Файл: Баясанов, Д. Б. Автоматизированные системы управления трубопроводными объектами коммунального хозяйства.pdf

производства. Под необходимым объемом информации пони­

мается определение действительно необходимого состава

первичной информации, поступающей от производствен­

ных и технологических объектов, и способа передачи ин­ формации о каждом контролируемом параметре.

Действительно, необходимый состав первичной инфор­

мации может быть определен при анализе существующей

организации системы передачи сообщений. При этом ис­ пользуются существующие формы передачи сведений, устра­

няются параллельные каналы передачи информации в один

и тот же пункт приема; ликвидируются каналы,,на прием­

ных пунктах которых накапливается «бросовая» информа­

ция, не использующаяся в дальнейшем, а также необосно­

ванно организованные пункты ретрансляции информации.

Такой анализ позволит; классифицировать каналы пере­

дачи данных по типу передаваемой информации: сеть сбора

первичной производственно-технологической информации

с частотой опроса параметров, устанавливаемой методами

математической статистики (здесь применима обычная си­ стема телеизмерений и телесигнализации); каналы переда­

чи учетной информации по технологическому процессу (то­

варные операции) ежедневно или же в любой момент вре­

мени (в этом случае необходимы печатные бланки с приме­

нением простейшей системы телетайпа); каналы передачи

отчетной информации с частотой не чаще одного раза в месяц (квартал, год). Целесообразно не строить никаких специаль­

ных каналов, а выделить для подобных целей какой-либо

доступный вид транспорта, который обеспечит доставку этой информации. В двух последних подпунктах необходимо отме­ тить возможность использования телефонной сети, устано­ вить необходимое наличие средств вычислительной техники для переработки первичной информации. Основным видом операции обработки первичной информации здесь является

интегрирование (суммирование); унификация систем доку­

ментов (форма передачи данных) и регистрация информации для нужд АСУ производственными и технологическими про­ цессами в отраслях коммунальных хозяйств; устранение ненужных.промежуточных пунктов ретрансляции информа­ ции; выявление необходимых параметров, функциониру­

ющих в информационной сети и каналах АСУ, а также их

характеристики. Так формируют состав первичной опе­

ративной и производственно-статистической информации. Первая включает ежедневные сообщения сведений, необхо­ димых для управления производственными и технологи­

70

ческими процессами в системе. Отметим, что отчетная до­ кументация выполняется в основном в суммарных или сред­

них значениях оценок параметров. Контролируемые пара­ метры, данные о которых циркулируют в информационной

сети АСУ, можно подразделить на два основных класса:

параметры, которые контролируются для получения с не­ обходимой точностью средних или суммарных значений

(расходы горячей и холодной воды, газа, электроэнергии

ит. п.), и параметры, контролируемые для получения мгно­

венных значений того или иного сообщения во времени (на­ пример, давления, температуры, влажности воздуха, силы

тока, напряжения тока и т. п.). При построении информа­

ционной сети наиболее важным вопросом является определе­

ние необходимых объемов информации по средним, суммар­

ным или мгновенным показателям для формирования опера­

тивных или производственно-статистических данных.

Способ передачи информации зависит от характеристик

ипринадлежности параметров к тому или иному классу,

который определяется при анализе сообщений по отчетным

документам различных объектов, подразделений и служб

коммунального хозяйства. Основным способом контроля параметров первого класса является выборочное наблюде­

ние. При невозможности осуществить независимые измере­

ния результаты выборочного метода корректируются рас­

четом случайных функций изменения параметров.

Отчетная документация по объектам коммунального хо­

зяйства обычно не содержит непрерывной регистрации данных. Цель контроля параметров второго класса состоит только в регистрации факта их отклонения за установленные пределы. Решение этой задачи позволит определить ос­

новные требования к разработке системы телесигнализации состояний контролируемых объектов. Указанная проблема может быть решена в рамках корреляционной теории. Р а­

нее исследованиями было показано, что рассматриваемые

функции случайного характера являются стационарными,

нормальными и обладают свойствами эргодичности. Поэто­

му вполне обосновано использование при анализе только таких оценок, как математическое ожидание или корреля­

ционная функция контролируемого и управляемого про­

цесса. Для расчета таких процессов с применением этих оценок необходимо располагать определяющим статистиче­

ским материалом, который должен удовлетворять необходи­

мым требованиям, чтобы применять его в этих исследовав нцях. В частности, требуется определить возможность ис­

71

пользования сведений, хранящихся в архивах, или необ­ ходимость специальных измерений, которые при сборе статистического материала должны быть произведены с до­ статочной точностью и рациональным интервалом между

замерами.

При измерении любого параметра необходимо по харак­ теру изменения функции выбирать способ измерения, кото­ рый может быть различным на разных этапах эксплуатации

системы. Так, нормальный статистический контроль в ре­

жимах недогрузки системы можно осуществлять при помо­

щи выборочных наблюдений, а в периоды напряженной ра­

боты системы (например, зимой), когда требуются более

точные знания тех или иных значений параметров, ста­

новится необходимым либо применение интерполяции с ма­

лым интервалом между узлами, либо, в крайнем случае,

переход к непрерывным измерениям. При измерении изме­

няющихся функций для удовлетворения требования зна­

чительной статистической точности имеет смысл экстрапо­ ляция значений функции на необходимый период.

