Лукашова Лидия Сергеевна
Донецкий Национальный технический Университет
Факультет: Компьютерные информационные технологии и автоматизация
Специальность: Автоматизированные системы управления
Тема магистерской работы: "Компьютеризированная подсистема диагностики и мониторинга состояния горной машины (на примере угледобывающего комбайна 1КДК500)"
Научный руководитель: к. т. н. Красик Яков Львович
ДонНТУ | Портал магистров ДонНТУ | Поисковая система ДонНТУ
Автореферат к магистерской работе
Вступление и актуальность
Каменный
уголь по запасам и объему добычи занимает первое место в мире среди полезных
ископаемых энергоносителей. В 2002 г. добыто свыше 4,5 млрд. т каменного
и бурого угля (данные Всемирного института угля, Лондон). По прогнозам
в новом веке его частица в мировом энергетическом балансе будет возрастать.
Выдавая свыше 80 млн. т угля в год (в 2002 г.- 81,8 млн. т), Украина входит
в первую десятку ведущих угледобывающих стран. Программой "Украинский
уголь" предусмотренное наращивание угледобычи до 2010 г. до 110 и
до 2030 г. - до 125 млн. т.
Однако, в настоящее время угольная промышленность Украины находится в
сложной ситуации, которая обусловлена маленькой рентабельностью и даже
убыточностью добычи уголя. В связи с переходом страны к рыночной экономике
изменились приоритеты работы угледобывающих предприятий и области. Сейчас
нет необходимости в увеличении объемов добычи полезных ископаемых дорогими
средствами. Шахтерам нужно добывать такой уголь, которое был бы нужен
на рынке, а его добыча была бы экономически оправданной и безопасной.
Вопрос о строительстве новых шахт сейчас, как правило, не стоит, наоборот,
происходит реструктуризация области. Поэтому необходимо повысить экономическую
эффективность уже работающих шахт. Она определяется многими факторами.
Одним из важнейших факторов повышения экономической эффективности работающих
шахт есть оптимизация функционирования технологической системы шахты за
счет:
- своевременного информирования производственного персонала и диспетчера
шахты о состоянии технологического цикла и его составных частей, которое
определяется использованием общешахтной компьютерной сети;
- усовершенствование технологии добычи угля, которое определяется техничным
прогрессом в области горного оснащения и его автоматизации;
- повышение безопасности работы на угольном предприятии и предупреждение
аварий, которые определяются внедрением системы протиаварийной защиты
шахт. .
Действующими "Правилами безопасности в угольных шахтах", а также
Горным Законом декларируются требования о необходимости наличия на шахтах
протиаварійного защиты, которая обеспечивает предотвращение возможных
аварий, своевременность информации о появлении признаков аварии и включение
всех средств ее локализации и ликвидации.
Для повышения уровня безопасности и снижение аварий на шахтах Украины создается автоматизированная система противаварийнойо защиты шахт (АСПАЗШ), составной частью которой есть подсистема диагностики и мониторинга состояния горной машины, а также математическое и программное общесистемное обеспечения.
Объект разработки
Целью
работы есть создание подсистемы диагностики и мониторинга состояния горной
машины (ДМСГМ) системы АСПАЗШ, которая реализует концепцию безопасности
не как самостоятельного, отделенного от технологии горных работ рода деятельности,
а как качественного, надежно функционирующего технологического цикла всей
шахты, в которой опасным является весь производственный процесс на протяжении
всего времени и любое его отклонение от штатного хода немедленно устраняется.
Это должно повысить безопасность и значительно уменьшить аварийность шахт.
Предлагается не отрывать вопрос безопасности от технологии добычи угля,
а сделать безопасным весь технологический процесс (от добычи угля в забое
к погрузке его в вагоны) на протяжении всего времени работы шахты, будь
какое отклонение от его нормального (штатного) хода должно рассматриваться,
как признак аварии и немедленно устраняться на данной стадии, не накапливаясь,
то есть безопасность становится неотъемлемым внутренним содержанием технологии.
Объект разработки - общесистемное МПЗ, которое состоит из МПЗ технологической
сети, межсетевого МПЗ и МПЗ локальной сети.
МПЗ технологической сети разрабатывается для существующих и разрабатываемых
устройств, комплексов и систем, которые имеют выход в компьютерную сеть
и непосредственно связанные с объектами контроля, диагностирования и управления,
то есть с горношахтным оснащением, аэрологическим окружением, воздухоснабжением,
средой и другим.
Задачей МПЗ технологической сети есть обеспечение операторов, машинистов
и другого персонала шахты информацией, необходимой для безаварийной работы
технологических звеньев шахты. При этом должен выполняться комплексный
(многофакторный) анализ первичной информации и формироваться сообщение
про нормальное и предаварийное состояние контролируемого или управляемого
объектов.
Межсетевое МПЗ разрабатывается для устройств, которые связывают низший
и высший уровни компьютерной сети.
Задачей міежсетевого МПЗ есть обмен информацией между разными уровнями
компьютерной сети, обработка, накопление и визуализация информации для
диспетчеров и руководителей производственных участков с целью рационального
и безопасного ведения горных и других работ. На основе полученной информации
должно определяться текущее и прогнозируемое состояние технологических
звеньев по комплексу показателей. При выходе обобщенного показателя за
границы допустимого значения должны формироваться рекомендации для принятия
решений.
МПЗ локальной сети розроблюється для рабочих мест инженерно-технического
и административного персонала.
Задачей МПЗ локальной сети есть обеспечение руководителей шахты и технических
и других служб своевременной, соответствующей, достоверной и достаточной
информацией для принятия решений по управлению технологической системой
шахты в целом с целью обеспечения безаварийной работы.
Функциональные характеристики подсистемы ДМСГМ
Соответственно приведенным требованиям определен состав функций, которые
реализуются ДМСГМ:
а) введение информации о состоянии контролируемого объекту - добывающего
комбайна:
- выборка оперативных данных по основным технологическим процессам;
- выборка информации из других систем локальной и/или глобальной сети;
- диалоговое введение данных, которые невозможно получить с помощью технических
средств;
б) накопление информации:
- формирование базы данных типа "справочник";
- формирование базы данных типа "текущая информация";
в) обработка информации:
- манипуляция данными (выбор, объединение, сортировка, поиск, изъятие
и другое);
- анализ данных (выявление дефектов введение данных - отсутствие данных,
противоречие, характерные отклонения в составе данных, и т.п.; выявление
отказов, неисправностей и других нарушений в подсистемах АСПАЗШ; систематизация
потока отказов по степени важности; выявление причинно-следственных взаимосвязей
между потоками данных и отказов; выявление корреляционных зависимостей
и другое),
г) автоматическое построение необходимых математических моделей процессов,
выполнение вариантов инженерных расчетов на этих моделях;
д) понятный, простой в использовании диалоговый интерфейс с пользователем
(подготовка и выдача на дисплей необходимой информации для принятия решений;
введение, накопление, обработка и сохранение сообщений пользователя, и
т.п.);
е) документирование и отображение исходной, промежуточной и результирующей
информации в виде таблиц, графиков и текстовой информации;
ж) организация библиотек данных на внешних энергонезависимых носителях.
Выводы
Впервые
разрабатывается математическое и программное обеспечения системы, которое
охватывает все технологические уровни современной шахты и обеспечивает
протиаварійний защита шахты за счет беспрерывного контроля, диагностики
и прогноза.
Рассмотренные исходные данные разработанных подсистем АСПАЗШ с целью их
применения в разработке программного обеспечения разных устройств компьютерной
сети.
Проведен анализ информации подсистем АСПАЗШ и ее распределение для разных
уровней компьютерной сети и разных пользователей.
Предложенные математические методы оценки и прогнозирование опасности
ведения процесса угледобычи и ее составных частей.
В магистерской работе разрабатывалась подсистема диагностики и мониторинга
состояния горной машины, ее математическое и программное обеспечения,
которое охватывает все технологические уровни современной шахты и обеспечивает
противаварийную защиту шахты за счет беспрерывного контроля, диагностики
и прогноза.Были рассмотренные исходные данные разработанных подсистем
АСПАЗШ с целью их дальнейшего применения в разработке программного обеспечения
разных устройств компьютерной сети.Был проведен анализ информации подсистемы
ДМСГМ системы АСПАЗШ и ее распределение для разных уровней компьютерной
сети и разных пользователей.Были определенные и предложенные математические
методы оценки и прогнозирование опасности ведения процесса угледобычи
и ее составных частей.Выполненные теоретические и експерементальні исследование
положенные в основу создаваемой подсистемы ДМСГМ свидетельствуют о верности
избранного направления и должны быть использованы на дальнейших стадиях
ее разработки.В процессе разработки подсистемы ДМСГМ были конкретизированы
рассчитанные параметры эффективности выявление показателей опасности на
начальных стадиях.
