Перспективні засоби візуального контролю транспорту газу

І.А. Мохорт, В.Ю. Семикин

Основний проблемою, пов'язаною з раціональним використанням інформації у складних технічних системах управління транспортом газу, є аналіз інформації, що накопичується в базах даних реального часу. Мова йде не про окремих свідченнях датчиків або значеннях деяких параметрів, а про загальний поданні процесу транспорту газу. Такого роду інформація, як правило, потрапляє у розпорядження диспетчерів у вигляді табличних форм звітів, які вельми непросто аналізувати, щоб зробити відповідні висновки. Для вирішення зазначеної проблеми пропонується використовувати графічне представлення інформації.

До теперішнього часу управління газотранспортною системою здійснюється на підставі інтуїції і досвіду спеціально підібраних і навчених диспетчерів. Тут важливі досвід роботи в газотранспортній системі та особисті якості фахівця. Саме диспетчеру доводиться забезпечувати нормальне функціонування газотранспортного підприємства на протязі всього чергування, а при необхідності приймати правильні рішення щодо ліквідації позаштатних ситуацій. Оскільки практика вимагає наукового підходу до вирішення проблем, пов'язаних з пошуком ефективних способів транспорту газу, з'являються роботи, присвячені цій проблематиці. В основу наукового підходу до вирішення завдань, покладених на диспетчера, покладено поняття «логістика газу» (Логістика газу. Лекція в НОУ ОНУТЦ ВАТ «Газпром». Калінінград. Інтернет-сайт, 2005). Виходячи з основних наукових положень логістики пропонується підхід до побудови засобів візуалізації процесів транспортування газу. Актуальність теми визначається бурхливим розвитком інформаційно-управляючих систем (ІУС) газотранспортних підприємств, використанням досконалих баз даних і новітніх систем відображення інформації. Без достатньої наукової розробки питань візуалізації процесів транспорту газу неможливо повноцінно використовувати дороге устаткування і програмні засоби, а отже, в повній мірі автоматизувати процес управління газотранспортною системою і роботу диспетчерського корпусу в цілому.

Постановка завдання

Завдання управління транспортом газу вирішується диспетчером на підставі наявної у нього інформації.

1. Статичний представлення моделі газоперекачувальних системи як газотранспортної системи у вигляді графа або таблиці, малюнка чи схеми, характеризують технологічні можливості транспортування газу, режими та можливості газоперекачувальних агрегатів, пропускну здатність мережі трубопроводів з арматурою, можливості джерел і споживачів газу, його витрата.

2. Динамічні характеристики фізичних процесів в трубопроводі і енергетичних параметрів технологічного обладнання (тиск і температура, витрата енергії, потужність роботи агрегатів та ін) з докладними числовими даними, розрахунковими та узгодженими показниками процесу транспорту газу.

Вказана інформація вміщується в базах даних ІУС і відображається з використанням табличній, мнемотехніческой і текстової інформації.

Аналіз основних закономірностей роботи диспетчера та обсягів інформації в базах даних ІУС дозволяє представити всю необхідну інформацію у вигляді тривимірних динамічних ландшафтів, комплексно відображають процеси транспорту газу і стан параметрів газотранспортної системи.

Спочатку термін «ландшафт» використовувався в таких галузях знань, як картографія, і позначав форму зміни земної поверхні. Раніше розглядалося ландшафт архітектурних уявлень інформаційних систем і технологій (обладнання) 1. У даній статті розглядається частина ландшафту інформаційних полів.

Вся живопис ландшафтів, що відображають зміст баз даних ІУС для диспетчера, представляється у вигляді двох структур: матеріальної та польової.

1. Матеріальна структура (площину) являє собою архітектурну модель технологічної системи у вигляді багатошарової структури технічних об'єктів, рознесених в просторі по географічному розташуванню. В умовах територіально віддалених об'єктів газотранспортної системи матеріальна площину моделюється матрицею вимірювальних точок, у кожній комірці якої розташовується технічний пристрій. На кожному технічному пристрої розташовується мережу датчиків, які постачають інформацію у ІУС.

2. Над матеріальної площиною лежить просторовий куб, що моделює польову структуру, що відбиває інформаційну складову роботи устаткування і процесів транспортування газу. Всі технологічні процеси відображаються в цьому просторі у вигляді графічних об'єктів (наприклад, графік розподілу температур по довжині траси). Візуалізація стану технологічної системи (всієї або її частин) представляється в тривимірному просторі у вигляді різнокольорових геометричних фігур (запас газу в окремих сегментах труб). Візуалізація процесу транспорту газу відображається хвилеподібними змінами в інформаційному просторі і розглядається як розподіл полів і зміна їх щільності над точками технологічній площині (матрицею вимірювальних точок газотранспортної системи). Застосовувані фільтри дозволяють розглядати створений просторовий об'єкт у різних зрізах і ракурсах, відтінках і щільностях перетину полів.

Приклад моделі даних про запаси газу

Як показали дослідження в цій області, газотранспортна система може розбиватися на деякі досить самостійно керовані зони транспорту газу. З урахуванням відносної (організованою) замкнутості зони запас газу в ній можна розрахувати, а також зробити висновок про його збільшення або зменшення. За підсумками аналізу запасу можна отримати загальне уявлення про переміщення газу в системі.

На рис. 1 показаний загальний вигляд газотранспортної системи при графічному представленні інформації з бази даних реального часу. Зони мають різноманітну конфігурацію і відрізняються кольором залежно від запланованого стану. Наприклад, зеленим кольором можна уявити більш благополучні зони, в яких запас газу відповідає плановому, жовтим, помаранчевим та червоним кольорами - зони невідповідності реальних запасів плановим. Наприклад, червоний - це небезпечно для виконання плану. Зроблені припущення носять гіпотетичність характер, але не суперечать здоровому глузду.

В самій зоні можливе словесне і цифрове позначення запасу газу - символи, характеризують тенденцію збільшення/зменшення запасів газу.

Такий рівень представлення допомагає в цілому оцінити загальний стан системи і запасу газу в зонах, але не дає можливості детального аналізу в самій зоні. Тим не менше аналіз стану газотранспортної системи на заданому рівні узагальнення по матеріалами існуючих звітів дуже скрутний.

Принципи відображення додаткових характеристик газотранспортної системи в зонах можуть бути різноманітними, єдиним для всіх вимогою є наявність наочного фіческого уявлення, явно вказує диспетчеру стан даної системи в аналізованої зоні. Робота з виявлення змісту інформації в зоні і видів її подання триває.

Отримавши площину, візуально моделює вміст бази даних реального часу на заданому рівні узагальнення, можемо перейти на один рівень нижче і проконтролювати, а також проаналізувати інформацію з бази даних реального часу про стан окремих ділянок газотранспортної системи. Наприклад, можна запропонувати для аналізу процес зміни запасу газу в системі за деякий період часу у вигляді поверхні, на якій кольором відображений запас в зонах з 1 по 13 за 15 діб (зелений - більше, помаранчевий - менше).

Висновки

1. Основою для формування тривимірного представлення інформації з бази даних реального часу служить інформація від датчиків технічних пристроїв, ІУС.

2. Інформація, яка надається для візуалізації, повинна бути попередньо підготовлена (виконані статистична обробка, нормування, застосовані OLAP-технології на базі SQL Server 2000, Microsoft PivotTable Service, PivotTable Service, Decision Support Objects).

3. Для відображення результатів обробки можна використовувати стандартні засоби баз даних зразка 2006 р. або модулі аналітичних систем.

4. Процедура надання графічної інформації з різних зрізах аналізу є ітераційної, що вимагає додаткових інструментальних засобів аналізу (введення площин перетину і аналіз інформації на цих площинах).

5. Пропонований підхід не підмінює традиційні методи аналізу стану газотранспортної системи, а доповнює їх для зменшення навантаження на диспетчера і має за мету зменшити число ітерацій аналізу стану даної системи.

6. Введення в практику засобів візуалізації вмісту баз даних реального часу дозволить диспетчерам зосередитися на управлінні газотранспортної системою, виключити трудомісткі рутинні операції з аналізу табличних і текстових форм представлення інформації.

Список літератури

Журнал «Нафтова господарство» № 5, 2006