. Определение оптимальных расходов для забора и распределения воды:
2.3.1. Определение баланса потребности и забора воды;
2.3.2. Определение расходов в источниках внешнего резерва;
2.3.3. Рациональное распределение резервов между участками каналов;
2.3.4. Составление графиков расхода гидротехнических сооружений и насосных станций.
3. Определение режимов работы гидротехнических сооружений и насосных станций:
3.1. Определение режимов работы гидротехнических сооружений;
3.2. Определение оптимальных режимов работы насосных станций.
Информационная взаимосвязь задач приведена на рис. 1.
3:
1.1.
1.2. =Е
1.3.
1.4.
т
Рис. 1. Схема взаимосвязей комплекса задач оптимального управления
Для каждой задачи разработаны базы данных, информационная взаимосвязь задач и требования к потоку информации.
Список литературы:
1. Куротченко В.И. Принципы построения средств централизованного управления процессом водораспределения. - Фрунзе: «Илим», 1979. - 271 с.
2. Искендеров А.А. Оптимальное управление забором и распределением воды в разветвленных оросительных системах: автореф. дисс. ... док. тех. наук. - Баку, 2009. - 40 с.
