Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1 ОБЗОР ОСНОВНЫХ КОНЦЕПЦИЙ ПОСТРОЕНИЯ ЛАБОРАТОРНО -
ИНФОРМАЦИОННЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ 13
Введение 13
Основные виды деятельности испытательных лабораторных комплексов ... 14
Основные задачи испытательных лабораторных комплексов 14
Достоверность и адекватность проводимых лабораторных анализов 15
Политика информационного управления в испытательных лабораториях 16
1.3 Базовые концепции лабораторію- информационных управляющих систем и
ИХ ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ 19
Исторические аспекты развития лабораторно - информационных управляющих систем , , 19
Реализация управления лабораторными испытательными комплексами 23
Определение лабораторно - информационной управляющей системы 24
1.3.4 Структура построения лабораторно - информационных управляющих систем
1.3.5 Основные функции лабораторно - информационных управляющих систем 28
Основные виды деятельности лабораторных комплексов с реализованной лабораторно - информационной управляющейсистемой 29
Возможности и перспективы внедрения лабораторно - информационных управляющих систем 31
1.4 Выводы 32
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЛАБОРАТОРНО - ИНФОРМАЦИОННОЙ
УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ УГЛЕХИМИЧЕСКОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 33
Введение 33
Базовые концепции проектирования информационных систем 34
Тенденции развития средств проектирования и поддержки информационных систем 34
Методология проектирования информационных систем. 38
Структурный подход к проектированию информационных систем 40
Методология функционального моделирования 42
Моделирование потоков данных 43
2.3 Виды и характеристики CASE-средств 46
Общая характеристика и классификация CASE - средств 46
CASE - средство Silverrun Computer Systems Advisers 50
CASE - средство JAM JYACC 54
CASE - средство Designer/2000 ORACLE 59
Локальные CASE - средства ERvvin, BPwin, S-Designor, CASE-Аналитик 62
Объектно-ориентированные CASE-средства Rational Rose 63
Определение критериев и выбор CASE - средства для проектирования лабораторно - информационной управляющей системы углехимического предприятия..
2.4 Моделирование ЛИУС углехимической лаборатории 69
Построение пакетной диаграммы вариантов использования ЛИУС 69
Диаграмма вариантов использования калориметрического процесса 70
Диаграмма вариантов использования пластометрического анализа 74
Диаграмма вариантов использования взвешивания пробы 77
Диаграмма вариантов использования определения влаги 78
Диаграмма вариантов использования определения содержания общей серы 79
Диаграмма вариантов использования рефлекто грам ного анализа 81
Построение диаграммы последовательности калориметрического процесса 82
Построение диаграммы последовательности процесса взвешивания пробы 84
Построение кооперативной диаграммы углехимической лабораторно -информационной управляющей системы , 85
2.5 Выводы 88
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ
УГЛЕХИМИЧЕСКИХ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ 89
Введение 89
основные параметры качества, рассчитываемые лабораторно -информационной управляющейсистемой 90
Определение вариантов лабораторных состояний топлива 90
Расчет сводных результатов параметров качества па различные состояния топлива , 92
3.3 Применение обыкновенных дифференциальных уравнений и алгоритма
чувствительности для математического описания калориметрического
процесса 94
Постановка задачи аналитического описания экспериментальных данных калориметрического анализа 94
Алгоритм чувствительности оценивания порядка и параметров обыкновенных дифференциальных уравнений 95
Описание экспериментальных данных калориметрического анализа 101
Анализ использования аналитического описания экспериментальных данных калориметрического процесса 105
Решение задачи прогноза калориметрического процесса 109
3.4 Выводы ПО
ГЛАВА 4 АППАРАТНО - ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УГЛЕХИМИЧЕСКОЙ
ЛАБОРАТОРНО- ИНФОРМАЦИОННОЙ УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ 111
4.1 Введение 111
Построение диаграммы размещения 112
Построение диаграммы компонентов 113
система центрального рабочего места обработки данных и диспетчеризации.. 115
4.5 АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ПРОВЕДЕНИЯ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ
ИЗМЕРЕНИЙ 118
Аппаратно-программный комплекс процессов взвешивания и титрования.... 121
ВЫВОДЫ 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 - Принципиальная электрическая схема блока согласования
калориметра В - 08МА 133
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 -Допустимые расхождения меязду параллельными измерениями в
углехимической испытательной лаборатории 134
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 - Краткое руководство пользователя ЛИУС углехимической
лаборатории 136
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 - Алгоритм считывания данных от калориметров В - 08МА на базе
вольтметра Щ1516 по трем потокам 140
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 - Логическая и физическая структуры базы данных ЛИУС
углехимической лаборатории 142
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 - Исходный код модуля потока считывания данных с калориметра
IKAC4000A 144
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ
Современные информационные технологии и компьютерные телекоммуникации открывают принципиально новые возможности формирования единого информационного пространства для решения научно-практических задач химических лабораторий предприятий добычи и переработки угля. В настоящее время технические и технологические возможности позволяют обеспечивать новую информационно- инструментальную поддержку лабораторных научно-практических исследований. Появляется возможность создавать информационные системы, объединяющие эмпирический и математический уровни, что позволяет работать по единой технологии, как с экспериментальными данными, так и с математическими моделями вычислительного эксперимента.
В настоящее время химические лабораторные комплексы угольной отрасли страны переживают новую эпоху информационно - технической реорганизации. Это обусловливается следующими факторами:
1) значительное увеличение нагрузки на центральные углехимические лабора
тории из-за высокого сокращения лабораторных комплексов, непосредственно
принадлежащих угольным предприятиям;
2) повышение требований к качеству проводимых анализов угля шахт и угле
разрезов со стороны различных комбинатов переработки и конечных потреби
телей топлива.
Необходимо кардинально решить проблему качественного управления лабораториями центрального звена углехимических предприятий с применением современных информационных технологий и специализированного аппа-ратно - программного обеспечения. На сегодняшний день парк аналитического оборудования, установленный в большинстве углехимических лабораторий,
8 значительно устарел, что приводит зачастую к неадекватным результатам производимых измерений параметров качества угольного сырья.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является создание качественного аппаратно - программного обеспечения лабораторно - информационной управляющей системы уг-лехимического предприятия для эффективного управления и мониторинга деятельности.
Достижение указанной цели обеспечивается постановкой и решением следующих основных задач:
проведение комплексного анализа деятельности современных угле-химических лабораторий;
выделение основных видов деятельности, подлежащих полной либо частичной автоматизации;
разработка модели лабораторно - информационной управляющей системы с применением современных инструментальных средств проектирования информационных систем;
создание аналитического описания экспериментальных данных с применением обыкновенных дифференциальных уравнений и алгоритма чувствительности.
разработка полного пакета программного лабораторно - информационной управляющей системы углехимического предприятия;
создание аппаратных средств автоматизации существующего оборудования углехимических лабораторий;
создание и внедрение в народное хозяйство образцов разработанного аппаратно - программного обеспечения лабораторно — информационной управляющей системы углехимических предприятий.
9 В настоящее время, на наш взгляд, средств, полностью отвечающих требованиям лабораторно - информационной управляющей системы углехимических предприятий, не существует.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:
Технология и средства создания лабораторно - информационных управляющих систем углехимических предприятий, объединяющих аппаратное и программное обеспечения автоматизации испытательных лабораторий.
Результаты информационного моделирования лабораторных систем с использованием инструментального средства Rational Rose.
Технологические подходы к формированию, использованию, обновлению единой информационной базы данных углехимической лаборатории.
Практическая реализация лабораторно - информационной управляющей системы углехимического предприятия.
Практическая реализация интерфейса сопряжения калориметрического аппарата В08-МА, на основе цифрового вольтметра ЩІ5І6, с вычислительной системой лабораторного комплекса.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА
Научная новизна работы заключается в том что, выполнена и решена научная проблема разработки теоретических основ построения и средств реализации лабораторно - информационной управляющей системы углехимического предприятия путем создания нового аппаратно - программного обеспечения автоматизации и применения основных принципов построения лабораторно -информационных управляющих систем.
В частности:
1. Создана информационно - техническая модель современной лабораторно - информационной управляющей системы углехимического предприятия с применением, как объектно-ориентированного CASE - средства Rational Rose, так проведенного комплексного исследования деятельности испытатель-
10 ной лаборатории и выявленных видов деятельности лабораторий, подлежащих полной либо частичной автоматизации с применением новых, как программных, так и аппаратных средств.
2, На основе обыкновенных дифференциальных уравнений и алгоритма чувствительности разработана методика прогноза данных калориметрического процесса. Это позволило, без снижения точности определений теплоты сгорания, примерно на 30 - 40 % сократить время выполнения калориметрического процесса.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ
Предложенная система информационно - технического управления испытательными лабораториями угольных предприятий, позволяет вывести лабораторные комплексы на качественно новый уровень работы. Внедрение лабораторно - информационной управляющей системы способствует увеличению основных показателей деятельности таких, как качество и точность проводимых измерений, планомерное управление испытательной лабораторией, сокращение времени проведения полного комплекса испытаний, формирование отчетности в соответствии с принятыми нормативными документами.
Проведенная оценка экономической эффективности показала, что трудозатраты сотрудников, связанные с проведением испытаний проб углей в угле-химической лаборатории и обработкой их результатов с применением разработанной лабораторно - информационной управляющей системы, сокращаются в среднем на 50%, что подтверждено соответствующим актом.
Разработанное аппаратное и программное обеспечение для автоматизации широко распространенного калориметрического аппарата В-08МА с цифровым вольтметром Щ1516 на 30 - 40 % сокращает трудозатраты сотрудников на проведение калориметрического процесса.
ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
Разработанная лабораторно - информационная управляющая система успешно внедрена на ООО «Центральная углехимическая лаборатория г. Про-крпьевска» Кемеровской области. Весь комплекс аппаратно-программного обеспечения лабораторно - информационной управляющей системы прошел экспертную проверку в российском представительстве голландской фирмы «INCOLAB» в г. Прокопьевске.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Основная часть представленной на рассмотрение диссертационной работы выполнена лично Арцером П. А., что подтверждается публикацией результатов в приведенных научных трудах. Основные результаты работы отражены в 12 публикациях: 1 статье в журнале, рекомендованном ВАК; 3 депонированной в ВИНИТИ рукописи; 1 зарегистрированной разработке в отраслевом фонде алгоритмов и программ; 7 публикациях в рецензируемых сборниках трудов конференций, из них 2 публикации были представлены в зарубежных изданиях.
Список работ, опубликованных по теме диссертации:
Арцер П. А. Системный анализ качества угольного концентрата обогатительных фабрик Кузбасса на основе химии и петрографии углей // Прикладной системный анализ: научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, Изд-во ТУСУР, 2001, с. 77-79.
Artser A. S., Vaskin V. W-, Basarygin V. I., Artser P. A. Computer control over chemistry and petrography of coal concentrate from the Kuzbass coal preparation plants and prediction of coke properties on this basis II XIV INTERNATIONAL COAL PREPARATION CONGRESS - 4 международная конференция угольных разработок (ЮАР) 11-15 марта 2002 г.
Арцер П. А. Комплексная аппаратно - программная автоматизация лабораторий химии угля//Журнал «Уголь» ,№11,2004г. с. 62-64.
Арцер П. А. Аппаратно-программный комплекс автоматизации калориметрической установки В - 08МА // Научная сессия ТУСУР - 2004: Всероссийская научно-техническая конференция. 18-20 мая 2004г. - Томск, 2004. - с. 206-209.
Арцер П. А. Комплексная автоматизация химической лаборатории анализа проб углей // Современная техника и технологии: X международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. 29 марта - 2 апреля 2004 г. - Томск, 2004. - Т. 2. - с. 108-109.
Арцер П. А. Программное обеспечение лабораторно - информационной управляющей системы углехимического предприятия для расчета показателей качества угольных проб // Современные информационные технологии -2005: Международная научно-техническая конференция
Арцер П. А Основные концепции построения лабораторно - информационных управляющих систем углехимических предприятий // Измерение, контроль, информатизация: международная научно-техническая конференция. 1-3 июня 2005 - г. Барнаул.
Arzer P. A. Comprehensive automation of chemical laboratory of coal samples II 10 th Jubilee International Conference Modern Technique and Technologies.
Арцер П. А. Система автоматизации калориметрической установки В-08МА - М.: Национальный информационный фонд неопубликованных документов. Отраслевой фонд алгоритмов и программ. 27 октября 2004 г. №50200401238
Арцер П. А., Пронин А. С, Светлаков А. А. Аналитическое описание экспериментальных данных калориметрического анализа угля с применением обыкновенных дифференциальных уравнений и алгоритма чувствительности. ТУСУР. - Томск, 2004. - 21 с. - Деп. в ВИНИТИ 02.03.04, № 379-В2004.
