Шумский Сергей Владимирович
Факультет компьютерных наук и технологий
Кафедра компьютерной инженерии
Специальность «Компьютерные системы и сети»
Разработка компьютерной системы моделирования технологических процессов
Научный руководитель: Баркалов Александр Александрович
Об авторе | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | | Индивидуальный раздел
Реферат по теме выпускной работы
Введение
Актуальность
В настоящее время в деятельности предприятий имеют широкое распространение автоматизированные системы управления производственными процессами. Само понятие автоматизации допускает ряд необходимых факторов для ускорения процесса производства, экономии средств и улучшения условий работы. Естественно, что процесс автоматизации может носить разносторонний характер, в зависимости от условий и возможностей производства. В зависимости от уровня обслуживания производственных процессов на предприятии сама система или его составная часть (подсистемы) могут быть отнесенны к разным классам.
Развитие вычислительных средств, расширение возможностей компьютерных программ являются главным фактором все более широкого внедрения их в различные сферы научной и практической деятельности. Очень интенсивно развивается направление компьютерного синтеза изображений. Можно считать, что в настоящее время сформировалась новая отрасль информатики – трехмерная (или 3D) машинная графика. Ее можно определить как науку о математическом моделировании геометрических форм и свойств объектов, а также методов их визуализации и управления ими [10].
Научная значимость
Данная работа будет направлена на разработку системы проектирования проведения горной выроботки. В качестве языка программирования будет выбран Builder C++, также для параллельных вычислений будет использована библиотека MPI. Особое внимание будет посвящено расчетам и визуализации параметров скважинных зарядов для технологии взрыва на выброс. Такая технология эффективна исключительно для открытых горных работ.
Открытыми называют совокупность осуществляемых из земной поверхности горных работ по добыче разнообразных горных пород и созданию искусственных пустот и котлованов. Наибольшие масштабы открытых горных работ связаны с добычей полезных ископаемых. При подземном способе разработки полезные ископаемые добывают с помощью сооружения подземных выроботок [9].
Структура эксплуатационных затрат состоит из стоимости общих технологических процессов: буроподрывних работ (10...15%), экскавации (15...25%), транспортировка (40...60%), обвалообразования (15...20%). В общих затратах на строительство карьера на горно-капитальные работы приходится к 30...40%, а на оборудование 20...30% [5].
Практическая ценность
Разрабатываемая система разрешит проектировать параметры технологии проведения въездной и разрезной траншей при внедрении взрыва на выброс, который уменьшит использование автотранспорта и тем самым уменьшает стоимость добычи полезного ископаемого.
Моделирование работы системы должно показать:
При исследовании планируется использовать такие методы: анализ литературных источников, разработка тестов для проверки системы и трудоспособности методов, моделирование эффективности использования технологии и выявление ее проблемных мест.
Научная новизна полученных результатов заключается в разработанном методе параллельного расчета параметров скважинных зарядов с одновременным контролированием объема подрываемой взрывчатки, который необходимым для удовлетворения экологических требований и техники безопасности.
Направления исследований:
- Использование параллельных вычислений для проектирования параметров технологии взрыва на выброс с учетом предельных условий, таких как, объем взрывчатки, которая подрывается одновременно, и др которое, разрешит точнее проектировать параметры скважинных зарядов.
- Целесообразность использования для проведения въездной траншеи комплексной технологии проведения с использованием как обычной, взрывно-транспортной технологии проведения, так и взрывов на выброс.
Обзор исследований по теме
Эффективное управление предприятием в современных условиях невозможно без использования компьютерных технологий.
На сегодняшний день в деятельности предприятий взяли широкое распространение автоматизированные системы управления производственными процессами. Само понятие автоматизации допускает ряд необходимых факторов для ускорения процесса производства, экономии средств и улучшения понимания работы. Естественно, процесс автоматизации может носить разносторонний характер. Системы автоматизации производственными процессами или их составная часть (подсистема) могут быть отнесенны к разным классам [7]:
Класс A: системы (подсистемы) управление технологическими объектами и/или процессами.
Класс B: системы (подсистемы) подготовки и учет производственной деятельности предприятия.
Класс C: системы (подсистемы) планирование и анализа производственной деятельности предприятия.
В Украине довольно мало разработок таких систем, связанных с плохим (или полным отсутствием) финансирования. В странах СНГ одной из самых успешных компаний по разработкам систем моделирования такого типа является компания «AMACOR engineering» [1]. Эта компания занимается разработками не только для карьерных разработок, а также для:
• конвееров, иного транспортировочного оборудования
• грузоподъемного оборудования
• систем автоматизации пищевой промышленности
• систем автоматизации химической промышленности
• систем автоматизации фармацевтической промышленности [1].
Большая часть материалов об "AMACOR engineering" является авторскими материалами сотрудников компании «AMACOR engineering». Исключительные права на авторские материалы принадлежат компании «AMACOR engineering».
Никакая часть авторских материалов не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения компании «AMACOR engineering» [1].
Также очень активно разработками систем проектирования и моделирования предприятий горной промышленности занимается российская группа предприятий «Лекс». В состав группы предприятий «Лекс» входит компания «Проект-Сервис» [2], которая работает в сфере архитектурно-строительного и инженерно-технологического проектирования объектов жилищно-гражданского и промышленного назначения, а также выполнения экспертных и инженерных работ в области экологической и пожарной безопасности, защиты населения Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций [2].
И все-таки самой успешной на сегодняшний момент из систем – это система «Mineframe», произведенная горным институтом Кольского научного центра Российской академии наук [4].
Система предназначена для комплексного решения широкого круга геологических, маркшейдерских и технологических задач, встречающихся в практике работы горнодобывающих предприятий, научных и проектных организаций (см. рис. 1). Система содержит обширный набор инструментов, позволяющих работать с трёхмерными моделями объектов горной технологии, имеет поток данных, представленный на рис.2. Среди них геологические пробы, рудные тела и пласты, маркшейдерские точки, горные выработки, выемочные единицы, конструктивные элементы и узлы системы разработки, естественные и технологические поверхности (включая карьеры и отвалы), склады (штабели) и развалы горной породы.
Система включает в себя программные продукты [3]:
К основными моделируемым объектам относятся [4]:
• Геологические пробы
• Рудные тела
• Пласты
• Маркшейдерские точки
• Подземные горные выработки
• Выемочные единицы
• Конструктивные элементы и узлы систем разработки
• Естественные и технологические поверхности
• Карьеры и развалы горной массы
• Траншеи и насыпи
• Отвалы
Предполагаемые результаты
Для реализации поставленной цели в работе планируются решить следующие задачи:
- Исследование современных систем автоматизации технологических процессов.
- Анализ математических моделей технологий проведения горных выроботок.
- Разработка структуры и алгоритмов работы системы для поддержки разнообразных технологий.
- Разработка 3D моделей базовых элементов технологии взрыва на выброс.
- Экспериментальное исследование параметров технологии взрыва на выброс.
Заключение
В Украине разведано 20 тыс. месторождений и проявлений полезных ископаемых 111-ти видов [5] (по данным УНИАН — 200 видов полезных ископаемых, 120 из которых использует человечество сегодня). Из них 7807 месторождений, из которых 94 видов полезных ископаемых имеют промышленное значение и учитываются государственным балансом запасов. Наибольшее экономическое значение имеют каменный уголь, нефть и газ, железные и марганцевые руди, сера, каменная и калийная соли, нерудные строительные материалы, минеральные воды. Их месторождения находятся в разных геологических регионах Украины. По известным запасами некоторых полезных ископаемых Украина опережает РФ, США, Великобританию, Францию, ФРН, Канаду и др. В частности, по запасам и добычи железных, марганцевых, титано-циркониевых руд, многих видов неметаллического сырья Украина в конце ХХ ст. занимала ведущее место среди стран СНГ, Европы и мира.
Анализ состояния горно-добывающего комплекса Украины свидетельствует о дальнейшем росте спроса на добычу полезных ископаемых и, таким образом, об актуальности вопросов усовершенствования технологии проведения горных выроботок, которая, в свою очередь, нуждаются в автоматизации.
Для усовершенствования технологии сооружения горных выроботок на карьерах Донбасса ученые ДонНТУ ввели использование взрывов на выброс, которое имеет следующие преимущества:
- обеспечивает выполнение в короткий срок больших объемов работы;
- не нуждается в длительных подготовительных работах и сокращает количество используемых транспортных средств;
- при использовании на открытых роботах массовых направленных взрывов параллельно можно строить коммуникации, промышленные и жилые сооружения, которые в значительной мере сократят срок сдачи карьера в эксплуатацию.
Литература
1) Анистратов К.Ю., Градусов М.С., Стремилов В.Я., Тетерин М.В., Исайченков А.Б. «Разработка метода управления техническим состоянием карьерной техники на основе использования компьютерной программы «Жизнь Машины»» [Текст]. — С.42-47.
2) Моссаковский Я.В. Экономика горной промышленности [Текст].— Издатель: Издательство Московского государственного горного университета. — С.71-74.
3) Лукичев С.В., Наговицын О.В. Автоматизированная система MineFrame 3.0. [Текст] — Горная промышленность, № 6. — 2005. — С.32-36.
4) Лукичев С.В., Наговицын О.В., Морозова А.В. Моделирование рудных и пластовых месторождений в системе MineFrame.[Текст] — ГИАБ, № 5, 2005. — С.64-70.
5) Білецький В.С. Мала гірнича енциклопедія [Електронний ресурс] — Донецьк: Донбас, 2004. Режим доступу до сайту: http://uk.wikipedia.org/wiki/Мала_гірнича_енциклопедія
6) Борисов Б.М. Микропроцессорные системы управления в горной промышленности: Конспект лекций / Борисов Б.М., Большаков В.Е., Кальм Э.А., Маларев В.И., Уваров Н.Н. [Текст] - Санкт-Петербургский горный ин-т. — С.25-32.
7) Гребенюк В.А., Пыжъянова Я.С., Ерофеев И.Е.. Справочник по горнорудному делу [Текст].— М.: Недра, 1983. — С.14-15.
8) Прокопов Л.Ю. Автоматизация разработки паспортов буровзрывных работ при проходке горных выработок [Текст]. - Сб. научн.трудов. Донецк:«Норд-пресс», 2006. - № 12. — С.14-16.
9) Тургель Д.К. Горные машины и оборудование подземных разработок [Текст]. - Издательство: УГГУ. Год: 2007. — С.23-26.
10) Шоломицкий А.А. Принципы цифрового моделирования открытых горных работ [Текст]. - Труды ДонГТУ, Выпуск 11, Донецк, 2000. — С.32-35.
ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ || Об авторе | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | | Индивидуальный раздел