Лукашова Лідія Сергіївна
Донецький Національний Технічний Університет
Факультет: Комп'ютерні інформаційні технологіі та автоматизація
Специальность: Автоматизированные системы управленияТема магістерської роботи: "Комп'ютеризована підсистема діагностики та моніторингу стану гірничої машини (на прикладі вуглевидобувного комбайну 1КДК500)"
Науковий керівник: к. т. н. Красік Яков Л'вович
ДонНТУ | Портал магистрів ДонНТУ | Пошукова система ДонНТУ
Автореферат до магістерської роботи
Вступ та актуальність
Кам'яне
вугілля по запасах і обсягу видобутку займає перше місце у світі серед
корисних копалин енергоносіїв. У 2002 р. видобуто понад 4,5 млрд. т кам'яного
й бурого вугілля (дані Всесвітнього інституту вугілля, Лондон). За прогнозами
в новому сторіччі його частка у світовому енергетичному балансі буде зростати.
Видаючи понад 80 млн. т вугілля у рік (в 2002 р.- 81,8 млн. т), Україна
входить у першу десятку ведучих вуглевидобувних країн. Програмою "Україн-ське
вугілля" передбачене нарощування вуглевидобутку до 2010 р. до 110
і до 2030 р. - до 125 млн. т.
Однак, в теперішній час вугільна промисловість України знаходиться в складній
ситуації, що обумовлено малою рентабельністю і навіть збитковістю видобутку
вугілля. В зв'язку з переходом країни до ринкової економіки зміни-лися
пріоритети роботи вуглевидобувних підприємств і галузі. Зараз немає не-обхідності
в збільшенні обсягів видобутку корисних копалин любими засобами. Шахтарям
потрібно добувати таке вугілля, яке було би потрібним на ринку, а його
видобуток був би економічно виправданим і безпечним.
Питання про будівництво нових шахт зараз, як правило, не стоїть, навпаки,
відбувається реструктуризація галузі. Тому необхідно підвищити економічну
ефективність вже працюючих шахт. Вона визначається багатьма факторами.
Одним із найважливіших факторів підвищення економічної ефективності працюючих
шахт є оптимізація функціонування технологічної системи шахти за рахунок:
- своєчасного інформування виробничого персоналу і диспетчера шахти про
стан технологічного циклу і його складових частин, яке визначається за-стосуванням
загальношахтної комп'ютерної мережі;
- удосконалення технології видобутку вугілля, яке визначається техніч-ним
прогресом в галузі гірничого обладнання і його автоматизації;
- підвищення безпеки праці на вугільному підприємстві і попередження аварій,
які визначаються впровадженням системи протиаварійного захисту шахт. .
Діючими "Правилами безпеки у вугільних шахтах", а також Гірничим
Законом декларуються вимоги про необхідність наявності на шахтах протиаварійного
захисту, який забезпечує запобігання можливих аварій, своєчасність інформації
про появу ознак аварії і включення всіх засобів її локалізації і ліквідації
Для підвищення рівня безпеки і зниження аварій на шахтах України створюється автоматизована система протиаварійного захисту шахт (АСПАЗШ), складовою частиною якої є підсистеми діагностики і моніторингу стану гірничої машини, а також математичне і програмне загальносистемне забезпечення.
Об'єкт
розробки
Метою
роботи є створення підсистеми діагностики і моніторингу стану гірничої
машини (ДМСГМ) системи АСПАЗШ, яка реалізує концепцію безпеки не як самостійного,
відокремленого від технології гірничих робіт роду діяльності, а як якісного,
надійно функціонуючого технологічного циклу всієї шахти, в якій небезпечним
являється весь виробничий процес на протязі всього часу і кожне його відхилення
від штатного ходу негайно усувається. Це повинно підвищити безпеку та
значно зменшити аварійність шахт.
Пропонується не відривати питання безпеки від технології видобутку вугілля,
а зробити безпечним весь технологічний процес (від видобутку вугілля у
вибої до навантаження його у вагони) на протязі всього часу роботи шахти,
будь яке відхилення від його нормального (штатного) ходу повинно розглядатися,
як ознака аварії і негайно усуватись на даній стадії, не накопичуючись,
тобто безпека стає невід'ємним внутрішнім змістом технології.
Об'єкт
розробки - загальносистемне МПЗ, яке складається з МПЗ технологічної мережі,
міжмережного МПЗ і МПЗ локальної мережі.
МПЗ технологічної мережі розроблюється для існуючих і розроблюваних пристроїв,
комплексів і систем, які мають вихід в комп'ютерну мережу і безпосередньо
зв'язані з об'єктами контролю, діагностування і управління, тобто з гірничошахтним
обладнанням, аерологічним оточенням, повітропостачанням, середовищем та
іншим.
Задачею МПЗ технологічної мережі є забезпечення операторів, машиністів
і іншого персоналу шахти інформацією, необхідною для безаварійної роботи
технологічних ланок шахти. При цьому повинен виконуватися комплексний
(багатофакторний) аналіз первинної інформації і формуватися повідомлення
про нормальний і передаварійний стани контрольованого або керованого об'єктів.
Міжмережне МПЗ розроблюється для пристроїв, які зв'язують нижчий і вищий
рівні комп'ютерної мережі.
Задачею міжмережного МПЗ є обмін інформацією між різними рівнями комп'ютерної
мережі, обробка, накопичення та візуалізація інформації для диспетчерів
і керівників виробничих дільниць з метою раціонального і безпечного ведення
гірничих та інших робіт. На основі отриманої інформації повинен визначатися
поточний і прогнозований стан технологічних ланок по комплексу показників.
При виході узагальненого показника за межі припустимого значення повинні
формуватися рекомендації для прийняття рішень.
МПЗ локальної мережі розроблюється для робочих місць інженерно-технічного
і адміністративного персоналу.
Задачею МПЗ локальної мережі є забезпечення керівників шахти і технічних
та інших служб своєчасною, відповідною, достовірною і достатньою інформацію
для прийняття рішень по управлінню технологічною системою шахти в цілому
з метою забезпечення безаварійної роботи.
Функціональні характеристики підсистеми ДМСГМ
Відповідно наведеним вимогам визначено склад функцій, що реалізуються
ДМСГМ:
а) введення інформації про стан контрольованого об'єкту - видобувного
комбайну:
- вибірка оперативних даних по основних технологічних процесах;
- вибірка інформації з інших систем локальної і/або глобальної мережі;
- діалогове введення даних, які не можливо отримати за допомогою технічних
засобів;
б) накопичування інформації:
- формування бази даних типу "довідник";
- формування бази даних типу "поточна інформація";
в) обробка інформації:
- маніпуляція даними (вибір, об'єднання, сортування, пошук, вилучення
і інше);
- аналіз даних (виявлення дефектів введення даних - відсутність даних,
протиріччя, характерні відхилення у складі даних, тощо; виявлення відмов,
несправностей та інших порушень в підсистемах АСПАЗШ; систематизація потоку
відмов по ступеню важливості; виявлення причинно-наслідкових взаємозв'язків
між потоками даних і відмов; виявлення кореляційних залежностей і інше),
г) автоматична побудова необхідних математичних моделей процесів, виконання
варіантів інженерних розрахунків на цих моделях;
д) зрозумілий, простий використанні діалоговий інтерфейс з користувачем
(підготовка та видавання на дисплей необхідної інформації для прийняття
рішень; введення, накопичування, обробка і зберігання повідомлень користувача,
тощо);
е) документування і відображення вихідної, проміжної і результуючої інформації
у вигляді таблиць, графіків і текстової інформації;
ж) організація бібліотек даних на зовнішніх енергонезалежних носіях.
Висновки
Вперше
розроблюється математичне і програмне забезпечення системи, що охоплює
всі технологічні рівні сучасної шахти і забезпечує протиаварійний захист
шахти за рахунок безперервного контролю, діагностики і прогнозу.
Розглянуті вихідні дані розроблених підсистем АСПАЗШ з метою їх застосування
в розробці програмного забезпечення різних пристроїв комп'ютерної мережі.
Проведен аналіз інформації підсистем АСПАЗШ і її розподіл для різних рівнів
комп'ютерної мережі і різних користувачів.
Запропоновані математичні методи оцінки і прогнозування небезпеки ведення
процесу вуглевидобутку і його складових частин.
В магістерській роботі розроблюваласяя підсистема діагностики та моніторингу
стану гірничої машини, її математичне і програмне забезпечення, що охоплює
всі технологічні рівні сучасної шахти і забезпечує протиаварійний захист
шахти за рахунок безперервного контролю, діагностики і прогнозу.Були розглянуті
вихідні дані розроблених підсистем АСПАЗШ з метою їх подальшого застосування
в розробці програмного забезпечення різних пристроїв комп'ютерної мережі.Був
проведен аналіз інформації підсистеми ДМСГМ системи АСПАЗШ і її розподіл
для різних рівнів комп'ютерної мережі і різних користувачів.Були визначені
та запропоновані математичні методи оцінки і прогнозування небезпеки ведення
процесу вуглевидобутку і його складових частин.Виконані теоретичні та
експерементальні дослідження покладені в основу
створюваної підсистеми ДМСГМ свідчать про вірність обраного напрямку та
повинні бути використані на подальших стадіях її розробки.В процесі розробки
підсистеми ДМСГМ були конкретизовані розраховані параметри ефективності
виявлення показників небезпеки на початкових стадіях.
Розроблювана підсистема ДМСГМ має можливість як самостійного використання, так і в складі АСПАЗШ. . Система АСПАЗШ є відкритою і може бути доповнена іншими підсистемами, націленими на підвищення безпеки робіт вугільних шахт.
Розроблюване
математичне і програмне забезпечення ДМСГМ та АСПАЗШ дасть змогу оптимізувати
процес керування окремими технологічними ланцюгами шахти та шахтою в цілому.
Перелік посилань
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 магистрів ДонНТУ | Пошукова система ДонНТУ