Разрабатываемая подсистема ДМСГМ имеет возможность как самостоятельного использования, так и в составе АСПАЗШ. . Система АСПАЗШ есть открытой и может быть дополнена другими подсистемами, нацеленными на повышение безопасности работ угольных шахт.
Разрабатываемое
математическое и программное обеспечение ДМСГМ и АСПАЗШ даст возможность
оптимизировать процесс управления отдельными технологическими цепями шахты
и шахтой в целом.
Перечень ссылок
1.
Автоматизированная система противоаварийной защитьы шахт (АСПАЗШ) (концепция)
(проект). Донецьк, ДонВУГІ, 2001 р.
2. M. Downey, N.
Nikolovski, G. Dawkins & J Beunen Condition Monitoring of Underground
Mining Equipment
3. Отчет о НИР
"Разработать концепцию, программу й создать систему противоаврийной
защитьі шахт" (промежуточний). Шифр работи - 0910012150-1Д10. Донецьк,
ВАТ "Автоматгірмаш ім. Антипова", 2000 р.
4 . Звіт про НДР
"Розробити концепцію, програму і створити систему проїм аварійного
захисту шахт" (заключний). Шифр роботи - 0910012150 Донецьк, ВАТ
"Автоматгірмаш ім. Антипова", 2001 р.
5 . Автоматизированная
система противоаварийной зашити шахт (АСПАЗШ) (концепция й программа работ).
Донецьк, ВАТ "Автоматгірмаш ім. Антипова", 2001 р.
6. Дубов
Е.Д., Мухин П.Е., Коптиков В.П., Красик Я.Л., Синенко В В., Курносов В.Г.,
Виноградов В.В. "Информационньїе технологии - основа стратегии развития
безопасной угледобнчи", стр. 30-34, ж. "Уголь
Украйни", 2001 г., № 1.
7 . В.Г. Курносов,
Я.Л. Красик, В.В. Синенко. Многофакторнне системи контроля опасности развития
аварий. Уголь УкраиньІ-2002, - № 10.
8 . Красников Ю.Д.,
Солод С.В,, Топорков А.А. "Повишение надежности функционирования
забоев угольних шахт", М., "Недра", 1993 г.
9 . 7-ой Международньїй
Конгресе по вентиляции шахт. Польша, Краков, 11- 22 июня 2001 г. Сборник
докладов. Польша, Краков, 2001. Доклад. "Метановая опасность й ее
мониторинг", В.Г. Курносов, Я.Л. Красик, В.В Синенко, стр. 699-708.
10 . Барзилович
Е.Ю. , Каштанов В.А. "Некоторне математические вопросн теории обслуживания
сложннх систем" - М. Советское радио. 1971-270с
11. Барзилович
Е.Ю. , Каштанов В.А. "Организация й обслуживание при ограниченной
информации й надежности" - М. Советское радио 1971-270с
12. Корн Г., Корн
Т. "Справочник по математике для научннх работников й инженеров"
- М. Наука. 1978-831с.
13. Каштанов В.А.
"О максимальних стратегиях при ограничениях на моменти распределений",
"Основние вопросн теории й практики надежности" - М. Советское
радио 1979-143-155с.
14. Пархоменко
Б.Н., Правильщиков П.А" Диагностирование программного обеспечения.
- Автоматика й телемеханика, 1980, № 1, с.40-44.
15. Чжен Га, Меннинг
Е., Метц Г. Диагностика отказов цифрових вычислительннх систем. М: МИР,
1972. 232 с.
16. Биргер А.Г.
Автоматизированная система контроля й диагностики цифрових ячеек. - Обмен
опитом в радиопромншленности, 1978 г. № 4. с. 19-28.
17. Гордон Г.,
Надич Г. Локализация неисправностей в микропроцессорной системе при помощи
шестнадцатеричннх ключевих кодов. - Злектроника9 1977, № 5, с.37-45.
18. Лидак В.Ю.,
Подупаев Г.А., Кожевников В.В. й др. Автоматизированная система контроля
й диагностики логических узлов й блоков на зтапе производства. - Автоматика
й внчислительная техника, 1983, Р 3 с.57-63.
ДонНТУ | Портал магистров ДонНТУ | Поисковая система ДонНТУ