СПКД123 / СПДК / Задачи АСУТП / Лекция 10. Диспетчерские пункты АСУТП. Системы поддержки принятия решений

Лекция 10. Диспетчерские пункты АСУТП. Системы поддержки принятия решений

Содержание лекции:

• Общие сведения о системах поддержки принятия решений

• Формирование логики работы

• Система поддержки принятия решений на предприятии по добыче газа

1. Общие сведения о системах поддержки принятия решений 

Решая задачи контроля и управления, системы АСУТП оставляют открытыми вопросы анализа режимов работы технологического объекта и принятия решений в нештатных ситуациях (например, при аварии), оставляя решение этих задач за диспетчером. В зависимости от особенностей объекта автоматизации, режимов работы и объёмов обрабатываемых данных, принятие решений диспетчером в ограниченные сроки является сложной задачей. Также нельзя исключить «человеческий фактор» - необходимость действовать в сжатых временных рамках при возникновении нештатных ситуаций повышает вероятность принятия неоптимальных или даже ошибочных решений. Для снижения временных затрат и повышения вероятности принятия диспетчером оптимального решения в сложных ситуациях, ведутся исследовательские работы для развития экспертных систем, способных дать диспетчеру-человеку по крайней мере подсказку в сложный момент. Потребовать от компьютерных систем чего-то большего мы сможем уже после того, как будут достигнуты результаты в области исследования искусственного интеллекта. Пока же рассмотрим, какие успехи были достигнуты на данный момент. Задачей систем поддержки принятия решений (СППР) является помощь диспетчеру в анализе текущего режима работы технологического объекта и выдача диспетчеру рекомендаций по локализации нештатных ситуаций при максимальном сохранении работоспособности. Поставленные задачи решаются СППР за счет первичной автоматической обработки данных, поступающих от локальных систем автоматики, проведения расчетов режимов работы системы, а также применения компонентов «экспертной системы» в виде продукционных правил «если-то-иначе», описывающих возможные ситуации с рекомендациями диспетчеру. Ядром СППР в общем случае является реляционная база данных, содержащая нормативно-справочную информацию по объектам и структуре объекта, фактические данные о режимах работы системы и базу знаний в виде наборов продукционных правил «Если-То-Иначе» (описание возможных ситуаций в части «Если» и рекомендации по действию в данной ситуации - часть «То-Иначе»).  Правила формулируются экспертами исходя из понимания режимов работы контролируемого объекта и опыта предыдущих действий в аналогичных или похожих ситуациях. База знаний пополняема и расширяема. В базе данных сохраняются и результаты обработки данных СППР, что делает их доступными прочим системам. 

2. ^ Формирование логики работы

Особый интерес вызывает формирование правил и составление из них базы данных, которая построена в соответствии с продукционной моделью представления знаний. Проектирование и утверждение системы правил проходит несколько этапов. В основе лежат записи, представляющие формализованную группой экспертов базу знаний о принципах работы технологического объекта при возникновении нештатных ситуаций. Важную роль играет уровень детализации, проще говоря, набор ограничений, определяющий включаемые в базу знаний объекты. Основные принципы действий при аварийной ситуации следующие: ● Система поддержки принятия решений должна указать диспетчеру участок объекта, технологического цикла и пр. на котором предположительно произошла нештатная ситуация, и необходимые действия по её устранению, с учётом текущего режима работы промышленного предприятия. ● Если выполнение указанных СППР действий не привело к стабилизации ситуации, экспертная система должна расширить область охвата при указании действий. ● Путём итерационного анализа и соответствующих действий, данный алгоритм должен гарантированно локализовать аварию, даже если первоначальное предположение было неверным.

3. ^ Система поддержки принятия решений на предприятии по добыче газа

В качестве примера экспертной системы в АСУТП рассмотрим систему поддержки принятия решений, работающую на межпромысловом коллекторе предприятия по добыче газа - ООО «Газпром добыча Уренгой».  Газовый межпромысловый коллектор Уренгойского газоконденсатного месторождения представляет собой сложный технологический объект, в состав которого входит более двадцати заводов комплексной подготовки газа. Оборудование, как этих заводов, так и связывающей их системы трубопроводов, вводилось в эксплуатацию постепенно, по мере их строительства, в 70-80 гг. прошлого века. Для передачи газа потребителям были построены и подключены к межпромысловому коллектору несколько коридоров магистральных газопроводов, а для компенсации падения пластовой энергии технологический объект был дополнен дожимными компрессорными станциями. В общем виде техническая инфраструктура межпромыслового коллектора занимает площадь длиной около 200 и шириной до 50 км. Сложность климатических условий, цейтнот по времени наряду с отсутствием при строительстве надежных и испытанных в аналогичных экстремальных условиях систем телемеханизации стали причиной тому, что на этапе строительства подобные работы не были предусмотрены. С 1991 года такие работы ведутся, однако сложность технологического объекта налагает свои ограничения и требования: ● взаимное влияние объектов добычи газа друг на друга и на головные компрессорные станции в единой сети; ● соблюдение режимов работы оборудования, позволяющее чётко устанавливать значения давления и расхода газа на выходе установок комплексной подготовки газа при учёте гидравлического сопротивления газопроводов и потенциальными возможностями газовых скважин на каждой установке; ● в процессе эксплуатации, в зависимости от технологических режимов отбора газа с месторождения, периодически возникает необходимость перераспределения потоков газа; ● изменение состояния конфигурации запорной арматуры может привести к остановке в работе всего объекта.  Управление работой газового коллектора и всей системой промыслов осуществляет центральный диспетчерский пункт. Согласно инструкции, при возникновении нештатной ситуации диспетчер должен перекрыть аварийный участок средствами телемеханики, а при невозможности выслав бригаду, а затем сообщить о ситуации руководящему персоналу. Однако любое изменение конфигурации технологической сети – это фактически изменение режима работы всего промысла. Современное развитие информационных технологий сделало возможным моделирование работы газотранспортной сети с учётом определения направлений потоков газа для каждого участка, за счёт чего стал возможным анализ последствий принятия решений диспетчерским персоналом. СППР производит анализ работы технологической сети предприятия в режиме реального времени, а при возникновении нештатной ситуации предлагает рекомендации для её устранению с минимизацией последствий. Метод определения разрывов использует эмпирические правила и формализованные модели, связывающие давление и расход газа в узловых точках с положением запорной арматуры, при учёте направлений потоков газа. При резком падении параметров давления, система проверяет прежде всего разрешённые причины, такие как: неисправность датчика, смена положения кранов, изменение режима работы и пр., после чего предполагается разрыв и производится попытка определения его местоположения. Предусмотрена возможность подсказки оператору оптимальной последовательности действий для решения возникшей проблемы с минимальными потерями. Структурная схема этой системы показана на Рис. 4.1.  Рис. 4.1 Структурная схема системы поддержки принятия решений Приведённый в прошлом параграфе алгоритм работы СППР для данной системы будет выглядеть следующим образом: ● Система поддержки принятия решений должна указать диспетчеру участок, на котором предположительно произошел разрыв, и необходимые действия по его отсечению, с учётом текущего режима работы предприятия. ● Производится локализация повреждённого участка путём его отсечения от коллектора запорной арматурой. Время на локализацию в среднем составляет 10 минут, пока есть достаточное давление газа для закрытия кранов. Поэтому в отсечении участка задействуются только телемеханизированное оборудование. Если отсечение участка не приводит к стабилизации давления, экспертная система должна указать на перечень соседних участков, на которых возможен разрыв, вызвавший резкое падение давления; признаки, позволяющие более точно определить конкретный участок; действия по его отсечению. ● Путём итерационного анализа и соответствующих действий по перекрытию участков, данный алгоритм должен гарантированно локализовать аварию, даже если первоначально участок разрыва был определен неверно. ● Считается, что участок определён верно, если давление снаружи этого участка стабилизируется, а внутри продолжает падать. В этом случае следует переходить к мероприятиям по устранению утечки и её последствий.

1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14