Система прогнозирования и распределения выбросов (проливов) аварийно химически опасных веществ

Авторы патента:

 


Владельцы патента RU 2453896:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) (RU)

Изобретение относится к области мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Технический результат заключается в повышении надежности системы и расширении функциональных возможностей системы за счет осуществления дистанционного экологического контроля воздействия выбросов (проливов) аварийно химически опасных веществ на окружающую среду. Он достигается тем, что система прогнозирования и распределения выбросов (проливов) аварийно химически опасных веществ содержит блок инженерных систем, блок сбора параметров работы, базу данных трендов параметров, блок экстраполяции трендов, базу данных текущих параметров, блок моделирования работы и определения расчетных значений параметров, базу данных расчетных параметров, блок сравнения, пороговое устройство, блок моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию, блок формирования и передачи сообщений и команд управления, блок управления инженерной системой, в нее дополнительно введены база данных метеослужбы, передвижной пост-лидар, блок городской диспетчерской службы. 1 ил.

 

Техническое решение позволяет расширить надежность функциональных возможностей системы и осуществить дистанционный экологический контроль воздействия выбросов (проливов) аварийно химически опасных веществ на окружающую среду.

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления, а конкретно к структурированной системе мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений - СМИС. Изобретение может быть использовано при проектировании и строительстве зданий и сооружений специального назначения, в том числе промышленных предприятий, воздействие которых на окружающую среду требует особого внимания.

Известна структурированная система мониторинга и управления инженерным оборудованием объекта (RU №2133490 С1, МПК 6 G05B 15/00, 1999), используемая для обеспечения полного мониторинга и централизованного управления инженерными системами жизнеобеспечения здания.

Недостатком структурированной системы мониторинга и управления инженерным оборудованием объекта является то, что она осуществляет только оперативный мониторинг за текущими параметрами работы инженерного обеспечения и, соответственно, оперативное управление инженерным оборудованием, не осуществляя прогнозирование параметров работы инженерных систем и возникновение внештатных ситуаций. По этим причинам известная система не исключает возможность возникновения внештатных ситуаций.

Известна система мониторинга и управления инженерным оборудованием (US, патент № 5684374, G05В 13/00, опубл. 04.11.97).

Недостатком данной системы является не оправданность для небольших по площади помещений или зданий, в которых датчики или устройства системы расположены в непосредственной близости от контроллера. Для зданий большой этажности и насыщенности различным инженерным оборудованием такая схема системы мониторинга и управления этим оборудованием приводит к усложнению самой схемы, появлению трудностей ее наладки и прокладки, недостаточной пропускной способности и отсутствию поддерживающих приложений, устраняющих эти недостатки.

Известна структурированная система мониторинга и управления инженерным оборудованием объекта, преимущественно многоэтажного здания (см. DE, заявка 4125839, G05В 15/00, опубл. 04.02.93).

Данная система имеет те же недостатки, что были описаны ранее. При этом, будучи спроектированной для применения в зданиях, данная система не учитывает фактор удаленности устройства ввода-вывода центрального программируемого серверного устройства от места расположения датчиков или устройств управления агрегатами и узлами инженерного оборудования.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений - СМИС (RU №82048 от 07.04.2011). Состоящая из содержащая блок инженерных систем, блок сбора параметров работы, базу данных трендов параметров, блок экстраполяции трендов, базу данных текущих параметров, блок моделирования работы и определения расчетных значений параметров, базу данных расчетных параметров, блок сравнения, пороговое устройство, блок моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию, блок формирования и передачи сообщений и команд управления, блок управления инженерной системой.

Недостатками системы являются узкие функциональные возможности, ввиду отсутствия контроля метеорологических условий, а также дополнительных постов.

Задачей изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей системы и осуществление дистанционного экологического контроля воздействия выбросов (проливов) аварийно химически опасных веществ на окружающую среду.

Поставленная задача достигается тем, что система прогнозирования и распределения выбросов (проливов) аварийно химически опасных веществ содержит блок инженерных систем, блок сбора параметров работы, базу данных трендов параметров, блок экстраполяции трендов, базу данных текущих параметров, блок моделирования работы и определения расчетных значений параметров, базу данных расчетных параметров, блок сравнения, пороговое устройство, блок моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию, блок формирования и передачи сообщений и команд управления, блок управления инженерной системой, базу данных метеослужбы, передвижной пост-лидар, блок городской диспетчерской службы, причем первый выход блока инженерных систем соединен с входом блока сбора параметров работы, второй выход блока инженерных систем соединен с первым входом блока моделирования работы и определения расчетных значений параметров, выход блока моделирования работы и определения расчетных значений параметров соединен с входом базы данных расчетных параметров, первый выход базы данных метеослужбы соединен с со вторым входом блока моделирования работы и определения расчетных значений параметров, второй выход базы данных метеослужбы соединен с входом передвижного поста-лидара, выход передвижного поста-лидара соединен с первым входом блока сравнения, первый выход блока сбора параметров работы соединен с входом базы данных трендов параметров, второй выход блока сбора параметров работы соединен с входом базы данных текущих параметров, выход базы данных трендов параметров соединен с входом блока экстраполяции трендов, выход блока экстраполяции трендов соединен со вторым входом блока сравнения, выход базы данных текущих параметров соединен с третьим входом блока сравнения, выход базы данных расчетных параметров соединен с четвертым входом блока сравнения, выход блока сравнения соединен с входом порогового устройства, выход порогового устройства соединен с входом блока моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию, выходом блока моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию соединен с входом блока формирования и передачи сообщений и команд управления, первый выход блока формирования и передачи сообщений и команд управления соединен с входом блока управления инженерной системой, второй выход блока формирования и передачи сообщений и команд управления соединен с входом блока городской диспетчерской службы, выход блока управления инженерной системой соединен с входом блока инженерных систем.

Такое техническое решение расширяет функциональные возможности изобретения за счет передачи информации о метеорологических параметрах в блок моделирования работы и определения расчетных значений параметров и передвижной пост-лидар помощью сотовой связи.

На фиг.1 показана схема системы прогнозирования и распределения выбросов (проливов) аварийно химически опасных веществ.

Первый выход блока инженерных систем 1 соединен с входом блока сбора параметров работы 2. Второй выход блока инженерных систем 1 соединен с первым входом блока моделирования работы и определения расчетных значений параметров 6. Выход блока моделирования работы и определения расчетных значений параметров через вход базы данных расчетных параметров 7 соединен с блоком сравнения 8. Первый выход блока сбора параметров работы 2 через вход базы данных трендов параметров 3 и вход блока экстраполяции трендов 4 соединен с блоком сравнения 8. Второй выход блока сбора параметров работы 2 через вход базы данных текущих параметров 5 соединен с блоком сравнения 8.

Первый выход базы данных метеослужбы 13 соединен со вторым входом блока моделирования работы и определения расчетных значений параметров 6. Второй выход базы данных метеослужбы 13 через вход передвижного поста-лидара 14 соединен с блоком сравнения 8.

Выход блока сравнения 8 через вход порогового устройства 9 и вход блока моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию 10 соединен с входом блока формирования и передачи сообщений и команд управления 11. Первый выход блока формирования и передачи сообщений и команд управления 11 через вход блока управления инженерной системой 12 соединен с входом блока инженерных систем 1. Второй выход блока формирования и передачи сообщений и команд управления 11 соединен с входом блока городской диспетчерской службы 15.

Система прогнозирования и распределения выбросов (проливов) аварийно опасных веществ работает следующим образом.

Для инженерной системы определяют контролируемые параметры работы инженерной системы, которые поступают и обрабатываются в блоке сбора и обработки параметров работы инженерной системы 2.

В блоке моделирования работы и определения расчетных значений параметров 6 для каждой инженерной системы, фиксируются расчетные значения параметров работы инженерных систем на основе существующих норм и/или компьютерного моделирования, определения параметров работы. Данные результаты записываются в базу данных расчетных параметров 7.

По результатам обработки параметров работы инженерных систем в блоке сбора и обработки параметров работы инженерных систем 2 формируется база данных трендов параметров 3 и база данных текущих параметров 5. При этом база данных текущих параметров 5 содержит значения текущих параметров, а база данных трендов параметров 3 содержит информацию об изменении параметров, рассчитанных на основе текущих и предыдущих значений параметров.

Затем параметры экстраполируют в блоке экстраполяции трендов 4 на заданный временной интервал, определяя, таким образом, прогнозные (будущие) значения параметров. Экстраполяция параметров может осуществляться на основе закономерностей, выявленных при моделировании работы инженерных систем в блоке сбора и обработки параметров работы инженерных систем 2.

Передвижной пост-лидар владеет оперативной информацией по метеообстановке, всегда находится на подветренной стороне относительно блока инженерных систем 1, и передвигается в сторону изменившегося направления ветра. В случае несрабатывания по той или иной причине блока инженерных систем 1 выполняет его функцию.

В случае взрыва, связанного с выбросом опасных веществ в атмосферу, их распространение осуществляется в разные стороны в различных концентрациях. Однако преимущественно основная их концентрация распространяется по направлению ветра. В связи с этим возможна такая ситуация, когда блок инженерных систем 1 не зафиксирует облако зараженного вещества, тогда передвижной пост-лидар зафиксирует параметры процессов при взрыве, связанном с выбросом опасных веществ в атмосферу (регистрация ударной волны и распространения облака) для оперативного и достоверного определения координат источника чрезвычайной ситуации.

В блоке сравнения 8 осуществляют сравнение текущих параметров из базы данных текущих параметров 5 и соответствующих им расчетных параметров, хранящихся в базе данных расчетных параметров и предельно-допустимых значений 7.

При поступлении прогнозной информации из блока экстраполяции трендов 4 осуществляют сравнение будущих (прогнозируемых) значений параметров и соответствующих им расчетных параметров, хранящихся в базе данных расчетных параметров и предельно-допустимых значений 7.

При поступлении данных с передвижного поста-лидара 14 осуществляют сравнение их с соответствующими им расчетными параметрами, хранящимися в базе данных расчетных параметров и предельно-допустимых значений 7.

Результаты сравнения текущих параметров с расчетными параметрами, и/или прогнозных параметров с расчетными параметрами, и/или данными с передвижных постов с расчетными параметрами поступают на вход порогового устройства 9. В случае превышения заданного в пороговом устройстве 9 порога информация поступает в блок моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию 10.

В блоке моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию 10 осуществляется моделирование последствий при заданных текущих и/или прогнозных параметрах, и/или данными с передвижных постов, среди которых один или несколько параметров превысили заданный в пороговом устройстве 9 порог.

По результатам определения последствий формируются рекомендации по реагированию. Для получения оперативной информации, поступающей от инженерных систем при наступлении нештатной ситуации (срабатывании порогового устройства 9), также могут быть определены возможные последствия.

Информация о последствиях и рекомендациях по реагированию поступает на вход блока формирования и передачи сообщений и команд управления 11, в котором осуществляется формирование сообщений заданного формата для передачи городским диспетчерским службам 15. При необходимости, определяемой пользователем системы, может быть осуществлена передача команд управления на блок управления инженерными системами 12 в соответствии с рекомендациями по реагированию.

В результате такого регулирования осуществляется автоматизированный дистанционный контроль за всеми параметрами системы, что позволяет оперативно вмешиваться в процесс внештатной (аварийной) ситуации и поддерживать необходимый уровень экологической безопасности, т.е. расширить функциональные возможности предложенной системы.

Система прогнозирования и распределения выбросов (проливов) аварийно химически опасных веществ, содержащая блок инженерных систем, блок сбора параметров работы, базу данных трендов параметров, блок экстраполяции трендов, базу данных текущих параметров, блок моделирования работы и определения расчетных значений параметров, базу данных расчетных параметров, блок сравнения, пороговое устройство, блок моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию, блок формирования и передачи сообщений и команд управления, блок управления инженерной системой, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены база данных метеослужбы, передвижной пост-лидар, блок городской диспетчерской службы, причем первый выход блока инженерных систем соединен с входом блока сбора параметров работы, второй выход блока инженерных систем соединен с первым входом блока моделирования работы и определения расчетных значений параметров, выход блока моделирования работы и определения расчетных значений параметров соединен с входом базы данных расчетных параметров, первый выход базы данных метеослужбы соединен со вторым входом блока моделирования работы и определения расчетных значений параметров, второй выход базы данных метеослужбы соединен с входом передвижного поста-лидара, выход передвижного поста-лидара соединен с первым входом блока сравнения, первый выход блока сбора параметров работы соединен с входом базы данных трендов параметров, второй выход блока сбора параметров работы соединен с входом базы данных текущих параметров, выход базы данных трендов параметров соединен с входом блока экстраполяции трендов, выход блока экстраполяции трендов соединен со вторым входом блока сравнения, выход базы данных текущих параметров соединен с третьим входом блока сравнения, выход базы данных расчетных параметров соединен с четвертым входом блока сравнения, выход блока сравнения соединен с входом порогового устройства, выход порогового устройства соединен с входом блока моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию, выход блока моделирования и определения последствий и рекомендаций по реагированию соединен с входом блока формирования и передачи сообщений и команд управления, первый выход блока формирования и передачи сообщений и команд управления соединен с входом блока управления инженерной системой, второй выход блока формирования и передачи сообщений и команд управления соединен с входом блока городской диспетчерской службы, выход блока управления инженерной системой соединен с входом блока инженерных систем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к динамической коррекции выходных сигналов систем с целью компенсации возникших в ходе их эксплуатации повреждений, а также воздействующих на систему возмущающих факторов или имитации нештатных (аварийных) ситуаций по информации о штатном функционировании объекта.

Изобретение относится к судовождению и предназначено для оперативной идентификации математической модели судна в реальном масштабе времени. .

Изобретение относится к способу управления и/или регулирования промышленного процесса для изготовления или обработки продуктов. .

Изобретение относится к системам числового программного управления (ЧПУ) станками. .

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для статистической оценки показателя частоты воздействия дестабилизирующих факторов при моделировании процедуры распознавания сложного динамического объекта на временном интервале.

Изобретение относится к управлению технологическими процессорами. .

Изобретение относится к компьютерной системе, основанной на программном обеспечении предсказательной модели одиночной скважины (SWPM). .

Изобретение относится к системам контроля и управления техническим процессом. .

Изобретение относится к автоматической оперативной калибровке моделей ввода-вывода. .

Изобретение относится к обнаружению аномалий работы схемы для регулирования статорных клапанов в компрессорах турбореактивного двигателя Технический результат - оптимизация времени расчета для обнаружения аномалии поведения двигателя. Изобретение предусматривает способ и систему для обнаружения аномалий в авиационном двигателе (1), содержащие: средство (5) для определения модели поведения средства (21) управления упомянутого авиационного двигателя (1) с использованием временной регрессии, моделирующей поведение упомянутого средства (21) управления в зависимости от набора данных, относящегося к упомянутому средству управления и включающего в себя измерения прошлых поведений, а также измерения состояний и команд упомянутого средства (21) управления; средство (5) для непрерывного перерасчета упомянутой модели поведения для каждого нового набора данных; и средство (5) для контроля статистической вариации упомянутой модели поведения, для того чтобы обнаруживать аномалию поведения упомянутого средства управления, представляющую аномалию работы упомянутого двигателя (1). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к способу управления компрессорной станции. Способ управления компрессорной станцией (1), которая включает в себя по меньшей мере несколько объединенных друг с другом в сеть компрессоров (2), может не только формировать стратегии переключений посредством электронной системы (3) управления для оказания влияния на количество имеющейся в распоряжении одного или нескольких пользователей станции (1) сжатой текучей среды в станции (1), но и в состоянии приспосабливать имеющееся в распоряжении одного или нескольких пользователей станции (1) количество сжатой текучей среды к будущим условиям работы станции (1) адаптивно к отбираемому количеству сжатой текучей среды из станции. Перед запуском стратегии переключений разные стратегии переключений проверяют способом прогностического моделирования, взяв за основу модель станции (1), из проверенных стратегий переключений с помощью по меньшей мере одного установленного критерия качества выбирают относительно наиболее предпочтительную стратегию переключений и выбранную стратегию переключений направляют системе (3) для выполнения в станции. Изобретение направлено на обеспечение возможности заблаговременно предвидеть изменение давления в компрессорной станции. 3 н. и 35 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к способу автоматического регулирования системы, в частности к устройству регулирования напряжения статора в генераторе переменного тока. Технический результат - снижение возмущения состояния системы, приближая реальное состояние к идеальному состоянию, обеспечивая стабильность системы. Согласно заявленному способу производят измерение множества параметрических характеристик системы, и в котором по меньшей мере один параметр управления используется как функция измеренных параметров; выбирают номинальную рабочую точку системы; определяют номинальную модель, описывающую систему в этой номинальной рабочей точке; определяют набор характеристических моделей возможных отклонений от номинальной модели; параметризуют отклонение от номинальной модели системы посредством разложения по всем отклонениям моделей из набора моделей, представляющих возможные изменения, от номинальной модели; минимизируют заданный критерий оптимизации путем изменения по меньшей мере одного из полученных ранее параметров отклонения от номинальной модели системы. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для управления равновесным случайным процессом (РСП). Техническим результатом является оптимизация режима управления. Способ заключается в том, что: выделяют для РСП его характеристики, которые рассматривают в качестве координат фазового пространства, в котором протекает РСП; строят для исследуемого РСП в соответствии с априорной информацией о нем эволюционно-симулятивную модель (ЭСМ), взаимно увязывающую координаты фазового пространства, и загружают построенную ЭСМ в память процессорного устройства; выделяют один из расчетных показателей в качестве целевого показателя и исключают его из координат фазового пространства; измеряют с помощью соответствующих датчиков характеристики исследуемого РСП и вводят их в память процессорного устройства в качестве входных сигналов для ЭСМ; находят конкретные значения расчетных показателей для каждого допустимого набора управляющих воздействий и каждого момента воздействия; связывают наборы управляющих воздействий логическими связями; загружают в память процессорного устройства установленные логические связи между управляющими воздействиями и их предельные значения; находят с помощью алгоритма динамического программирования для решения булевых задач, загруженного в память процессорного устройства, оптимальное управление в виде однозначно определенных наборов управляющих воздействий в каждый момент воздействия на весь период управления. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к системам управления, в которых режимы работы для достижения заданного критерия выбираются с использованием моделирующих устройств. Технический результат - расширение функциональных возможностей модели за счет обеспечения возможности моделирования распределения потоков энергии и вещества. Первый уровень иерархии модели содержит блоки параметров рыночного окружения, выбора оборудования, энерготехнологических процессов различного назначения, сельскохозяйственного биологического объекта, биологических и технических средств обеспечения, технических средств обеспечения микроклимата, возобновляемых источников энергии, блоки приборов учета потребляемой энергии, потока вещества и производимой продукции, блок управления. Второй уровень иерархии модели содержит счетчики потоков энергии и вещества, блок преобразования энергии, блок преобразования вещества. Третий уровень иерархии модели содержит совокупность стандартных энергетических операторов, в соответствии с учитываемыми видами энергии выполненных с возможностью моделирования взаимозависимости поперечной и продольной координат. Работа модели заключается в формировании сигналов, соответствующих потокам вещества и энергии в системе, и оптимизации режимов управления системой по критерию энергоемкости. 6 ил.

Изобретение относится к способу компьютерной генерации управляемой данными модели технической системы, в частности газовой турбины или ветрогенератора. Управляемая данными модель обучается предпочтительно в областях тренировочных данных с низкой плотностью. Оценщик плотности выдает для наборов данных из тренировочных данных соответственно доверительный уровень, который тем выше, чем больше схожесть соответствующего набора данных с другими наборами данных из тренировочных данных, причем посредством управляемой данными модели воспроизводят наборы тренировочных данных соответственно с модельной ошибкой. Посредством оценщика плотности и управляемой данными модели, обученными на соответствующем этапе итерации, отбирают или взвешивают наборы данных из тренировочных данных для обучения на следующем этапе итерации, причем наборы данных из тренировочных данных с низкими доверительными уровнями и большими модельными ошибками отбирают скорее или взвешивают выше. Генерированная модель данных обучается быстрее и с малыми вычислительными ресурсами. За счет установления критериев оптимизации, например низких токсичных выбросов или малой динамики сгорания в газовой турбине, можно увеличить срок службы технической системы при ее эксплуатации. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области повышения энергетической эффективности машин, оборудованных активным рабочим органом непрерывного действия, который имеет возможность изменять нагрузочный режим в процессе выполнения технологической операции. Технический результат - снижение энергоемкости. Суть изобретения состоит в том, что на прототипе машины экспериментальным путем при заданной частоте вращения ω, пошагово изменяя нагрузку на рабочий орган, которая фиксируется в виде величины H, определяют производительность Q машины и мощность N приводного двигателя. Затем путем аппроксимации экспериментальных данных по методу наименьших квадратов находят функциональные зависимости от параметра H производительности и мощности на привод машины. На основе установленных зависимостей определяют функциональную зависимость энергоемкости , где C - конвертирующая способность (коэффициент качества) рабочего органа, M - текущее значение крутящего момента на приводном валу, ΜХ - момент холостого хода трансмиссии. Определяют граничное значение энергоемкости WудГР=1,1(1/C) и вычисляют потребную мощность приводного двигателя NГР≥11MХ·ω. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх