ЗАСТОСУВАННЯ іНФОРМАЦіЙНО-ГРАФіЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ДЛЯ ОЦіНКИ СТАНіВ СИСТЕМИ ВОДОПОСТАЧАННЯ Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»



- № Д—п 64 48 22 06 0

п

У г -

-1 .— 4т и —У 7 и U

--у--1=—-- О I —. f _____74_

740 745 75° 755 7—0 765 770 L, км 740 745 750 755 760 765 7—, L, KM

Рисунok 4. Графки: о) жоорахункови4 знач7нь заопепонованогп критб;р1ю безпе5и — ух7 8 на дтянм дороги загального нвд50^^св58н8 до^рдног— знавена: зв'|'в — к юокд58)г М—04 514 — км 702 длг вмов втрати

ВЮ5М4 КОрСОЧВО—Л ГpПГ530p5H0Ге 34СоТ;Г П^ЮС5—^^ —

б) ктьоосте ДО— вид18 1, —,3^3 —е^евиже аитомобтлми на окаооеш вамянп дс^р^с^гг оа air 2<rT4HBix рокiв.

О) 8

0.02Т 0.0Т4 0.006 0.008 0

-Д- л

Л ч kj

N5 м—П 06

от

6

4

г1" u L JUL J и Ч_г J

740 745 750 755 760 765 770 Ь, км 740 745 750 755 760 765 770 Ь, км

Рисунок 4. Гртфки: а) розр755нк7вих значень крите01ю Оеаоеки руху 8 за дшзнщ дороги

загального кородкузання державного знжчензу КтСв и Луганаьд — Кварине М—00 км С41 а ам 7С2 оря умов втрати

водкм зкр^с^охтс5^'^1 трaасгиpтнoср зособу 3131—1РР; б) кшькоол ДТП нид1в 1, 2, 3, 4 з гантажнизу атторобiляуз но вквзанш рМгно! дороои ух т^ис оооанжх рокiв.

2. Сильянов В.В. Теория транспортных потоков в про-

ектировании дорог и организации движения. - М.: Транспорт, 1977. - 303 с.

3. Шевяков А.П. Проектирование автомобильных маги-

стралей с учетом требований безопасности движения

Розглянуто питання, пов'язат з шформацшно-графiчним моделюванням системи водопостачання м^та, використовуючи об'eктно-орieнтований пiдхiд, та запропоновано методи проведення оцт-ки статв мережi в реальному вимiрi часу.

// Итоги науки и техники. - Т 6. - М.: ВИНИТИ. - 1984. - 103 с. 4. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 816 с.

УДК 681.3.058:681.3.062

ЗАСТОСУВАННЯ 1НФОРМАЦ1ЙНО-ГРАФ1ЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ДЛЯ ОЦ1НКИ СТАН1В СИСТЕМИ ВОДОПОСТАЧАННЯ

Ю.В. Кошарна

Астрант кафедри прикладноТ математики КиТвський нацюнальний уыверситет буд1вництва та арх1тектури Контакты тел.: 8(044) 532-50-85, 8(050) 410-38-34

e-mail: yulia_i@gala.net

1. Вступ

В даний час накопичено значний досвщ по моделю-ванню, щентифжацп та оперативному управлшню си-

стемами водопостачання мшта (СВМ) [1, 2, 3, 4, 5]. Шд ефективним управлшням режимами функщонування СВМ розумieться тдтримка такого и стану, який би забезпечував вщповщну яюсть та надшшсть водопо-

стачання при зниженш затрат на транспортування 1 розпод!л води. Вир1шення ще! задач! управлшня СВМ доа залишаеться вельми актуальною.

Бурхливий розвиток обчислювально!, вим!рюваль-но! техшки та засоб1в комушкацп дозволяе ввдмовитись ввд ¿снуючо! практики «шту!тивного» (на основ! досввду пращвниюв диспетчерських пункпв) управлшня режимами функцюнування СВМ. Ефектившсть викори-стання обчислювально! техшки залежить ввд ступеш формал!зацп та алгоритм!зацп штелектуальних проце-ав прийняття ршення при автоматизацп р1зних техно-лопчних процеав, що виникають при управлшш СВМ.

Розглянемо можлив! стани СВМ [2]:

1) повно! працездатност! S1 (штатний режим) - система виконуе функцп забезпечення споживач1в водою на заданому нормальному розрахунковому р1вш, тобто ва значення параметр1в режиму знаходяться в межах, допустимих для довготривало! роботи, як по критер1ям працездатност! окремих елемент1в СВМ, так 1 по критер1ям надшност! режиму, причому дотри-муються вимоги щодо оптимальност (м1тмум затрат на електроенерпю, м1тмум втрат тисюв та ш.);

2) неповно! працездатност! S2 (вимушений) - система може забезпечувати споживач1в водою на р!вш, зниженому пор1вняно з нормальним розрахунковим, але не нижче встановлено! нормами допустимо! меж!;

3) непрацездатност S3 (аваршний) - система не може виконувати функцп забезпечення споживач1в на нормальному розрахунковому або допустимому зниже-ному р1вш, тобто один або деюлька параметр1в досягли значень, недопустимих навиь на короткий термш часу.

Виходячи з цього, процес управлшня СВМ мае бути оргашзований таким чином, щоб якомога повш-ше задовольняти вимоги споживач1в щодо забезпечення !х необхщною юлькютю води ¿з заданими р1внями тиску в кожний момент часу, не допускаючи зниження нижче й шдвищення вище вщповщно м!шмально 1 максимально допустимих значень.

В залежност1 вщ стану, в якому знаходиться СВМ, диспетчер мае отримувати шформащю, яка необхщна по-перше, для попередження виникнен-ня або розвитку аваршних ситуацш, по-друге, для оптим1зацп цього стану. При функцюнуванш СВМ в нормальному режим! необх1дно забезпечити оптим1защю режиму -переведення системи в нор-мальний оптимальний режим. При функцюнуванш СВМ у вимушеному режи-м1 необхвдно не допустити !! перехщ в аваршний стан, 1 тому виршальне значення будуть мати критерп стш-кост1 та надшност! д1ючого режиму. У випадку аварш-ного режиму повинна бути забезпечена максимально швидка локал!защя мю-ця аварп, з метою попередження розвитку аварп та !! поширення на сусщш д1-лянки СВМ 1 переведення !! в нормальний режим.

2. Постановка задачi

СВМ е структурно складною та розподшеною системою, яка знаходиться тд впливом багатьох випад-кових, фактично неконтрольованих фактор1в. Тому задача управлшня СВМ полягае в попереджеш цих фактор1в та в нейтрал1зацп !х негативного впливу.

Облж та виконання на джчих системах водо-споживання певних оргашзацшно-техшчних засо-б1в здатш значно тдвищити !х надшшсть. Виявити характер таких засоб1в, а також обумовити !х еконо-м1чну ефектившсть може моделювання процеав, що протжають всередиш СВМ. Модель для розв'язання конкретно! задач! повинна бути по можливост1 простою, але давати результати розрахунюв з достат-ньою для шженерно! практики точшстю та оператив-шстю !х виконання.

Таким чином, метою статт1 е розробка адекватних шформацшно-граф1чних моделей з ор1ентащею на об'ект 1 найбшьш оптимальних метод1в оперативного управлшня режимами функцюнування системи водо-постачання, використання яких дозволить виконати оцшку сташв СВМ у реальному вим1р1 часу.

3. Формалiзацiя поставлено! задачi

При створенш модел1 СВМ важливим е ступшь !! детал1зац1'!, а також чике математичне визначення па-раметр1в, характеристик та под1й, якими вона оперуе.

Формально елемент мереж1 водопостачання можна представити у вигляд1 множини - об'екту шформацш-но-граф1чно! модел1 (1ГМ)[1, 3]:

0 = {а,Р, у, 8,ц},

(1)

де а - множина техшчних властивостей об'екта; в - множина пдравл1чних характеристик; у - множина граничних умов, що вщповвдають за контроль об'ект1в мереж1; 8 - множина фактичних з'еднань; ц - множина под1й, що поввдомляють про стан об'екта. На рис. 1 представлен! основш класи елеменпв водопровщно! мереж!.

Рисунок 1. Класи елеменлв СВМ.

Розглянемо шформацшно-граф1чну модель одного з основних елемент1в водопровщно! мереж1 - об'ект «тршник» (рис. 2).

Тршники можуть бути встановлеш як для злиття потоюв (витяжний тршник), так 1 для розподшу (при-пливний тршник).

Множина техтчних характеристик об'екту «тршник»:

а^уре,^^^},

(2)

де type - тип тршника, 8 - кут ввдгалуження, Fn,F6,Fc -площини перетинiв вiдгалужень 6i4Horo, прямого i спiльного рукава, вiдповiдно. Множина граничних умов:

_ С.111331 »л111331 л11131 ^11133 лтах ^11133 ^

r = -|qn .р„ >q6 .Ре -Рс ), (3)

..max __max ..max ...max ..max ..max •

де qn ,pn ,q6 ,p6 ,qc ,pc - максимально допустимi витрати i тиск бiчного, прямого i стльного рукава, вiдповiдно.

Множина фактичних з'еднань:

5 = {еп>еб'ес Ь

(4)

де еп,е6,ес - об'екти пiдключенi до 6i4Horo, прямого i спiльного рукава, вщповщно.

Множина управляючих впливiв ц е порожньою, оскiльки в оперативному режимi до трiйника не мож-на застосувати управляючий вплив.

Множина гiдравлiчних характеристик об'екту «тршник»:

р={я.и>я.6л.О=.Об.О.},

(5)

де ^„Лб'^с'Оп'Об'Ос - коефiцiенти гiдравлiчного опору i витрати води в 6i4^My прямому та стльному рукавi.

Значення коефiцiентiв опору залежать вщ кон-струкцiï трiйника, напрямку потоюв, площини пере-тинiв та розходiв на його кiнцiвках [3].

Загальний коефвдент трiйника, зведений до кь нетичноï енергп в стльному рукавi обчислюеться за формулою:

(6)

Рисунок 2. Схема витяжного тршника.

Таю ж самi моделi можливо розробити для iнших з'еднувальних об'eктiв - припливних трiйникiв, хре-стовин, складних переходiв тощо.

Вщповщно до змiн технiчних характеристик об'екту а , перераховуються його гiдравлiчнi характеристики в.

Аналопчно будуються 1ГМ шших елемент1в СВМ (наприклад, засувок, хрестовин, труб, насосних стан-цш, тощо).

Дал1 конструюються певш з'еднання з цих елемен-т1в, як1 за принципами об'ектно-ор1ентованого про-грамування успадковують властивост1 окремо роз-глянутих елемент1в, що дозволяе швидко виконати г1дравл1чний розрахунок для утвореного з'еднання, а пот1м 1 для вае! системи [2, 3], осюльки саме опера-тивне проведення пдравл1чного розрахунку мереж1 дозволить оцшити стан СВМ в реальному вим1р1 часу.

Нехай шформащя про величину фактичного тиску рк поступае в дискретш моменти часу. Тод1 для характеристики процеав змши тиску в вузлах СВМ на задано-му штервал1 часу [0,Т] введемо два функщонали виду

ФР^Еф^д^У;

(7)

де Т - час спостереження процесу pit; At - крок роз-биття процесу за часом; V - множина шдекив еле-ментiв мережi. с-

,якщорй<р,J (8)

10, якщо pit > р™\

Г1,якщорй>рГ;

т ^г И ' г\ , шах

[0, якщо pit < р™.

(9)

Якщо процес е стащонарним, то ймовiрнiсть того, що значення pit буде менше p™ або бiльше p™" вщпо-вiдно рiвнi

if >(pit < Р г ) = НпД ¿Ф^Ж Vi eV;

т-w 1 ы) (10)

^<2)(Pit ^PГ ) = lim^Zv,(pit)At,Vi 6 V.

Т-ко 1 t=0

9(Pit) = ¥(Pit) =

Якщо заметь (8), (9) використати вирази виду [0, якщоpit <р°™; [ри-рГ,якщори>рГ; 0, якщо pit >р™; [-(Pit-РГ-якщо рй<рГ; 1 т

F(1) = -Ê9u(Pit)At,Viе V; T t=0 1 т

Fi(2) = - ÈVii(Pit)At, Vi е V

T t=0

(11) (12)

(13)

будуть характеризувати вiдповiдно середш надлиш-ковi тиски вiдносно 1х мiнiмально та максимально до-пустимих значень в i-тому вузлi мережь

В СВМ е можливiсть обмежити споживання юлько-стi води i-тим споживачем незалежно вiд тиску на вхо-дi. В цьому випадку яюсть функцiонування iнженерноi мережi вщносно кожного споживача на заданому штер-валi часу будемо характеризувати функщоналом виду

F(3)=:Lc,t(q,t)f,(q,t)- (14)

t=0

де сit(q¡t) — функцiя, що характеризуе окремi втрати, якi несуть споживач^ пiдключенi до i-того вузла СВМ, вщ недоотримання ними води;

fi(qit)=

-(q,t-qD,*Kmoqr<qlt<qr

с0,якщо qit <q|ni11;

(15)

qitmin - технологiчна бронь ^го споживача на кiлькiсть споживаемо! води; - необхiднi поставки води

^тому споживачу; 0<с0<ю - деяка константа.

В деяких випадках яюсть функщонування СВМ ввд-носно ^го споживача краще характеризувати сумарною кiлькiстю води, яку вiн отримае на iнтервалi часу [0,Т]:

= (16)

1=0

Маючи ощнки якостi функцiонування СВМ вщ-носно окремих и вузлiв, можна ощнити стан режиму функцiонування всiеi мереж! Критери функцiонування СВМ можуть бути отримаш, якщо на множинi функщо-налiв виду (10), (13), (14) або (16) задати деяку функщю. Конкретний вигляд функцп вибирають в залежносп вiд фактичного стану СВМ та оточуючого середовища.

4. Висновки

Таким чином, застосування шформацшно-гра-фiчних моделей для ощнки сташв функцiонування СВМ виршуепроблему управлiння в комплексi. Орь ентована на об'екти СВМ модель зi сво!ми методами оперативного проведення гiдравлiчних розрахункiв мережi в реальному вимiрi часу та властивостя-ми, яю включають в себе повноту шформацп про И структуру та параметри i зв'язок з базами даних матерiальних, енергетичних та трудових ресурив надае можливiсть здiйснювати управляючий вплив у реальному вимiрi часу.

Неодноразовий послщовно уточнюючий аналiз статистичних даних в шформацшно-графiчниx моделях СВМ дозволить з часом виявити найб^ьш слабю мiсця мережi та визначити тенденцп розвитку проце-ав, що забезпечать ix надiйнiсть.

Литература

1.

Аншлогов П.1., В.М. Михайленко, Аншлогов А.П., Кошарна Ю.В. Застосування функщонально-дина-мiчних схем для моделювання iнженерноi мережi водопостачання мiста // Проблеми водопостачання, водовщведення та гщравлши: Наук.-техн. збiрник.

- К.: КНУБА, 2007. - Вип. 9. - С. 26 - 34.

2. Кошарна Ю.В. Математична модель прогнозування стану шженерних мереж за умов управлшня проектом ix рекон-струкцй та розвитку // 1нформацшш технологи в еконо-мщ, менеджмент i бiзнесi: Проблеми науки, практики та освйи: Зб. наук. праць XI Мiжнародноi наук.-практ.конф.

- К.: Вид-во 6вроп.ун-ту, 2005. - Т.2. - С. 3 - 8.

3. Аншлогов П.1.,Аншлогов А.П., Цюцюра С.В., Цапюк C.G. Об'eктно-орieнтований пвдхвд до моделювання органiзацiйно-теxнологiчниx схем проведення пла-нових ремонтних робiтна шженерних мережах мюта // Гiрничi, будiвельнi. Дорожнi та мелiоративнi машини.

- К.: КНУБА, 2006. - №68. - С. 77-80.

4. Журба М.Г.,СоколовЛ.И.,ГовороваЖ.М.Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание второе, переработанное и дополненное. Учебное пособие. - M.: Издательство ACB, 2003. - 288 с.

Евстафьев К.Ю., Рульнов А.А. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения. - М.: ИНФРА-М, 2007. - 205 с. _

УДК 656.788

5.

Проанализированы существующие определения транспор-тно-экспедиционного обслуживания (ТЭО). Предложено определение ТЭО с использованием методологии теории множеств.

ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЕДИЦИОННОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ: ПРОБЛЕМЫ

ТЕРМИНОЛОГИИ

В.С. Наумов

Доцент кафедры транспортных технологий Харьковского национального автомобильно-дорожного университета ул. Петровского, 25, г. Харьков, Украина, 61002 Контактный тел.: (057) 707-37-20 e-mail: naumov-vs@mail.ru

1. Введение

Понятие ТЭО изменялось в соответствии с развитием мировой экономики и транспорта, как её составляющей, вообще. В настоящее время в различных литературных источниках понятие ТЭО определяется по-разному, при чём некоторые различия носят принципиальный характер. Предпосылками возникновения данной проблемы являются научно-техническая революция (глобально -в общемировом масштабе) и переход к рыночным отношениям (локально - для Украины). На современном этапе развития науки о ТЭО необходима однозначная

трактовка элементов и характеристик изучаемого процесса, а прежде всего - самого понятия ТЭО.

2. Анализ публикаций

Впервые проблема необходимости установления единой терминологии в области транспортно-экспе-диционного обслуживания рассматривается в работе [1]. Авторы публикации указывают, что отсутствие единых определений затрудняет решение основных вопросов организации и управления обслуживанием