Тема дипломной работы: «Разработка информационной системы поддержки принятия решений оператором при управлении транспортировкой газа»
Выполнил студент: Артюшин Дмитрий Юрьевич
Год защиты: 2015
Руководитель доцент: Стычук А.А
В данной дипломной работе представлена реализация информационной системы поддержки принятия решения оператором при управлении транспортировкой газа предприятием ОАО «Газпромрегионгаз» Данная информационная система направлена на повышение эффективности и оперативности принимаемых решений в процессе управления.
Пояснительная записка к дипломной работе включает в себя знакомство с
процессом управления транспортировкой газа по магистралям газопроводов, анализ
возможных подходов и методов проектирования информационной системы, разработанные
и реализованные алгоритмы, а также оценку стоимости разработанной подсистемы.
Введение
транспортировка газопровод магистраль
В современном мире для успешной работы предприятия, организации необходимо развивать ее автоматизацию. Эта необходимость связана с появлением на рынке систем автоматизации как зарубежных, так и отечественных производителей, появлением конкурентов на рынке, также с желанием выполнять работу, используя машину.
Во многом эффективность работы предприятия зависит от уровня организации управления фирмой, оперативности принятия решений. А на эффективность управления организацией напрямую влияет ее учетно-аналитическая система. Именно неадекватная политика собственников и руководства фирмы в отношении организации учетно-аналитической системы приводит к падению эффективности управления, а, следовательно, к уменьшению рентабельности бизнеса.
Одной из тех сфер, предприятия которых особенно нуждаются в автоматизации процессов их работы, является промышленность. Это объясняется, во-первых, слабым уровнем развития промышленности в целом по России, и, во-вторых, высоким уровнем конкуренции со стороны западных производителей в этой сфере.
Одной из таких организаций является ОАО «Газпромрегионгаз», которая осуществляет транспортировку газа среднего давления по городу Орлу и Орловской области.
Целью данной дипломной работы является повышение эффективности и оперативности принимаемых решений оператором в процессе управления транспортировкой газового потока на предприятии ОАО «Газпромрегионгаз».
В ходе выполнения дипломной работы должны быть решены следующие задачи:
рассмотрены особенности функционирования предприятия по способу управления транспортировкой газа;
провести моделирование ППО;
разработана структура базы данных для хранения информации;
осуществлено проектирование приложения;
проведена оценка экономической эффективности информационной системы;
проведены мероприятия по обеспечению БЖД.
1. Анализ принципов функционирования предприятия ОАО «Газпромрегионгаз»
.1 Общая характеристика предприятия ОАО «Газпромрегионгаз»
Очередной филиал в городе ОРЛЕ был открыт компанией ОАО «Газпромрегионгаз» в сентябре 2005 года. Предприятие было создано для обслуживания газопроводов по Орлу и транспортировки газа через Орловскую область. Численность предприятия ОАО «Газпромрегионгаз» с филиалами районных служб Орловской области составляет 450 человек.
Предприятие расположено в г. Орел, ул. Монтажная, дом № 14 А.
Площадь предприятия составляет 500 м2 на территории предприятия находится 3 здания, головное здание в два этажа площадью 150 м2 .
Общая численность работников предприятия составляет 120 человек, в том числе:
- ИТР и служащие - 90 чел;
рабочие - 20 чел;
По специальностям:
прочие специальности - 10 (электрики, грузчики, водители, охрана).
Сети филиалов объединяются с сетью офиса ОАО «Газпромрегионгаз» через VPN - туннели, таким образом, что ресурсы сетей филиалов доступны напрямую. VPN - туннели находятся между маршрутизаторами головного офиса, ОАО «Газпромрегионгаз» и филиалами.
Данное предприятие занимается обслуживанием газопровода по Орловской
области. В ведомстве ОАО «Газпромрегионгаз» находятся 8 перекачивающих станций,
десятки пропускных станций, сотни километров газопровода, за всем этим следят
ЭВМ, которыми управляет персонал ОАО «Газпромрегионгаз». Одной из важнейшей
задачи этого предприятия, является обеспечение безопасности транспортировки
газа высокого и малого давления. На газовых магистралях находится большое число
датчиков, которые собирают информацию и передают в диспетчерскую где они
обрабатываются, анализируются и принимается решение, какое действие нужно
предпринять, что бы избежать той или иной проблемной, конфликтной ситуации. За
этой работой следит диспетчер, который занимается анализом поступающих
сигналов, и от его умения, знания, опыта, зависит принятие правильного решения.
1.2 Описание организации деятельности ОАО «Газпромрегионгаз»
Любая организация, осуществляющая производство изделий и выполнение различных услуг, представляет собой производственную систему. Производственная система - целенаправленно организованный комплекс взаимосвязанных вещественных (техника, сырье, материалы, конструкторские чертежи, технологические процессы, персонал и т. д.), энергетических (топливо, электроэнергия, горячая вода, пар и т. п.) и информационных (производственная программа, нормы, нормативы, совокупность сведений о структуре и состоянии объекта управления и т. д.) ресурсов, обеспечивающих выпуск соответствующей продукции или реализацию услуг.
В организациях (на предприятиях) и производственных подразделениях протекает производственный процесс, который характеризуется совокупностью используемого технологического оборудования, организованных в определенной последовательности процессов труда и естественных процессов, посредством которых сырье и материалы превращаются в готовую продукцию. Производство представляет собой процесс взаимодействия средств и предметов труда и самого труда для создания изделий и реализации услуг.
Главной статьей дохода ОАО «Газпромрегионгаз» является транспортировка газа внутри России, данное предприятие обслуживает город Орел и Орловскую область. Основная задача предприятия это:
- эксплуатация газовых сетей;
- оказание Информационно-консультативных услуг;
- строительство объектов газоснабжения в населенных пунктах;
- доставка газа конечному потребителю.
.3 Постановка задачи информационной системы поддержки
принятия решения оператором
Процесс принятия решения на предприятии ОАО «Газпромрегионгаз» является довольно сложным. Поэтому очень важно быстро, а главное, правильно принимать различные управленческие решения. Разрабатываемая информационная система позволит значительно повысить эффективность и оперативность принятия решений в процессе управления транспортировки газа.
Создаваемая информационная система должна будет отвечать некоторому ряду
функциональных и нефункциональных требований.
1.3.1 Функциональные требования к информационной системе
К основным функциональным требованиям можно отнести:
– хранение и отображение всей необходимой информации о принятых решениях (полный список очередности операций, давление на входе в ГРП, температура, перепады на фильтрах, контроль выходного давления);
– контроль за выполнением технологических операций;
– управление структурой производства и операциями на оборудовании;
– формирование отчетов по процессу управления в виде графиков и диаграмм.
.3.2 Нефункциональные требования к информационной системе поддержки принятия решения
К нефункциональным требованиям можно отнести:
– информационная система должна автоматически предусматривать блокировку некорректных действий пользователя;
– информационная система должна обеспечивать приемлемое для нормального восприятия время отклика на запросы пользователя;
– информационная система должна обеспечивать целостность собираемой, анализируемой, а также дополнительной (служебной) информации;
– информационная система должна работать под управлением различных операционных систем как семейства Unix, так и Windows;
– информационная система должна взаимодействовать с СУБД по протоколам, обеспечивающему интерфейс общения с сервером БД.
.4 Анализ существующих разработок поддержки принятия решения
Наиболее актуальным проблемам диспетчерской службы крупного газотранспортного или газодобывающего предприятия являются задачи обеспечения безопасности эксплуатации и улучшение управления процессами добычи и транспорта газаДля решения данных задач в дочерних Обществах ОАО «Газпромрегингаз» разрабатываются и внедряются системы телемеханики. Системы телемеханики обеспечивают удаленный контроль за территориально-распределенными объектами, информационную поддержку работы диспетчера, обеспечивают ретрансляцию на исполнительные устройства команд, поданных диспетчером телеуправления или телерегулирования. В штатном режиме работы объектов данные, полученные телемеханикой, являются основой для анализа режима работы технологических объектов и принятия решений по его оптимизации. В аварийных ситуациях данные, контролируемые телемеханикой, позволяют диагностировать разрывы трубопроводов и другие аварийные ситуации, определять место аварии осуществлять локализацию (отключение) аварийного участка.
Однако при использовании «традиционной» системы телемеханики и диспетчерского управления (SCADA-системы задачу анализа ситуации и принятия решений выполняет человек-диспетчер. В условиях необходимости принятия ответственных решений в ограниченные сроки (особенно при локализации аварий) и на основе анализа многокритериальных данных нагрузка на диспетчера существенно возрастает. Задача принятия решений усложняется при необходимости анализа технологического объекта сложной структур, например, закольцованной трубопроводной системы перемычками и различными вариантами потоков газа.
SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных) - данное понятие обычно применяется к системе управления в промышленности: система контроля и управления процессом с применением ЭВМ. Процесс может быть технологическим, инфраструктурным или обслуживающим:
1) Технологические процессы включают - производство, выработку энергии, конструирование, переработка. Может протекать в непрерывном, пакетном, периодическом или дискретном режимах.
2) Инфраструктурные процессы могут быть общественными либо частными, и включают: обработку и распределение воды, сбор и обработку сточных вод, нефте- и газо- проводы, передачу и распределение электроэнергии, системы оповещения для гражданской обороны, и большие системы связи.
) Процессы в сфере обслуживания имеют как частную так и общественную стороны - здания, аэропорты, корабли и космические станции. Они контролируют и управляют HVAC, доступом и потреблением энергии.
Основными компонентами системы SCADA являются следующие подсистемы:
1) Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface) - инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им.
2) Диспетчерская система - собирает данные о процессе и отправляет команды процессу (управление).
) Абонентский оконечный блок, либо УСО (RTU, англ. Remote Terminal Unit), подсоединяемый к датчикам процесса. Преобразует сигнал с датчика в цифровой код и отправляет данные в диспетчерскую систему.
) Коммуникационная инфраструктура для реализации промышленной сети.системы решают ряд задач:
1) Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.
2) Обработка информации в реальном времени.
) Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
) Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
) Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
) Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
) Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
) Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре.
Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogіс.
Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения, то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.
Исходя из вышесказанного, особую роль приобретает автоматизация информационной поддержки принятия решений в области управления газопроводами, газовыми промыслами и другими распределенными объектами. Системы, решающие подобные задачи, не должны быть навсегда, - они должны динамично развиваться, адаптироваться запрограммированы жестко, раз и к новым, изменяющимся условиям, гибко и оперативно перестраивать алгоритмы функционирования. Фактически речь идёт о реализации элементов искусственного интеллекта в диспетчерском управлении. Для обозначения подобного расширения телемеханики и диспетчерской системы можно использовать термин СППР - система поддержки принятия решений. СППР представляет собой компьютерную программу (точнее, сложный программный комплекс), которая работает параллельно SCADA-системе пункта управления промыслом или газопроводом.
Задачами СППР являются:
- помощь диспетчеру в анализе текущего режима работы объекта;
- автоматизации идентификации аварийных ситуаций и выдача диспетчеру рекомендаций по их локализации и устранению при максимальном сохранении работоспособности газотранспортной системы или другого технологического объекта в целом.
Поставленные задачи за счет первичной автоматической обработки данных, поступающих от систем решаются СППР телемеханики и других систем, проведения расчетов и моделирования режимов работы объекта, а также применения компонентов экспертной системы в виде правил с описанием возможных ситуаций в системе с соответствующими рекомендациями диспетчеру.
В Орловской области существует 7 Газо-распределительных Пункта (ГРП), на них осуществляется контроль за транспортировкой газа. В ГРП установлено большое количество датчиков, которые собирают различного рода информацию:
- давление на входе в ГРП;
- контроль выходного давления;
- перепад на фильтре;
- t- газа на входе в ГПР;
- давление в трубе;
- температура в помещении;
- датчик проникновения «Свой - Чужой»;
- датчик утечки газа.
На ГРП установлены запорные клапана (вентиля) которыми осуществляется перекрывание или открытие газотранспортного потока. Датчики, установленные в ГРП, собирают информацию и посредством телеметрии передают ее в диспетчерскую, где находится концентратор данных, который преобразует сигнал с датчика в цифровой код и отправляет данные на диспетчерский пульт (рисунок 6).
| Игровые приставки |