Методы экстраполяции статистических измерений и контроль производственных и технологических процессов позволяют удовлетворить предъявляемые требования и ра­ ционально организовать информационную сеть АСУ с ми­ нимальными затратами всех видов средств. Рассматривая работу трубопроводных систем коммунальных хозяйств,

следует, отнести их к вероятностным, так как в них нельзя сделать детального и точного предсказания вследствие спе­ цифических особенностей их работы. Такие системы, однако, можно тщательно проанализировать с вероятностных пози­ ций и установить с большой точностью их поведение в любых

заданных условиях. Но АСУ при этом остается все-таки

неопределенной, и любое, предсказание относительно ее поведения никогда не может выйти за логические рамки ве­ роятностных категорий, при помощи которых это поведе­ ние описывается.

Таким образом, информационная система поиска, сбора, передачи и обработки показателей производственных и тех­ нологических процессов в АСУ трубопроводных хозяйств

должна охватывать все уровни управления и обмен информа­

цией между различными объектами, службами и подразделе­ ниями комплексов, а также между основным и вспомога­ тельными производствами. Информационная система АСУ

должна строиться на принципе разумной децентрализации передачи сведений в информационно-вычислительные цент-

П

ры сбора и обработки данных передаваемых сообщений.

В информационно-вычислительных центрах вырабатывают­

ся управляющие воздействия и рекомендации о принятиях

решений в системе, а также обрабатываются материалы ста­ тистической отчетности и другие данные о функциониро­ вании АСУ. Для первичной обработки информации, посту­ пающей на информационно-вычислительные центры, не­

обходимо разумное внедрение вычислительных устройств

и сохранение экономически обоснованных работ по обработ­ ке сообщений вручную. Надежная схема сбора, передачи и обработки информации в АСУ трубопроводных хозяйств

позволит значительно сократить расходы по эксплуатации

автоматизированной системы управления в целом.

§ 2. СТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Рассматривая различные отрасли коммунальных хо­

зяйств как объекты машинного контроля и управления с по­

мощью методов теорий исследования операций, теории ин­ формации и математического моделирования, необходимо

разработать оптимальные структурные модели информа­

ционных систем сбора, передачи, обработки и выдачи ин­ формации, реализовать задачу построения и анализа моде­ лей информационных потоков и выработки решений по регу­ лирующим воздействиям с целью повышения эффективности

функционирования АСУ в целом. Иначе говоря, речь идет

о разработке в конечном итоге информационной модели уп­

равления производственными и технологическими процес­

сами коммунальных хозяйств в комплексе и частных моде­ лей по отдельным предприятиям, объектам и уровням этого управления. В процессе разработки обычно рассматривают­ ся различные варианты этих моделей и выбираются такие, от которых ожидается получение практических рекоменда­ ций по улучшению процессов анализа и синтеза отдельных

частей информационного обеспечения АСУ, унификации

и разумного сокращения отчетной документации, упорядо­

чения потоков информации, сокращения излишних линий

связи, оптимизации структуры информационных каналов и сообщений. Кроме того, разработанные информационные модели, представляющие собой технологические линии сбо­

ра, передачи, обработки и выдачи информации, должны

в дальнейшем явиться исходным положением к обоснованию

73

применения на различных уровнях управления средств вы­ числительной техники, что и обеспечит в результате авто­

матизацию процесса управления системой.

Информационные модели строятся на основании анализа

минимизированных потоков информации, изучения информа­

ционных характеристик элементов и связей между послед­

ними. Здесь возникают задачи разработки специальных ме­

тодов и алгоритмов переработки информации, алгоритмов

и программ для нахождения оптимальных решений, а также

технических средств реализации сбора, передачи, перера­

ботки информации и формирования управляющих воздей­ ствий на систему. Все это тесно связано с выбором структуры информационной системы. В настоящее время определение этой категории при разработке АСУ носит часто волюнта­ ристский характер, что нередко приводит к ошибкам, не­ оправданным стремлениям к излишней централизации или

децентрализации структуры. Этого можно избежать, разра­

ботав математические основы анализа и синтеза этих струк­ тур, единые критерии и обоснования, подводя под них коли­

чественные, вероятностные оценки. Как показывают опыт

и- исследования в этой области, разработка и создание ин­

формационных моделей является сложным и длительным

процессом, требует выполнения определенного комплекса

подготовительных, научных и организационных работ как

на стадии исследований, так и на стадии проектирования

и внедрения. Кроме разработки самих информационных моделей, должны быть созданы и внедрены шифры и коды

производственной итехнологической информации, осуществ­

лена механизация постоянно действующих картотек с нор­ мативными и другими показателями и проведены другие

подготовительные работы.

Проектирование и создание систем информационных мо­ делей должно начинаться с исследования содержания и взаимосвязи управленческих функций, состава, потоков, пе­

риодичности и объемов информации по контролю и управле­

нию комплексом. В результате этой работы и должна быть построена функциональная информационная модель систе­ мы, а также подробные частные модели каждого ее элемен­

та. Эти модели должны определять характер, производст­

венную и технологическую взаимосвязь и последователь­

ность всех выполняемых операций контроля и управления

в системе, потоков информации, логических схем и алгорит­

мов обработки последней, выработки и принятия решений по управляющим воздействиям; обеспечивать улучшение ка-

74