Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу
Стаття присвячена проблемі моделювання системи визначення місць пошкоджень теплових мереж за умови використання обмеженої кількості контролюючих пристроїв. Розроблена модель передбачає за даними контролюючих пристроїв виділити з загальної мережі несправну гілку, на якій проводиться багатопараметричн...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Математичні машини і системи |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем математичних машин і систем НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84084 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу / Є.Б. Артамонов // Мат. машини і системи. — 2013. — № 3. — С. 156-161. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859471583635046400 |
|---|---|
| author | Артамонов, Є.Б. |
| author_facet | Артамонов, Є.Б. |
| citation_txt | Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу / Є.Б. Артамонов // Мат. машини і системи. — 2013. — № 3. — С. 156-161. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Математичні машини і системи |
| description | Стаття присвячена проблемі моделювання системи визначення місць пошкоджень теплових мереж за умови використання обмеженої кількості контролюючих пристроїв. Розроблена модель передбачає за даними контролюючих пристроїв виділити з загальної мережі несправну гілку, на якій проводиться багатопараметричний аналіз стану окремих ділянок.
Статья посвящена проблеме моделирования системы определения мест повреждений тепловых сетей при использовании ограниченного количества контролирующих устройств. Разработанная модель предполагает по данным контролирующих устройств выделить из общей сети неисправную ветвь, на которой проводится многопараметрический анализ отдельных участков.
The article is devoted to problem of determination of system modeling of heating networks fault location using a limited number of monitoring devices. According to the control devices the developed model assumes to highlight a faulty branch of the overall network where multivariate analysis of individual sites is performed.
|
| first_indexed | 2025-11-24T10:09:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
156 © Артамонов Є.Б., 2013
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 3
УДК 004.78 (045)
Є.Б. АРТАМОНОВ
*
МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМ ВИЗНАЧЕННЯ МІСЦЯ ПОШКОДЖЕННЯ
ТЕПЛОПРОВОДУ
*
Національний авіаційний університет, Київ, Україна
Анотація. Стаття присвячена проблемі моделювання системи визначення місць пошкоджень те-
плових мереж за умови використання обмеженої кількості контролюючих пристроїв. Розроблена
модель передбачає за даними контролюючих пристроїв виділити з загальної мережі несправну гіл-
ку, на якій проводиться багатопараметричний аналіз стану окремих ділянок.
Ключові слова: діагностування, теплова мережа, дерево логічного висновку, логіко-лінгвістична
модель.
Аннотация. Статья посвящена проблеме моделирования системы определения мест поврежде-
ний тепловых сетей при использовании ограниченного количества контролирующих устройств.
Разработанная модель предполагает по данным контролирующих устройств выделить из общей
сети неисправную ветвь, на которой проводится многопараметрический анализ отдельных уча-
стков.
Ключевые слова: диагностирование, тепловая сеть, дерево логического вывода, логико-
лингвистическая модель.
Abstract. The article is devoted to problem of determination of system modeling of heating networks fault
location using a limited number of monitoring devices. According to the control devices the developed
model assumes to highlight a faulty branch of the overall network where multivariate analysis of individu-
al sites is performed.
Keywords: diagnosis, heating network, deduction tree, logical-linguistic model.
1. Вступ
Всі сучасні системи діагностування стану теплових мереж (ТМ) передбачають викорис-
тання або спеціалізованих вимірювальних засобів, вже закладених у комунікації ТМ, або
великої кількості лічильників по всій довжині ТМ [1–3]. На жаль, на сьогоднішній день
більшість комунікацій ТМ не мають контролюючих пристроїв, що призводить до цілого
ряду проблем з їх експлуатацією. А аварійні ситуації, що виникають на трубопровідних
мережах, можуть не тільки призвести до значних матеріальних втрат, але також стати при-
чиною екологічної катастрофи, наприклад, коли від постачання цільового продукту (ЦП)
відключається підприємство, що вимагає безперервного циклу виробництва.
Основна доля аварій і втрат ЦП припадає на долю комунікацій ТМ – близько 75%.
Саме тому питання своєчасного виявлення і усунення несправності на ділянках мережі є
основним завданням при експлуатації ТМ.
Складність задачі визначення місця виникнення несправності в ТМ обумовлена
практичною неможливістю обладнати ТМ достатньою кількістю контролюючих пристроїв.
Саме тому при діагностуванні ТМ проводиться розподіл комунікацій між контролюючими
пристроями на ланки пов’язаних між собою ділянок, які відрізняються типом комунікацій
або іншими інформативними параметрами.
Однією з найголовніших задач технічного діагностування ТМ є виявлення місця
виникнення несправності або дефекту. Тому під діагностуванням несправності у комуні-
каціях ТМ будемо розуміти задачу виявлення місця і причини припинення поставки чи по-
ставки не в повному обсязі ЦП споживачу, яка виникла у зв’язку з проблемами в лініях
комунікації.
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 3 157
2. Метод визначення несправних ділянок теплової мережі
У зв’язку з обмеженою кількістю контролюючих пристроїв, для прийняття рішення щодо
несправності однієї з ділянок гілки ТМ необхідно використовувати додатковий набір па-
раметрів. Особливість методу, який використовується, полягає в тому, що при діагносту-
ванні ділянки ТМ виділяються два класи параметрів: стаціонарні і динамічні.
Стаціонарні параметри змінюються лише під час перепроектування ТМ. Під переп-
роектуванням ТМ розуміється формування у гілках ТМ нових ланцюгів ділянок чи коригу-
вання значень параметрів вже існуючих ділянок. Формування нових ланцюгів проводиться у
випадках неоднорідності значень параметрів на будь-якій з ділянок. Стаціонарні параметри
передбачається отримувати не з контрольних пристроїв, а на основі аналізу відомостей щодо
експлуатації ТМ (технічна документація, звіти про ремонти і заміни устаткування, інформація
про події на ТМ та ін.).
Динамічні параметри змінюються при кожному опитуванні системи контролюючих
пристроїв, і вони є однаковими для всіх ділянок гілки, яка діагностується.
Кожна ділянка має дві основних групи станів: ті, що характеризують ділянку як
справну, і ті, що характеризують її як несправну. Групу “справних” станів можна розділи-
ти за оцінкою можливості виходу з ладу, групу “несправних” – за ознакою причини не-
справності.
Діагностування ТМ можна проводити у двох режимах: при виявленні несправності
ТМ (відхилення контрольних параметрів) і за умови її відсутності.
Діагностування несправної ТМ відбувається за таким алгоритмом:
Крок 1. Визначається несправна гілка ТМ.
Крок 2. Проводиться діагностування кожної ділянки несправної гілки ТМ.
Крок 3. Проводиться аналіз отриманих станів кожної ділянки, особлива увага при-
діляється ділянкам, стан яких належить до групи несправних.
У роботі [4] представлено алгоритм виділення несправної гілки ТМ. Даний алго-
ритм оснований на аналізі значень контролюючих пристроїв всіх гілок ТМ. Під час функ-
ціонування ТМ опитування контролюючих пристроїв відбувається періодично. При цьому,
за умови неотримання даних, можливе утворення нових гілок ТМ, що вимагає від алгори-
тму проводити аналіз структури ТМ для кожного нового опитування контролюючих при-
строїв. Для неконтрольованих вершин використовується скоригований показник параметра
iL , який обраховується на основі врахування допустимих втрат параметра у суміжних лан-
ках ТМ.
3. Класифікація причин виникнення втрат теплової енергії в системах теплопоста-
чання
Пошук несправної ділянки тепломережі проходить у два етапи:
1) у разі виявлення гілки тепломережі з втратою теплоносія (визначається за допо-
могою лічильників) на ній проводиться пошук ділянки з найбільш високою оцінкою ймо-
вірності втрати теплоносія;
2) у разі виявлення гілки тепломережі з втратою теплової енергії (визначається за
допомогою лічильників) на ній проводиться пошук ділянки з найбільш високою оцінкою
ймовірності втрати теплової енергії (при пошуку передбачається можливість використання
результатів першого етапу пошуку у разі одночасної втрати теплоносія і тепла).
На першому етапі пошуку будуть використовуватись такі стани ділянки тепломе-
режі:
– втрата теплоносія неможлива (d00);
– втрата теплоносія в системі (в колодязях, теплообмінних пунктах та ін.) (d01);
– розбирання води споживачами (d02);
158 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 3
– втрата теплоносія через фізично зношені труби чи їх зовнішнє пошкодження (d03).
Дистанційне визначення класу причин втрати теплоносія або визнання практичної
неможливості даної втрати для кожної ділянки гілки теплової мережі дає змогу звузити
зону пошуку і таким чином зменшити витрати на роботи по встановленню місця пошко-
дження теплової мережі.
На другому етапі пошуку будуть використовуватись такі стани ділянки тепломере-
жі:
– втрата тепла неможлива (d10);
– порушення лоткових каналів (d11);
– підтоплення водою з водопроводу та каналізації (d12);
– підтоплення грунтовими, дощовими водами (d13);
– порушення ізоляції за рахунок природних факторів (d14);
– порушення ізоляції під час ремонтних робіт або як результат дій зловмисників
(d15);
– значна втрата теплоносія (d16).
Така класифікація причин втрати теплоносія є максимально можливою для дистан-
ційного діагностування. Для більш детального діагностування необхідні додаткові обсте-
ження (які в окремих випадках просто неможливі без великих грошових і фізичних ви-
трат), розрахунки та вимірювання.
Класифікація причин втрати теплової енергії може бути розширена вже після вве-
дення системи в експлуатацію за умови розробки нових лінгвістичних правил для описан-
ня зв’язку “входи-вихід” і налаштування значень термів лінгвістичної оцінки. Але і наве-
дений перелік станів ділянки теплової мережі дає змогу не тільки звузити зону пошуку не-
справності, а й зменшити час на усунення несправності за рахунок правильного оснащення
ремонтних бригад ще при першому виїзді до місця можливого пошкодження теплової ме-
режі.
4. Система визначення місця пошкодження теплопроводу
Ієрархічний взаємозв’язок між параметрами стану і причиною виникнення несправності
можна представити у вигляді двох дерев логічного висновку: для діагностування ділянки
теплової мережі з втратами теплоносія (рис. 1) та для діагностування ділянки теплової ме-
режі з втратами теплової енергії (рис. 2).
Вершини дерева інтерпретуються таким чином: корінь дерева – показник, який діа-
гностується, термінальні вершини – частинні параметри стану, нетермінальні вершини
(подвійні кола) – згортка частинних параметрів стану в укрупненні.
Наведеному на рис. 1 дереву логічного висновку відповідає така система співвід-
ношень:
),,,,,,,( 050403020111710 0
yyyyyxxxfD D= , (1)
),( 3201 01
xxfy y= , (2)
),,( 65402 02
xxxfy y= , (3)
),,( 109803 03
xxxfy y= , (4)
),,( 14131204 04
xxxfy y= , (5)
),,,,( 191817161505 05
xxxxxfy y= . (6)
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 3 159
d 00
D 0
y 01
f D 0
f y 01
x 1
x 4
x 2
x 3
f y 02x 5
x 6
x 8
f y 03
x 10
x 7
x 11
x 9
x 12
f y 04
x 14
x 13
x 15
f y 05x 17
x 16
x 19
x 18
y 02
y 03
y 04
d 01
d 03
d 02
y 05
Рис. 1. Дерево логічного висновку для діаг-
ностування причин втрати теплоносія
Взаємозв’язки між укрупненими і час-
тинними параметрами стану можна описати
таким чином:
1) втрата теплоносія має залежність
від ряду частинних параметрів стану (1):
а) факти руйнування теплосистеми
(зовнішня корозія, порушення ізоляції, зно-
шені запираючі елементи та ін.), які виявля-
ються при зовнішньому огляді стану тепло-
системи (х1);
б) обсяг втрат теплоносія на гілці теп-
лопроводу, який отримують з показників лі-
чильників (х7), є одним з основних при ви-
значенні причини втрати теплоносія, тому що
малі значення даного параметра унеможлив-
люють причину d02 (розбирання води спожи-
вачами) та обмежують причину d03 (втрата
теплоносія через фізично зношені труби чи їх
зовнішнє пошкодження);
в) наявність запорних елементів (х11),
які за умови поганого обслуговування мо-
жуть призвести до значних втрат теплоносія
у системі;
2) можливість втрати теплоносія має
залежність від ряду укрупнених параметрів
стану (1):
а) зовнішня оцінка роботи всієї тепло-
системи (2), яка дає апріорну оцінку надійно-
сті на основі таких параметрів, як час введен-
ня в експлуатацію (x2) та наявність виявлених
на протязі останнього півріччя несправностей
у теплосистемі (x3);
б) простота доступу до елементів теп-
лової мережі сторонніми (3), що враховує кі-
лькість виявлених фактів розкрадання елеме-
нтів теплових мереж, яких набагато більше у
місцях, розташованих недалеко від жилих приміщень (x5), та у випадках відсутності спеці-
альних заходів щодо обмеження доступу сторонніх до елементів теплових мереж (зале-
жить від типу прокладання теплопроводу (x4) і наявності неконтрольованих виходів (x6));
в) наявність визначених зовнішніх ознак втрати теплоносія (4), яка передбачає ана-
ліз інформації від споживачів, що надходить до диспетчерського пункту: наявність просі-
дання ґрунту (x8), парування (x9), можливість отримання даних про цілісність ділянки теп-
лопроводу за інформаційним каналом (x10);
г) можливість виникнення внутрішньої корозії (5), на яку впливає використання не-
аерованої води (х13) у відкритих теплосистемах (х12), та товщина стінок труб (х14);
д) можливість виникнення зовнішньої корозії (6), обумовленої помилками персона-
лу при поєднанні труб різних типів, недостатньою якістю матеріалів коробу, яка призво-
дить до механічного пошкодження ізоляції (х15), можливість намокання теплової ізоляції
(х16, х17) (вплив на всі трубопроводи з ізоляцією АПБ, які експлуатуються понад 3 роки, і
на ППУ з самого початку експлуатації (х19)), типом труб (х18).
160 ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 3
d 10
D 1
y 11
f D 1
f y 11
x 21
x 24
x 22
x 23
f y 12
x 21
x 26
x 5
f y 14
x 27
x 30
x 12
f y 04
x 14
x 13
x 15
f y 05
x 17
x 16
x 19
x 18
y 12
y 14
y 04
d 11
d 13
d 12
d 14
d 16
d 15
x 25
x 8
x 28
x 29
y 05
x 31
x 7
f y 13
y 13
Рис. 2. Дерево логічного висновку для діагносту-
вання причин втрати теплової енергії
Дуги графа на рис. 1 та 2, що ви-
ходять із нетермінальних вершин дерева
логічного висновку, відповідають укру-
пненим параметрам стану.
Наведеному на рис. 1 дереву логі-
чного висновку відповідає така система
співвідношень:
1 1DD f= (x7, x21, x28, x29, x31, y11,
y12, y13, y14), (7)
y11 = fy11 (x8, x22, x23, x24, x25), (8)
y12 = fy12 (x21, x26, x27), (9)
y13 = fy13 (fy03, fy04), (10)
y14 = fy14 (x5, x30). (11)
Співвідношення (1)–(11) визна-
чають структуру діагностичної моделі,
що пов’язує параметри стану ділянок те-
плової мережі з можливими причинами
несправності.
5. Висновки
Розглянута модель системи визначення
місць пошкоджень теплопроводу не
тільки дає можливість визначити не-
справну гілку (з розбіжностями значень
контролюючих пристроїв), а також знай-
ти місце пошкодження за рахунок отри-
мання значення станів всіх ділянок, з
яких складається несправна гілка ТМ.
Даний підхід передбачає можли-
вість роботи за умови часткової невизна-
ченості або нечіткості вхідних парамет-
рів за рахунок ведення бази знань, яка
пов’язує параметри ділянок теплопроводу з їх станами.
За допомогою моделі можна реалізувати такі функції:
1) проаналізувати причини несправності ділянок теплової мережі, які призводять до
втрати теплоносія та теплової енергії;
2) виділити основні параметри, за якими можна провести діагностування стану ді-
лянки теплової мережі;
3) побудувати дерева логічного висновку для діагностування причин втрати тепло-
носія та теплової енергії;
4) побудувати системи рівнянь, які описують взаємозв’язок між станом ділянки те-
плової мережі і її параметрами.
ISSN 1028-9763. Математичні машини і системи, 2013, № 3 161
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Артамонов Є.Б. Підхід до моделювання систем теплопостачання через аналіз причин виникнен-
ня втрат теплової енергії і теплоносія в системі / Є.Б. Артамонов // Математичні машини і системи.
– 2007. – № 3, 4. – С. 203 – 210.
2. Евдокимов А.Г. Информационно-аналитические системы управления инженерными сетями жиз-
необеспечения населения / А.Г. Евдокимов, В.А. Петросов. – Харьков: ХТУРЭ, 1998. – 412 с.
3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов / Соколов Е.Я. – [7-е изд., сте-
реот.]. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 472 с.
4. Артамонов Є.Б. Метод визначення несправних ділянок інженерної мережі (на прикладі теплових
мереж) / Є.Б. Артамонов // Проблеми інформатизації та управління. – 2010. – Вип. 1 (29). – С. 12 –
19.
5. Гафаров А.Х. Анализ эффективной и надежной работы системы теплоснабжения / А.Х. Гафаров
// Новости теплоснабжения. – 2003. – № 5. – С. 25 – 30.
6. Теплові мережі: навч. посібн. / За ред. М.О. Прядка. – К.: Алерта, 2005. – 227 с.
7. Современные информационные технологии в эксплуатации инженерных сетей / С.Г. Слюсарен-
ко, В.П. Рожков, С.А. Субботин С.А. [и др.] // Труды Междунар. науч.-практ. конф. «Геоинформа-
тика-2000», (Томск, 15–18 сентября 2000 г.). – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2000. – С. 219 – 224.
8. Ротштейн А.П. Медицинская диагностика на нечеткой логике / Ротштейн А.П. – Винница: Кон-
тинент-ПРИМ, 1996. – 132 с.
Стаття надійшла до редакції 06.03.2013
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-84084 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1028-9763 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-24T10:09:52Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут проблем математичних машин і систем НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Артамонов, Є.Б. 2015-07-02T20:33:19Z 2015-07-02T20:33:19Z 2013 Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу / Є.Б. Артамонов // Мат. машини і системи. — 2013. — № 3. — С. 156-161. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 1028-9763 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84084 004.78 (045) Стаття присвячена проблемі моделювання системи визначення місць пошкоджень теплових мереж за умови використання обмеженої кількості контролюючих пристроїв. Розроблена модель передбачає за даними контролюючих пристроїв виділити з загальної мережі несправну гілку, на якій проводиться багатопараметричний аналіз стану окремих ділянок. Статья посвящена проблеме моделирования системы определения мест повреждений тепловых сетей при использовании ограниченного количества контролирующих устройств. Разработанная модель предполагает по данным контролирующих устройств выделить из общей сети неисправную ветвь, на которой проводится многопараметрический анализ отдельных участков. The article is devoted to problem of determination of system modeling of heating networks fault location using a limited number of monitoring devices. According to the control devices the developed model assumes to highlight a faulty branch of the overall network where multivariate analysis of individual sites is performed. uk Інститут проблем математичних машин і систем НАН України Математичні машини і системи Моделювання і управління Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу Моделирование систем определения места повреждения теплопровода Systems modeling of determination of pipeline fault location Article published earlier |
| spellingShingle | Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу Артамонов, Є.Б. Моделювання і управління |
| title | Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу |
| title_alt | Моделирование систем определения места повреждения теплопровода Systems modeling of determination of pipeline fault location |
| title_full | Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу |
| title_fullStr | Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу |
| title_full_unstemmed | Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу |
| title_short | Моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу |
| title_sort | моделювання систем визначення місця пошкодження теплопроводу |
| topic | Моделювання і управління |
| topic_facet | Моделювання і управління |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84084 |
| work_keys_str_mv | AT artamonovêb modelûvannâsistemviznačennâmíscâpoškodžennâteploprovodu AT artamonovêb modelirovaniesistemopredeleniâmestapovreždeniâteploprovoda AT artamonovêb systemsmodelingofdeterminationofpipelinefaultlocation |