Интеллектуальная система определения технического состояния трубопроводной арматуры

Авторы патента:

Попов Владимир Владимирович (RU)

Адаменко Станислав Владимирович (RU)

Богданов Сергей Владимирович (RU)

Харченко Владимир Михайлович (RU)

Лаптев Андрей Валентинович (RU)

G06N5/00 - Компьютерные системы, использующие модели, основанные на знаниях

F17D5/00 - Защитные устройства или устройства для наблюдения за оборудованием (защитные устройства фундаментов E02D 31/00; защита труб от износа или внутренних или внешних повреждений F16L 57/00; от коррозии или образования нежелательных отложений F16L 58/00; испытание устройств на герметичность G01M 3/00)

F16K31/00 - Средства управления; включающие устройства

Владельцы патента RU 2760167:

Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" (RU)

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления технологическими процессами и может использоваться для комплексного мониторинга и диагностики технического состояния трубопроводной арматуры (далее - ТПА) на контролируемых пунктах телемеханики, компрессорных цехах и газоперекачивающих агрегатах. Задача изобретения - повышение надежности работы ТПА. Технический результат - централизованный сбор, учет, хранение и обработка максимального массива данных с систем нижнего уровня, в том числе о техническом состоянии ТПА с целью контроля ее состояния для своевременного проведения технического обслуживания и ремонта ТПА и исключения возможности возникновения инцидентов и аварий на производственных объектах. Поставленная задача решается, а технический результат достигается интеллектуальной системой (далее - ИС), состоящей из модуля определения количества сигналов неисправности состояния ТПА, модуля определения прилежащих давлений и температуры наружного воздуха, модуля определения перепада давлений на ТПА, модуля определения количества перестановок ТПА, модуля определения длительности перестановки ТПА, базы данных реального времени, базы данных архивного времени, базы данных соответствия датчиков ТПА, а также журнала событий. 6 ил.

На данный момент существуют несколько разновидностей систем диспетчерского контроля и управления (далее - СДКУ), при помощи которых производится мониторинг технического состояния ТПА [1, 2].

Основными недостатками указанных выше систем являются:

- отсутствие функции анализа технического состояния ТПА, обусловленное неполной обработкой массива входных данных;

- короткий временной интервал хранения данных о ТПА, обусловленный малой глубиной архивов, которая составляет не более 3-х месяцев.

Задача изобретения - повышение надежности работы ТПА.

Технический результат - централизованный сбор, учет, хранение и обработка максимального массива данных с систем нижнего уровня, в том числе о техническом состоянии ТПА с целью контроля ее состояния для своевременного проведения технического обслуживания и ремонта ТПА и исключения возможности возникновения инцидентов и аварий на производственных объектах.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается интеллектуальной системой (далее - ИС), состоящей из модуля определения количества сигналов неисправности состояния ТПА, модуля определения прилежащих давлений и температуры наружного воздуха, модуля определения перепада давлений на ТПА, модуля определения количества перестановок ТПА, модуля определения длительности перестановки ТПА, базы данных реального времени, базы данных архивного времени, базы данных соответствия датчиков ТПА, а также журнала событий.

Заявленная система может являться комплексным расширением функциональных возможностей систем диспетчерского управления и может применяться как в сети автоматизированных систем управления технологическими процессами, так и в сети автоматизированных систем управления производственно-хозяйственной деятельностью.

Состав ИС определения технического состояния трубопроводной арматуры представлен на Фиг. 1.

ИС состоит из пяти модулей (1-5), базы данных реального времени (6), базы архивного времени (7), журнала событий (8) и базы данных соответствия датчиков ТПА (9), расположенных в Центральном диспетчерском пункте и получающих информацию в базы данных с систем нижнего уровня (аналоговых датчиков давления, температуры, расхода, дискретных датчиков положения ТПА, цифровых датчиков состояния ТПА).

Элементы системы выполняют следующие функции:

- модуль 1 предназначен для определения количества сигналов неисправности состояния ТПА;

- модуль 2 предназначен для определения прилежащих давлений и температуры наружного воздуха;

- модуль 3 предназначен для определения перепада давлений на ТПА; модуль 4 предназначен для определения количества перестановок ТПА;

- модуль 5 предназначен для определения длительности перестановки ТПА;

- база данных реального времени 6 предназначена для сбора данных на текущий момент и записи в журнал событий 8;

- база данных архивного времени 7 предназначена для сбора данных за прошедший период времени и записи в журнал событий 8;

- база данных соответствия датчиков ТПА 9 предназначена для привязки датчиков температуры и давления к конкретному ТПА, а также датчиков температуры и давления окружающей среды.

Принцип работы модуля 1 представлен на Фиг. 2.

Системой производится опрос базы данных архивного времени 7 по всем ТПА на КП, КЦ и ГПА, проводится анализ их состояния. Параметры считываются из базы данных архивного времени 7 и записывается в журнал событий 8 (далее - ЖС). Технологический параметр ТПА в системе диспетчерского управления имеет ряд состояний («Кран открыт», «Кран закрыт», «Неисправность», «Неопределенность»). При получении состояния «Неисправность», данные о состоянии текущего крана заносятся в ЖС 8. Далее системой производится подсчет вышеуказанного состояния у всех кранов. Таким образом имеется возможность оперативного отслеживания неисправного состояния по каждому ТПА.

Принцип работы модуля 2 представлен на Фиг. 3.

Системой производится опрос базы данных архивного времени 7 по всем ТПА на КП, КЦ и ГПА, проводится анализ на совершение перестановки ТПА. В случае, если перестановка ТПА совершена, запись о ней заносится в ЖС 8. Далее Системой обрабатывается база данных соответствия датчиков ТПА 9.

Для определения давлений и температур на момент перестановки крана модуль имеет следующий алгоритм:

- перебор событий журнала 8;

- при обнаружении события происходит проверка наличия параметра ТПА в базе данных соответствия датчиков ТПА 9;

- при обнаружении технологического параметра в базе данных соответствия датчиков ТПА 9 происходит проверка наличия параметров давлений и температур у параметра ТПА;

- при наличии всех параметров в журнал событий 8 добавляются строки для состояний давлений и температур на момент завершения перестановки ТПА.

Модуль 2 предназначен для определения внешних и внутренних факторов, влияющих на перестановки ТПА, а именно, при каких температурах наружного воздуха и при каких давлениях была совершена перестановка.

Принцип работы модуля 3 представлен на Фиг. 4.

Одной из составляющей технической исправности ТПА является минимальный перепад давлений на открытом кране. Максимальным перепадом давлений между входом и выходом крана является 2 кг/см², учитывая возможную погрешность датчиков давлений.

Системой производится опрос технологических параметров из базы данных реального времени 6. Автоматически ведется мониторинг всех ТПА на КП, КЦ и ГПА, проводится анализ их состояния. Алгоритм модуля 3 учитывает только те краны, которые имеют состояние «Открыт». Данные ТПА с состоянием «Открыт» заносятся в ЖС 8. Далее Системой обрабатывается база данных соответствия датчиков ТПА 9. При обнаружении датчиков давлений, принадлежащих ТПА с состоянием открыт, происходит вычисление перепада между ними.

где

ΔР - перепад давлений;

|P₁| - давление до ТПА;

|P₂| - давление после ТПА.

Если ΔР > 2, то в ЖС 8 выставляется пометка о большом перепаде на ТПА, отображая участок с километром и наименованием линейно-производственного управления магистральных газопроводов, к которому относится ТПА.

Принцип работы модуля 4 представлен на Фиг. 5.

Системой опрашивается база данных архивного времени 7. За определенный временной интервал производится сбор информации по ТПА. Далее в ЖС 8 заносятся записи событий ТПА, имеющих состояния «Открыт», «Закрыт», «Не определено». После записи в ЖС 8 происходит подсчет перестановок ТПА.

Общий принцип работы модуля разделен на следующие этапы:

- анализ структуры и первичная обработка ЖС 8, позволяющий определить ошибки в структуре данных;

- фильтрация данных по типам событий ТПА «Открыт», «Закрыт», «Не определено» для уменьшения информационного объема и ускорения обработки данных;

- предварительный анализ данных и сбор статистики;

- определение и сохранение перестановок ТПА по ЖС (8).

Принцип работы модуля 5 описан на Фиг. 6.

Системой опрашивается база данных архивного времени 7. Далее в ЖС 8 заносятся записи событий ТПА, имеющих состояния «Открыт», «Закрыт», «Не определено». Далее производится анализ ЖС 8 для определения временного интервала перестановки ТПА.

Основными этапами алгоритма являются:

- выполняется перебор всех событий ЖС 8 в хронологическом порядке;

- для каждого события «Открыт» или «Закрыт» по элементу СДКУ определяется ТПА и выполняется запись конечного состояния ТПА и отметки времени события;

- для каждого события «Открыт» или «Закрыт» выполняется ретроспективный поиск ближайшего по хронологии события «Не определено»;

- при достижении события «Не определено» поиск считается успешным, продолжительность перестановки определяется как разница отметок времени событий «Открыт» / «Закрыт» и ближайшего найденного события «Не определено»;

- при достижении события «Открыт» или «Закрыт» поиск считается неуспешным, продолжительность перестановки не определяется.

Благодаря информации о количествах перестановок ТПА, их длительности, а также условий, при которых совершались перестановки ТПА, можно сделать выводы о техническом состоянии запорной арматуры.

Эффект изобретения проявляется в том, что использование данной системы позволяет в режиме реального времени отслеживать техническое состояние крана на всей протяженности газотранспортной системы Общества, тем самым минимизировать возможность возникновения аварийной ситуации.

Эффективными показателями изобретения являются:

- сокращение экономических затрат, связанных с дополнительными выездами на удаленные площадки групп линейно-эксплуатационной службы и службы автоматизированных систем автоматики и телемеханики для определения технического состояния ТПА;

- повышение надежности и энергоэффективности транспорта газа на объектах дочерних обществ и филиалов ПАО «Газпром»;

- повышение производительности и безопасности технологических процессов транспорта газа.

Список источников

1. Электронный ресурс. https://www.psi.de (Дата обращения 22.11.2020).

2. Электронный ресурс. http://vniitf.ru/article/pvkVolna (Дата обращения 22.11.2020).

Интеллектуальная система определения технического состояния трубопроводной арматуры (далее - ТПА), состоящая из модуля определения количества сигналов неисправности состояния ТПА, модуля определения прилежащих давлений и температуры наружного воздуха, модуля определения перепада давлений на ТПА, модуля определения количества перестановок ТПА, модуля определения длительности перестановки ТПА, базы данных реального времени, базы данных архивного времени, базы данных соответствия датчиков ТПА, а также журнала событий.

Изобретение относится к области компьютерной безопасности. Техническим результатом является создание системы компьютерной безопасности, основанной на искусственном интеллекте.

Способ моделирования подключения мобильных элементов корпоративной системы управления к стационарной сети связи // 2746670

Изобретение относится к способу моделирования подключения мобильных элементов корпоративной системы управления к стационарной сети связи. Технический результат заключается в автоматизации моделирования подключения мобильных элементов корпоративной системы управления к стационарной сети связи.

Серверное устройство автоматизированного ответа, оконечное устройство, система ответа, способ ответа и программа // 2745632

Группа изобретений относится к устройствам автоматического ответа в чате с использованием искусственного интеллекта. Техническим результатом является уменьшение количества вычислительных ресурсов для процесса обучения.

Способ моделирования процессов функционирования сети связи с учетом воздействия дестабилизирующих факторов // 2745031

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат заключается в повышении устойчивости функционирования сети связи с учетом воздействия дестабилизирующих факторов.

Способ интерактивной сегментации объекта на изображении и электронное вычислительное устройство для его реализации // 2742701

Изобретение относится к областям компьютерного зрения и компьютерной графики с использованием нейронных сетей, машинного обучения для интерактивной сегментации объектов на изображениях, и в частности к способу интерактивной сегментации объекта на изображении и электронному вычислительному устройству для реализации данного способа.

Автоматизированная система обработки сведений об опасных факторах и авиационных событиях // 2727731

Изобретение относится к автоматизированной системе обработки сведений об опасных факторах и авиационных событиях. Технический результат заключается в создании единого хранилища полной, непротиворечивой и постоянно пополняемой электронной базы данных об известных опасных факторах и произошедших авиационных событиях, необходимой для объективной оценки состояния и тенденций в изменении уровня безопасности полетов и принятия адекватных мер по снижению авиационной аварийности в структурах государственной авиации.

Способ моделирования динамически взаимодействующих стационарных сетей и мобильных узлов связи с различными элементами сопряжения // 2723296

Изобретение относится к области моделирования сетей связи и может быть использовано при планировании функционирования динамически взаимодействующих элементов сетей связи с различными элементами сопряжения. Техническим результатом изобретения является обеспечение доступности ресурсов стационарных сетей связи для подключаемых к ним мобильных узлов связи с различными элементами сопряжения за счет определения перечня необходимого количества и типов дополнительных интерфейсов для каждого заданного протокола из перечня протоколов, обеспечивающих выполнение требований функционирования сети связи, для каждого сопрягаемого узла.

Способ автоматического подбора оптимальных параметров выращивания растений на основе методов машинного обучения // 2723189

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к автоматическому подбору оптимальных параметров выращивания растений в климатической камере или помещении с контролируемой окружающей средой. Способ содержит этапы, на которых: а) выбирают контролируемые параметры окружающей среды, влияющие на исследуемую культуру; б) выбирают целевую функцию, характеризующую рост растений; в) задают начальные значения параметров с использованием экспертных данных; г) применяют указанные начальные значения параметров к образцам исследуемой культуры; д) определяют значение целевой функции; е) определяют новые значения параметров на основе определенного значения целевой функции с использованием модели роста указанной культуры, основанной на алгоритме машинного обучения; ж) применяют указанные новые значения параметров к образцам исследуемой культуры; з) определяют новое значение целевой функции, полученное в результате выращивания образцов исследуемой культуры на этапе ж) с применением новых значений параметров на этапе е); и) если указанное новое значение целевой функции меньше заданного порогового значения или отличие указанного нового значения целевой функции от предыдущего значения целевой функции больше заданной величины, повторяют этапы е)–з); в противном случае считают текущие значения параметров оптимальными.

Детектирование разделов таблиц в документах нейронными сетями с использованием глобального контекста документа // 2721189

Изобретение относится к детектированию текстовых полей в документах. Технический результат заключается в расширении арсенала средств.

Оценка активности путей клеточной сигнализации с помощью линейной комбинации(ий) экспрессий генов-мишеней // 2721130

Настоящее изобретение относится к биоинформатике. Предложен способ для выведения заключения относительно активности пути клеточной сигнализации на основании уровней экспрессии по меньшей мере трех генов-мишеней.

Система для магнитной обработки нефтяного флюида в технологическом оборудовании его сбора и транспортировки // 2757352

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для магнитной обработки нефтяного флюида, транспортируемого в системе сбора нефти после автоматизированной групповой замерной установки (АГЗУ). Система включает АГЗУ, связанную трубопроводами с нефтяными скважинами, выход которой через трубопровод, оборудованный задвижкой, соединен с входным патрубком приемного блока, имеющего каналы для прохода нефтяного флюида, который соединен с одной стороны через муфту с электродвигателем, а с другой стороны соединен последовательно с насосным блоком и блоком магнитной обработки.