proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 25 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[23/04/2013]     Автоматизация управления структурно сложными аварийными объектами

Р.Д.Колесников, к.т.н., доцент, Санкт-Петербург

Атомная стратегия XXI века унаследовала от атомной стратегии века XX болезнь страха, переходящую в стадию ремиссии в форме абсолютизации безопасности в атомной энергетике. Инженерной психологии эта болезнь подарила «человеческий фактор». Теперь нужно считаться с тем, что к непосредственному проектированию атомных станций могут быть допущены «менеджеры», а к управлению ими - «алкоголики и тунеядцы». Поэтому из экологических соображений лучше от атомной энергетики отказаться и переселиться всем на юг, под пальмы.


Рассмотрен новый класс систем управления – АСУ борьбой за живучесть (БЗЖ) структурно сложных аварийных объектов (ССАО) с имитационной моделью аварийного процесса (ИМАП) в контуре управления.

В вопросах управления эта болезнь вылилась в недооценку возможностей развития систем управления, решающих задачи до введения в действие систем защиты. По данным МАГАТЭ, авария на ЧАЭС произошла по причине высвобождения положительной реактивности при сбросе АЗ в условиях специфического исходного положения стержней регулирования мощности реактора. Оператор не может в уме просчитать все эффекты, связанные с реактивностью. Но вполне доступно предусмотреть в системе управления возможность моделирования процесса, что позволит оператору предвидеть последствия принимаемых решений. Предвидение последствий – это одно из основных требований к системам управления такого класса.

Как выяснилось в результате расследования аварии, на АЭС «Фукусима-1» почти шесть суток не предпринимались действия по ликвидации последствий аварии. Каковы бы ни были причины, выход один – автоматизация процесса борьбы за живучесть и экспертиза информационного, алгоритмического и конструктивного обеспечения БЗЖ. Ключевой проблемой в реализации этого направления автоматизации является наличие источника информации. Идея использовать в качестве такого источника имитационную модель аварийного процесса порождает новый класс систем управления, о которых пойдёт речь ниже.

Некоторые выводы из анализа состояния развития теории информации и процесса преобразования информации в АСУ ССАО

Системы управления – это системы генерации и преобразования смысловой информации. Чем структурно сложнее объект и выше уровень автоматизации, тем больше потребность в понимании смысловой сущности задач управления и количественной оценке процессов обработки информации. Попытка обращения к теории информации за ответами на насущные вопросы развития новой области управления привело к неожиданному открытию: отсутствие таковой.

В [1] показано, что в общепризнанной теории информации К.Шеннона энтропийные оценки, полученные для каналов связи, введённое на их основе содержание понятия и количественная оценка «информации», истолкованы ошибочно. Эти ошибки впоследствии растиражированы «математическими физиками», имеющими обыкновение тормозить развитие инженерных наук путём «навешивания» инженерных терминов математическим системам без учёта ограничений последних. В результате теория (смысловой) информации, пригодная для правильной постановки и решения проблем автоматизации управления ССАО отсутствует.
В [2] показано, что единственной мерой измерения смысла (семантической информации) является линейная мера, которой измеряется количество «порций смысла» (мощность) источника смысла. В качестве единицы измерения количества смысла предложен [сенс].

Логарифмическая мера используется для измерения ёмкости материального носителя. Универсальной (минимальной) единицей измерения его ёмкости (емкостной информации) является [бит].

В [3] [РДК-3] рассмотрены энтропийные и информационные процессы в управляющей объектом системе. Показано, что проблема с оценкой состояния объекта (смысловая энтропия) возникает у оператора и связана с тем, что он получает её с модели объекта – средств отображения информации (СОИ). Поэтому, во-первых, семантическая энтропия имеет место только в решающей системе контура дистанционного управления (у оператора) и, во-вторых, её величина зависит от качества СОИ.

В системах управления в нормальных ситуациях семантическая энтропия равна нулю.

На рис.1 показана диаграмма представляемой на СОИ информации для решения определённой задачи управления – достижение объектом целевого состояния.


Рис.1 Информационная диаграмма известительной подсистемы

Введены следующие обозначения:
IM – общее количество представляемой на СОИ информации (message);
I0 – необходимое для решения задачи количество (целевой) информации;
IMG (=I0) – количество реально представляемой на СОИ необходимой (целевой) информации;
IH - количество семантической помехи.
DG – энтропия деградации («врождённой»);
IL – количество представляемой искаженной («ложной») информации;
IMGL – количество представляемой искаженной («ложной») целевой информации;
IHL – количество представляемой искаженной («ложной») нецелевой информации;
С помощью информационной диаграммы рис.1 можно проиллюстрировать условие возможности реализации управления объектом по задаче:


Т.е. целевая информация IMG должна иметься в общем потоке информации IM (IMG ∈ IM) и должна быть представлена в полном объёме (IMG = I0)

Если имеет место равенство IMG = I0 = IM, то для управления предоставляется только информация по задаче. Это «идеальный» случай.

Всякая информация, не являющаяся целевой информацией, но предоставляемая в решающую систему в процессе управления, является семантической помехой. IH = IM - IMG.

В этом случае для принятия решений по задаче целевую информацию необходимо выявлять на фоне семантической помехи (фильтровать).

Энтропия деградации DG представляет собой разность между потребным для решения задачи количеством (целевой) информации I0 и IMG – количеством реально представляемой на СОИ целевой информации:

DG = I0 - IMG

При DG >0 решение задачи управления превращается в угадывание, что по понятным причинам недопустимо.

«Врождённая» деградация является следствием ошибочного проектирования известительной подсистемы. «Приобретённая» деградация связана с происходящими по тем или иным причинам искажениями сообщений. В результате может  появляться ложная информация, в частности, являющейся искажённой целевой информацией - IMGL. Совершенно очевидно, что по этой информации решение задачи управления (принятие решения) недопустимо.

В [3] показано также, что условием решения задачи управления ССАО в целом является выполнение условий, подобных (*), в решающей и исполнительной подсистемах контура циркуляции информации.

Задачи управления ССАО

В общем виде задача управления аварийным объектом состоит в переводе его из исходного (текущего) состояния в целевое состояние. Управление ССАО по существу является одной из основных задач управления борьбой за живучесть (БЗЖ) объекта, связанной с оперативным восстановлением его способности функционировать по прямому назначению (восстановлением ТТХ). Поскольку БЗЖ является контрпроцессом процесса поражения (результатом взаимодействия этих процессов является конкретный аварийный процесс, авария), время реакции АСУ ССАО определяет процесс поражения, а она сама является системой реального времени. Это обстоятельство играет решающую роль при распределении функций управления в контурах автоматического и дистанционного управления.

Критерии эффективности управления АСУ ССАО определяются внешней обстановкой и задаются системой более высокого уровня иерархии. Основными критериями являются максимум безопасности (экологической, технической и т.п.) и максимум ТТХ на множестве процессов управления. В настоящее время предпочтение отдаётся критерию безопасности. Понятно, что всегда существуют ограничения ресурсов и нужно их сосредотачивать на актуальном направлении. Но нельзя абсолютизировать решение проблемы. В частности, сосредоточение внимания только на обеспечении превентивных мер безопасности и недооценка проблемы обеспечения управления (БЗЖ) непосредственно в процессе аварии как раз и приводит к усугублению последствий аварии. Одной из главных причин этого является не недопонимание того, что эти критерии связаны, а нерешённость проблемы оптимизации управления ССАО по критерию максимума ТТХ.

Для решения этой проблемы необходимо решить ряд задач, связанных с перестройкой структуры аварийного объекта.

Во-первых, необходимо идентифицировать повреждённые элементы.

Во-вторых, необходимо определить зону локализации. Это зона определяется, исходя из реальных конструктивных возможностей по ограничению распространения аварии после первичных повреждений, проявляющихся в виде соответствующих комбинаций вышедших из строя элементов.

В-третьих, необходимо сформировать работоспособную структуру из оставшихся в строю элементов.

В-четвёртых, необходимо определить и ввести ограничения, соответствующие новой структуре объекта.

Состояние объекта управления характеризуется структурой, координатами и параметрами. Для проектирования АСУ ССАО первостепенное значение имеет математическое описание структуры объекта, отражающее её изменение при авариях объекта, которое может быть использовано для автоматизации управления и представления информации «оператору». Математическим аппаратом описания структуры является алгебра логики (булева алгебра) в различных её формах.

Остановимся на некоторых ключевых информационных аспектах решения этих задач.

Определение множества повреждённых элементов

Способы определения множества вышедших из строя элементов связаны с источниками информации о процессе поражения. Первый из них – это доклады обслуживающего объект персонала о месте и характере процесса поражения. Второй – это измеряемые параметры поражающих воздействий. Оба этих пути связаны с информацией о внешних воздействиях. Третий – это изменение координат повреждённого объекта.

Эта информация может быть использована соответствующими тремя путями с учетом заранее известных мер по локализации возникшего аварийного процесса. Первый – считать все элементы объекта управления, попавшие в зону поражения и нестойкие к соответствующим поражающим воздействиям, повреждёнными. АСУ ССАО, работающие по этому принципу, назовём «нулевыми». Второй – вычислить все вышедшие из строя элементы путём сопоставления измеренных параметров поражающих воздействий хранящимися в базе данных характеристиками стойкости элементов к поражающим воздействиям. АСУ ССАО, работающие по этому принципу, назовём «параметрическими». Третий – попытаться по отклонению координат аварийного объекта попытаться определить вышедшие из строя элементы. АСУ ССАО, работающие по этому принципу, назовём «координатными».

Решение последующих задач основывается на умозаключениях проектировщиков АСУ ССАО или операторов непосредственно в процессе управления.

Умозаключения и фильтрация информации

В основе преобразования исходной информации с целью извлечения необходимой для достижения конкретной цели (целевой) информации является умозаключение. Если эта операция осуществляется с использованием технического устройства (не обладающего «умом»), то целесообразно называть это устройство смысловым фильтром, а саму операцию фильтрацией (целевой) информации.

Рассмотрим процесс умозаключения о состоянии объекта по состоянию его элементов. В дальнейшем под «объектом» будем также понимать системы и подсистемы объекта. Наличие определённых знаний об объекте позволяет существенно уменьшить количество информации для получения правильного представления о его состоянии. Если, например, элементы объекта соединены последовательно, то правильное заключение о выходе его из строя можно сделать, обеспечив обнаружение выхода из строя любого из элементов. Ценная для управления информация в данном случае получается на основании умозаключения о равнозначности выхода из строя любого элемента выходу из строя объекта.

Если используется поэлементные проверки, то может получиться так, что отказавший элемент окажется последним в последовательности проверок. Эффективность процесса умозаключения о состоянии объекта по состоянию его элементов можно увеличить, если проводить его путём одновременной проверки состояния элементов. Для этого можно использовать логический элемент И (в любой математической и технической форме представления), моделирующий объект с последовательно соединёнными элементами:

y = x1 x2 … xn.

Логический элемент И является логическим фильтром информации. Если на его входы подаётся информация о состоянии элементов объекта, то с его выхода снимается информация о состоянии самого объекта. Элемент И «сжимает» информацию, поступающую на входы, но вся она «достигает» выхода. Действительно, если исключить какой-либо вход, то результат «умозаключения» может быть ошибочным.

Другим простейшим логическим фильтром информации является логический элемент ИЛИ, моделирующий объект с параллельно соединёнными элементами:


Логические элементы И фильтруют ценную для управления информацию о наличии вышедших из строя элементов. Логический элемент ИЛИ фильтрует ценную для управления информацию о наличии неповреждённых элементов.

Таким образом, логические элементы И и ИЛИ технически реализуют логическую обработку входных сигналов (фильтрацию смысла входных сообщений). Они являются фильтрами ценной для управления (структурной емкостной) информации, реализующими умозаключения о состоянии объекта по состоянию его элементов. Объединяя их в узлы, блоки и системы в соответствии с математическим описанием структуры объекта f(Xn), можно получать автоматические системы логической обработки информации, необходимой для решения задач управления ССАО. Поскольку обрабатывается информация о структуре объекта (структурная информация) назовём этот процесс фильтрации структурной фильтрацией.

Перспективным для решения этих задач является математическое описание функциональной структуры f(Xn) неповреждённого объекта, получаемое путём последовательного описания процесса формирования сложных структур, реализующих сложные (технологические) функции из простых функций. Соответствующая этому математическому описанию система логических уравнений даёт представление об иерархическом пространстве состояний всех функций. На основе информации о конкретном состоянии элементов объекта можно получать информацию обо всём пространстве состояний аварийного объекта в темпе с процессом поражения. Следовательно, такое математическое описание действительно перспективно для решения задач управления ССАО.
 
Количественная оценка процесса структурной фильтрации и умозаключения

На рис.2 представлена общая схема генерации, логической фильтрации и смыслового декодирования (СД) информации о состоянии объекта.


Рис.2. Схема генерации, логической фильтрации и смыслового декодирования информации о состоянии объекта

Показаны «генератор» смысловой информации X, состоящий из n источников смысловой информации Xi, логический фильтр F(Xn) с n входами и одним выходом и смысловой декодер (СД).
Рассмотрим n элементов некоторой структуры. Каждый из этих элементов может принимать одно из нескольких состояний. Допустим, что эти состояния известны и известен (выбран) способ смыслового декодирования этих состояний для каждого элемента. Тогда текущее состояние объекта  можно представить n источниками смысловой информации Xi, i = 1,2,…,n.

В общем случае, каждый i-ый источник может иметь мощность ni (сенс). Каждый из них в конкретный момент времени выдаёт конкретное  сообщение αi, содержащее 1 (сенс) смысловой информации. Таким образом, на выходе генератора в каждый момент времени представлена определённая комбинация α12, … ,αn, отражающая состояние всех элементов объекта. Она поступает на соответствующие входы фильтра F(Xn) - x1,x2, … ,xn.

Процессы кодирования и декодирования по природе детерминированные. Они основаны на взаимнооднозначном соответствии смысла и его материального носителя, поэтому неопределённости логического умозаключения, или фильтрации информации, в этих процессах нет. Если этот процесс генерации информации представить как опыт со случайными исходами, то α12, … ,αn – это «выборка» сообщений из n источников, реализация опыта.

Фильтр реализует логическую функцию Y = f (Xn). Мощность множества Y - | Y | = M. На выходе фильтра в каждый момент времени также будет представлена реализация одного значения yj ∈ Y, соответствующего текущему состоянию объекта. Именно это состояние декодирует смысловой декодер как смысл некоторого сообщения β, по которому принимается решение. Здесь имеет место генерация, получение и использование (преобразование) знаний и нет процесса взаимодействия энтропия – информация.

Задача состоит в оценке соотношения количества обработанной входной информации о состоянии n элементов и количества информации в выводе (умозаключении). Смысловое содержание информации, характеризующее состояние объекта (на выходе логического фильтра), не может превышать смыслового содержания характеристик его элементов (на входах логического фильтра). Если эти входные характеристики одинаковые, то они же будут характеризовать выход. За единицу смысловой информации, как указывалось, принимается (сенс), за единицу информационной ёмкости – (бит). Если все источники информации на входе и выходе содержат m (сенс) информации, то за единицу информационной ёмкости можно брать 1 = [logm m]. Количество смысловой информации на входе фильтра N = mn (сенс).

Введём следующие показатели эффективности обработки смысловой структурной информации:
K – линейный коэффициент сжатия смысла;
φК – обратный линейный коэффициент сжатия смысла.

Количество входной смысловой информации



где n – количество элементов, а ni количество состояний каждого элемента.

В результате умозаключения получается 1(сенс) новой по смыслу информации (об объекте в целом).

Линейный коэффициент сжатия смысла K = K/1 = N.

Обратный линейный коэффициент сжатия смысла К = 1/K = 1/N.

Пример. Пусть



Введём следующие показатели эффективности емкостной структурной логической фильтрации информации логическими фильтрами F(Xn):

LK – логарифмический коэффициент фильтрации (сжатия смысла) логическим фильтром F(Xn);
φLK – обратный логарифмический коэффициент фильтрации (сжатия смысла) логическим фильтром F(Xn);
Логарифмический коэффициент фильтрации (сжатия смысла) логическим фильтром F(Xn)
LK = logN / log M.
Обратный логарифмический коэффициент фильтрации (сжатия смысла) логическим фильтром F(Xn)
φLK = logM / log N.
Пример. Пусть

Тогда N = 2n; M = 2.
LK = log 2n / log2 = n; φLК = 1/LK = 1 / n.

