книги из ГПНТБ / Баясанов, Д. Б. Автоматизированные системы управления трубопроводными объектами коммунального хозяйства

УДК: 628К : 6 2 1 . 6 4 3 . 2 : 6 5 8 . 5 . 0 1 1 . 5 6

Баясанов Д. Б. Автоматизированные системы уп­ равления трубопроводными объектами коммунального хозяйства. М., Стройиздат, 1974. 312 с.

Рассмотрены вопросы разработки и внедрения автоматизированных систем управления (АСУ) трубо­ проводными объектами коммунального хозяйства. Приведены основные принципы построения АСУ, ме­ тоды математического моделирования и прогнозиро­ вания. Описано применение электронно-вычислитель­ ных машин (ЭВМ) при управлении трубопроводными объектами городского газового хозяйства.

Книга предназначена для научных и инженернотехнических работников научно-исследовательских и проектных организаций, предприятий коммунального хозяйства. Она может быть полезна аспирантам и сту­ дентам инженерно-строительных вузов.

Табл. 2, рис. 52, список лит. 19 назв.

32001 — 487

047 01)— 74 205—74 © Стройиздат, 1974.

(

ПРЕДИСЛОВИЕ

В последние годы в нашей стране, как и за рубежом,

сформировалось одно из направлений кибернетики по науч­

ному управлению административной, организационной дея­

тельностью различных хозяйств и производств, а также тех­

нологическими процессами при помощи автоматизированных систем управления (АСУ) с использованием электронных

вычислительных машин. По своему назначению все АСУ

распадаются на два класса. В первый входят системы орга­

автоматизированные системы управления технологически­

ми процессами (АСУТП).

В соответствии с Директивами XXIV съезда КПСС пла­

ном текущей пятилетки предусмотрено еще шире развернуть

работы по проектированию и внедрению АСУ предприятия­

ми, производственными объединениями, отраслями, чтобы

в дальнейшем на их базе создать общегосударственную си­

стему сбора и обработки информации для учета, планиро­ вания и управления всем народным хозяйством страны

(ОГАС).

Характерной особенностью нашего времени является быстрый рост развития науки и техники в рамках научнотехнической революции, резкое увеличение объемов про­ изводства и потребления, создание новых отраслей народно­ го хозяйства. Темпы технического прогресса в нашей стра­ не ярко видны и на примере развития различных отраслей коммунальных хозяйств городов и населенных пунктов и, в

частности, систем водоснабжения, газоснабжения и тепло­

снабжения. Здесь за последние годы по существу осущест­

влено техническое перевооружение, созданы новые системы

водо-, газо- и теплоснабжения с более совершенными техно­

логическими процессами и оборудованием. Коммунальные системы городов стали сложной и огромной отраслью на-

3

В В Е Д Е Н И Е

Наша социалистическая система хозяйствования тре­

бует создания автоматизированного управления не отдель­ ными отраслями коммунальных хозяйств, а комплексами. Характерным примером здесь может служить комплекс гидрогазодинамических систем водо-, газо- и теплоснабже-. ния, которые могут быть объединены в одной автоматизи­ рованной системе управления.

Создание комплексной АСУ коммунальными хозяйства­

ми будет способствовать развитию системы автоматизации

экономики этих объектов, ибо она впервые непосредственно

объединит самые подробные сведения всеобъемлющего эко­

номического плана с машинными средствами их анализа

и исследования для целей управления. Разработка и внедре­ ние АСУ трубопроводными схемами приведет к совершенст­ вованию управления объектами и комплексами объектов

городских коммунальных хозяйств в целом, повышению опе­ ративности управления, обеспечению условий оптимизации

принятия решений за счет своевременного получения доста­

точно полной, концентрированной и достоверной информа­

ции, широкого использования в системах сбора, передачи,

обработки и выдачи информации с помощью машинных мето­

дов, средств современной вычислительной техники и связи.

Научная обоснованность и оптимальность планирования повысятся с учетом рационализации исходной информации,

использования экономико-математических методов, иссле­

дования операций и ЭВМ, улучшится эффективность функ­ ционирования систем водо-, газо- и теплоснабжения в ре­ зультате лучшего использования ресурсов, сбалансирован­ ности планов и т. п.

Построение автоматизированной системы управления трубопроводными объектами коммунальных хозяйств горо­

и уточнения функций с одной стороны между различными звеньями управления, с другой— между органами управле­ ния и обеспечивающими эти органы средствами АСУ. Созда­ ние автоматизированной системы управления здесь связано

с решением вопросов организации производства, как эко­

номической основы АСУ, соответствующей современному

этапу развития народного хозяйства страны в целом. АСУ необходимо строить с учетом мероприятий по совершенст-

5

вованию организации и управления коммунальным хозяй­

ством в целом, отвечающих требованиям экономической

реформы.

Объекты коммунальных хозяйств рассредоточены на

площадях, достигающих десятков и сотен квадратных кило­

метров, и связаны между собой едиными газогидродинами­

ческими режимами, поэтому создание и внедрение здесь

АСУ, несомненно, еще более значительно изменит структуру

и методы управления этими комплексами. Вопросы, связан­

ные с эффективным функционированием АСУ, могут быть

решены при единой информационной базе, едином матема­ тическом обеспечении, рациональной структуре техниче­ ских средств и правовом положении.

Комплекс вопросов, связанных с проблемой автоматизи­

рованного контроля и управления объектами коммунальных хозяйств, может быть решен путем интенсивного развития и внедрения новых методов и технических средств автомати­

ки, телемеханики и вычислительной техники. В этих усло­

виях для экономически обоснованного, строго расчетного, научного управления сложным и крупным трубопроводным

комплексом систем коммунального хозяйства города в раз­

личных ситуациях все большее значение приобретает свое­

временная, достаточная и концентрированная, унифици­

рованная и интегральная информация о состоянии объек­

тов, намечаемых сдвигах и направлениях развития, возни­

кающих трудностях и отрицательных явлениях; информа­

ция, которая обоснованно подсказывала бы руководителю, какое в данных условиях из возможных решений является наиболее правильным и оптимальным.

Информация является той своеобразной основой, на ко­ торой работает любая автоматизированная система управ­ ления. При этом информационное обеспечение АСУ должно иметь вид, приемлемый для переработки на электронно-вы­ числительных машинах. Однако здесь следует отметить, что

технический прогресс, увеличение объемов производства

приводят к росту не только количества информации науч­

но-технического и экономического характера, но и не­ посредственно производственной информации, циркули­

рующей между производственными комплексами и главным информационно-вычислительным центром (ГИВЦ) АСУ.

Возрастающий поток неупорядоченной и частично излишней

информации до предела загружает каналы связи и затруд­

няет нередко оперативную обработку и анализ данных, не говоря уже о больших неудобствах в приспособлении носи­

6

телей информации для непосредственного ввода в электрон­ но-вычислительные машины. Объем информации для ра­ ционального управления объектами коммунальных хозяйств на современном этапе развития этих систем резко увеличи­ вается и в перспективе тенденция роста информации сохра­ нится. В этих условиях возникают задачи минимизации ин­ формации, разработки глобальных критериев, косвенных

интегральных оценок и т. п. Проблема создания единых ма­

шинных информационных языков, основанных на общих системах обозначений, шифров, кодов, является также весь­ ма актуальной. Необходимо решить и один из самых важ­

ных вопросов информационного обеспечения АСУ— кодиро­

вание информации и структуру кодов. Внедрение единых

классификаторов явится также важным шагом в улучше­

нии информационного обеспечения АСУ и даст большую эко­ номию средств.

Известно, что математическое обеспечение любой АСУ

является важным и ответственным моментом ее создания

и внедрения.Можно с уверенностью сказать, что эта одна

из самых острых, проблем любой АСУ. Обычно затраты на

математическое обеспечение весьма велики и превышают

аналогичные расходы на технические средства — ЭВМ,

устройства ввода и вывода информации, связь и т. п. Опыт

показывает, что затраты на математическое обеспечение АСУ

имеют тенденцию возрастать относительно стоимости тех­ ники и средств связи.

Математическое обеспечение АСУ должно представлять

собой комплекс экономико-математических моделей, моделей производственно-технологических процессов, алгоритмов, программ, алгоритмических языков, правил, инструкций, методических указаний, приемов математического моделиро­ вания, предназначенный для решения задач автоматизи­ рованной обработки информации, планирования на всех

уровнях руководства, управления технологическими про­

цессами и всей системой в целом.

Реализация задач, которые должна выполнять АСУ,

в значительной степени зависит от организации необходи­ мого технического обеспечения и нормального его функцио­

нирования. Техническое обеспечение предназначено для

материальной реализации АСУ и должно включать средства

вычислительной техники, техники связи и оргтехники. На вычислительных центрах ДСУ должны быть установлены электронно-цйфровые вычислительные машины (ЭЦВМ)

типа «Ряд», без которых организовать действенную систему

7

Гл а в а I. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ, МЕТОДОЛОГИЯ

ИПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ АСУ

§ 1. ОСОБЕННОСТИ ТРУБОПРОВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ КОММУНАЛЬНЫХ ХОЗЯЙСТВ КАК БОЛЬШИХ СИСТЕМ

Коммунальные хозяйства, если иметь в виду широкую *

сеть тепло-, газо- и водоснабжения с источниками транспор­

тируемых по трубопроводам агентов, отличаются в своем

развитии громадным динамизмом и растущей сложностью.

Размещение коммунальных хозяйств обычно приурочивает­

ся к определенным территориальным районам, где распо­

лагаются города и населенные пункты. Одной из основных

особенностей коммунальных хозяйств является зависимость

объемов потребления горячей и холодной воды, газа и их

эффективности от обеспеченности источниками снабжения

(теплоцентрали, газопроводные и водопроводные системы)

и продуктивности последних. Коммунальные хозяйства,

как большие системы, постоянно растут и развиваются, свя­ зи между их звеньями и подразделениями внутри этих систем

усложняются, расширяются и внешние связи, обусловлен­

ные ростом сети предприятий и производств, увеличивается поток информации.

Поэтому в основу весьма ответственных научных разра­ боток по созданию АСУ необходимо заложить системный подход, рассматривая коммунальные хозяйства и их ком­ плексы технологического и экономического характеров как большие системы с компонентами различной сложности и различными характеристиками. Степень организации этих

систем зависит от ряда объективных условий и закономер­ ностей их функционирования и развития, создания рацио­

нальных соотношений и регулирования внутренних и внеш­

них связей, оказывающих на объекты систематические воз­

действия в виде внутренних и внешних возмущений. Сама же организационная форма больших систем обычно выра­

жается в их конкретных внутренних структурах. Именно

в рамках этих структур и происходят процессы дальней­ шего развития и совершенствования больших систем, вы-

9