устройство для выявления, сигнализации и предотвращения аварийных ситуаций
Классы МПК: | G08B19/00 Сигнализация, реагирующая на два и более различных нежелательных или ненормальных условия, например сигнализация о взломе и пожаре, ненормальной температуре и ненормальной скорости потока G08B21/00 Сигнализация, реагирующая на один определенный нежелательный или ненормальный режим работы, не отнесенная к другим группам |
Автор(ы): | Бобровников Н.Р., Гридин Ю.Н., Туленко А.В., Чертов Е.Д., Яркин С.В. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью Инженерная фирма "МИАС" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-04-09 публикация патента:
20.06.2003 |
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для выявления, сигнализации и предотвращения аварийных ситуаций в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Технический результат состоит в повышении информативности и качества диагностики аварийных ситуаций, расширении области применения устройства за счет использования математической модели объекта для анализа материального и теплового балансов при прогнозировании аварийных ситуаций, обеспечении возможностей противоаварийного управления. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для выявления, сигнализации и предотвращения аварийных ситуаций, содержащее блок ввода входных параметров, соединенный с блоком сравнения с аварийными границами, и блок сигнализации, дополнительно введены блок ввода выходных параметров, соединенный со входом второго блока сравнения с аварийными границами, блок математического моделирования и прогнозирования, предназначенный для прогнозирования траектории изменения параметров во времени, соединенный со входом третьего блока сравнения с аварийными границами, блок обработки и принятия решения, предназначенный для дифференциальной диагностики аварийных ситуаций и формирования последовательности информационных сигналов, и блок управления, предназначенный для формирования сигналов противоаварийного управления объектом, при этом выходы блоков сравнения с аварийными границами связаны с соответствующими входами упомянутого блока обработки и принятия решения, первый выход которого соединен со входом блока сигнализации, а второй его выход - со входом упомянутого блока управления. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Устройство для выявления, сигнализации и предотвращения аварийных ситуаций, содержащее блок ввода входных параметров, соединенный с блоком сравнения с аварийными границами, и блок сигнализации, отличающееся тем, что в него введены блок ввода выходных параметров, соединенный со входом второго блока сравнения с аварийными границами, блок математического моделирования и прогнозирования, предназначенный для прогнозирования траектории изменения параметров во времени, соединенный со входом третьего блока сравнения с аварийными границами, блок обработки и принятия решения, предназначенный для дифференциальной диагностики аварийных ситуаций и формирования последовательности информационных сигналов, и блок управления, предназначенный для формирования сигналов противоаварийного управления объектом, при этом выходы блоков сравнения с аварийными границами связаны с соответствующими входами упомянутого блока обработки и принятия решения, первый выход которого соединен со входом блока сигнализации, а второй его выход - со входом упомянутого блока управления.Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно к системам оценки текущего состояния, выявления и сигнализации возникновения аварийных ситуаций, а также противоаварийных защиты и управления в сложных технологических системах, и может быть использовано для выявления, сигнализации и предотвращения аварийных ситуаций в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, теплоэнергетической и других отраслях промышленности, где возникновение аварийных ситуаций сопровождается значительными экономическими потерями. Известно устройство для выявления аварийных ситуаций по а. с. 963029, кл. G 08 В 21/00, авторы: Е. К. Бабец и др. с приоритетом от 12.02.81. Устройство содержит датчик, блок синхронизации, соединенный с первым блоком памяти, выход которого соединен с одним входом первого блока сравнения, первый выход которого соединен с одним входом первого ключевого элемента, блок дифференцирования, арифметический блок, второй и третий блоки памяти, второй блок сравнения, второй ключевой элемент и блок прогнозирования. Первый и второй выходы блока дифференцирования соединены с другим входом первого блока сравнения и первым входом блока прогнозирования. При этом выход блока синхронизации соединен со входами второго и третьего блоков памяти, первый и второй выходы второго блока памяти соединены соответственно с первым входом второго блока сравнения и вторым входом первого ключевого элемента, выход которого соединен со вторым входом блока прогнозирования, первый выход арифметического блока соединен с третьим входом блока прогнозирования, а второй выход арифметического блока соединен со вторым входом второго блока сравнения, первый выход которого и выход третьего блока памяти соединены соответственно с первым и вторым входами второго ключевого элемента, а его выход связан с четвертым входом блока прогнозирования. Недостатком данного устройства является невозможность осуществления дифференциальной диагностики аварийных ситуаций в сложных технологических системах, характеризующихся множеством контролируемых параметров со сложными причинно-следственными связями, большими транспортными и емкостными запаздываниями, а также наличием неконтролируемых возмущений. Отсутствие дифференциальной диагностики аварийных ситуаций не позволяет эффективно локализовать аварию и обеспечить выработку последовательности противоаварийных управляющих воздействий. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для выявления и классификации аварийных ситуаций по а. с. 991464, кл. G 08 В 21/00, авторы: Е. К. Бабец и др. с приоритетом от 23.04.81. Устройство содержит блок синхронизации, соединенный с датчиком и первым, вторым и третьим блоками памяти, выход первого блока памяти соединен с одним входом первого блока сравнения, первый выход которого соединен с одним входом первого ключевого элемента, ко второму входу которого подсоединен выход второго блока памяти. При этом выход датчика соединен со входами блока дифференцирования и первого арифметического блока, выход которого соединен со входом второго блока сравнения и первым входом блока формирования сигналов предупреждения, а второй выход первого блока сравнения и выход третьего блока памяти связаны соответственно с первым и вторым входами второго ключевого элемента. Выход блока формирования сигналов предупреждения соединен со входом третьего блока сравнения, выход которого связан с третьим входом второго ключевого элемента. В этом устройстве сигнал от датчика поступает на блок дифференцирования и первый арифметический блок, где производятся преобразование и нормализация входного сигнала. Нормализованный сигнал параметра подается на входы первого и второго блоков сравнения, где он сравнивается с заданием и допустимыми пределами параметра. Результат сравнения передается на блок формирования сигналов предупреждения, где производится прогнозирование величины параметра и вычисление скорости изменения параметра. Вычисленное значение скорости параметра подается на третий блок сравнения, где выполняется сравнение с допустимыми пределами скорости. После этого результаты сравнения и прогнозирования подаются на входы ключевого элемента. Однако данное устройство не может применяться для осуществления противоаварийного управления в технологических системах со сложными алгоритмами защиты, так как его использование не позволяет осуществлять дифференциальную диагностику аварийных ситуаций с использованием анализа материального и теплового балансов сложных технологических систем, характеризующихся дрейфом своих свойств во времени. Технический результат: повышение информативности и качества диагностики аварийных ситуаций, расширение области применения устройства за счет использования математической модели объекта для анализа материального и теплового балансов при прогнозировании аварийных ситуаций, обеспечение возможностей противоаварийного управления. Блоки описанного устройства объединены по функциональному назначению следующим образом: блок синхронизации и первый блок памяти объединены в блок ввода параметра; первый и второй блоки сравнения объединены в блок сравнения с аварийными границами; блок дифференцирования, первый арифметический блок и второй блок памяти объединены в блок прогнозирования, а блок формирования сигналов предупреждения, третий блок памяти и ключевой элемент объединены в блок сигнализации. Указанный технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее блок ввода параметра, соединенный с блоком сравнения с аварийными границами, блок прогнозирования, соединенный с блоком ввода параметра, и блок сигнализации, соединенный с блоками прогнозирования и сравнения с аварийными границами, введены второй блок ввода параметра, второй и третий блоки сравнения с аварийными границами, блок математического моделирования и прогнозирования, блок обработки и принятия решения и блок управления, при этом выходы первого и второго блоков ввода параметра соединены со входами блоков сравнения с аварийными границами и со входами блока математического моделирования и прогнозирования, выход которого соединен со входом третьего блока сравнения с аварийными границами, выходы блоков сравнения с аварийными границами связаны с соответствующими входами блока обработки и принятия решения, первый выход которого соединен со входом блока сигнализации, а второй его выход связан со входом блока управления. Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом, на котором представлена структурная схема устройства. Устройство содержит первый 1 и второй 2 блоки ввода параметров, блок математического моделирования и прогнозирования 3, первый 4, второй 5 и третий 6 блоки сравнения, блок обработки и принятия решения 7, блок сигнализации 8 и блок управления 9. При этом выход первого блока ввода параметров 1 соединен с первым входом второго блока сравнения 5 и с первым входом блока математического моделирования и прогнозирования 3, а выход второго блока ввода параметров 2 соединен с первым входом первого блока сравнения 4 и со вторым входом блока математического моделирования и прогнозирования 3. Выход блока математического моделирования и прогнозирования 3 связан с первым входом третьего блока сравнения 6. Выходы блоков сравнения 4, 5 и 6 соединены с соответствующими входами блока обработки и принятия решения 7, первый выход которого соединен со входом блока сигнализации 8, а второй со входом блока управления 9. В блок ввода параметра 1 по входу 10 вводятся текущие значения выходных технологических параметров



















Yi pr=Si(Yj, j=1, m, Xk, k=1, n), i=1, m,
где m - число выходных параметров объекта;
n - число входных параметров объекта. Прогнозирование траектории изменения параметров заключается в решении системы дифференциальных уравнений на интервале времени (0, tmax). По найденному решению системы дифференциальных уравнений определяется время tpr выхода параметров из области




Класс G08B19/00 Сигнализация, реагирующая на два и более различных нежелательных или ненормальных условия, например сигнализация о взломе и пожаре, ненормальной температуре и ненормальной скорости потока
Класс G08B21/00 Сигнализация, реагирующая на один определенный нежелательный или ненормальный режим работы, не отнесенная к другим группам