Способ контроля состояния технологических объектов (мониторинг состояния) и аппаратно-программный комплекс для осуществления этого способа
Изобретение относится к области контроля и учета при эксплуатации технологических объектов и может применяться в различных областях промышленности и энергетики: машиностроительной, при эксплуатации ракетной техники, судостроительной, тепловой и атомной энергетики, нефтегазовой отрасли, транспорта, связи и т.д. Технический результат заключается в повышении достоверности получаемых данных. Способ контроля состояния технологических объектов заключается в том, что технологические объекты маркируют штрихкодовыми, радио- или другими типами меток, контролируемые параметры и состояние объектов вносятся идентифицированным специалистом в специальным образом запрограммированный терминал сбора данных (ТСД), в электронной памяти которого хранится перечень контролируемых параметров определенных технологических объектов, путем считывания с помощью ТСД метки с конкретного технологического объекта и ввода значений запрашиваемых терминалом параметров технологического объекта. Аппаратно-программный комплекс содержит сетевой сервер, два принтера, один или несколько терминалов сбора данных и стыковочную станцию. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области контроля и учета при эксплуатации технологических объектов и может применяться в различных областях промышленности и энергетики: машиностроительной, при эксплуатации ракетной техники, судостроительной, тепловой и атомной энергетики, нефтегазовой отрасли, транспорта, связи и т.д.
Известны способы оценки технического состояния технологических объектов, заключающиеся в проверке текущих параметров технологических объектов и нахождение отклонений этих параметров относительно исходных (паспортных), сопоставление их с пороговыми значениями и реальными значениями, определение степени ремонта и причин вывода технологических объектов в ремонт (см. патент Российской Федерации 2068553, МПК F 04 B 51/00, 1966; см. патент Российской Федерации 2103668, МПК G 01 M 15/00, 1998).
Недостатком указанных способов является то, что не один из указанных способов не позволяет в достаточной мере выявить состояние технологического объекта, отсутствие автоматизации процесса проверки и невозможность исключения человеческого фактора, как субъективную оценку состояния технологических объектов.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ эксплуатации технологических объектов, включающий контроль технического состояния, сервисное обслуживание и входной контроль технологического объекта перед началом его эксплуатации с созданием исходной базы данных для контроля за деградационными процессами в объекте в течение всего периода эксплуатации. Производят совокупную оценку реального технического состояния объекта, определяют условия продолжения эксплуатации объекта и риск его эксплуатации, включая условия безопасной эксплуатации. Обеспечение надежности объектов связывают с техническим уровнем инжинирингового обеспечения оборудования, которое включает следующую совокупность этапов: входной контроль, сервисное обслуживание, технический мониторинг и диагностику (см. патент Российской Федерации, 2199028, МПК F 04 В 51/00, 2002).
Данный способ позволяет проводить диагностику объектов, однако данный способ не дает возможности в достаточной мере выявить состояние технологического объекта из-за отсутствия совершенной базы данных объекта, технических средств для его контроля, автоматизации процесса проверки и исключение человеческого фактора, как субъективную оценку состояния технологических объектов.
Известен автоматизированный программный комплекс для контроля технологических объектов, содержащий средство формирования и хранения базы данных о проверяемом техническом объекте и характеризующийся наличием технических средств со специальным программным обеспечением. (см. заявка на изобретение Российской Федерации, 2000104476, МПК E 21 F 17/18, 2000).
Недостатком указанного автоматизированного программного комплекса является отсутствие современного программного обеспечения и станции сбора и передачи данных о технологическом объекте.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является автоматизированный программный комплекс, содержащий средство формирования и хранения базы данных о проверяемом техническом объекте и характеризующийся наличием технических средств со специальным программным обеспечением (см. свидетельство на полезную модель Российской Федерации, 15 038, МПК G 06 К 9/00, 2000).
Недостатком указанного автоматизированного программного комплекса является отсутствие современного устройства для сбора и передачи данных об технологическом объекте в техническое средство комплекса (сетевой сервер).
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является мониторинг состояния технологических объектов, повышение достоверности получаемых данных при проведении оценки технического состояния технологического объекта путем получения достоверной информации о техническом состоянии технологического объекта, автоматизации процесса сбора информации о параметрах объектов и исключение возможности влияния человеческого фактора на результаты контроля.
Указанная задача решается за счет того, что способ контроля состояния технологических объектов (технологических комплексов, систем и оборудования и их элементов, зданий и помещений, в которых они размещены), включает наличие исходной базы для контроля и технических средств для его осуществления, при этом технологические объекты, подлежащие контролю (мониторингу) маркируются штрихкодовыми, радио- или инфракрасными метками, представляющими собой конкретный уникальный код, идентифицирующий технологический объект, контролируемые параметры и состояние которых вносятся идентифицированным специалистом в запрограммированный терминал сбора данных (ТСД), в электронной памяти которого хранится перечень контролируемых параметров определенных технологических объектов путем считывания с помощью ТСД метки с конкретного технологического объекта и ввода значений запрашиваемых терминалом параметров технологического объекта, которые ТСД определяет по коду, получаемому при считывании метки технологического объекта, при этом формируется достоверная информация о параметрах и состоянии контролируемых объектов, переносимая из ТСД в базу данных аппаратно-программного комплекса, визуализируемая в электронном виде, а также на многомерных моделях технологических объектов, обеспечивая представление информации о состоянии технологических объектов на протяжении их "жизненного цикла".
При этом автоматизированный программный комплекс (АПК) для контроля состояния и параметров технологических объектов, включает в себя сетевой сервер ввода, обработки и кодирования информации, принтер для распечатки штрихкодовых меток, причем сетевой сервер оснащен специализированным программным обеспечением для обработки и анализа информации о состоянии и параметрах технологических объектов и соединен с вычислительной сетью предприятия. Автоматизированный программный комплекс также снабжен одним или несколькими терминалами сбора данных (ТСД), обладающими функциональностью микрокомпьютера и считывателя штрихкодовых, радиометок или меток других типов, позволяющих осуществлять декодирование меток по месту нахождения технологических объектов, стыковочной станцией (док-станцией) для установки ТСД, через которую ведется весь обмен информацией между ТСД и сетевым сервером о параметрах и состоянии технологических объектов и дополнительным принтером для распечатки пластиковых карт для авторизации в ТСД специалиста, контролирующего параметры и состояние технологических объектов, при этом стыковочная станция соединена с сетевым сервером или другими клиентскими компьютерами, входящими в сеть предприятия.
На фиг.1 изображена схема иллюстрации способа контроля технологических объектов.
На фиг.2 изображена схема автоматизированного программного комплекса.
На крупных промышленных предприятиях любой отрасли существует необходимость постоянного контроля текущих параметров технологических объектов (агрегатов), участвующих в выполнении ответственных технологических процессов, особенно если выход из строя таких объектов (агрегатов) может приостановить функционирование предприятия, нанести вред жизни и здоровью его персонала, жителям прилегающей к предприятию территории и окружающей среде. На практике о правильности работы технологических объектов (агрегатов) судят по одному или нескольким контролируемым параметрам, значения которых выдаются измерительными приборами. Значения некоторых контролируемых параметров могут преобразовываться в электронные импульсы и передаваться в систему АСУТП предприятия, которая осуществляет автоматический контроль и управление работой отдельных агрегатов. В процессе эксплуатации технологических комплексов (предприятия промышленности, энергетики, нефтегазовой отрасли, транспорта, связи и др.) на основе систем автоматизированного контроля и управления измерительными и исполнительными приборами обеспечивают режимы работы соответствующего оборудования, агрегатов, арматуры и коммуникаций с целью поддержания заданных эксплутационных параметров. Контроль параметров технологических объектов, которые не включены в автоматизированную систему контроля и управления, осуществляется эксплутационным персоналом визуально по разработанному регламенту. Полученная таким образом информация, как правило, заносится в журналы, формуляры или подобную документацию. В этой ситуации качество, достоверность и актуальность информации формируется на субъективных факторах исполнения требований регламента.
При такой форме контроля практически невозможно достоверно определить, действительно ли записи в журналах произведены по результатам обходов, или же сотрудники, зная приблизительные значения контрольных параметров, указывают их в журналах, не совершая обходы на практике.
Способ контроля состояния технологических объектов, основанный на применении автоматизированного программного комплекса (АПК), позволяет существенно снизить влияние "человеческого фактора" на качество информации, получаемой эксплуатационниками визуально, тем самым обеспечивает повышение степени актуальности, достоверности и оперативности ее использования. Применение компьютерной техники и программного обеспечения позволяет формировать базу данных состояния технологических объектов на протяжении всего эксплутационного цикла. Таким образом, формируется информация, необходимая для оперативного и долгосрочного управления надежностью технологического объекта.
Использование АПК позволяет снизить влияние человеческого фактора на процесс контроля состояния оборудования и автоматизировать сбор эксплуатационной информации. Указанный эффект достигается за счет применения в составе АПК современных технологий автоматизированной идентификации, суть которых состоит в маркировке технологических объектов, подлежащих мониторингу состояния, специальными метками штрихкодовыми, радио, инфракрасными и т.п.), представляющими уникальный код элемента технологического объекта.
Заявленный способ контроля состояния технологического оборудования реализуется следующим образом.
На технологические агрегаты, подлежащие контролю со стороны персонала, наносят штрихкодовые метки, в графическом виде представляющие уникальный код агрегата в базе данных АПК. Дополнительно, при необходимости, штрихкодовые метки наносятся на стены помещений, в которых указанное оборудование установлено. Штрихкодовые метки на стенах помещений также несут информацию об уникальном коде помещения в базе данных АПК. В локальной компьютерной сети предприятия размещается сервер АПК, а на компьютеры соответствующих специалистов устанавливают клиентскую часть АПК. К одному из таких компьютеров или серверу подключают стыковочную станцию для терминалов сбора данных (ТДС). В зависимости от величины предприятия и решаемых задач в состав АПК входит один или более специальным образом запрограммированных ТДС, представляющих собой устройство, обладающее функциональностью карманного компьютера и считывателя штрихкодов типа промышленного терминала Cipher 720, PDT8100 и т.п. ТДС питаются от аккумуляторных батарей, что обеспечивает время автономной работы терминала до 8-10 часов. В памяти терминала находится специальная программа, обеспечивающая сбор информации о контролируемых параметрах каждого отдельного экземпляра оборудования, пользовательский интерфейс, сервисные функции (авторизация пользователей, экономия энергии аккумуляторов, подсветка экрана и т.д.), обмен информацией с ПК.
При совершении обходов технологических объектов персонал, сканируя метку, принадлежащую исключительно заданному элементу технологического оборудования, с помощью ТСД идентифицируют его. ТСД последовательно выдает на дисплей перечень параметров, по которым описывается номинальное состояние данного элемента технологического объекта. При считывании метки заданного элемента технологического объекта, ТСД автоматически фиксирует дату, время сканирования, а также код идентификации исполнителя, осуществляющего процедуру контроля.
Перед использованием ТДС специалист должен пройти процедуру авторизации в терминале, отсканировав с его помощью штрихкод на личной идентификационной карте, которая индивидуально для каждого специалиста печатается на принтере для распечатки пластиковых карт, входящем в АПК. По считанному штрихкоду терминал определяет специалиста. При сканировании штрихкодовой метки ТДС запоминает дату, время сканирования, а также код специалиста, производящего осмотр.
Исполнитель, осуществляющий мониторинг, заносит фактическое состояние элементов оборудования в память ТСД, который фиксирует время окончания процедуры контроля.
После окончания мониторинга состояния элементов технологического объекта исполнитель устанавливает ТСД в док-станцию АПК и информация, собранная персоналом, автоматически пересылается из ТСД в память сервера АПК.
Поступившая из ТДС информация визуализируется на экране монитора компьютера пользователя. Пользовательский интерфейса для отображения информации разрабатывается в зависимости от решаемых эксплутационных задач, при этом могут быть использованы табличные отображения или графики состояния, а также трехмерная графика, которая в совокупности с временными характеристиками может давать картину развития и тенденции развития контролируемых параметров эксплуатируемых технологических объектов в четырехмерном пространстве (три пространственные координаты с отображением динамики изменения параметров технологических объектов во времени).
Результаты контроля технологических объектов могут отображаться различными цветами. Например, оборудование, параметры которого находятся в заданных пределах, отображается на трехмерной модели зеленым цветом, оборудование, требующее более подробного осмотра или ремонта, отображается красным цветом, необследованное в рамках контроля оборудование отображается оранжевым цветом и т.п.
Данное изобретение позволяет автоматизировать контроль состояния элементов технологических объектов (оборудования), мониторинг которого осуществляется вручную, исключая человеческий фактор как субъективную оценку состояния технологических объектов. При этом существенно повышается достоверность сбора и учета информации, надежность ее хранения, актуальность и однозначность контролируемых параметров, формирование электронных журналов контролируемых параметров и на их основе базы данных технологических объектов и как следствие - повышение качества мониторинга состояния технологических объектов и оперативного управления несоответствиями, что существенным образом влияет на повышение надежности технологического объекта.
1. Способ контроля состояния технологических объектов, включающий наличие исходной базы для контроля и технические средства для его осуществления, отличающийся тем, что технологические объекты, подлежащие контролю, маркируют штрих-кодовыми, радио- или инфракрасными метками, представляющими собой конкретный уникальный код, идентифицирующий технологический объект, считывают упомянутую метку с контролируемого технологического объекта с помощью запрограммированного терминала сбора данных (ТСД), в памяти которого хранится перечень контролируемых параметров каждого технологического объекта, с помощью идентифицированного специалиста вводят значения запрашиваемых упомянутым терминалом параметров и состояния контролируемого технологического объекта, которые ТСД определяет по коду, получаемому при считывании метки, после чего сформированную информацию о параметрах и состоянии контролируемых объектов переносят в базу данных аппаратно-программного комплекса, предназначенного для контроля состояния и параметров технологических объектов, где ее визуализируют в электронном виде, а также в многомерных моделях технологических объектов, обеспечивая представление информации о состоянии технологических объектов на протяжении «жизненного цикла».
2. Автоматизированный программный комплекс для контроля состояния и параметров технологических объектов, содержащий сетевой сервер ввода и обработки информации, отличающийся тем, что сервер включен в вычислительную сеть предприятия, а комплекс снабжен принтером для создания идентификационных карт персонала, принтером для создания идентификационных меток для контролируемых объектов и одним или несколькими терминалами сбора данных (ТСД), осуществляющими идентификацию кода исполнителя, считывание штрих-кодовых, радио- или инфракрасных идентификационных меток с контролируемых технологических объектов с целью идентификации упомянутых объектов и сбора информации о контролируемых параметрах упомянутых объектов, а также стыковочной станцией, предназначенной для установки ТСД, через которую ведется обмен информацией о параметрах и состоянии технологических объектов между ТСД и сетевым сервером.
