ГИС

Интегрированная информационно-аналитическая система управления газосбыточного предприятия

Топливно-энергетический комплекс страны, в состав которого входят и системы газоснабжения областей, имеет существенное влияние на конечные результаты работы всего хозяйственного комплекса и потому вопросы повышения эффективности его функционирования всегда актуальны.

Одним из действенных средств повышения эффективности функционирования сложных технологических комплексов является внедрение современных информационно-аналитических систем управления (ИАСУ), которые обеспечивают руководство предприятия необходимой для принятия решений наиболее полной оперативной, достоверной информацией, а также предоставляют возможность промоделировать экономические последствия от принятия того или иного решения. Таким образом, ИАСУ, информационные системы вообще представляют собой инструментальное средство, помогающее руководству принимать взвешенные решения, которые обеспечивают эффективное функционирование предприятия.

1. Цель создания системы

Основной целью создания ИАСУ ОГ управления объектами газоснабжения области является разработка и внедрение новых информационных, ресурсосберегающих технологий транспортировки и распределения природного газа в региональных системах газоснабжения, которые обеспечивают:

• повышение надежности региональных систем газоснабжения;

• гарантированное, с вероятностью не ниже заданной, обеспечение всех потребителей региональной системы газоснабжения договорными поставками природного газа;

• повышение уровня автоматизации и экологической безопасности технологических процессов подачи и распределения природного газа;

• сокращение непроизводительных затрат материальных, энергетических и трудовых ресурсов в региональных системах газоснабжения и приближение удельных затрат в области к мировым стандартам;

• автоматизацию работы и повышение производительности труда менеджмента и подразделений предприятия, переход на современные компьютерные технологии управления.

2. Требования к системе в целом

ИАСУ ОГ газоснабжения области создается как составная часть многоуровневой комплексной автоматизированной системы управления производственно-хозяйственной деятельностью и технологическими процессами на предприятиях Национальной Акционерной Компании (НАК) "Нефтегаз Украины". В то же время при разработке системы нужно учитывать то обстоятельство, что она является также подсистемой территориальной информационно-аналитической системы управления хозяйственным комплексом области. ИАСУ ОГ должна отвечать следующим общесистемным требованиям: строиться как многоуровневая, масштабируемая информационно-управляющая система инвариантная к возможным изменениям организационной структуры; интерфейсы и протоколы системы должны удовлетворять требованиям открытых систем и быть стандартизированными; в основу технических решений должны быть положены современные информационные технологии - распределенная обработка данных, геоинформационные технологии и др.

3. Функциональная структура системы

В состав функциональной структуры системы входят следующие основные подсистемы:

1. эксплуатации и паспортизации объектов газоснабжения;

2. оперативно-диспетчерского управления;

3. предупреждения и локализации аварийных ситуаций;

4. развития и реконструкции;

5. обеспечения охраны труда;

6. финансово-экономической деятельности и взаимных расчетов;

7. обеспечения управленческой деятельности.

Функции возложенные на ту или иную подсистему реализуются соответствующим набором функциональных комплексов задач (ФКЗ), который был определен в результате выполнения работ по обследованию объекта автоматизации.

4.Структура комплекса технических средств РАСУ ОГ

Архитектура РАСУ ОГ области повторяет многоуровневую организационно-технологическую структуру объекту автоматизации и охватывает четыре уровня управления: уровень области, уровень района (филиала), уровень участка, уровень технологических объектов газового хозяйства.

Каждый из приведенных выше иерархических уровней управления системы представляет собой некоторый узел аналитической обработки информации (АОИ), на который возложено решение функциональных задач подсистем и обеспеченный для этого соответствующим техническим, программным, сетевым оснащением, средствами передачи данных и компьютерной связью. Таким образом, РАСУ ОГ представляет собой корпоративную сеть территориально-распределенных узлов информационно-аналитической обработки информации: областного, филиалов и участков, которые взаимодействуют между собой с помощью телекоммуникационных средств передачи данных и компьютерной связи. Структура технических средств ЛВС областного уровня приведенная на рис.1. Сеть построена по технологии Ethernet. В состав сети входят: файл сервер Windows NT; сервер пространственной информации; сервер системы управления базами данных (СУБД) MS SQL Server; сервер коммуникаций и WEB сервер; автоматизированное рабочее место (АРМ) руководителя; АРМ диспетчера; АРМ(ы) отделов и специалистов (АРМ 1... АРМ N).

На первом этапе сервер Windows NT, сервер пространственной информации и сервер СУБД MS SQL Server могут быть размещены на одном компьютере. Сервер коммуникаций и WEB-сервер также могут быть интегрированы и с помощью модемов, соединять ЛВС областного уровня с ЛВС уровня филиалов, а также с сетью ДК "Газ Украины" и сетью Internet. С АРМ диспетчера соединена система коллективного отображения обстановки, которая реализованная на базе информационного табло или мультимедийного проектора.

Рисунок 1 - Схема локальной вычислительной сети областного уровня ИАСУ ОГ области.

Узел АОИ ИАСУ ОГ области уровня филиала построенный по тем же принципам, что и узел областного уровня. Основное назначение узла - информационно-аналитическая поддержка решения ФКЗ подсистем ИАСУ ОГ на уровне филиала. В состав ЛВС узла входят (рис. 2): файл сервер Windows NT; сервер СУБД MS SQL Server; АРМ руководителя; АРМы специалистов, служб, отделов; маршрутизатор.

Сервер СУБД MS SQL Server и файл сервер Windows NT на первом этапе могут быть размещены на одном компьютере. С помощью маршрутизатора и модемов ЛВС уровня филиала соединяется с узлами АОИ участков и ЛВС ОАО "Харьковгаз". При наличии условий в районном центре, ЛВС уровня филиала может иметь выход к сети Internet.

Узел АОИ участка на первом этапе представляет собой АРМ диспетчера участка, на котором интегрированы все функции информационно-аналитической поддержки ФКЗ подсистем ИАСУ ОГ на уровне участка, которые обмениваются информацией с ЛВС уровня филиала по согласованному регламенту.

5. Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) ИАСУ ОГ области делится на: общесистемное ПО; система управления базами данных; инструментальное ПО; прикладное ПО.

Общесистемное ПО предназначено для обеспечения функционирования всех звеньев системы и служит платформой для их построения. Windows NT представляет собой современную профессиональную сетевую операционную систему с развитыми средствами администрирования и распределения полномочий. Под управлением Windows NT работают современные СУБД (MS SQL, Informix, Oracle), офисные пакеты, средства коммуникаций, включая технологии Internet/Intranet. Для управления ЛВС предлагается Windows NT Server 4.0, а для рабочих станций Windows NT Workstation 4.0.

Система управления базами данных обеспечивает распределенную обработку информации на основе технологии предназначено для организации распределенной обработки информации на основе архитектуры "клиент-сервер".

В качестве СУБД для ИАСУ ОГ предлагается использование MS SQL Server.

Инструментальное ПО предназначено для выполнения специальных функций в системе. К инструментальному ПО можно отнести средства и компоненты, с помощью которых создаются и дорабатываются программные модули системы для взаимодействия с внешними устройствами (интерфейсы взаимодействия), ГИС - обеспечение, электронная почта и др.

Прикладное ПО предназначено для выполнения функций системы, которые обеспечивают выполнение всех ее задач.

По назначению прикладное ПО можно поделить в соответствии с основными функциями системы:

- моделирование газовых сетей и режимов их работы;

- выполнение расчетов связанных с анализом и планированием режимов газоснабжения;

- решение задач локализации аварийных ситуаций и восстановление аварийных участков;

- прогнозирование потребления газа и др.

6. Геоинформационное обеспечение

Геоинформационное обеспечение ИАСУ ОГ области состоит из баз данных пространственной и семантической информации и программного обеспечения, предназначенного для ее обработки.

Пространственная информация системы представляет собой электронную картографическую основу, на которую нанесенные газовые сети, их объекты и элементы всех уровней. Семантическая информация, которая относится к каждому элементу сети, заносится в таблицы баз данных. Связь между пространственной информацией и семантическими данными обеспечиваются с помощью идентификаторов, которая является уникальной для каждого объекта или элемента газовой сети.

Для создания электронной картографической основы предлагается использование топографических карт масштаба 1:200000 - для уровня области М 1:10000 - для уровня филиалов и топопланов М 1:2000 для газовых сетей населенных пунктов и предприятий. При необходимости для сложных участков могут быть применены топографические планы масштаба 1:500.

Распределительная система газоснабжения области относится к классу сложных технических систем, имеющих несколько уровней иерархии. Это определяет требования к структуре пространственных и атрибутивных данных, которая основывается на модели данных ArcGIS. При разработке корпоративной геоинформационной системы (ГИС) создана объектная модель системы газоснабжения, с учетом функциональных задач ИАСУ ОГ области.

Создание подобной системы требует достаточно крупных финансовых затрат, однако, при условии соблюдения в компании единой концепции внедрения ГИС - технологий имеется возможность последовательного и модульного их внедрения в подразделениях и на отдельных рабочих местах, с использованием общих баз данных, в зависимости от поставленных задач и финансовых возможностей. Это в дальнейшем приведет к перерождению набора сравнительно маломощных ГИС, выполняющих ряд локальных задач, в мощный информационно-аналитический инструмент на базе ГИС. При этом окупаемость затрат начинается с момента внедрения первого элемента системы. Внедрение ГИС - технологий оптимально выполнять в 3 этапа:

1. Использование простейших функций ГИС на локальных рабочих местах. При этом в качестве инструментальных средств на всех уровнях используются настольные ГИС Arc View 8.Х, а прикладные задачи решаются с использованием картографических компонент ArcObjects.

2. Применение ГИС с использованием единой графической и атрибутивной базы данных. В качестве сервера пространственной и атрибутивной информации используется сервер Spatial Database Engine (SDE), работающий с клиентскими приложениями на базе ГИС Arc View 8.X и компонент ArcObjects.

3. Интегрирование ГИС с другими специализированными аналитическими системами, а также организация доступа к пространственным и атрибутивным данным с использованием Internet посредством включения в состав корпоративной ГИС ArcIMS - системы поддержки картографической информации в Internet, которая обеспечивает единую среду для создания и использования пространственных данных. ArcIMS позволяет построить архитектуру, которая поддерживает динамическую интеграцию соединенных через Интернет/Интранет ГИС-клиентов и серверов, что позволяет интегрировать свои локальные пространственные данные с данными ArcIMS, обслуживаемых с других WEB-сайтов.

Выбранные решения для создания корпоративной ГИС областного газосбытового предприятия, как интегрирующей основы региональной автоматизированной системы управления, апробируются в рамках разработки и внедрения пилот-проекта системы в ОАО «Харьковгаз» на всех трех уровнях: участок - филиал - головное предприятие. Результаты опытной эксплуатации будут служить основой для принятия решения о масштабировании системы на всю компанию.

7.Общий алгоритм оперативного диспетчерского управления в нагрузке ГРС.

7.1. Методика оперативного управления режимами в распределительной сети газоснабжения согласно ДБН В. 2. 5-20-2001 «Газоснабжение»

Для решения задач оперативного управления режимами газоснабжения распределительная сеть газоснабжения (РСГ) области разбивается на некоторое непересекающееся множество гидравлически независимых фрагментов

= (3.4.1)

где: k - количество гидравлически независимых фрагментов сети из которых состоит РСГ области.

Каждый фрагмент сети содержит как минимум один источник газа (ГРС или месторождение), некоторое конечное множество потребителей газа, распределительную сеть (в общем случае 4х уровней иерархии согласно ДБН В. 2.5-20-2001) которая подает газ от источника к потребителям.

Управление режимами внутри отдельного гидравлически независимого i-того фрагмента РСГ области осуществляет аварийно-диспетчерская служба (АДС) соответствующего филиала. Оперативную координацию режимов между отдельными фрагментами осуществляется центральная диспетчерская служба (ЦЦС) ОАО «Харьковгаз».

В пилот-проекте в качестве такого фрагмента РСГ области выбрана нагрузка ГРС-2 Купянского филиала содержащая один источник газа и распределительную сеть 2х уровней: высокое давление и низкое давление.

В соответствии с ДБН В.2.5-20-2001 «Газоснабжение» методика оперативного управления режимами РСГ предполагает период оперативного управления Тпл=1 сутки и базируется на классическом подходе описанном в [1-3]:

• прогноз режимов на Тпл () (c учетом прогноза t°C, отключений/включений и пр.)

• планирование режимов на ГРС на Тпл (с учетом соотношения и );

• стабилизация режимов ГРС внутри Тпл (при необходимости) Здесь: Тпл - плановый период оперативного управления = 1 суткам на который, по договоренности с УМГ, планируется режим газоснабжения ГРС и по истечению которого ведется отчетность за потребленный газ в соответствии с лимитами на данную ГРС.

- необходимое (прогнозируемое) на планируемый период (по данным АДС филиала/участка) количество газа в нагрузке данной ГРС (с учетом прогноза t°C, изменений в структуре потребителей и др.)

- выделенное на планируемый период согласно лимитам количество газа для потребителей данной ГРС

Ниже приведены алгоритмы оперативного управления режимами в нагрузке ГРС (внутри гидравлически независимого фрагмента РСГ) на этапах планирования режимов и стабилизации режимов.

Предлагаемые алгоритмы не являются догмой - их работоспособность требует более серьезной научной проработки и проверки практикой, чего пока в связи с приостановкой работы в ОАО «ХАРЬКОВГАЗ» не удалось сделать.

Работа алгоритмов основана на решении функциональных задач ФКЗ «Диспетчерское управление», перечень которых приведен в разделе: «Функциональная структура системы и ориентировочный перечень задач, подлежащих автоматизации».

7.2.Планирование режимов.

1. Задача оперативного планирования режимов на предстоящие сутки (Тпл) (алгоритм решения которой представлен на рис. 3.) предназначена для реализации ведения согласованной с УМГ режимной дисциплины на ГРС, которая в максимальной степени исключала бы возникновение аварийных режимов РСГ (байпасирование) с одновременным обеспечением лимитных поставок газа.

2. Регламент решения задачи: задача решается одноразово в предыдущие Тпл сутки в интервале с 8°° до 12°°.

3. Исходные данные:

3.1. Прогноз температуры (°С) на период Тпл.

3.2. , m - количество ГРП в нагрузке ГРС;

3.3. Реальная структура модели на Тпл (задача «Абонент» ФКЗ: «Обслуживание технологического оборудования», «Локализация аварий»).

3.4. Список буферных потребителей в нагрузке ГРС.

7.3. Стабилизация режимов

Краткое описание алгоритма:

1. На рис. 4 представлен один цикл опроса состояния контрольной точки по которой происходит оперативный мониторинг режима в нагрузке ГРС и его восстановление (стабилизация) при необходимости.

2. Термин «Авария» здесь подразумевает возникновение в нагрузке ГРС внезапного (не планового) дополнительного отбора газа, который приводит к снижению РвыхГРС.

3. Исходные данные:

3.1 Значение из задачи «Планирование режимов»

3.2 Местоположение контрольной точки (ГРП) и значение задачи «Планирование режимов».

т - число реальных участков сети.

Заключение

Разработка и внедрение РАСУ ОГ области позволит:

• снизить эксплуатационные затраты на транспортировку природного газа;

• снизить технологические потери газа;

• повысить оперативность доставки и достоверность информации;

• обеспечить руководство эффективными инструментальными средствами для принятия взвешенных решений в различных условиях функционирования системы газоснабжения;

• повысить производительность труда руководящего состава и производственного персонала за счет внедрения компьютерных технологий управления и проектирования дальнейшего развития системы газоснабжения области.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить