Концептуальная модель сети обмена данными территориальной автоматизированной информационной системы

Список литературы

1. Кузовкин В.А., Филатов В.В. Схемотехническое моделирование электрических устройств в Multisim. Учебное пособие. - Старый Оскол: ТНТ, 2013.- 336с.

2. Филатов В.В.,Чумаев Д.А. Разработка имитационной динамической модели трехфазного асинхронного электродвигателя. - Вестник МГТУ «Стан-кин», Научный рецензируемый журнал. №4 (8), 2009. С.89-95. ИЦ ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

3. Кузовкин В.А., Филатов В.В. Моделирование процессов управления асинхронным электродвигателем. Вестник МГТУ «Станкин», Научный рецензируемый журнал. №2 (2), 2008. С. 107-116. ИЦ ГОУ ВПО МГТУ «Станкин».

4. Кузовкин В.А., Филатов В.В. Моделирование процессов в электрических цепях. Учебное пособие. -М.: изд. «СТАНКИН», 2006. - 212с.

5. Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболен-ская Е.А. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А 90. - М.:Энергоиздат, 1982. - 504с.

КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ СЕТИ ОБМЕНА ДАННЫМИ ТЕРРИТОРИАЛЬНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Хабарова Диана Сергеевна

Соискатель кафедры прикладной математики и математического моделирования, Северо-Кавказский федеральный

университет, г. Ставрополь Граков Вячеслав Иванович

Канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой информационных систем и сервиса, Северо-Кавказский социальный

институт, г. Ставрополь

АННОТАЦИЯ

В статье описана концептуальная модель сети обмена данными, которая позволяет сформулировать задачу синтеза оптимальной структуры сети. ABSTRACT

The article describes a conceptual model of a data network, which allows us to formulate the problem of the synthesis of the network's optimal structure.

Ключевые слова: сеть обмена данными, концептуальная модель. Keywords: data network, conceptual model.

Эффективное управление организацией, обеспечение связи и передача информации между ее территориально распределенными подразделениями требуют создания развитой территориальной автоматизированной информационной системы. Территориальная автоматизированная информационная система (ТАИС) представляет собой комплексную интегрированную систему сбора, хранения, обработки и поиска информации средствами вычислительной техники. Доступ абонентов ТАИС к сетевым ресурсам обеспечивают комплексы программно-аппаратных средств, образующие абонентскую сеть. Информация, передаваемая в ТАИС абонентами, пересылается по каналам магистральных трактов передачи данных, соединяющим узлы коммутации. Совокупность узлов коммутации и трактов образует сеть обмена данными (СОД).

Стремительно развивающиеся информационные технологии и возросшие требования к качеству обмена данными делает актуальным синтез структуры СОД. Под синтезом структуры СОД понимается проектная процедура построения сетей с заданными свойствами, основанная на рассмотрении частных составляющих сети и их объединении в единую систему. Проектирование подобных систем связано со значительными трудностями и высокими затратами. Важным этапом проектирования СОД является ее моделирование. Моделирование СОД представляет собой процесс создания, изучения и применения модели, отражающей существенные свойства СОД и отвечающей цели проектирование. Компьютерное математическое моделирование СОД позволяет провести исследование особенностей функционирование СОД, не требуя

значительных вычислительных и временных ресурсов. Компьютерное моделирование предполагает создание концептуальной модели, формализацию и разработку математической модели, которая позволит провести вычислительный эксперимент, оценить и выбрать оптимальный вариант построения СОД. Концептуальная модель является результатом содержательного описания СОД и определяет основные элементы сети и связи между ними.

Модель СОД относится к динамическим стохастическим системам и описывает изменение поведения сети во времени с учетом случайных воздействий. Она должна удовлетворять общим требованиям к моделям, таким как адекватность, точность, универсальность [1]. Так же, учитывая особенности построения и функционирования ТАИС, к модели СОД предъявляются следующие требования: модель должна описывать взаимодействие сети с абонентами; абонентами могут выступать как отдельные рабочие станции, так и локальные сети; модель чувствительна к нагрузке.

С учетом целей построения модели СОД и определенных требований представим обобщенную структурную схему ТАИС в терминах теории графов - рисунок 1. Структура ТАИС позволяет проанализировать варианты взаимодействие абонентов ТАИС и выделить в качестве основных компонент абонентскую сеть и СОД. Абонентская сеть создает нагрузку для СОД и является потребителем информации. Представление СОД совокупностью обслуживающих устройств позволяет использовать математический аппарат теории массового обслуживания.

Требования к СОД Т описывают ожидаемое поведение сети и позволяют определить существенные параметры.

Рисунок 1. Обобщенная структурная схема ТАИС

Затраты на создание и эксплуатацию СОД, такие как аренда линий связи и узлов коммутации, приобретение коммутационного оборудования, определяют ре-сур_сы С.

Рассмотрим существенные параметры СОД, позволяющие количественно охарактеризовать свойства функционирования сети и процесса обмена данными.

Топология сети, отражающая структуру связей между основными компонентами СОД, влияет на методы управления и выбор коммуникационного оборудования, определяет допустимые варианты расширения сети [2]. Зададим физическую структуру СОД в виде взвешенного графа G(V, Ш), в котором V - множество узлов коммутации (вершин графа) а, Ь 6 V, а Ш - множество трактов обмена (ребер графа) между узлами коммутации а и Ь. Ребрам между узлами а и Ь припишем вес соответствующий пропускной способности тракта обмена каь. Матрица К = 1|каЬ|| характеризует пропускные способности всех трактов СОД.

Информация от -ого абонента к ]-ому передается в информационном направлении (ь ]). Объем данных, передаваемых через СОД в единицу времени в информационном направлении 0, р задает входной трафик Я|-х. Входной трафик по всем информационным направлениям представим матрицей ЛВх = ||^цх||, а нагрузку поступающая в сеть от всех абонентов - нагрузкой на СОД N = ЛВх.

Трафик на выходе СОД ЛВых = ||ЛВЬК|| содержит качественно обслуженные данные и может отличаться от входного трафика ЛВх из-за потерь пакетов или доставки пакетов с качеством, не отвечающим требованиям Т. Причинами потери пакетов служат ограничения на буферную память узлов коммутации, задержки передачи, превышающие допустимые значения, внешние помехи, неисправность аппаратуры, преднамеренное изменение информации.

Передача данных в информационном направлении 0,0 осуществляется разными маршрутами и в зависимости от применяемых в сети методов коммутации, маршрутизации и доступа трафик внутри СОД распределятся в соответствии с определенным планом Н = |^аь1| в направлениях связи между узлами коммутации а и Ь.

Введенные обозначения позволяют задать концептуальную модель СОД S в виде кортежа:

S = <ЛВх,аК,Н,Т,С,ЛВых>

Сформулируемеем следующую постановку задачи синтеза оптимальной структуры СОД: при требуемом для передачи входном трафике ЛВх, требованиях к его обслуживанию ТТр и выделенном допустимом ресурсе СДоп, определить такие значения внутренних параметров СОД G, К, Н, при которых обеспечивается максимальная эффективность функционирования СОД. Максимальная эффективность функционирования СОД достигается при оптимальном значении показателем эффективности СОД Q, который отражает существенные для проектирования характеристики СОД.

Интегральной характеристикой учитывающей параметры модели СОД S является производительность СОД П, отражающая общее количество качественно обслуженных данных в единицу времени:

п=!

Вых

ЛВ

Представим выходные данные ЛВЬК в виде: ЛВЬЕ!=ЛВх&;(^аК,Н,Г),

где gij (^ G, К, Н, Т) - коэффициент качественно обслуженного трафика, характеризующий информационное направлении 0, р. Конкретный вид коэффициента качественно обслуженного трафика gij (^ G, К, Н, Т) зависит от существенных компонент СОД G, К, Н, Т. Учитывая выбор в качестве главной характеристики СОД производительность, за коэффициент качественно обслуженного трафика примем вероятность своевременной доставки данных РСв{^ ij](N, G, К, Н), которая позволяет определить относительную долю данных, доставленных адресату в пределах требуемого времени:

gij(N,K,H,T) = Pcв{tз ц](^аК,Н)|

рДоп 1

где ^ ^ - задержка доставки пакета в направлении 0,]),

Доп

РСв - допустимое значение вероятности своевременной доставки данных.

Показателем эффективности СОД Q выбрано отношение производительности П к нагрузке N позволяющее оценить долю данных переданных с требуемым качеством от общего числа поступивших в сеть за оцениваемый момент времени:

П

Тогда результатом проектирования СОД считаем оптимальный вариант В*, который обеспечивает максимальное значение показателя эффективности Q* по параметрам G, К, Н, при заданных значениях требований, в виде допустимого значения вероятности своевременной доставки данных РсДоп, и допустимых ресурсах СДоп:

Q* = rn^IjcBÎts ij}

рДоп,сДоп

Таким образом, разработанная концептуальная модель СОД ТАИС позволяет перейти к разработке математической модели сети для решения задач оценки и выбора оптимального варианта построения СОД.

Список литературы

1. Анфилатов B.C. и др. Системный анализ в управлении: Учеб. пособие/ Под ред. А.А. Емельянова. -М.: Финансы и статистика, 2002. -368 с.

2. Мизин И. А., Богатырев В. А., Кулешов А. П. Сети коммутации пакетов— М.: Радио и связь, 1986.— 408 с.

ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ ГОРЯЧЕГО ПРОКАТА

Хайруллин Ильдар Асхатович, Слепова Ирина Олеговна

Хасанова Резеда Валлямовна

студенты Магнитогорского государственного технического университета им Г.И. Носова, г. Магнитогорск

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассмотрена возможность использования теплоты горячего проката в листопрокатном комплексе. Рациональное использование тепловой энергии позволит улучшить экономическое положение промышленного производства.

ABSTRACT

In this paper we consider the possibility of using the heat of hot rolled products in rolling complex. Rational use of thermal energy will improve the economic situation of industrial production.

Ключевые слова: энергосбережение, листопрокатный цех, мощность тепловыделений, стальной горячекатаный лист, теплотехнология, электроэнергия

Keywords: energy saving, rolling shop, power of heat, hot-rolled sheet steel, heat technologies, electricity

На сегодняшний день, проблема по использованию вторичных ресурсов все более остро встает перед предприятиями. Поскольку цена на природные ресурсы увеличиваются, а с ними увеличивается и себестоимость выпускаемого продукта. Чтобы не допускать этого предприятия ищут пути максимально эффективного использования вторичных энергоресурсов. Одним из таких ВЭР является стальной лист. Это мощный тепловой ресурс с высокой температурой выхода из рабочего пространства.

В 2014 году в российской федерации производство сырой стали достигло 70,7 млн. тонн в год [1]. Почти 90% - стальной прокат. Для производства одной тонны проката необходимо около 1,2 тонн условного топлива. При этом все это количество тепловой энергии, потребляемое металлом в технологическом процессе производства проката, рассеивается в окружающей среде в виде низкопотенциального тепла охлаждающих теплоносителей (окружающего воздуха или охлаждающей воды).

Стальной лист после последней чистовой клети имеет температуру 1000 °С (Т1). Далее он охлаждается в зоне ламинарного охлаждения до температуры 500 °С (Т2) и при этом отводится следующее количество тепловой энергии:

о = 0,7-

Q=350 МДж/т

Вся эта теплота отводится горячей водой или паром на температурном уровне 20-100 °С в окружающую среду или на градирни. При этом отвод этой тепловой энергии осуществляется с некоторой тепловой мощностью.

Для оценки мощности отвода теплоты от горячека-танного листа в теплотехнологии горячей прокатки были приняты следующие теплофизические параметры, которые были занесены в таблицу 1.

Теплофизические параметры для оценки мощности тепловыделений

Таблица 1

Теплофизический параметр Значение параметра

Температура листа, после чистовой клети, ^,°С 1000

Время охлаждения, Т, с 1

Толщина листа, 5, мм 1-3,5

Коэффициент теплоотдачи, а,Вт/м2-°С 19000

Плотность стального листа, р,кг/м3 7800

Теплоемкость стали, с, Дж/кг-°С 678

Скорость прокатки, w, м/с 20

Так для ЛПЦ-10 при самой распространенной толщине листа 2 мм мощность тепловыделений составила порядка 260 кВт. В работе были проведены исследования зависимости мощности тепловыделений от толщины

пластины. В результате расчетов нестационарной теплопроводности в пластине за 1 с. был получен следующий результат при охлаждении 1 кг стали за 1 с.