Попов Олександр Володимирович. Моделі, методи та інструментальні засоби оперативного управління міським господарством

Краткое описание

Попов Олександр Володимирович. Моделі, методи та інструментальні засоби оперативного управління міським господарством : Дис... канд. наук: 05.13.06 - 2008.

Попов О.В. Моделі, методи та інструментальні засоби оперативного управління міським господарством. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 інформаційні технології. Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2008.
Дисертаційна робота присвячена розв’язанню актуальної задачі розробці математичних моделей, методів та інструментальних засобів оперативного управління технологічними процесами підприємств міського господарства для підвищення якості та ефективності їх функціонування.
Запропоновано метод проектування, розробки і впровадження нового класу інформаційних систем геоінформаційних аналітичних систем управління міським господарством. На основі запропонованого методу реалізовано основні технічні рішення щодо інформаційного, технічного, програмного, математичного, організаційного та нормативного забезпечення ГІАСУ підприємствами міського господарства.
Запропоновано стохастичний підхід до вирішення проблеми оптимізації планових режимів транспортування і розподілу природного газу в одній із основних, екологічно-небезпечних підсистем ГІАСУ міській системі газопостачання, який включає: математичну постановку задачі у вигляді багатокритеріальної задачі нелінійного стохастичного програмування; детермінований еквівалент цієї задачі і ефективний алгоритм її розв’язання.
Розроблено метод оптимізації планових режимів роботи системи електрохімзахисту підземних трубопроводів газорозподільчих мереж, який включає: математичну постановку задачі у вигляді задачі нелінійного стохастичного програмування, детермінований еквівалент цієї задачі та ефективний алгоритм її розв’язання.

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню однієї з актуальних для міст України проблем підвищенню якості та ефективності функціонування підприємств міського господарства за рахунок розробки і впровадження геоінформаційної аналітичної системи оперативного управління міським господарством.
У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення важливої наукової та практичної задачі створення моделей, методів та інструментальних засобів розробки і впровадження геоінформаційних аналітичних систем управління міським господарством; математичних моделей і методів оптимізації режимів функціонування однієї з найважливіших та екологічно небезпечних підсистем міського господарства системи газопостачання міста. Показано, що оптимальна процедура створення підсистем оперативного управління окремими підприємствами міського господарства реалізується відповідно до основних принципів запропонованого методу, які передбачають інтеграцію підсистем у рамках єдиного проекту загальноміської ГІАСУ на базі єдиної програмно-технічної політики та єдиного сховища базових інформаційних ресурсів міста.
Проведені дослідження дозволяють зробити такі висновки:

У результаті системного аналізу проблеми підвищення ефективності управління підприємствами міського господарства сформульовано мету функціонування міста, запропоновано модель його декомпозиції як великої, складної системи, що дозволило: сформулювати основну задачу ОМС міста в процесі досягнення мети; зробити аналіз ефективності існуючої системи управління містом і виділити основні економічні, технічні, організаційні та інформаційні проблеми; відповідно до поставленої мети виділити з навколишнього середовища об’єкт управління міське господарство, розробити алгоритм управління та структурну схему системи управління підприємством міського господарства.
Отримав подальший розвиток метод створення геоінформаційних аналітичних систем управління міським господарством, що включає: розробку принципів побудови та складу єдиного інформаційного простору міста; дослідження і розробку моделей території міста для цілей управління міськими ресурсами; дослідження і розробку принципів та методів оптимальної організації інформаційних ресурсів міста в складі ГІАСУ міським господарством; розробку організаційно-технічної структури та концепції функціональної архітектури ГІАСУ міським господарством з єдиним загальноміським сховищем даних; дослідження і розробку схеми функціональної структури ГІАСУ міським господарством та орієнтовного переліку функціональних задач ОМС, що підлягають автоматизації; розробку принципів й інформаційної технології створення ГІАСУ міським господарством, що включає в складі першої черги, розробку єдиного загальноміського сховища даних (ЄМСД) і земельно-майнового кадастру.

На базі запропонованого методу розроблено основні технічні рішення щодо створення ГІАСУ міським господарством: інформаційне, програмне, технічне, математичне (для ЄМСД), організаційне і нормативне забезпечення.

Розроблено стохастичну модель і метод оптимізації стаціонарного режиму транспорту і розподілу природного газу, що дало можливість сформулювати новий клас багатокритеріальних задач нелінійного стохастичного програмування оптимізації планових режимів транспорту і розподілу природного газу в одній з найважливіших підсистем міського господарства міській системі газопостачання. Отримано детермінований еквівалент багатокритеріальної задачі нелінійного стохастичного програмування у вигляді задачі нелінійного математичного програмування з алгоритмічно заданою цільовою функцією, нелінійними функціональними обмеженнями у вигляді нерівностей, нелінійними обмеженнями у вигляді рівностей і двосторонньою обмеженістю змінних та розроблено ефективний алгоритм її розв’язання.
Розроблено стохастичну модель розподілу потенціалу «труба-земля» в системах ЕХЗ підземних трубопроводів, яка враховує стохастичний характер зміни опору ґрунту і опору ізоляційного покриття в залежності від хронологічних та метеорологічних факторів. Сформульовано математичну постановку задачі оптимізації режиму роботи системи електрохімічного захисту підземних трубопроводів міських систем газопостачання у вигляді задачі нелінійного стохастичного програмування-типу з порядковими ймовірнісними обмеженнями. Отримано детермінований еквівалент цієї задачі та ефективний алгоритм її розв’язання.
Практична реалізація розробленого у дисертаційній роботі методу та інформаційної технології дозволила створити новий клас інформаційних систем ГІАСУ та істотно підвищити якість і ефективність оперативного управління міським господарством. Результати дисертаційної роботи у вигляді інформаційної технології впроваджено під час розробки першої черги ГІАСУ міським господарством у таких містах як Харків та Енергодар. Розроблені математичні моделі і методи оптимізації режимів транспорту і розподілу природного газу в міських системах газопостачання і оптимізації режимів роботи систем ЕХЗ підземних трубопроводів впроваджені в практику роботи диспетчерських служб ВАТ «Харківміськгаз», що забезпечило реальне підвищення надійності та екологічної безпеки цих систем.

Крім цього, наукові положення, висновки і рекомендації, викладені в дисертації, використані під час підготовки і читання курсу «Геоінформаційні системи» на кафедрі інженерної та комп’ютерної графіки Харківського національного університету радіоелектроніки.