УДК 504.064.38

АВТОНОМНЫЙ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫЙ МОДУЛЬ ПРЕДОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В СЕТЯХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ

Говорухина Татьяна Николаевна1, Михайлов Алексей Владимирович2
1ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», кандидат технических наук, преподаватель кафедры биомедицинской инженерии;
2ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», аспирант

Аннотация
Рассматривается функционально-структурная организация автономного типового аппаратно-программного модуля как первичного средства получения и предобработки измерительной информации в территориально распределенных сетях произвольной конфигурации (на примере сети обеспечения экологической безопасности в нефтегазовой отрасли) предварительного формирования поддержки принятия решений в условиях априорной неопределенности относительно характеристик текущих данных.

Ключевые слова: нефтегазовая отрасль, предобработка информации, реконфигурируемый модуль, экологическая безопасность


AUTONOMOUS RECONFIGURABLE MODULE PRETREATMENT OF INFORMATION IN NETWORKS ENVIRONMENTAL SAFETY OIL AND GAS INDUSTRY

Govorukhina Tatiana Nikolaevna1, Mikhailov Alexey Vladimirovich2
1Southwestern State University, Ph.D. in technical Sciences, Lecturer, Department of Biomedical Engineering;
2Southwestern State University, graduate

Abstract
We consider the functional and structural organization of autonomous types of hardware-software module as the primary means of obtaining and pre-processing of the measurement information in geographically distributed networks of arbitrary configuration (for example, a network of environmental safety in the oil and gas industry). This module is designed for pre-forming support decision-making in conditions of a priori uncertainty about the characteristics of the current data.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Говорухина Т.Н., Михайлов А.В. Автономный реконфигурируемый модуль предобработки информации в сетях обеспечения экологической безопасности в нефтегазовой отрасли // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 5. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/05/48706 (дата обращения: 06.06.2017).

ВВЕДЕНИЕ
Одним из направлений реализации информационных технологий в системах получения и обработки данных, источниками которых являются территориально распределенные объекты и формируемые ими целенаправленные процессы (операции) являются системы обеспечения экологической безопасности в нефтегазовой отрасли. Образуеся информационное поле, сконфигурированное в виде измерительной сети со связями, созданными на базе каналов приема-передачи данных к устройствам получения и преобразования входного потока сигналов от датчиков различной природы и различного назначения. Большое число датчиков и, соответственно, количество линий связи обуславливают значительные трудности в построении и эксплуатации распределенной сети как первого уровня иерархии территориально распределенных телеметрических систем (ТМС). Возникает противоречие, заключающееся в том, что с одной стороны, необходимо обеспечить полноту и своевременность доставки информации второму уровню системы – ядру ТМС, а, с другой стороны, чрезмерная сложность (структурная и функциональная) первичной информационной среды не позволяет обеспечить эти требования.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Известны приемы [1], позволяющие частично решить это противоречие путем априорного разделения потока входных воздействий на подмножества «медленных» и «быстрых» процессов с последующим использованием однородных коммутационных и вычислительных структур для управления и преобразования этих процессов к виду, удобному для дальнейшей обработки в ТМС. При этом важным элементом в построении этой однородной сети является автономный модуль, воспринимающий текущие данные в аналоговом, цифровом и дискретном виде и преобразующий их в сжатую форму для передачи по каналу связи верхнему уровню ТМС. Сложность решаемой задачи заключается в том, что стремление достичь функциональной полноты требует значительного увеличения количества контролируемых параметров и, следовательно, усложняет и удорожает построение и применение первичной информационной сети. В связи с этим возникает задача построения основного компонента этой сети – автономного модуля, реализующего функции получения и предобработки входной информации таким образом, чтобы минимизировать на этом уровне: количество выходных связей, длительность выполняемых операций, необходимую полосу пропускания канала передачи данных и количество этих каналов.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
1. Поскольку датчики, как правило, различной физической природы и их формализация при этом представляет определенную сложность, то необходимо для модулей в нижнем уровне информационной сети группировать эти датчики по двум признакам: по возможной физической природе, а также от одного и того же подобъекта
В этом случае структурная организация участка информационной сети может быть представлена, как показано на рисунке 1, а конфигурация связей датчиков с автономным модулем, а также – автономных модулей между собой – могут быть осуществлены, как показано, соответственно, на рисунках 2 и 3.

Рисунок 1. Блок-схема периферийной информационной сети

На рисунке 1  i- фрагмент потока входных воздействий, ψ- режим функционирования, СДО – сложный динамический объект, ЦНП – целенаправленный процесс.
Согласно общепринятой терминологии [2] и трактуя цель измерений в автономных модулях и в периферийной подсистеме в целом как получение необходимой информации о текущем состоянии ЦНП и подконтрольного объекта, целевую функцию нижнего уровня ТМС (её территориально распределенной подсистемы) можно сформулировать как формирование в сжатом виде информации, достаточной для обеспечения требуемой полноты и достоверности данных, поступающих на вход верхнего уровня ТМС. Таким образом, целевая функция автономного модуля может быть представлена как составная часть групповой целевой функции ТМС с распределенной конфигурацией компонентов и их связей.

Рисунок 2. Конфигурация связей автономного модуля

На рисунке 2 а и b – соответственно информативные и неинформативные параметры сигнала S, несущего полезную информацию посредством модуляции своих параметров.

Рисунок 3. Конфигурация связей первичной информационной сети

При больших объемах информации, поступающих от подконтрольных объектов, реакции ТМС в части принятия решений и их реализации управляющими системами может запаздывать или даже искажаться,  что приведет к сбоям в управлении ЦНП и состоянием объектов. Это противоречие может быть разрешено путем передачи в оперативном порядке части функций ядра ТМС соответствующим автономным модулем, функционально-структурная организация, которых может изменяться по командам верхнего уровня ТМС с использованием в каналах передачи данных режима обратной связи. Реконфигурация аппаратно-программного ресурса автономного модуля при этом позволит:

- в требуемый момент времени выполнять функции, в наибольшей степени способствующие реализации целевой функции ТМС;

- кроме выполнения основных функций по получению и сжатию текущей информации (получение достаточных статистик) – распознавать локальные ситуации (в течении ЦНП) и сформировать поддержку принятия решения управляющему звену, не дожидаясь обработки всех данных первичного информационного поля;

- с помощью набора специальных драйверов СПО ядра ТМС реконфигурировать частично (отдельные «лучи» сети) или полностью функциональную ориентацию информационной сети и, таким образом, оптимизировать её использование как в стационарном применении в конкретной информационной ситуации, так и в ряде других направлений и отраслей,  где требуется применение информационного мониторинга с использованием ТМС распределенного типа.


Библиографический список
  1. Бурмака А.А. Использование однородных коммутационных и вычислительных структур для управления потоком входных воздействий в распределенных информационных системах (ИЛИС) / А.А. Бурмака, А.В. Левченко, И.В. Фишер // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Экономика. Социология. Менеджмент. 2011. № 6. С. 45.
  2. Репин В.Г., Тартаковский Г.П. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем. М., «Сов. Радио». 1977. 432с.


Все статьи автора «Говорухина Татьяна Николаевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: