Махаммад Мааз Джасем Махаммад. Разработка информационной системы для дизельных электростанций с возможностями прогноза их технического состояния

Короткий опис

Махаммад Мааз Джасем Махаммад. Разработка информационной системы для дизельных электростанций с возможностями прогноза их технического состояния : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Махаммад Мааз Джасем Махаммад; [Место защиты: Кубан. гос. технол. ун-т].- Краснодар, 2009.- 139 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/331

Кубанский государственный технологический университет
На правах рукописи
Махаммад Мааз Джасем Махаммад
РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ С ВОЗМОЖНОСТЯМИ ПРОГНОЗА ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ
Специальность 05.13.01 - «Системный анализ, управление и обработка
информации (информационные и технические системы)»
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель: д.т.н., профессор В.А. Атрощенко
Краснодар - 2009 
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
ДИЗЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ (ДЭС) 6
1.1. Основные тенденции производства ДЭС разных фирм 6
1.2. Особенности производства ДЭС в России 13
1.3. Анализ контроллеров систем управления ДЭС 16
1.4. Современная оценка технического состояния дизельных электростанций 22
1.5. Постановка научной задачи и частные задачи исследования 30
1.6. Выводы 32
ГЛАВА 2. ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДИЗЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 33
2.1. Выбор методики описания предметной области дизельных электростанций..33
2.2. Описание предметной области дизельных электростанций, как
информационной модели 35
2.3. Анализ информационной модели предметной области дизельных
электростанций 41
2.4. Формирование и анализ графов информационных структур модели системы
мониторинга и прогнозирования параметров ДЭС 48
2.5. Преобразование канонической структуры БД системы мониторинга и
прогнозирования параметров ДЭС к реляционной модели 57
2.6. Выводы 1 59
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗИРУЮЩИХ АЛГОРИТМОВ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ДИЗЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 61
3.1. Методические основы прогнозирования параметров ДЭС 61
3.2. Разработка алгоритма сбора данных системы мониторинга и прогнозирования
параметров ДЭС 63
з
3.3. Разработка алгоритмов прогнозирования 65
3.4. Расчет точности прогноза и исследование случайной составляющей модели.72
3.5. Разработка алгоритма определения параметра с наименьшим значением
прогнозного времени 77
3.6. Выводы 79
ГЛАВА 4. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДИЗЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (ИСМПТСДЭС) 80
4.1. Структура программного обеспечения ИСМПТСДЭС 80
4.2. Пользовательский интерфейс ИСМПТСДЭС 83
4.2.1. Назначение основных интерфейсных элементов 84
4.2.2. Настройка параметров прогнозирования 87
4.3. Оценка экономического эффекта ПО ИСМПТСДЭС 93
Выводы 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 102
ПРИЛОЖЕНИЕ А 109
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 115
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время важным структурным элементом систем резервного и гарантированного электроснабжения является дизельная электростанция (ДЭС).
Для гибкого и эффективного управления режимами работы ДЭС, целесообразно использовать контроллерную систему управления их технологическими процессами. Контроллеры ДЭС оснащены широким арсеналом коммуникационных расширений, позволяющих собирать данные датчиков ДЭС, частично обрабатывать результаты измерений, выдавать диагностические сообщения и передавать информацию через порты.
Эксплуатационная надежность работы дизельных электростанций обеспечивается с помощью проведения планового технического обслуживания. Однако, такое обслуживание в конечном итоге - затратное. Поэтому, чтобы уменьшить затраты, можно проводить техническое обслуживание ДЭС по их фактическому техническому состоянию.
Чтобы провести обслуживание или ремонт ДЭС по фактическому техническому состоянию, необходимо прогнозировать техническое состояние электростанции. В связи с этим, разработка информационной системы, которая обеспечит данное прогнозирование, является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является разработка информационной системы для дизельных электростанций с возможностями прогноза их технического состояния.
Поставленная научная задача предполагает решение частных научных задач исследования: задача разработки информационной модели предметной области дизельной электростанции; задача разработки структуры базы данных на основе информационной модели предметной области ДЭС; задача разработки прогнозирующих алгоритмов оценки параметров дизельных электростанций;
задача разработки автоматизированной системы мониторинга и прогнозирования технического состояния дизельной электростанции (ИСМПТСДЭС).
Для решения поставленных задач исследования, были использованы методы системного анализа, математической статистики, регрессионного анализа и прогнозирования, информационная теория, теории реляционных баз данных, графов, объектно-ориентированного проектирования и программирования.
Научная новизна диссертации заключается в предложении подхода для формализации постановки задачи прогнозирования системы по нескольким параметрам. Задача оценки технического состояния ДЭС решается групповым прогнозированием по нескольким параметрам, с определением параметра с наименьшим значением прогнозного времени, при котором произойдет выход за допустимые пределы.
Для решения поставленных задач проведен анализ современных контроллеров ДЭС; исследована предметная область и построена информационная модель ДЭС; разработаны основные прогнозирующие алгоритмы; создано программное обеспечение, реализующее информационную модель ДЭС с возможностью прогнозирования технического состояния.
Практическая значимость работы состоит в том, что применение разработанной системы прогнозирования позволит предупредить отказ оборудования и уменьшить затраты, связанные выполнением операций технического обслуживания оборудования ДЭС.

Список літератури

Выводы
1. В настоящее время при использовании в ДЭС систем управления на основе панельных компьютеров, существует возможность создавать для них прикладное программное обеспечение (в том числе ПО, реализующее современные технологии математических вычислений и технологии обработки данных).
2. В задачи ИСМПТСДЭС входит: сбор данных по параметрам ДЭС, хранение данных в файле БД, построение функциональных зависимостей параметров во времени, построение прогноза технического состояния ДЭС.
3. Графический интерфейс ПО ИСМПТСДЭС разработан с применением современных средств создания приложений.
4. Структура базы данных ПО ИСМПТСДЭС основана на информационной модели дизельных электростанций, описанной в главе 2.
5. Функции прогнозирования ПО ИСМПТСДЭС реализованы на основе алгоритмов оценки параметров ДЭС, разработка которых описана в главе 3.
6. В ПО ИСМПТСДЭС реализовано два вида прогнозирования: индивидуальное прогнозирование по отдельному параметру ДЭС и прогнозирование по нескольким параметрам (прогнозирование по выделенным параметрам с определением параметра с наименьшим значением прогнозного времени, при котором произойдет выход за допустимые пределы).
7. Показано, что положительный экономический эффект от применения разработанного ПО для дизель-генераторов средней и большой мощности, находится в пределах 30-70% стоимости их технического обслуживания.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертации разработана информационная модель дизельной электростанции, являющаяся основой для построения соответствующей реляционной базы данных; прогнозирующие алгоритмы оценки параметров ДЭС; успешно апробированы и внедрены математическое и программное обеспечение системы прогнозирования технического состояния.
Получены следующие основные научные и практические результаты.
1. Определена методика исследования и описания предметной области базы данных ДЭС.
2. Предложена информационная модель ДЭС с учетом трех объектной системы, автоматизируемых функций сбора информации и временных задач их обработки с учетом эксплуатации и прогноза её работы.
3. Разработана аналитическая, теоретико-графовая модель предметной области БД системы мониторинга и прогнозирования параметров ДЭС. Выявлены основные этапы создания указанной модели, включая выделение структурных элементов и взаимосвязей между ними; доказана каноническая структуры БД системы мониторинга и прогнозирования параметров ДЭС.
4. Разработаны алгоритм сбора данных, позволяющий формировать одномоментные временные ряды значений параметров ДЭС в виде одномерных числовых массивов, алгоритм прогнозирования значений контролируемого параметра, а также алгоритм прогнозирования технического состояния ДЭС, определяющий параметр с наименьшим значением времени выхода за допустимые пределы.
5. На основе информационной модели и прогнозирующих алгоритмов было создано ПО ИСМПТСДЭС.
Показано, что положительный экономический эффект от применения разработанного ПО для дизель-генераторов средней и большой мощности, находится в пределах 30-70% стоимости их технического обслуживания.