Таким образом, в автоматическом устройстве (дискретном автомате) F(Xn) производится преобразование (сжатие n к 1) емкостной информации, равнозначное преобразованию смысловой информации источника мощностью N (сжатие N к 1) до конкретной порции смысла и преобразованию её в соответствующее кодовое обозначение. Необходимое умозаключение реализовано технически. Оператору остаётся осуществить смысловое декодирование результата по известному ему способу кодирования – декодирования для получения информации о состоянии объекта.

Аварийные объекты после получения повреждений определённое время способны функционировать по прямому назначению. Уменьшение времени, затрачиваемого на оценку обстановки, позволяет использовать этот выигрыш во времени для реализации решения. Это весьма важно в системах реального времени.

Эффективность обработки информации в современных СУ ССАО

Очевидно, что задача управления ССАО существует объективно. В нормальных ситуациях для управления структурой (в оконечных режимах) достаточно её поэлементного представления на «жёсткой» мнемосхеме. Поскольку все переходные процессы регламентированы, они достаточно эффективно контролируются координатами и параметрами.

На основе отклонения координат за допустимые пределы создаются системы автоматической аварийной защиты и управления в аварийных ситуациях. Системы автоматического управления объектом в аварийных ситуациях обеспечивают введения резерва при одиночных выходах из строя элементов в процессе эксплуатации. При отсутствии резерва, запаздывающих или ошибочных действиях оператора срабатывает аварийная защита. Эта ограниченность целей управления очевидна, поскольку допускаются случаи, когда эти системы могут быть просто вредны. Например, если система управления введением резерва в какой-либо гидравлической системе строится на основе информации о падении давления. Она сработает правильно, если при этом не потерянна герметичность системы. В противном случае последствия будут прямо противоположны желаемым.
 
Попытки облегчить оператору решение задач управления в аварийных ситуациях предпринимаются на основе использования следующих способов автоматической фильтрации информации: емкостного и параметрического. Емкостной способ является универсальным в том смысле, что он пригоден для фильтрации семантической помехи при представлении информации в любой форме. Суть этого способа состоит в исключении не относящейся к обязанностям или к решаемой конкретной задаче управления информации. Например, способ «тёмной» мнемосхемы, применяемый при решении задачи контроля объекта, длительное время не меняющего своего состояния. Применение дисплейной техники открывает широчайшие возможности применения этого метода, в первую очередь при разделении функций управления и соответствующих потоков информации в «коллективе операторов».

Примером реализации параметрической (координатной) семантической фильтрации является так называемое компас-табло и его модифицированные приложения [4]. На стрелочном приборе выделяются нормальная зона, а слева и справа от неё предупредительные и аварийные зоны, которые соответствуют возможным состояниям объекта. Зона реального состояния объекта указывается положением стрелки, фактически соответствующим измеренному значению некоторой координаты.

Суть процесса параметрической фильтрации состоит в разбиении (в математическом смысле) множества «элементов» (в данном случае показаний прибора) на подмножества по обоснованным признакам и визуализации этих подмножеств тем или иным способом. Например, выделение цветом соответствующих частей шкалы прибора с последующим указанием на одну из них «стрелкой». Легко видеть, что параметрическая фильтрация является разновидностью емкостной фильтрации. Вместе с тем, техническая реализация параметрической фильтрации - «линейное сжатие» входной информации – осуществляется, как и всякая фильтрация, на основе умозаключения.

Очевидно, что такая фильтрация не приводит к искомому результату – получению целевой информации для управления ССАО. Действительно, если речь идёт о состоянии элемента, то получить таким способом нужную достоверную информацию об n технологически связанных элементах структуры проблематично в силу связанности («связности») координат объекта. Если речь идёт о состоянии (работоспособности) объекта, то проблематично использование этой информации для решения указанной задачи перестройки его структуры.

Допустим, что математическое описание структуры имеется и в нём определены все элементы структуры (без этого нельзя представить модель (отражение) структуры объекта на СОИ). Допустим также, что решается задача идентификации состояния работоспособности аварийного объекта Y ∈ {0,1}. Для её решения необходима информация о работоспособности каждого элемента xi ∈ {0,1} после повреждения.

Информацию о текущем состоянии структуры аварийного (повреждённого) объекта «оператор» получает с СОИ. В настоящее время на СОИ представляется информация о технической структуре неповреждённого объекта. О работоспособности и функциональном состоянии объекта «оператор» судит по его координатам (технологическим параметрам, представленным показаниями различных приборов). Как уже отмечалось, этого достаточно для управления неповреждённым объектом.

Для перевода повреждённого объекта в целевое состояние необходимо перестраивать его структуру. Для этого оператору необходимо не только «добывать» (целевую) информацию о работоспособности каждого элемента. (Очевидно, что такой целевой информации на СОИ нет). Затем по ней нужно делать логические умозаключения о возможности реализации сложных (технологических) функций из простых.

Из рис.2 видно, что в такой управляющей системе оператор должен сделать умозаключение о состоянии объекта по каждой конкретной реализации α12, … ,αn на основе известной ему (известной по допущению) «разрозненной» информации о текущем состоянии каждого элемента. Иначе говоря, оператор должен выступить в роли некоторого смыслового декодера информации источника мощности N (сенс). Сообщения этого источника представлены N кодовыми комбинациями длины n (бит). Эти кодовые комбинации (кроме одной, соответствующей неповреждённому объекту) представляют собой возможные комбинации выхода из строя элементов объекта при его повреждении. Совершенно очевидно, что способ декодирования этих комбинаций оператору не известен. Он в лучшем случае может иметь представление об их частях.

Можно оценить, при каких значениях n (даже при m=2) задача СД не решаема таким путём по причине её большой размерности, если, например, для относительно несложной системы из 33 элементов 233≈1010.

Если вновь вернуться к процессам логической фильтрации информации, то легко видеть, что «оператор» способен делать умозаключения типа И и ИЛИ. Но он с определённого уровня сложности структуры объекта не способен делать умозаключения в системе реального времени по всему пространству состояний функций.

Важно отметить, что управление по координатам – это изначально запаздывающее управление (по отклонению). Это существенно для АСУ ССАО как систем управления реального времени. Если к тому же учесть, что в современных системах управления никакой информации о состоянии каждого элемента объекта при его повреждениях на СОИ не представляется, можно с уверенностью сказать: для реальных объектов таким путём задача оценки состояния ССАО для перевода его в целевое состояние вообще неразрешима.

Этот вывод имеет большое практическое значение, так как позволяет понять, что в настоящее время даже для этой одной из ряда задач управления ССАО «врождённая» деградация DG>>0. Практически DG ≈ I0, т.е. этой целевой информации фактически нет. Ясно, что это одна из основных причин тяжёлых последствий аварий, начало которых может быть весьма безобидным, не говоря уже об изначально тяжёлых авариях.

Такое положение вещей является следствием постоянных бесперспективных попыток использования АСУ нормальными объектами в качестве АСУ ССАО, задачи управления в которых имеют принципиальные отличия и требуют для своего решения совсем другой целевой информации. Процесс идентификации состояния ССАО необходимо автоматизировать путём применения логических фильтров F(Xn).

Некоторые особенности АСУ ССАО

Основной особенностью АСУ ССАО является  необходимость введения имитационной модели аварийного процесса (ИМАП) в контур управления аварийным объектом. Это обстоятельство обусловлено тем, что в подобных системах обязательно реализуется принцип централизованного управления и решение принимается руководителем БЗЖ объекта на основе анализа и выводов из оценки обстановки всем «коллективом операторов». Такие системы являются системами реального времени. В них время на оценку обстановки и принятие решения составляет от нескольких десятков и сотен секунд до нескольких часов. Поэтому наряду с требованием предвидения направления развития процесса поражения объекта и последствий принимаемых на разных уровнях управления решений, необходимо укладываться в жёсткие временные рамки и не допускать ошибок. Эти требования просто выходят за рамки психофизиологических возможностей «человека-оператора», поэтому за счёт наращивания количества операторов и соответствующей декомпозиции объекта поражения проблемы не решить.

Для решения задач управления ССАО на выходе ИМ АП в реальном времени должны формироваться и визуализироваться в качестве рекомендаций (в соответствии с требованиями инженерной психологии) управляющие воздействия на любую комбинацию вышедших из строя элементов. По существу для этого нужно решить проблему создания автоматической системы управления структурой объекта при любой комбинации вышедших из строя элементов.

Тестирование прототипов АСУ ССАО с ИМАП в контуре управления показывает, что в сложных аварийных ситуациях они оказываются «умнее» разработчика, что указывает на безусловную перспективность их применения.

Очевидными преимуществами АСУ ССАО с ИМАП в контуре управления являются:

- возможность имитировать аварийный процесс непосредственно на каком-то этапе развития аварии для оценки последствий принимаемых решений (если позволяет обстановка);
- простота реализации тренажерного режима;
- возможность исследовать эффективность конструктивного, информационного и алгоритмического обеспечения БЗЖ объекта на всех этапах его жизненного цикла;
- возможность оптимизировать организационно-техническую структуру персонала и др.

Особо следует подчеркнуть, что в условиях применения современных средств автоматизации система не требует специальных пультов управления, т.е. совместима с традиционными системами управления в нормальных ситуациях за счёт визуализации информации на дисплеях и сетевого обмена данными. Это важно, поскольку системы этого класса работают в «ждущем» режиме и (теоретически) могут за весь срок эксплуатации ни разу не использоваться.

Выводы

Принципиальная разница содержания информационных процессов в АСУ ССАО и АСУ объектами в нормальных ситуациях состоит в отсутствии смысловой неопределённости (семантической энтропии) управления последней. Напротив, при повреждениях объекта управления он становится источником значительных потоков информации, порождающих эту энтропию.

Показано, что в настоящее время даже для одной из ряда задач управления ССАО – задачи представления информации «оператору» - «врождённая» деградация DG>>0. Практически DG ≈ I0, т.е. этой целевой информации фактически нет.

Следствием постоянных бесперспективных попыток использования АСУ нормальными объектами в качестве АСУ ССАО, задачи управления в которых имеют принципиальные отличия и требуют для своего решения совсем другой целевой информации, является отсутствие АСУ ССАО как таковых. Это одна из основных причин тяжёлых последствий аварий.

Основная проблема проектирования и применения АСУ ССАО - это проблема, связанная с необходимостью обеспечения управления при любой комбинации вышедших из строя элементов объекта.

Процесс идентификации состояния ССАО по первичной информации о повреждённых элементах необходимо и возможно автоматизировать путём применения логических фильтров F(Xn). Это позволяет получить реализацию модели всего пространства состояния технологических функций, необходимого для разработки автоматической системы управления и построения на её основе ИМАП как источника рекомендаций «оператору».

Приоритет в разработке теории и практики применения нового класса систем автоматического управления – АСУ ССАО с ИМАП в контуре управления, безусловно, принадлежит России. Внедрение таких систем позволит снизить уровень экологических и технических последствий тяжелых аварий природного и техногенного характера за счёт быстрой и правильной реакции обслуживающего персонала на возникшую конкретную аварийную ситуацию.

Литература
1. Колесников Р.Д. Туман рассеялся. в формате .doc, апрель 2013
2. Колесников Р.Д. Измерение количества информации, в формате .doc, апрель 2013
3. Колесников Р.Д. Информационные процессы в структурно сложных аварийных объектах, в формате .doc, апрель 2013
4. Венда В.Ф. Инженерная психология и синтез систем отображения информации. М.: «Машиностроение», 1982.
 

 
Связанные ссылки
· Больше про Безопасность и чрезвычайные ситуации
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Безопасность и чрезвычайные ситуации:
О предупреждении аварий на сложном объекте

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 2.66
Ответов: 9


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 5 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Автоматизация управления борьбой за живучесть структурно сложных аварийных объек (Всего: 0)
от Гость на 23/04/2013
Рассуждения прошлого века, не учитывают целенаправленное воздействие на аварийную систему со стороны злоумышленника, при том, что большинство аварий связанных с АСУ ТП происходят именно по вине этих субъектов. Реализации предложений автора ухудшит аварийность, т.к. создаст злоумышленнику дополнительный канал управления, воздействия на систему и дезинформации персонала.
Dmitri333


[ Ответить на это ]


Re: Автоматизация управления борьбой за живучесть сложных аварийных объектов (Всего: 0)
от Гость на 23/04/2013
"Следствием постоянных бесперспективных попыток использования АСУ нормальными объектами в качестве АСУ ССАО, задачи управления в которых имеют принципиальные отличия и требуют для своего решения совсем другой целевой информации, является отсутствие АСУ ССАО как таковых. Это одна из основных причин тяжёлых последствий аварий."

Утверждение очень смелое и ничем не обоснованное.
Сcылки на аварии в Чернобыле и в Фукусиме свидетельствуют о слабом понимании автором статьи технологии АЭС.
Автору следует ознакомиться с литературой по АСУ ТП для АЭС, системам представления параметров безопасности (СППБ), системам поддержки оператора (СПО), функциональному анализу блочных пунктов управления и т.д.
Дмитрий Стацура stacura69@mail.ru


[ Ответить на это ]


Re: Автоматизация управления борьбой за живучесть сложных аварийных объектов (Всего: 0)
от Гость на 23/04/2013
Следствием постоянных бесперспективных попыток использования АСУ нормальными объектами...
-----------------------------------------------------------------------------

фраза какая то непонятная... что такое нормальный объект? Определения не дано. И потом - любой объект может стать аварийным в результате множества причин. Для этого придуманы УСБ-Т... есть иерархия - режимные блокировки, защиты механизмов, общестанц. защиты. Но у всех у них есть недостаток - они идут ЗА событием а не ПЕРЕД событием.


[
Ответить на это ]


Re: Автоматизация управления борьбой за живучесть сложных аварийных объектов (Всего: 0)
от Гость на 24/04/2013
«Теперь нужно считаться с тем, что к непосредственному проектированию атомных станций могут быть допущены «менеджеры», а к управлению ими - «алкоголики и тунеядцы».
Вопросы по предмету:
1)      Кто и на основе каких накопленных критических знаний проектирует в настоящее время «АСУ ССАО с ИМАП в контуре управления» АС (магистры, бакалавры или инженеры)?
2)      Кто и с каким уровнем знаний преподал современным проектантам высшую математику (в т.ч. операционное исчисление), теорию автоматического управления, теоретические основы электротехники и др.?
3)      Какова организация взаимодействия АСУ-шников с разработчиками «железок»?
4)      Каковы зарплата и моральные качества непосредственных проектировщиков?


[ Ответить на это ]


Re: Автоматизация управления борьбой за живучесть сложных аварийных объектов (Всего: 0)
от Гость на 24/04/2013
"Рассмотрен новый класс систем управления – АСУ борьбой за живучесть (БЗЖ) структурно сложных аварийных объектов (ССАО) с имитационной моделью аварийного процесса (ИМАП) в контуре управления." 1. Заявка классная. Новый класс систем....Я лично (видимо, по близорукости) не вижу нового класса систем, тем более я отказываюсь понимать термин "мощность источника смысла". 2. Я полагаю, когда "систем защиты" много - вся система - не эффективна. "...наличие источника информации. Идея использовать в качестве такого источника имитационную модель аварийного процесса". Чтобы от этого была польза - ещё нужно построить систему валидации модели для каждого объекта. Кто это должен делать? На какой нормативной базе? А ведь "вертикали" это всё совершенно не понятно. 3. Энтропия. Мутная тема Шенноновская энтрапия - есть мера неопределённости. Она всегда применялась для измерения неопределённости. Мера вероятностная. Что такое "смысловая энтропия" я не знаю. Колесников, Ваш рисунок 1 с точки зрения теории множеств - полная .... 4. Колесников, "основными критериями являются максимум безопасности". Вы что, живёте не "в миру"? Вы не в курсе, что существуют деньги? Что для СЛОЖНОЙ системы есть показатели эффективности KPI и риска KRI? Что люди - основной риск. Он называется операционным. А управлять операционным риском в сложной системе только инженерными (проектными) решениями - глупо. Риск - это рубли. Рубли - это финансы и экономика. Пожалуй, ещё и ответственность. Как Вы пишите "в реальном времени". И, верх глупости - "Решение последующих задач основывается на умозаключениях проектировщиков АСУ ССАО". С уважением, Б.В. Сазыкин.


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.09 секунды
Рейтинг@Mail.ru