Введение к работе
Энергетический комплекс - это громадное промышленное производство, неравномерно размещенное по всей планете. Оно состоит из большого числа электрических станций (гидро-, тепло-, атомных и др.), шахт, нефте- и газопромыслов, линий электропередач, трубопроводов, мест складирования отходов энергетического производства. Все эти объекты настолько значительны, что их создание и эксплуатация изменяет климат, ландшафт и природную среду в районах размещения. Особенно опасными для среды обитания целых регионов яеляются случаи отказов и аварийных ситуаций на этих производствах. Вероятность реализации таких случаев и величина экономического и социального ущерба стремительно возрастают' с ростом числа и мощности энергетических объектов, а также с применением новых способов получения энергии (н-р, появления з 50-х годах атомных электрических станций). Не останавливаясь подробно на статистике таких случаев, напомним лишь о колоссальном экономическом ущербе и человеческих жертвах,связанных с известными авариями на атомных станциях, разрушениями напорных сооружений, разливами нефти и др.
В настоящее время развитие производительных сил топливно-энергетического комплекса достигло такого уровня, что дальнейшее его наращивание в рамках тех же научно-технических решений может привести к разрушению биосферы планеты.
Таким образом, появилось об'ективное противоречие между потребностями человечества в развитии энергетики и угрозой самому существованию жизни на Земле. Разрешение его есть важнейшая задача современности и состоит в поиске альтернативных источников энергии, не дающих таких угрожающих последствий. Однако, исследования в этом направлении (использование солнечной, ветровой, приливной энергии, а также энергии термоядерного синтеза) не дают пока надежд на ближайшую перспективу. К тому же, даже идеальный, с экологической точки зрения,источник энергии, всегда останется чрезвычайно опасным при аварийной ситуации из-за необходимых для энергетики Земли больших мощностей. Поэтому, пока, хотя бы для сглаживания указанного выше противоречия, остается единственный путь - повышение надежности и безопасности функционирования природоэнергетических комплексов. Этот путь приобретает особую актуальность в настоящее время, когда значительное число об'ектов энергетики по всему миру уже вырабатывает свой ресурс и срочно требуются решения по их дальнейшей судьбе: эксплуатации и реконструкции.
Для принятия таких ответственных решений необходимо знание огромного количества данных не только по конкретному объекту, но и по аналогичным объектам мира, опыта их проектирования, строительства, эксплуатации,а также последним достижениям науки и техники. Учитывая сложность и размеры объектов энергетического комплекса, необходимый для решения задачи объем информации столь велик, что человеку невозмож-
но не только проанализировать, но даже ознакомиться с их содержанием.
Следует подчеркнуть, что здесь встречаем второе противоречие современного мира: между накопленным количеством необходимой информации и физической неспособностью человека ее использовать на уровне обычных информационных технологий.
В данной работе осуществляется попытка частично сгладить оба эти противоречия, решая задачу на стыке двух научных направлений:
гидроэнергетики и информатики. Актуальность работы. Важнейшей проблемой в гидроэнергетике является проблема принятия решения на разных стадиях жизни об'єкта* научного обоснования, проектирования, строительства, эксплуатации и реконструкции.
Основой для принятия решения являются:
достаточно полное информационное обеспечение рассматриваемой задачи;
возможность быстрого проведения анализа при многовариантной проработке и. сравнения с аналогами и нормативными положениями.
Решение этих задач возможно только на пути внедрения в практику современных информационных и интеллектуальных технологий, т.е. на стыке двух научных направлений гидроэнергетики и информатики.
В основе этих технологий, эффективность которых доказана их широким использованием за рубежом, лежат автоматизиро-
-угнанные информационно-аналитические системы (АИАС),предназначенные для сбора, хранения, систематизации, обработки, анализа и представления той или иной информации, а также передачи результатов работы на любые расстояния. Основным тормозом эффективного использования компьютерных технологий является даже не недостаточное количество ЭВМ и компьютерных сетей в стране, а именно отсутствие специализированных баз данных и баз знаний, а также проблемно-ориентированных программных оболочек, позволяющих резко увеличить круг пользователей систем.
Из сказанного ясно, что актуальность темы определяется необходимостью перехода в гидроэнергетике от обычных методов работы к новым информационным и интеллектуальным технологиям на базе ЭВМ.
Диссертационная работа выполнена в лаборатории "Информационных и интеллектуальных технологий" АО "ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева в соответствии с отраслевой научно-технической программой Минтопэнерго РФ 0.04 "Экологически чистая гидроэнергетика".
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы являлось создание информационно-аналитического обеспечения некоторых проблем гидроэнергетики, связанных с эксплуатацией и проектированием гидроузлов, на базе компьютерных технологий. В этом направлении были поставлены и рассмотрены следующие задачи:
- разработка основных принципов создания комплекса систем банков данных для гидроэнергетики;
разработка алгоритмов работы всего комплекса в целом и составляющих его АИС, в частности; их численная и программная реализация в виде программных комплексов, систем управления банками данных (СУБД) и пакетами прикладных программ обработки, анализа и представления результатов;
разработка методов анализа обобщенных данных по гидроэнергетике мира и его регионам.
Научная новизна работы и личный вклад автора. Вопросами информационно-аналитического обеспечения отдельных проблем гидроэнергетики (сбор данных натурных наблюдений, мониторинга, случаев аварий и отказов- и др.) на базе компьютерных технологий начали заниматься с 70-х годов. Эта проблема у нас в стране ставилась в работах Иващенко И. Е , Виссарионо-ва В. И., Щульмана С. Г. , Федорова М. IL , Соколова Б. А., Арефьева К И., Михайлова Л. , Малинина Н. К , Окорокова R Р., Шишо-ва , Щавелева Д. С. , Обрезкова В. И. , Хрисанова, Долгова П. П., Резниковского А. Ш. , Фрадкина и др. При этом рассматривались вопросы методологии, достаточности и полноты данных, выбора моделей баз данных, роли информационных систем в решении той или иной теоретической или практической задачи энергетики. В работах Иващенко И. Н. и Фрадкина описывались созданные АИС по авариям и натурным наблюдениям. За рубежом направления развития информационных технологий применительно к энергетике ведутся в тех же направлениях, но с акцентом на создание реальных систем по частным задачам (кадастрам плотин, банка данных аварий, систем контроля за состоянием гидросооружений и т. д.).
- в -
Отличительной чертой данной работы является то, что здесь ставится проблема создания комплексной системы информационно-аналитического обеспечения разных аспектов гидроэнергетики мира и его регионов с установлением отношений и связей между ними. Основная проблема - обеспечение принятия решения на разных стадиях жизни гидроэнергетического объекта информационно-аналитической поддержкой, созданной в рамках системного подхода на баве компьютерных технологий комплекса взаимоувязанных АИАС.
Личный вклад автора в работу составляет:
решение проблемы на основе создания комплекса автоматизированных информационно-аналитических систем (АИАС).методически, идеологически, программно и структурно связанных друг с другом;
разработка принципов реализации такого комплекса банков данных на базе системного анализа и специфики гидроэнергетической отрасли, создание его модели, а также структур составляющих АИАС.
разработка методики создания автоматизированных внутренних связей между различными частями комплекса, превращающими его из набора отдельных систем в единое целое - связьшающее разные проблемы энергетики;
разработка методик использования в АИАС графической научно-технической документации (фото,чертежей, графиков, рисунков и и.д.) наряду с обычно применяемыми Б таких системах качественными и количественными параметрами. Это позволило расширить круг научно-техни-
- 7 -ческой информации,используемой в АИАС, и качественно изменить характер их использования;
- разработка алгоритмов многовариантной проработки зада
чи с целью нахождения наиболее эффективного решения, а
также алгоритмов обработки и анализа результатов.
Практическое значение выполненных исследований заключается в возможности быстрого принятия обоснованного решения и обобщения предыдущего опыта на значительно большей информационной базе данных, а также автоматизированного многовариантного анализа и проработки.
Использование разработок автора в разных аспектах функционирования гидроэнергетического комплекса России позволяет:
- использовать последние достижения и значительную часть
опыта гидроэнергетики (в том же об'єме как и в столичных
центрах) в любом, даже самом удаленном, регионе России;
- использовать, обобщать и анализировать накопленный
опыт гидротехнического строительства, проектирования и
эксплуатации в стране и мире;
на основе значительных информационных массивов специалисты могут быстро находить и принимать обоснованные и оптимальные решения, что особенно важно в критических ситуациях;
повышать квалификацию персонала отрасли. Разработанный комплекс в полном об'єме,блоками или отдельными составляющими эксплуатируется во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева,
- s -
гидропроекте им. С. Я. Жука (г. Москва),Департаменте эксплуатации энергосистем и электростанций РАО "ЕЭС России", Ленэ-нерго, Красноярсканеpro, Читаэнерго, Новгородзнерго, Каре-лэнерго, Атырауэнерго (Казахстан), Алтайэнерго, Иркутсга-нерго, Омскэнерго.Севзапзнерго, Удмуртзнерго, Вологдаэнер-го, Амурэнерго, Каскаде Верхне-Волжеких ГЭС, Боткинской ГЭС, Саяно-Щушенекой ГЭС, Красноярской ГЭС, Вилюйской ГЭС, Павловской ГЭС и др.
Результаты работы могут быть использованы:
координирующими и управляющими организациями энергетической отрасли;
научными, проектными и строительными организациями;
эксплуатационными службами энергосистем и электростанций России и стран СНГ;
высшими учебными заведениями энергетического и строительного профиля;
экспертными комиссиями.
Достоверность научных результатов и основных выводов,сделанных в диссертации, подтверждается использованием в разработках научно-обоснованных и проверенных методов различных научных дисциплин, непротиворечивостью полученных результатов существующим научным представлениям, опытной проверкой функционирования созданной системы.
Апробация результатов исследований на разных этапах проведена на Всесоюзных и Всероссийских научно-техничесісих совещаниях и конференциях, а также отдельных докладов в разных научных а проектных организациях (в том числе институте
-9 -Гидропроэкт, г.София, Болгария):
Всесоюзное совещание "Будущее гидроэнергетики. Основные направления создания гидроэлектростанций нового поколения", Дявногорск, 1991 г. (три доклада);
Всесоюзное совещание "Основные направления совершенствования исследований и проектирование энергетических об'ектов ТЭС и АЭС", Нарва, 1991 г.
Выставка достижений народного хозяйства "Вычислительная техника в энергетике", г. Шеква, 1993 г.;
Научно-техническое совещание "Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений электростанций" (БГЭС-93), г. Сергиев Посад, 1993 г.
Всероссийское совещание "Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений электростанций" (БГЭС-94), г. Москва, август 1994 г. (два доклада) ,
Семинар "Эксплуатация и безопасность гидротехнических вооружений", Саяно-Шушенская ГЭС, 1994 г.;
Всероссийская выставка достижений,павильон "Электрификации", г. Москва, 1995 г. ;
Совещание-семинар "Обеспечение безопасности гидротех-шческих сооружений, находящихся в длительней эксплуатации", (БГЭС- 95), пос. Мурмаши, Мурманская обл., 1995 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ.