Устройство для контроля параметров
(72) Авторы изобретения
Н. Н. Русанов, E. В. Кузнецов, Н. Б. Бакулин
Кустовой информационно-вычислительный ц
Татнефть (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ
Изобретение относится к области централизованного контроля и может быть использовано при цифровой обработке ин- формации о состоянии .объекта, поступающей в вычислительное устройство системы централизованного контроля как от автоматических датчиков, так и вручную.
По основному авт. св. М 849512 известно устройство для контроля пара метров, содержащее запоминающий блок, умножитель, входом соединенный с выходом. блока задания корректирующих коэффициентов, а выходом — со входом первого блока сравнения, и первый .сумматор, а также счетчик и последовательно соединенные блок выбора минимального значения и первый блок вычитания, последовательно соединенные первый ключ, блок выбора максимального значения, второй блок вычитания, второй блок срав-20 нения и второй ключ, последовательно соединенные первый квадратор, второй сумматор и йервый делитель и последовательно соединенные второй делитель, втЬ2 рой квадратор, третий блок вычитания и блок вычисления квадратного корня, причем выходы первого сумматора и первого блока сравнения подключены соответственно к первым входам второго делителя и первого ключа, входы счетчика, блока выбора минимального значении, первого сумматора и первого квадратора и второй вход первого ключа соединены с выходоМ запоминающего блока, выход счетчика подключен- ко входу блока задания корректирующих коэффициентов и ко вторым входам первого и второго делителей, вто рые выходы первого и второго блоков сравнения подключены соответственно к первому и второму входам запоминающего блока, выход первого блока вычитания подключен ко второму входу первого блока сравнения, а второй вход — к выходу второго делителя и ко вторым входам второго блока вычитания и второго ключа, . вторые:входы умножителя и третьего блока вычитания подключены соответственно к выходам блока вычисления квадратного
3 бММЬ 4 корня и первого делителя, а второй вход,, второго блока сравнения подсоединен к выходу умножителя („1).
Известное устройство обрабатывает выборки ограниченного объема, так как . значения корректирующих коэффициентов табулированы только для 6 50, гДе Nобъем выборки, что приводит к невысокой достоверности результатов контроля параметров в случае их сильного искаже 16 ния помехами, когда ограниченный объ.+ ем выборки недостаточен для получения достоверных результатов.
Предварительный расчет значений корректирующих коэффициентов для и v 50 >s связан с необходимостью выполнения тру» доемких вычислений, а хранение коррек тирующих коэффициентов в блоке задания корректирующих коэффициентов приводит к увеличению аппаратурных затрат. 20
Целью изобретения является повышение достоверности результатов контроля.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля параметров введены третий ключ и последова- 2з тельно соединенные третий блок сравнения, четвертый ключ и блок функциональ» ного преобразования, выходом подключенный ко входу умножителя, второй выход третьего блока сравнения через третий зо ключ соединен со входом блока задания: корректирующих коэффициентов, а вход третьего блока сравнения и вторые входы третьего и четвертого ключей подключены к выходу счетчика.
Работа устройства заключается в следующем.
Для получения исходной выборки объема и определяются статистические характеристики (среднее значение И 3 и 40 среднее квадратичное отклонение д И 3) и корректирующий множитель /LE ) (значение
@CD J при заданной доверительной вероятности, равной обычно 0,95, зависит or объема выборки).
Выбирается минимальное значение из исходной выборки > 4р 3и проверяется выполнение условия (Х „. Если это условие выполняется, то Хьщ Сй3удаляется из исходной выборки .как недостоверное,, искаженное помехами, и описанная процедура повторяется до тех пор, пока условие (1) не нарушится. После каждого удаления недостоверного минимального зоачения объем выборки уменьшается на единицу, указанные статистические характеристики пересчитыва ются, .и задается другое значение корректирующего коэффициента, соответствую щего .фактическому объему выборки. При нарушении условия (l) подвергаютcs последовательной проверке максималь : ные значения as оставшейся выборки аналогично описанной выше процедуре проверки минимальных значений. Значения корректирующих коэффициентов д ИД.для И Ф 50 содержатся в блоке задан и корректирующих коэффициентов„ представлякяцем совокупность запомина ющих элементов (регистров), в которых хранятся константы Я И g, В случае И у 50 значения /gag вычисляются по формуле при заданной до-. верительной вероятности p = 0,95; 2 (- ) й-ж(и). ь+о ЬЖО ® Юи-5) где U (И)= Ч (1--- - ) 0,025 И g()- функция, обратная функции нормального распределения. Зависимость (2) реализуется блоком функционального преобразования. После удаления всех недостоверных значений за истинное значение измеряемого параметра принимается среднее значение для оставшейся выборки. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит запоминающий блок 1, информационный вход которого является входом устройства, счетчик 2, блоки выбора минимального 3 и максимального 4 значений, первый 5 и второй 6 (накапливающие) сумматоры, первый 7 и второй 8 делители, блок 9 задания корректирующих коэффициентов, первый 10 и второй 11 квадраторы, первый 12, второй 1 3 и третий 14 блоки вычитания, блок 15 извлечения квадратного корня, умножитель 16, первый 17, второй 18 и третий 1 9 блоки сравнения, первый 20 второй 21, третий 22 н четвертый 23 ключи и блок 24 функцн он альн ого прео бразовання. Блок 3 выбора минимального значения содержит элемент памяти и элемент сравкения по минимуму, причем первый и второй входы элемента сравнения по минимуму подключены соответственно к входному.зажиму блока 3 выбора минимального значения и к первому выходу элемента памяти, выход элемента сравнения по ми нимуму подключен ко входу элемента, 1памяти, а выход элемента памятиИ >E>1=- 7 Х С „ 3 1=1 5 Q к выходному зажиму блока выбора мини,, Мального значения. Блок 4 выбора максимального эначе .. ния аналогичен блоку 3 выбора минимального значения, за исключением того-,что в него входит элемент сравнения по максимумуе Елок 9 задания корректирующих коэффициентов представляет совокупность за; поминающих элементов (регистров)., в которых хранятся константы, зависящие от объема выборки. ) Б нок 24 функционально î преобразова ния реализует зависимость (2), т.е. по . значению объема выборки И определяет величину f (у1,у и содержит набор нелинейных - преобразователей. Устройство работает при автоматичеоком сборе информации следующим обрезом. На вход устройства подаются измененные через определенные интервалы време ° ни и оцифрованные значения Х Ц;Дсигнала датчика измеряемого параметра, которые фиксируются в запоминающем блоке 1. Полученная исходная выборка из запоминающего блока 3. поступает на счетчик 2, где определяется ее обьемы, на блок 3 выбора минимального значения, где определяется минимальное значение Х в п1 EN) из полученной выборки., на первый 5 на; капливающий сумматор, в котором опрееляется сумма всех значений выборки K(4„ ); на второй 3.1 квадратор,rrge зйачения Х1 111возвоцятся и квадрат, и на первый 20 ключ. Работа счетчика 2 прекращается по истечении некоторого заданного отрезка времени, определяемого иэ соображений достаточности выборки и требований быстродействия устройства. Сигнал на запуск счетчика 2 и сигнал для прерыва- ния счета подаются программным блоком, который задает порядок опроса датчиков, интервал времени между последовательными опросами одного и того же датчика и время счета выборки. Программный блок т г и цепи управления .счетчиком 2- на схеме не показаны. И Полученная сумма X Н „ )с выхода 1=4 первого 5 накапливающего сумматора подается на. первый вход первого 7 дещмтеля, m второй вход которого подается .. значение объема выборки с выхода счет-чика 2. С выхода 7 делителя среднее значение выборки 98088 6. через первый 10 квадратор подается на первый вход третьего 14 блока вычитаНнн т С Выхода втОрОгО 1 1 квадраторй зна 5, чение ХЩ3 подается на второй 6 наЯ. капливающий: сумматор, где определяется z fy(t;)l.пввувевввя ауввяв востуввет йа первы и вход второго 8 делителя, на второй вход которого подается значение о объема выборки,И с выхода счетчика.2.. С выхода второго 8 делителя второй начальный статистический момент выборки r ф сь3= -„k)YH, 3) 15 1=1 подается на второй вход третьего 14 бло» ,ка вычитания, в котором определяется I оценка дисперсии выборки д Ъ )ф ЬфВЪ). Ф Полученная оценка Д И3с выхода третьщ его 14 блока вычитания подается на блок 15 извлечения квадратного корня, где вычисляется оценка среднего квадратного отклонения выборки с1 /le). Значение объема выборки 4 подается 25 на первые входы третьего 22 и четвер того 23 ключей и на вход третьего 19 блока сравненйя, в котором сравнивается, с пРедельным значением 1„ е =50. Если ФФ 50, то третий 19 блок сравнения вы» . зо дает сигнал "1, идущий с его первого выхода на второй вход третьего 22 ключа, который открывается и пропускает значение на .блок 9 задания корректирующих коэффициентов. Четвертый 23 ключ при этом закрыт сигналом "0, поданным на его второй вход со второго выхода третьего 19 блока сравнения, ЕСЛИ Q7 50, тО трЕтИй 22 КЛЮЧ Эа4в крывается по сигналу О, идущему на 4„ его второй вход с первого выхода- третьего 19 блока сравнения, а четвертый 23 ключ открывается по сигналу 3.", поступающему на его второй вход со вто рого выхода третьего 19 блока сравне45 ния, и пропускает значение объема выборки lq на блок 24 функционального преобразования, который реализует зависимость {2). Таким. образом, в зависимости от объ ема выборки 4, значение корректирующего коэффициентами )задается либо блоком 9 50 задания корректирующего коэффициента (если И» 50), либо блоком 24 функционального преобразования (если > 50) и поступает на второй вход умножителя 16, на первый выход которого подается оценка среднего квадратичного отклонения К И J с выходя блока 15 извлечения квадратно-. ° го корня.. 55 Умножитель .16 вычисляет произведе ние д3 фСи которое подается на вторые входы первого 17 и второго 18 блоков сРаВНеНИЯ. Полученное блоком 3 выбора мини мального значения, минимальное значение Ут нЩподается на первый вход первого 12 блока вычитания, на второй вход которого поступает среднее"значение ЖЬ3 с выхода первого 7 делителя. Абсщпотное значение разности Хщ п- и фоступает на первый вход первого, 17 блока сравнения. Если X qр СИ -щ и J ) рД и фу), то первый блок 17 сравнения вырабатывает сигнал "1, идущий с его второго выхода на первый вход запоминающего блока 1, в котором стирается значениеМщ пГи1 как недостоверное. Над оставшимся (11-1 )-HM значением повторяются все вышеописан ные операции до тех пор, пока не будет выполнено условие „„;„L - 3- Ь-L3 )(d pgg)ypgy) (3) где 1 - количество удаленных минимал ных значений в исходной выборке, Г = = O„l„2„,„, При выполнении условия (3) первый блох 17 сравнения вырабатывает сигнал 1, идущий с первого выхода на первый вход первого 20 ключа, который пропускает выборку объема (И - 3), оставшуюся в запоминающем блохе 1, через свой второй вход на блок 4 выбора максимального значения, где определяется максимальное значение Х < LN-3 3., Значение Х иц ф4 подается на первый вход второго 13 блока вычитания, на второй вход которого среднее значение MPH-à j с выхода первого 7 делителя. . Абсолютное значение разности ХнщхЬ "0- PA-Г3 J поступает на первый вход второго 18 блока сравнения, на второй вход . которого поступает произведение д (И-fЦ х « Ь-Цс выхода умножителя 16. Если i мок ГИ-Е 3-ю Ги-И! МЬ-<3 - 3, то второй 18 блок сравнения вырабатывает сигнал l", идущий с его второго выхода на второй вход запоминающего блока 1, в котором стирается значение Мщу "13 как недостоверное. Над оставшимся (yi - Р-1)-им значением повторяются описанные выше операции до тех пор пока не будет выполнено условие Х (,) и-<-к)- м и-<- 3 д Ги-<"3 Г - B=K3 (4) где К вЂ” количество удаленных максималь ных значений в исходной выборке, К = - 0,1,2,... 66 8 При выполнении условия (4) второй 18 блок сравнения вырабатывает сигнал 1, идущий с его первого выхода на jIep вход второго ключа 21, на второй 5 вход которого подается среднее значение PNQ-k с выхода первого делителя 7. Второй ключ 21 пропускает среднее значение ж И- -К j на выход устройства, которое принимается за истинное значение измеряемого параметра. Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет последовательную проверку измеренных значений сигнала датчика с учетом статистических свойств полученной выборки любого объема и удаление недостоверных значений, искаженных помехами. Повышение достоверности получаемой информации при контроле объектов имеет 2О существенное народно-хозяйственное значение. Основным источником экономической эффективности от применения предложенного устройства является повышение эф- . фективности контроля и управления объектом на основе более точных значений измеряемых параметров. Экономический эффект от использования предлагаемого устройства на одном нефтегазодобывающем предприятии для контроля и управления объектами добычи и подготовки нефти обуславливается повышением точности измеряемых параметров на 1 ...3%, что снижает неоцределенность в планировании добычи нефти по предприятию ориентировочно на 30... 50 т/сут. Уменьшение неопределенности в планировании добычи нефти снижает потреб4О Ность в матернально-энергетических и трудовых ресурсах. Ориентировочная экономическая эффективность от снижения неопределенности в добыче нефти на 40 т/сут. при себесто45 имости нефти около 8 руб./т составляет s год 40 365 ° 8 = 1 1 5 тыс. руб. Формула изобретения Устройство для контроля параметров по авт. ca. № 849512, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля, в него введены. третий ключ и последовательно соединенные третий блок сравне— ния, четвертый ключ и блок функционального преобразования, выходом подключенный к входу умножителя, второй выход третьего блока сравнения через третий Тираж 872 Подписное Филиал ППЦ Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 ключ соединен е входом блока задания корректирующих коэффициентов, а вход третьего блока сравнения и вторые входы третьего и четвертого ключей подключены к выходу счетчика. ВНИИПИ Заказ 644/33 5068 10 Источники информапии, . принятые во. внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР l4 849512, кл. & 05 В 23/02, G 06 Р 15/46., 1979 (прототип)..
