Система для определения показателей надёжности сетей водоснабжения

Изобретение относится к области городского водопровода. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы, а именно в возможности определения показателей аварийности труб водопроводных сетей, имеющих выделенные зоны, эксплуатируемые под различным давлением, и показателей ремонтопригодности участков водопроводных сетей в виде интенсивностей ремонта в зависимости от их материала и диаметра. Такой результат достигается за счет того, что система содержит блок первичной обработки информации и блок расчета показателей надежности элементов сети, выполненный с возможностью определения показателей надежности труб. 6 ил.

 

Описание изобретения

Изобретение относится к области городского водопровода и предназначено для определения показателей надежности сетей водоснабжения в соответствии с требованиями №416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении».

Известно устройство, снабженное блоком первичной обработки информации, блоком сбора и обработки информации о структурных повреждениях и блоком сбора и обработки информации о функциональных изменениях трубопроводов (см. патент РФ №2237784 (приоритет от 25.03.2003) «Устройство для анализа надежности трубопроводов городской водоотводящей сети»).

Данное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, поскольку предназначено только для обработки первичной эксплуатационной информации, необходимой для оценки фактических показателей надежности, и поэтому с его применением невозможно спрогнозировать показатели надежности сетей, например, на стадии проектирования.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является «Система для определения показателей надежности и бесперебойности сетей водоснабжения и водоотведения». Заявка на изобретение №2013140120. Российская Федерация. МПК G06Q 50/06 (2012.01). Дата публикации заявки: 10.03.2015, бюл. №7. Положительное решение о выдаче патента на изобретение от 25.05.2015 г.

Известная система включает в себя:

- блок первичной обработки информации, выполненный в виде параллельно присоединенных к входу блока, по меньшей мере, ячеек ввода информации по количеству участков n, по длинам участков , диаметрам участков Dj, расходам участков qj сети, где 0<j≤n, продолжительности расчетного периода показателям надежности колодцев, показателям надежности труб или материалов труб, выходы которых соединены с выходом блока;

- блок расчета показателей надежности элементов сети, выполненный в виде параллельно присоединенных к входу блока ячеек расчета показателей надежности труб, расчета интенсивностей отключения участков, расчета интенсивностей ремонта участков, расчета комплексных показателей ремонтопригодности участков, выходы которых присоединены к выходу блока;

- блок определения вероятностных показателей надежности сети, выполненный в виде параллельно присоединенных к входу блока ячеек расчета вероятности нахождения j-го участка во время t в состоянии отказа, расчета вероятности нахождения сети во время t в работоспособном состоянии, расчета вероятности нахождения сети во время t в частично-работоспособном состоянии, выходы которых соединены с выходом блока.

Имеются варианты развития, когда ячейка расчета показателей надежности труб выполнена с возможностью определения интенсивности отказов асбестоцементных труб сетей водоотведения по формуле

,

чугунных труб по формуле

,

керамических труб по формуле

,

железобетонных труб по формуле

,

пластмассовых труб по формуле

,

где - интенсивность отказов труб j-го участка, 1/(год·км); Dj - диаметр труб j-го участка, м.

Система для определения показателей надежности и бесперебойности сетей водоснабжения и водоотведения имеет ограниченные функциональные возможности, поскольку ее применение не позволяет:

- оценить показатели аварийности труб водопроводных сетей, имеющих выделенные зоны, эксплуатируемые под различным давлением;

- оценить показатели ремонтопригодности участков водопроводных сетей в виде интенсивностей ремонта в зависимости от их материала и диаметра.

Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей системы.

Поставленная задача решена так, что в известной системе, включающей блок первичной обработки информации, выполненный в виде параллельно присоединенных к входу блока, по меньшей мере, ячеек ввода информации по количеству участков n, диаметрам участков Dj, где 0<j≤n, материалов труб, выходы которых соединены с выходом блока, блок расчета показателей надежности элементов сети, выполненный в виде параллельно присоединенных к входу блока ячеек расчета показателей надежности труб, расчета интенсивностей ремонта участков, выходы которых присоединены к выходу блока, при этом выход блока первичной обработки информации соединен с входом блоков расчета показателей надежности элементов сети в соответствии с настоящим изобретением:

- система дополнительно снабжена присоединенной к входу блока первичной обработки информации ячейкой ввода информации по давлению Pj в трубах, выход которой соединен с выходом блока первичной обработки информации;

- ячейка расчета показателей надежности труб выполнена с возможностью определения интенсивности отказов чугунных труб по формуле

,

то же, для стальных труб по формуле

,

то же, для полиэтиленовых труб по формуле

,

где - интенсивность отказов труб j-го участка, 1/(год·км); Dj - диаметр труб j-го участка, мм, Pj - давление в трубах j-го участка, метры водяного столба/10 (м.в.с/10);

- ячейка расчета интенсивностей ремонта участков выполнена с возможностью определения интенсивности ремонта чугунных труб по формуле

,

то же, стальных труб по формуле

,

то же, полиэтиленовых труб по формуле

,

где µj - интенсивность ремонта труб j-го участка, 1/час.

Отличительными признаками заявляемой системы для определения показателей надежности сетей водоснабжения являются:

1. Дополнительное снабжение системы ячейкой ввода информации по давлению Pj в трубах.

2. Присоединение ячейки ввода информации по давлению Pj в трубах к входу блока первичной обработки информации.

3. Соединение выхода ячейки ввода информации по давлению Pj в трубах с выходом блока первичной обработки информации.

4. Выполнение ячейки расчета показателей надежности труб с возможностью определения интенсивности отказов чугунных труб по формуле

5. Выполнение ячейки расчета показателей надежности труб с возможностью определения интенсивности отказов стальных труб по формуле

6. Выполнение ячейки расчета показателей надежности труб с возможностью определения интенсивности отказов полиэтиленовых труб по формуле

7. Выполнение ячейки расчета интенсивностей ремонта участков с возможностью определения интенсивности ремонта чугунных труб по формуле

8. Выполнение ячейки расчета интенсивностей ремонта участков с возможностью определения интенсивности ремонта стальных труб по формуле

9. Выполнение ячейки расчета интенсивностей ремонта участков с возможностью определения интенсивности ремонта полиэтиленовых труб по формуле

По сведениям, имеющимся у авторов, отличительные признаки №1-9 не известны, что отвечает критерию патентоспособности «новизна».

Совместное применение в заявляемом устройстве указанных отличительных признаков позволяет получить положительный эффект, заключающийся в расширении функциональных возможностей системы, поскольку ее применение позволяет:

- оценить показатели аварийности труб водопроводных сетей, имеющих выделенные зоны, эксплуатируемые под различным давлением. Это стало возможным благодаря совместному применению отличительных признаков 1-6;

- оценить показатели ремонтопригодности участков водопроводных сетей в виде интенсивностей ремонта в зависимости от их материала и диаметра. Это стало возможным благодаря совместному применению отличительных признаков 7-9.

Таким образом, все отличительные признаки являются существенными. Предлагаемая авторами система отличается от прототипа конструктивно. На фиг. 1 представлена схема предлагаемой «Системы для определения показателей надежности сетей водоснабжения», на фиг. 2 - зависимость интенсивности отказов чугунных труб сетей водоснабжения от их диаметра Dj и давления в них Pj, на фиг. 3 - то же, для стальных труб, на фиг. 4 - то же, для полиэтиленовых труб, на фиг. 5 - сравнение зависимостей интенсивностей ремонта труб из чугуна, стали и полиэтилена от их диаметров, на фиг. 6 в табличной форме представлен пример определения показателей надежности сети водоснабжения - приведены результаты расчетов показателей интенсивностей отказов труб и интенсивности восстановления участков труб µj, для водопроводной сети, состоящей из n=16 участков.

Система содержит (см. фиг. 1):

- блок 1 первичной обработки информации;

- блок 2 расчета показателей надежности элементов сети;

- блок 1 первичной обработки информации, выполненный в виде параллельно присоединенных к входу блока, по меньшей мере, ячейки 3 ввода информации по количеству участков n, ячейки 4 ввода информации по диаметрам участков Dj, где 0<j≤n, ячейки 5 ввода информации по материалам труб, ячейки 6 ввода информации по давлению Pj в трубах, выходы которых соединены с выходом блока 1 первичной обработки информации;

- блок 2 расчета показателей надежности элементов сети, выполненный в виде параллельно присоединенных к входу блока ячейки 7 расчета показателей надежности труб, ячейки 8 расчета интенсивностей ремонта участков, выходы которых присоединены к выходу блока 2 расчета показателей надежности элементов сети.

При этом выход блока 1 первичной обработки информации присоединен к входу блока 2 расчета показателей надежности элементов сети.

Система работает следующим образом.

В блок 1 сбора первичной информации (фиг. 1) по каналам внешней связи (на чертежах не показаны) вводится следующая информация о сетях водоснабжения:

- по количеству участков n - в ячейку 3;

- по диаметрам участков Dj - в ячейку 4;

- по показателям материалов труб - в ячейку 5;

- по давлению в трубах Pj - в ячейку 6.

В блоке 2 расчета показателей надежности элементов сети производится расчет:

- показателей надежности труб - в ячейке 7, которая выполнена с возможностью определения интенсивностей отказов труб сетей водоснабжения по зависимостям, приведенным в формуле изобретения в зависимости от их материала, диаметра Dj и давления Pj. В частности, для чугунных труб по формуле

,

то же, для стальных труб по формуле

,

то же, для полиэтиленовых труб по формуле

,

где - интенсивность отказов труб j-го участка, 1/(год·км); Dj - диаметр труб j-го участка, мм, Pj - давление в трубах, м.в.с/10.

Например, при диаметре чугунных труб j-го участка Dj=200 мм и давлении в трубе 32,5 метра водяного столба (м.в.с.) интенсивность отказа равна . Информация о материалах, диаметрах труб и давлении воды в них поступает из блока первичной обработки информации (ячейки 4, 5, и 6).

- интенсивностей ремонта участков - в ячейке 8, которая выполнена с возможностью определения интенсивности ремонта участков µj сети водоснабжения в зависимости от материала и диаметра. В частности, для чугунных труб по формуле

,

то же, стальных труб по формуле

,

то же, полиэтиленовых труб по формуле

,

где µj - интенсивность ремонта труб j-го участка, 1/час.

Например, при диаметре участка чугунных труб Dj=200 мм интенсивность ремонта участка будет равна µj=1/(0,0195·Dj+18,61)=1/(0,0195·200+18,61)=0,044, 1/час.

Достоверность применяемых зависимостей для определения интенсивностей отказов и ремонтов подтверждена обработкой первичной информации об авариях и ремонтах водопроводной сети Санкт-Петербурга протяженностью 5493,238 км за 5 лет. Результаты обработки приведены на фиг. 2-6. В частности:

- на фиг. 2 показано изменение интенсивности отказов чугунных труб в зависимости от их диаметра Dj при давлении Pj=17,5 м.в.с. (позиция 9), при давлении Pj=27,5 м.в.с. (позиция 10), Pj=32,5 м.в.с. (позиция 11), Pj=37,5 м.в.с. (позиция 12), Pj=42,5 м.в.с. (позиция 13), Pj=47,5 м.в.с. (позиция 14), Pj=62,5 м.в.с. (позиция 15);

- на фиг. 3 показано изменение интенсивности отказов стальных труб в зависимости от их диаметра Dj при давлении Pj=17,5 м.в.с. (позиция 16), при давлении Pj=27,5 м.в.с. (позиция 17), Pj=32,5 м.в.с. (позиция 18), Pj=37,5 м.в.с. (позиция 19), Pj=42,5 м.в.с. (позиция 20), Pj=47,5 м.в.с. (позиция 21), Pj=62,5 м.в.с. (позиция 22);

- на фиг. 4 показано изменение интенсивности отказов чугунных труб в зависимости от их диаметра Dj при давлении Pj=17,5 м.в.с. (позиция 23), при давлении Pj=27,5 м.в.с. (позиция 24), Pj=32,5 м.в.с. (позиция 25), Pj=37,5 м.в.с. (позиция 26), Pj=42,5 м.в.с. (позиция 27), Pj=47,5 м.в.с. (позиция 28), Pj=62,5 м.в.с. (позиция 29);

- на фиг. 5 показано изменение интенсивности ремонтов труб в зависимости от их диаметра Dj и материала: для чугунных (позиция 30); то же, стальных труб (позиция 31), то же, полиэтиленовых труб (позиция 32).

Обработка результатов, приведенных на фиг. 2-5, позволила получить следующие зависимости:

- для чугунных труб

- для стальных труб

- для полиэтиленовых труб

где - интенсивность отказов труб j-го участка, 1/(год·км); Dj - диаметр труб j-го участка, мм; Pj - давление в трубах j-го участка, м. в. с/10; µj - интенсивность ремонта труб j-го участка, 1/час.

- на фиг. 6 в качестве примера определения показателей надежности сетей водоснабжения в табличной форме приведены результаты расчетов показателей интенсивностей отказов труб и интенсивности восстановления участков труб µj для водопроводной сети, состоящей из n=16 участков.

Полученные показатели в зависимости от задач могут быть применены, например, при декларировании показателей надежности и бесперебойности систем водоснабжения, в соответствии с требованием ФЗ №416 «О водоснабжении и водоотведении №».

Таким образом, предлагаемая система соответствует критерию «промышленная применимость».

Система для определения показателей надежности сетей водоснабжения, содержащая блок первичной обработки информации, выполненный в виде параллельно присоединенных к входу блока, по меньшей мере, ячеек ввода информации по количеству участков n, диаметрам участков Dj, где 0<j≤n, материалов труб, выходы которых соединены с выходом блока, блок расчета показателей надежности элементов сети, выполненный в виде параллельно присоединенных к входу блока ячеек расчета показателей надежности труб, расчета интенсивностей ремонта участков, выходы которых присоединены к выходу блока, при этом выход блока первичной обработки информации соединен с входом блоков расчета показателей надежности элементов сети, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена присоединенной к входу блока первичной обработки информации ячейкой ввода информации по давлению Pj в трубах, выход которой соединен с выходом блока первичной обработки информации, ячейка расчета показателей надежности труб выполнена с возможностью определения интенсивности отказов чугунных труб по формуле λ о т к а з j = 2,04 D j 0,6 ( 1 + P j 0,9 ) , то же, для стальных труб по формуле λ о т к а з j = 5,6 D j 0,7 ( 1 + P j 0,7 ) , то же, для полиэтиленовых труб по формуле λ о т к а з j = 1,7 D j 0,7 ( 1 + P j 0,8 ) , где λотказ j - интенсивность отказов труб j-го участка, 1/(год·км); Dj - диаметр труб j-го участка, мм, Pj - давление в трубах j-го участка, м.в.с./10, ячейка расчета интенсивностей ремонта участков выполнена с возможностью определения интенсивности ремонта чугунных труб по формуле µj=1/(0,0195·Dj+18,61), то же, стальных труб по формуле µj=1/(0,0397·Dj+19,637), то же, полиэтиленовых труб по формуле µj=1/(0,0131·Dj+27,807), где µj - интенсивность ремонта труб j-го участка, 1/час.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для обработки и прогнозирования значений временных рядов данных или непрерывных функциональных зависимостей.

Изобретение относится к области передачи данных. Техническим результатом является уменьшение потребления полосы частот и добавление логики отказоустойчивости к транспортному уровню протокола связи.
Изобретение относится к системе организации процесса электронной торговли финансовыми инструментами. Технический результат заключается в автоматизации процесса генерации, анализа и коррекции Торговых распоряжений и проведения соответствующих им Торговых операций.

Изобретение относится к технологиям защиты электронных данных. Техническим результатом является уменьшение ложных срабатываний при обнаружении мошеннических транзакций за счет настройки размера фрейма.

Изобретение относится к способу и устройству совместного использования несколькими пользователями. Технический результат заключается в снижении операционных и временных расходов, затрачиваемых пользователем при совместном использовании контента между приложениями на вычислительном устройстве.

Изобретение относится к технологиям электронного обмена сообщениями. Техническим результатом является обеспечение возможности пользователю многопользовательского чата определять количество пользователей, прочитавших каждое из сообщений, переданных в данном чате.

Изобретение относится к средствам распространения нацеленных сообщений. Технический результат заключается в улучшении защиты и конфиденциальности пользователей.

Группа изобретений относится к средствам обработки банкнот. Технический результат заключается в повышении быстродействия и точности обработки.

Изобретение относится к автоматизированной системе управления предприятием. Технический результат заключается в обеспечении автоматизации управления планированием.

Изобретение относится к системам водоотведения и может быть использовано для оценки сбросов сточных вод в окружающую среду. Сущность: система включает модуль перекачки воды, модуль контрольно-измерительных параметров и модуль анализа диагностируемых параметров.

Изобретение относится к области городского водопровода и канализации и предназначено для определения и обеспечения показателей надежности и бесперебойности сетей водоснабжения и водоотведения.

Изобретение относится к области городского водопровода и канализации и предназначено для определения показателей надежности и бесперебойности сетей водоснабжения и водоотведения.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам эксплуатации низковольтной или высоковольтной кабельной сети, проложенной, по крайней мере, частично в коллекторах и/или тоннелях, и может быть использовано при строительстве трубопроводов с минитоннелями в их составе под действующими транспортными магистралями без перерыва движения по ним в сложных горно-геологических условиях.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам эксплуатации канализационной сети, и может быть использовано при строительстве трубопроводов с минитоннелями в их составе под действующими транспортными магистралями без перерыва движения по ним в сложных горно-геологических условиях.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения подземных сооружений, и может быть использовано при строительстве трубопроводов различного назначения с мини-тоннелями в их составе под действующими транспортными магистралями без перерыва движения по ним в сложных горно-геологических условиях, в том числе при наличии обводненных грунтов в основании тоннеля.

Изобретение относится к области водоснабжения и теплоэнергетики и может быть использовано в системах магистральных сетей водо- и теплоснабжения. .

Изобретение относится к области контроля технического состояния городской канализации. .

Изобретение относится к области строительной техники, в частности к сантехническим работам. .
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, в качестве способа поиска перевозок посредством получения и преобразования эквивалентных информации последовательностей компьютерных кодов и автоматизированного комплекса для его осуществления. Решаемой изобретением задачей является совершенствование способов поиска перевозки с достижением технического результата в виде появления вероятности нахождения более дешевой перевозки. Это достигается с помощью автоматизированного способа поиска перевозок, по которому производят базовый и дополнительные запросы к источнику информации. Указанный технический результат достигается также с помощью автоматизированного комплекса для осуществления предложенного способа, составленного из взаимосвязанных между собой блоков: блока получения запросов от пользователя, блока хранения данных и построения, блока отправки и получения данных в/из источника или источников информации и блока выдачи информации пользователю. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх