ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРУЕМЫЕ СПОСОБЫ И МУЛЬТИАГЕНТНЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ-ЗАЩИЩЕННОСТИ ТЕРРИТОРИАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННОГО ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
OBJECT-ORIENTED PROCESSES AND MULTI-AGENT AUTOMATED COMPLEX PROTECTION SYSTEMS FOR GEOGRAPHICALLY-DISTRIBUTED INDUSTRIAL COMPLEX (GDIC)

Суть изобретения: Изобретение предназначено для решения проблемы обеспечения комплексной безопасности и защищенности эксплуатации территориально распределенных промышленных комплексов (ТРПК) как на локальном, так и на системном уровнях. Практически все современные энергоемкие производства (нефтегазовые месторождения, энергетические системы, многоклетьевые прокатные станы, морские суда и т.п.) представляют собой многокомпонентные ТРПК из нескольких подсистем - функциональных блоков (ФБ), каждый из которых в свою очередь состоит из нескольких увязанных общей технологией производственных объектов. При этом в качестве ФБ могут выступать, например, цеха ТРПК, а в качестве производственных объектов в составе ФБ внутрицеховое оборудование. Для безопасности ТРПК существенными оказываются такие свойственные ему особенности как многомерность, неавтономный характер работы его компонент, применение опасных технологий, динамичность ТРПК на локальном и системном уровнях, предрасположенность к системной неустойчивости и аварийности [1, 2], проявление согласованного коллективного поведения компонент ТРПК. Так в электроэнергетике взаимосвязи протекающих в турбоагрегатах рабочих процессов четко прослеживаются не только на локальном уровне, но и между смежными агрегатами или даже их группами, динамически взаимодействующими между собой через общую электрическую нагрузку и/или общую энергосеть [1]. Механическими аналогами таких систем являются, например, нефтегазовые промыслы, коллекторные схемы сопряжения оборудования которых порождают тот же тип динамического взаимодействия рабочих процессов в их проточных частях, что и в энергосистемах.
Все последние годы мировая статистика пополняется данными, свидетельствующими о сопутствующем техническому прогрессу повышении рисков наиболее тяжелых по последствиям крупномасштабных техногенных аварий и катастроф с ярко выраженным системным характером, охватывающих, как правило, многие объекты ФБ, группы ФБ или в целом ТРПК. Причем с каждым годом они становятся все более масштабными, а их количество и наносимый ущерб неизменно растут. Их основные особенности:
- случайный характер возникновения катастроф;
- крайне слабая предсказуемость развития катастроф (отсутствие настораживающих факторов и симптомов);
- неопределенность по спусковым механизмам катастрофических исходов;
- развитие техногенных катастроф в ТРПК как с большой наработкой, так и с вновь введенным в эксплуатацию оборудованием;
- сложность выяснения не укладывающихся в привычные схемы причин состоявшихся катастроф.
2
Примером одной из таких системных катастроф, произошедшей на Каширской ГРЭС-4 05.10.2002 г без каких либо упреждающих ее симптомов, является взрыв энергоблока 300 МВт с полным уничтожением машинного зала 10000 м и трех энергоблоков всего через 10 дней после проведенного капитального ремонта.
Современный подход к обеспечению безопасности ТРПК базируется на простом охвате как можно большего числа его компонент локальными системами их контроля и защиты. Однако такой подход и такие системы принципиально не способны обнаруживать, идентифицировать и парировать развитие катастрофы, тем более, что на уровне локальных компонент ТРПК чаще всего их развитие происходит без каких либо симптомов.
В изобретении представлен новый подход к решению проблем обеспечения безопасности ТРПК с совмещенными локальным и системным уровнями раннего обнаружения и парирования развития аварий и катастроф, что и отражено в используемом ниже термине «комплексная безопасность». Характерной особенностью предлагаемых способов и реализующих способы устройств является их объектная ориентируемость, предопределяющая их обязательную упреждающую (до ввода в штатную эксплуатацию) глубокую начальную динамическую адаптацию к комплексу. При этом определяются начальные функциональное и техническое состояния ТРПК, а также уточняются для групп локальных и системных диагностических признаков их эталоны и границы допусков в формах зависимости от текущего режима работы ТРПК и его компонент. Полученные таким образом данные являются исходными для реализации процедур мониторинга последующей эволюции зафиксированного начального состояния ТРПК, раннего обнаружения, идентификации и парирования развития локальных, но, прежде всего, системных дефектов, неисправностей и предаварийных состояний, а также обеспечения комплексной безопасности-защищенности ТРПК в целом.
Реализующая способ мультиагентная автоматизированная система комплексной безопасности-защищенности (СКБЗ) из территориально распределяемых (соответственно распределению компонент ТРПК) но системно увязанных агентов нижнего уровня (АНУ) допускает реализацию в агенте-координаторе верхнего уровня (АКВУ) СКБЗ функций согласованного неконфликтного координированного управления коллективным поведением динамически взаимодействующих компонент ТРПК [3] и их защиты от локальных и системных аварий и катастроф.
Описание изобретения: Предлагаемое изобретение относится к области автоматики и может использоваться для обеспечения комплексной безопасности-защищенности сложных в общем случае территориально распределенных промышленных комплексов, включающих несколько в общем случае динамически взаимодействующих функциональных блоков, каждый из которых в свою очередь может состоять из нескольких увязанных общей технологией также распределенных и динамически взаимодействующих между собой производственных объектов. Технический результат достигается тем, что в дополнение к общепринятым подходам в предлагаемых способах и устройствах особое внимание уделено обнаружению и учету оказывающих существенное влияние на работу и безопасность ТРПК свойственных им механизмов чаще всего неподконтрольного в настоящее время согласованного коллективного поведения их компонент - динамического взаимодействия как ближнего порядка (в относительно широком частотном диапазоне), так и дальнего порядка (в относительно низкочастотной области спектра). Кроме того, в СКБЗ учтен ряд специфических для ТРПК особенностей - распределенность производственных компонент комплекса, его структурная неоднородность - наличие как основных, так и вспомогательных компонент, обычно неавтономный характер их работы, возможность развития как локальных, так и наиболее тяжелых по последствиям системных дефектов, неисправностей и аварий, практически равную значимость воздействия на безопасность ТРПК нарушений технического и функционального состояний его компонент.
Известны способ и соответствующая ему новая технология [4], обнаружения и идентификации уникального потенциально опасного динамического поведения, свойственного территориально распределенным интегрированным системам типа «распределенные источники электроэнергии - объединенная распределенная потребляющая энергетическая сеть». Установлено, что только системный подход к анализу поведения такого рода распределенных объектов позволяет выявить у них совершенно иные динамические характеристики, нежели у традиционно рассматриваемых как компактные энергетических систем. В их числе существенное повышение уровней взаимного «проникновения» распределенных источников и энергетической сети, недопустимое динамическое взаимодействие между сетью и цепями управления источников, возбуждение дополнительных непредвиденных режимов осцилляции, произвольное изменение форм колебаний генерируемого напряжения. Новый подход является объектно-ориентированным в том смысле, что позволяет учитывать особенности конкретных интегрированных энергетических систем из динамически взаимодействующих звеньев. Его основные недостатки - отсутствие отработанной технологии и технических средств моделирования-идентификации-мониторинга проявлений коллективной динамической активности систем, ограниченный охват опасных форм такого коллективного поведения и, следовательно, невозможность их перевода в категорию подконтрольных с целью обеспечения комплексной безопасности эксплуатации реальных ТРПК.
Известны также способ, мультиагентная система и интеллектуальная технология развертывания в аппаратных сетях данных резидентных программных модулей для постоянного контроля состояния множества узлов морского судна с переходом на их техническое обслуживание по необходимости и повышения надежности их эксплуатации [5]. В отличие от распространенного в настоящее время принципа централизации функций управления-диагностирования многокомпонентных систем в изобретении использованы взаимодействующие по локальной сети LAN распределяемые по судну автономно функционирующие диагностические рабочие станции (агенты) для автоматизации сбора эксплуатационных данных, их архивирования, реализации логических процедур идентификации состояния оборудования, обеспечения доступа к исходным данным и результатам работы агентов в реальном масштабе времени с целью поддержки эффективного технического обслуживания узлов судна по их техническому состоянию. Данный подход, первоначально внедренный для контроля состояния газотурбинных и дизельных двигателей, а затем и в целом оборудования на бортах океанических судов ВМС США позволил существенно снизить нагрузку на обслуживающий персонал, получить значимые экономические преимущества, своевременно изолировать и устранять развивавшиеся неисправности и посредством упреждающего анализа избегать проблем, в результате которых могли понизиться надежность и безопасность оборудования и в целом корабля. К недостаткам способа и устройства следует отнести простую централизацию результатов автономно решаемых агентами локальных задач диагностирования множества распределенных узлов судна, отсутствие мониторинга, критериев и учета возможного существенного влияния на характеристики надежности и безопасности судна согласованного коллективного поведения локальных единиц оборудования - динамического взаимодействия и взаимного влияния агрегатов или объединяемых по функциональному принципу и используемой технологии групп агрегатов и, как следствие, отсутствие технических и алгоритмических средств обнаружения, идентификации и парирования наиболее тяжелых по последствиям системных дефектов, неисправностей и аварийных исходов.
Известны также способы контроля и диагностирования нарушений текущего функционального состояния жидкостного ракетного двигателя [6, 7] по измеряемым медленноменяющимся параметрам. В соответствии с ним с помощью математической модели двигателя формируют пороговые значения его измеряемых параметров в зависимости от технологических отклонений характеристик узлов и агрегатов, комплектующих двигатель, и программы испытания, характеризующих степень развития дефектов. Далее измеренные параметры сравнивают со сформированными для них пороговыми значениями и по результатам сравнения фиксируют неисправности в двигателе и его узлах, производя локализацию отказа и определяя отказавший узел. К недостаткам способа могут быть отнесены малый охват возможных форм нарушения функционального состояния двигателя (только нарушения герметичности в проточных частях ЖРД) и вынужденный характер сохранения относительно широких пороговых значений для измеряемых параметров, в том числе из-за неучета нормальных вариаций режима работы двигателя, что снижает чувствительность способа и приводит к ошибкам диагностирования, недостоверности заключения о состоянии двигателя, несвоевременному принятию решений о парировании развития на нем аварийной ситуации.
Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются принятые в качестве прототипов способы и устройства [8] для контроля производственной системы из нескольких совместно функционирующих и связанных друг с другом машин. В основе изобретений лежит задача достижения простым и наглядным способом повышения безопасности упомянутой выше сложной системы в целом. Достигается это путем структурной децентрализации преимущественно идентичных локальных двухканальных устройств безопасности с интегрированными в них унифицированными программными модулями основного математического обеспечения и непрерывным индивидуальным контролем каждым из локальных устройств безопасности сопряженного с ним функционального блока производственной системы. Изобретение предусматривает распределенную логику безопасности, согласно которой каждое устройство безопасности реализует требуемые функции диагностики и безопасности. При этом соответствующий изобретению комплекс оказалось возможным реализовать открытым - наращиваемым в зависимости от конфигурации производственной системы путем введения дополнительных локальных устройств безопасности. Эти устройства соединяются друг с другом таким образом, чтобы они могли непрерывно циклически контролировать и оповещать друг друга о своем контрольном состоянии, включающем информацию о выполнении условия консистентности (согласованности) работающих программ, и состоянии окружающих их технических средств, а при ошибочном функционировании хотя бы одного из них или самого функционального блока формируется сигнал для приведения в действие исполнительного элемента, существенного с точки зрения обеспечения безопасности производственной системы в целом.
К основным недостаткам технического решения-прототипа относятся: - игнорирование свойства эмерджентности сложных производственных систем - несводимости свойств системы в целом к свойствам составляющих ее звеньев и наоборот. В результате в устройстве оказались реализованными только процедуры, обеспечивающие локальные безопасность и защиту порознь каждой из составляющих компонент производственной системы, не способных обеспечить ее комплексную безопасность в целом;
- использование в устройстве в качестве составляющих его модульных блоков исключительно унифицированных (не объектно-ориентированных) двухканальных локальных устройств безопасности-диагностирования с предпочтительно идентичным интегрированным в них основным математическим обеспечением, что существенно ограничивает возможности реализованного в модульных блоках индивидуального локального контроля состояния каждой из компонент производственной системы;
- отсутствие критериев и полная неподконтрольность для устройства безопасности наиболее тяжелых по последствиям системных дефектов, системных неисправностей и системных аварий (катастроф) производственной системы, обусловленных согласованным коллективным поведением ее компонент - их динамическим взаимодействием.
Целью, на достижение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение возможностей обеспечения безопасности (в первую очередь системной безопасности) ТРПК из неавтономных в общем случае (взаимодействующих между собой и с внешней средой) производственных компонент путем:
- учета свойства эмерджентности реальных промышленных комплексов;
- учета динамического взаимодействия компонент промышленного комплекса как ближнего, так и дальнего порядков действия;
- учета определяющего влияния на критерии системной безопасности ТРПК текущих режимов работы комплекса и его компонент;
- реализации принципов обеспечения комплексной безопасности-защищенности ТРПК;
- реализации важного потребительского качества систем безопасности -объектной ориентируемости, обеспечивающего их высокую эффективность;
- проведения начальной и актуализируемой по ходу эксплуатации системной динамической адаптации к каждому конкретному промышленному комплексу и его компонентам с учетом их реального начального состояния во всем диапазоне рабочих режимов;
- охвата, как основных, так и вспомогательных (в том числе необслуживаемых) компонент ТРПК, влияющих на безопасность комплекса;
- охвата нарушений как технического, так и функционального состояний всех значимых для безопасности промышленного комплекса его компонент;
- охвата диагностированием локальных, но в первую очередь системных дефектов, неисправностей, предаварийных и аварийных состояний промышленного комплекса;
- реализации принципов координированного управления промышленным комплексом по его защите от локальных аварий и катастроф.
1. В способе по п. 1 обеспечения комплексной безопасности-защищенности территориально распределенного промышленного комплекса (ТРПК) из распределенных объектов представлен случай, когда расчетным путем или экспериментально подтвержденным является факт возможного пренебрежения без потери информативности их динамическим взаимодействием (в этом смысле и следует понимать используемый ниже термин «автономно функционирующий» объект).
j
j
j
j
j
j
j
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. На выбранном объектном уровне анализа ТРПК, как распределенной динамической системы, предварительно для каждого j-го объекта определяют обладающую свойством полноты минимизированную по составу группу его измеряемых режимных медленноменяющихся параметров, например, управляющих воздействий на объект или информативно им эквивалентных измеряемых параметров, - в векторном представлении ρ(t). Важным фактором, облегчающим выполнение всех последующих процедур способа, является обычно малая размерность векторов ρ(t) (не более 1-2) с возможностью ее понижения методами декомпозиции и ранжирования координат ρ(t) по их, как правило, не равной значимости с точки зрения информативности в отношении нарушения состояния объекта. Далее, в диапазоне штатных рабочих режимов каждого j-го объекта, задаваемых ρ(t), на установившихся и/или переходных режимах его работы выполняют обеспечивающие качество объектной ориентированности способа процедуры его глубокой начальной динамической адаптации к объекту, учитывающей его реальное начальное функциональное и техническое состояния, подлежащей актуализации в ходе эксплуатации объекта в соответствии с устанавливаемым регламентом или по необходимости (например, после проведения на нем ремонтно-восстановительных работ, обычно радикально изменяющих состояние объекта). При этом по данным от систем синхронно измеряемых медленноменяющихся параметров (ММП) - давлений, температур, оборотов роторов и т.п., включая режимные параметры ρ(t), и быстроменяющихся параметров (БМП) - пульсаций давления, вибраций элементов конструкции, крутильных колебаний роторов и т.п.определяют динамические характеристики j-го объекта соответственно в относительно низкочастотной и высокочастотной областях спектра. По первой и второй группам этих характеристик в формах зависимости от временного параметра формируют совокупность локальных диагностических признаков  и  чувствительных к нарушениям соответственно функционального и технического состояний каждого j-го автономно функционирующего объекта. Далее  преобразуют в формы зависимости  от текущих значений его режимных параметров ρ(t), что допустимо ввиду синхронности измерений всех параметров объекта, включая ρ(t), и результатов их целевых обработок. Полученные результаты непрерывно или кусочно-непрерывно продолжают на всю область рабочих режимов объекта (например, с помощью моделей наилучшего приближения в смысле минимума среднеквадратической невязки) с формированием по ним их эталонов, границ допусков и правил принятия решений о его состоянии. На этом завершают акт разовой адаптации способа к j-му объекту, одновременно решающей вопрос о его начальной и актуализируемой в ходе эксплуатации динамической паспортизации. Полученные таким образом данные по всем объектам ТРПК принимают в качестве исходных для реализации процедур диагностирования и мониторинга эволюционирующего начального функционального и технического состояний каждого из них и в целом ТРПК в ходе их эксплуатации. При обнаружении нарушения границ установленных допусков для диагностических признаков  и/или  хотя бы у одного из объектов ТРПК с учетом выходных результатов диагностирования по другим объектам и ситуационной обстановки в целом по комплексу принимают не противоречащее принятой технологии решение о защите ТРПК - его переводе на щадящий режим или отключении.
2. В способе по п. 2 обеспечения комплексной безопасности-защищенности ТРПК из распределенных производственных объектов по п. 1, представлен случай, когда по характеру выполняемых ими целевых задач и принятой технологии объекты группируют в функциональные блоки (ФБ) с возможным проявлением у входящих в состав ФБ распределенных объектов механизмов их согласованного коллективного поведения - динамического взаимодействия ближнего порядка (в относительно широком частотном диапазоне). Данные механизмы критичны в отношении безопасности ФБ и ТРПК в целом, а также развития в них аварийных исходов техногенного характера. При этом расчетным путем или экспериментально считается подтвержденным факт возможного пренебрежения без потери информативности динамическим взаимодействием самих ФБ между собой (в этом смысле далее используется термин «автономно функционирующий» ФБ). В качестве ФБ, например, могут выступать цеха ТРПК, а в качестве объектов ФБ - внутрицеховое оборудование.
С позиций нелинейной динамики и синергетики в отношении распределенных сред в рассматриваемом случае на системном уровне анализа поведения ФБ, как распределенной динамической системы, сложность внутренней структуры составляющих ее элементов - объектов и их пространственно-временного поведения в значительной степени не проявляется во взаимодействиях между объектами и с точки зрения макросистемы - ФБ (и тем более ТРПК) они функционируют как достаточно простые объекты с малым числом эффективных степеней свободы, что подтверждено и данными экспериментов.
j
j
j
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. На выбранном уровне анализа ТРПК каждый из функциональных блоков рассматривается как автономно функционирующая распределенная динамическая система с элементами - объектами, входящими в состав ФБ. По аналогии с п. 1 предварительно для каждого j-го объекта ФБ определяют обладающую свойством полноты минимизированную по составу группу его измеряемых режимных ММП - в векторном представлении r(t). Понятно при этом, что размерность вектора r(t), когда j-ый объект функционирует не автономно, выше размерности определяемого по п. 1 вектора режимных параметров ρ(t) того же объекта при его автономном функционировании.
Далее по каждому ФБ в составе ТРПК обеспечивают локальную синхронизацию измерений параметров всех его объектов, а также результатов их целевых обработок, допускающую централизацию информационных потоков от объектов ФБ, их совместную обработку и анализ. После этого на установившихся и/или переходных режимах работы каждого j-го объекта ФБ выполняют обеспечивающие качество объектной ориентированности способа процедуры его глубокой начальной динамической адаптации к объекту, актуализируемой далее в ходе эксплуатации в соответствии с устанавливаемым регламентом или по необходимости. При этом по аналогии со сценарием, изложенным в п. 1, по измеряемым ММП и БМП формируют группы локальных диагностических признаков функционального  и технического  состояний каждого j-го объекта ФБ. Кроме того, дополнительно определяют характеристики динамического взаимодействия j-го объекта ближнего порядка (в относительно широком частотном диапазоне) с каждым k-ым объектом в составе ФБ и формируют по ним группы системных диагностических признаков  и  в формах зависимости от временного параметра. Далее с целью автономизации процедур диагностирования функционирующего неавтономно j-го объекта ФБ по аналогии со способом в п. 1 его локальные и системные диагностические признаки преобразуют в формы зависимости от текущих значений режимных параметров -  с непрерывным или кусочно-непрерывным их продолжением на всю область рабочих режимов j-го объекта и формированием для них их эталонов, границ допусков и правил принятия решений о его состоянии. На этом завершают акт разовой адаптации способа к j-му объекту ФБ, выходные результаты которой одновременно решают вопрос о его начальной и актуализируемой в ходе эксплуатации динамической паспортизации. В совокупности  информативно адекватны состоянию неавтономно функционирующего j-го объекта в составе ФБ, а взятые по всем объектам ФБ диагностические признаки оказываются чувствительными к нарушениям эволюционирующего в ходе эксплуатации ФБ его начального функционального и технического состояний, зафиксированных при выполнении процедур адаптации способа к ФБ.
Получаемые указанной последовательностью действий данные адаптации способа позволяют реализовать процедуры диагностирования каждого из неавтономно функционирующих объектов ФБ, обладающих упрощающим их выполнение свойством инвариантности по отношению к внешним воздействиям на объект. При этом объект диагностируют и как локальную единицу оборудования ФБ и, что важнее, как элемент многокомпонентной многосвязной динамической системы, которую представляет собой ФБ. Его выходные результаты принимают в качестве исходных для диагностирования текущего состояния каждого из автономно функционирующих ФБ в целом, а значит и ТРПК. При обнаружении нарушения границ установленных допусков у сформированных диагностических признаков  хотя бы у одного из объектов ФБ ТРПК с учетом выходных результатов диагностирования по другим ФБ и ситуационной обстановки в целом по всем компонентам комплекса принимают не противоречащее принятой технологии решение о защите - переводе ТРПК на щадящий режим или его отключении.
3. В способе по п. 3 обеспечения комплексной безопасности-защищенности ТРПК из распределенных сгруппированных в функциональные блоки производственных объектов по п. 2 дополнительно рассматривают критичный в отношении безопасности комплекса в целом и развития в нем масштабных техногенных аварий и катастроф механизм его согласованного коллективного поведения - динамического взаимодействия дальнего порядка (в низкочастотной области спектра) входящих в состав ТРПК распределенных функциональных блоков. При этом по аналогии с п. 2 и в данном случае на системном уровне анализа поведения ТРПК, как распределенной динамической системы, сложная внутренняя структура ее элементов - ФБ не проявляется во взаимодействиях между ними и с точки зрения макросистемы - ТРПК они имеют малое число эффективных степеней свободы и характеризуется в основном целостными характеристиками с относительно малой значимостью входящих в их состав производственных объектов.
Примером такой динамической системы является любой нефтегазовый промысел с элементами - территориально разнесенными цехами (одной или более очередями дожимных компрессорных станций, цехами осушки и охлаждения газа, газоизмерительной станции и т.п.), расходный механизм динамического взаимодействия которых часто физически реализуется вне жесткой зависимости от работы локальных единиц внутрицехового оборудования.
m
m
m
n
m
m
m
m
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Предварительно для каждого т-го функционального блока ФБ с учетом его возможного динамического взаимодействия с другими функциональными блоками ТРПК определяют обладающую свойством полноты минимизированную по составу группу измеряемых режимных ММП - в векторном представлении R(t). Затем в целом по комплексу производят необходимую для достижения поставленной цели групповую синхронизацию измерений параметров от всех ФБ ТРПК и результатов их обработок. Далее изложенный в п. 2 сценарий адаптации способа к объектам каждого ФБ в составе комплекса дополняют обеспечивающими качество объектной ориентированности способа процедурами его начальной динамической адаптации к ТРПК по его функциональному состоянию на установившихся и/или переходных режимах работы комплекса, актуализируемой в ходе его эксплуатации в соответствии с устанавливаемым регламентом или по необходимости. При этом факт групповой синхронизации измерений параметров предоставляет возможность централизации в СКБЗ информационных потоков от распределенных ФБ в составе ТРПК, их совместной целевой обработки и анализа с определением как собственных динамических характеристик каждого ФБ, так и характеристик его динамического взаимодействия дальнего порядка с ФБ (m≠n). По этим характеристикам формируют чувствительные к нарушениям функционального состояния ТРПК локальные и системные диагностические признаки  и  в формах зависимости от временного параметра. Далее с целью автономизации процедур диагностирования при неавтономно функционирующих в общем случае ФБ в составе ТРПК производится преобразование  в формы зависимости  от текущих значений режимных параметров R(t) ФБ с непрерывным или кусочно-непрерывным продолжением полученных результатов на всю область рабочих режимов комплекса и формированием по ним их эталонов, границ допусков и правил принятия решений о его текущем состоянии. Выходные данные динамической адаптации способа решают одновременно вопросы начальной и актуализируемой в ходе эксплуатации динамической паспортизации ТРПК. Их принимают в качестве исходных для выполнения в реальном масштабе времени процедур диагностирования текущего состояния комплекса. При обнаружении нарушения границ установленных допусков сформированными диагностическими признаками  хотя бы у одного из функциональных блоков с учетом ситуационной обстановки в целом по всему комплексу принимают не противоречащее принятой технологии решение о защите ТРПК - его переводе на щадящий режим или отключении.
Технические результаты в устройствах по п.п. 4-7, реализующих способы в п.п. 1-3, достигаются тем, что также как в известном устройстве-прототипе [8], предлагаемая объектно-ориентируемая мультиагентная автоматизированная система техногенной безопасности (СКБЗ) ТРПК является программно и аппаратно открытой (наращиваемой в зависимости от поставленной задачи, состава и конфигурации производственной системы), в ней используют распределенную логику безопасности и принцип структурной децентрализации локальных устройств безопасности, непрерывно контролирующих сопряженные с ними локальные единицы оборудования производственной системы. Однако в СКБЗ дополнительно реализован ряд основанных на по-существу системном подходе качеств, оказывающих значимое влияние на ее эффективность. В их числе:
- учет не только конфигурации каждого конкретного ТРПК и его состава, но и индивидуальных динамических характеристик комплекса в целом и каждой из его компонент;
- охват средствами СКБЗ локальных единиц оборудования (объектов) ТРПК, их технологически увязанных групп (функциональных блоков) и в целом ТРПК с учетом влияющего на безопасность комплекса их динамического взаимодействия как ближнего, так и дальнего порядков;
- проведение до ввода СКБЗ в штатную эксплуатацию целевых испытаний ТРПК с выполнением средствами самой системы процедур ее глубокой начальной адресной динамической адаптации к каждой компоненте и в целом к ТРПК, актуализируемой в соответствии с устанавливаемым регламентом или по необходимости в ходе его эксплуатации;
- определение и учет средствами самой СКБЗ реального начального технического и функционального состояний каждой из компонент ТРПК с отслеживанием в ходе эксплуатации комплекса их последующей эволюции;
- автономизация процедур диагностирования каждой из неавтономно функционирующих в общем случае компонент ТРПК, обеспечивающая их инвариантность по отношению к внешним возмущающим воздействиям компонент, что упрощает выполнение этих процедур;
- охват диагностированием с функциями раннего обнаружения и парирования дальнейшего развития как локальных, так и наиболее тяжелых по последствиям системных дефектов, неисправностей, аварий и катастроф.
Для более полного раскрытия существа изобретения приводятся графические материалы (фиг. 1-6) с пояснениями. На фиг. 1-а представлена общая по п.п. 4-7 блок-схема СКБЗ ТРПК, включающая агент-координатор верхнего (супервизорного) уровня (АКВУ) комплекса, взаимодействующий по каналам прямой и обратной связи через посредство групповой транспортной сети (ГТС) сенсорной системы комплекса с распределенными агентами нижнего уровня (АНУ), каждый из которых сопряжен со своей производственной компонентой в составе ТРПК каналами измерения их ММП и БМП, а также каналами связи с соответствующей системой автоматического управления.
4. В устройстве, реализующем способ в п. 1, технический результат достигается тем, что сенсорную сеть агента-координатора верхнего уровня (АКВУ), включающую (фиг. 1-6) автоматизированное рабочее место диагноста комплекса (АРМД-К), блок диагностирования комплекса (БД-К), блок защиты комплекса по функциональному состоянию (БЗ-К ФС), блок защиты комплекса по техническому состоянию (БЗ-К ТС) и информационную базу данных комплекса (ИБД-К), по групповой транспортной сети (ГТС) комплекса каналами прямой и обратной связи 1-4 (в п. 4 каналы 5 и 6 в структурной схеме ЛСБ (фиг. 3) не задействованы) соединяют с сенсорными сетями каждого из территориально распределенных агентов нижнего уровня (АНУ) объектов ТРПК (фиг. 3), включающего сопряженную с объектом его локальную систему безопасности (ЛСБ) (фиг. 2-а) в составе (фиг. 3) - автоматизированное рабочее место диагноста (АРМД) объекта, блок адаптации к объекту по функциональному состоянию (БА ФС), блок адаптации к объекту по техническому состоянию (БА ТС), блок диагностирования (БД) объекта, блок защиты объекта по функциональному состоянию (БЗ ФС), блок защиты объекта по техническому состоянию (БЗ ТС) и информационную базу данных (ИБД) объекта.
j
Заявляемая система работает следующим образом. В обеспечение качества объектной ориентированности СКБЗ по каждому j-му агенту нижнего уровня проводят предшествующие его вводу в эксплуатацию совместные с сопряженным с ним j-ым объектом целевые испытания на установившихся и/или переходных (с относительно малыми градиентами) режимах работы объекта, задаваемых его режимными параметрами ρ(t). Для этого по команде оператора с АРМД объекта в БА ФС и БА ТС активизируют программы глубокой начальной или актуализируемой по регламенту динамической адаптации ЛСБ к объекту соответственно по его функциональному и техническому состояниям. Порядок проведения адаптации ЛСБ по функциональному состоянию (в низкочастотной области спектра) таков:
- при известной математической или эмпирической функциональной модели объекта, увязывающей измеряемые ММП протекающих в нем рабочих процессов, по данным испытаний производят ее уточнение (например, методами параметрической идентификации), учитывающее на момент проведения адаптации реальное начальное функциональное состояние объекта;
- при неизвестных математической и эмпирической модели объекта (они обычно не входит в объем его паспортизуемых данных) в области его рабочих режимов по измеряемым ММП производят оценку набора статических и динамических характеристик, определяющих эмпирическую модель объекта и учитывающих на момент адаптации его реальное начальное функциональное состояние;
- при адаптированной к объекту математической или эмпирической модели формируют набор локальных диагностических признаков в формах зависимости от временного параметра -  чувствительных к нарушениям функционального состояния j-го объекта (например, в виде оценок невязок между измеряемыми и вычисляемыми по модели значениями ММП);
j
- производят автономизацию процедур диагностирования функционального состояния неавтономного в общем случае j-го объекта путем представления полученных диагностических признаков  в формах  зависимости от синхронно с их формированием измеряемых режимных параметров ρ(t) объекта;
- производят непрерывное или кусочно-непрерывное продолжение полученных оценок диагностических признаков  на всю область рабочих режимов объекта с формированием по ним их эталонов, границ допусков и правил принятия решений о его текущем функциональном состоянии.
j
Порядок проведения средствами самой СКБЗ адаптации ЛСБ к объекту по его техническому состоянию аналогичен вышеизложенному, но с той особенностью, что в высокочастотном диапазоне как математические, так и эмпирические модели объектов их производители, как правило, не предоставляют. Данное обстоятельство предопределило методический подход к адаптации и самим процедурам диагностирования, основанный на получении полноценных аналогов эмпирических моделей, но увязывающих не как обычно сами измеряемые БМП, а те или иные их медленноменяющиеся во времени динамические характеристики. У оборудования роторного типа, например, в качестве таковых могут быть выбраны физически просто интерпретируемые уровневые или амплитудные значения выраженных в спектрах лопаточных компонент измеряемых параметров. С помощью полученных аналогов эмпирических моделей формируют группу локальных диагностических признаков  в формах зависимости от временного параметра. Далее производят автономизацию процедур диагностирования технического состояния неавтономного в общем случае объекта, допустимую ввиду синхронности измерений в ЛСБ всех его параметров и результатов их совместной целевой обработки. Для этого  преобразуют в формы  зависимости от текущих значений режимных параметров ρ(t) с последующим непрерывным или кусочно-непрерывным их продолжением на всю область рабочих режимов и формированием по ним их эталонов, границ допусков и правил принятия решений о текущем техническом состоянии j-го объекта. При корректном формировании  они являются экспериментально воспроизводимыми в том смысле, что при многократных повторных испытаниях объекта с одним и тем же техническим состоянием оценки  имеют относительно малый разброс.
На фиг. 4-а и 4-б представлены результаты испытаний двух их девяти турбодетандерных агрегатов (ТДА) цеха газового промысла с коллекторными схемами их внешней обвязки на переходных режимах работы - графики сформированных по измеряемым виброускорениям элементов конструкции локальных диагностических признаков  и  двух агрегатов, чувствительных к нарушениям их технического состояния. Физически это оценки амплитудно-частотных характеристик элементов конструкции каждого из компрессоров ТДА («вибрации горизонтальные → вибрации осевые»), определенные по выраженным в спектрах сигналов частотным компонентам лопаточных аппаратов компрессоров (числа лопаток - 17) в формах зависимости от естественных для них режимных параметров, для удобства представленных в виде  и  где  и  частоты вращения роторов ТНА (другие режимные параметры ТНА при этом были закреплены). Графики иллюстрируют индивидуальный характер поведения диагностических признаков, а также их высокую воспроизводимость при глубоком форсировании-дросселировании агрегатов с преднамеренно разными циклограммами испытаний каждого из них и, как следствие, простоту формирования эталонов и границ допусков. При этом те же признаки, но в привычной форме зависимости от временного параметра  и  обладали значительными вариациями принимаемых ими значений на переходных режимах как при нормальных, так и нарушенных технических состояниях агрегатов, что крайне затрудняло их диагностирование.
Получаемые в БА ФС и БА ТС выходные результаты динамической адаптации ЛСБ к объекту (как начальной, так и актуализируемой по регламенту или при возникшей необходимости) фиксируют в соответствующем файле информационной базы данных АНУ. Они информативно адекватны его начальному (на момент проведения адаптации) состоянию и одновременно решают две важные в прикладном плане задачи - начальной и актуализируемой в ходе эксплуатации объектной ориентированности ЛСБ и соответственно начальной и актуализируемой динамической паспортизации объекта. В качестве исходных данных их загружают в БД ЛСБ для выполнения процедур диагностирования объекта, а также в БЗ ФС и БЗ ТС для выработки предварительных решений о защите объекта при обнаружении нарушения его нормального состояния. В ходе штатной эксплуатации в ЛСБ определяют текущие значения  чувствительные при установленных правилах принятия решений к нарушениям эволюционирующего состояния объекта относительно его начального состояния, зафиксированного при выполнении процедур адаптации.
0
0
При обнаружении в БЗ ФС и/или в БЗ ТС в некоторый момент времени t нарушения границ установленных допусков у сформированных локальных диагностических признаков объекта подают команду о регистрации в ИБД в автоматическом режиме его измеряемых параметров в течение заданного отрезка Δt времени до и такого же по длительности отрезка после момента t, что обеспечивает возможность детального анализа обнаруженного эксцесса в отложенном времени.
Выходные информационные потоки от БД, БЗ ФС и БЗ ТС всех АНУ объектов ТРПК направляют по групповой транспортной сети комплекса в АКВУ, в БД-К которого по данным о состоянии всех объектов принимают координированные решения о текущем состоянии в целом комплекса. С их учетом при получении хотя бы от одного из АНУ предварительно принятого решения о защите сопряженного с ним объекта в зависимости от ситуационной обстановки в целом по комплексу в блоках защиты АКВУ формируют не противоречащее принятой технологии эксплуатации комплекса окончательное решение о его защите по функциональному и/или техническому состоянию -переводе ТРПК на щадящий режим или его отключении, направляемое по каналам обратной связи групповой транспортной сети комплекса в БЗ ФС и БЗ ТС агентов нижнего уровня СКБЗ для исполнения средствами САУ объектов с приведением в действие, по меньшей мере, одного существенного для безопасности комплекса исполнительного элемента. Все результаты диагностирования ТРПК и принимаемые решения о его защите фиксируют в ИБД-К и отображают на мониторах АРМД объектов и АРМД-К.
В устройстве, реализующем способ в п. 2, технический результат достигается тем, что сенсорную сеть агента-координатора верхнего уровня (АКВУ) с той же блок схемой, что и в п. 4 (фиг. 1-б), по групповой транспортной сети (ГТС) комплекса соединяют каналами прямой и обратной связи с сенсорными сетями всех агентов нижнего уровня (АНУ) функциональных блоков (ФБ) СКБЗ (фиг. 1-а). В сенсорную сеть каждого из АНУ ФБ включают (фиг. 2-б) локальную систему безопасности (ЛСБ) ФБ (фиг. 3), сопряженную с ФБ через посредство локальной транспортной сети (ЛТС) двустороннего информационного обмена и блока локальной синхронизации (БЛС), а каналами 1-4 (каналы 5 и 8 в структурной схеме ЛСБ по п. 5 не задействованы) с АКВУ комплекса. БЛС используют для синхронизации входных и выходных данных АНУ ФБ, включая сигналы от систем измерения ММП и БМП объектов ФБ, а также результатов их целевых обработок в ЛСБ, и этим обеспечивают возможность централизации в АНУ ФБ информационных потоков от всех распределенных объектов ФБ для их совместной обработки и анализа. В свою очередь в состав ЛСБ ФБ включают (фиг. 3): автоматизированное рабочее место диагноста (АРМД) ФБ, блок адаптации к ФБ по его функциональному состоянию (БА ФС), блок адаптации к ФБ по его техническому состоянию (БА ТС), блок диагностирования (БД) ФБ, блок защиты ФБ по его функциональному состоянию (БЗ ФС), блок защиты ФБ по его техническому состоянию (БЗ ТС) и информационную базу данных (ИБД) ФБ.
j
Заявляемая система работает следующим образом. В обеспечение качества объектной ориентированности АНУ проводят предшествующие его вводу в эксплуатацию совместные с каждым j-ым объектом ФБ целевые испытания на установившихся и/или переходных (с малыми градиентами) режимах объекта, задаваемых его режимными параметрами r(t) (целесообразно их проведение, например, в период пуско-наладки ФБ). Для этого по команде оператора АНУ ФБ в АРМД, БА ФС и БА ТС активизируют программы глубокой начальной или актуализируемой по регламенту динамической адаптации ЛСБ к каждому j-му объекту ФБ по его функциональному и техническому состояниям. При этом по аналогии со сценарием, изложенным в п. 4, в БА ФС и БА ТС формируют группы локальных диагностических признаков соответственно функционального  и технического  состояний j-го объекта ФБ. В дополнение к ним в связи с централизацией в АНУ ФБ синхронизированных информационных потоков от всех распределенных объектов ФБ средствами АРМД и БД определяют характеристики динамического взаимодействия j-го объекта ближнего порядка (в относительно широком частотном диапазоне) с каждым k-ым объектом в составе ФБ (j≠k) с последующим формированием по ним групп системных диагностических признаков  и  в формах зависимости от временного параметра.
j
Далее по аналогии с п. 4 производят автономизацию процедур диагностирования неавтономных в общем случае объектов ФБ. Для этого сформированные для каждого j-го объекта ФБ группы локальных и системных диагностических признаков  преобразуют в формы  зависимости от текущих значений его режимных параметров r(t). Полученные результаты непрерывно или кусочно-непрерывно продолжают на всю область рабочих режимов j-го объекта, формируют для них их эталоны, границы допусков и правила принятия решений о его состоянии и сохраняют в ИБД ФБ. На этом завершают акт разовой динамической адаптации ЛСБ к j-му объекту ФБ. Ее выходные данные информативно адекватны начальному (на момент проведения адаптации) состоянию неавтономно функционирующего j-го объекта в составе ФБ. Они решают две важные в прикладном плане задачи -начальной и актуализируемой в ходе эксплуатации объектной ориентированности ЛСБ и соответственно начальной и актуализируемой динамической паспортизации каждого объекта ФБ с учетом его взаимодействия с другими объектами ФБ. Определяемые же в ЛСБ при ее штатной эксплуатации текущие значения  по всем объектам ФБ при установленных правилах принятия решений оказываются чувствительными к нарушениям эволюционирующего в ходе эксплуатации состояния ФБ относительно его начального состояния, зафиксированного при выполнении процедур адаптации.
В принятой схеме ЛСБ ФБ по существу оказалось учтенным свойство эмерджентности функционального блока, как распределенной многокомпонентной и многосвязной динамической системы, - несводимости свойств ФБ к совокупности локальных свойств составляющих его объектов и наоборот. Согласно этому свойству локальные динамические характеристики и локальные состояния каждого из объектов принципиально не информативны в отношении системных динамических характеристик и системного состояния технологически объединяющего их функционального блока, нарушения которых при эксплуатации ТРПК вполне возможны. Собственно, по этой причине представленная в [5] схема простой централизации результатов автономно решаемых распределенными агентами локальных задач диагностирования состояния объектов ТРПК (морского судна) без мониторинга влияющего на безопасность комплекса их динамического взаимодействия не решает задачи техногенной безопасности ТРПК, поставленной настоящим изобретением. Таким образом, именно учет специфического для распределенного функционального блока свойства эмерджентности обеспечил его подконтрольность в отношении возможного развития в нем, а значит и в ТРПК наиболее тяжелых по последствиям системных дефектов, системных неисправностей и системных (техногенных) аварий и катастроф.
2
На фиг. 4-в и 4-г представлены результаты натурных испытаний пяти динамически взаимодействующих территориально распределенных объектов (газотурбинных двигателей-приводов и их компрессоров) функционального блока (цеха) в составе ТРПК (нефтегазового промысла). Объекты цеха по входам и выходам имели общие коллекторные схемы, обусловившие их динамические взаимодействия. Испытания проводились при многократно повторяемых режимах форсирования-дросселирования объектов с преднамеренно разными циклограммами. Показаны графики сформированных по измеряемым виброускорениям (м/с) элементов конструкции чувствительных к нарушениям функционального состояния ФБ системных диагностических признаков - годографов  для двух пар приводов 1-2 (фиг. 4-в) и 4-5 (фиг. 4-г). Физически  представляли собой среднеквадратические значения измеряемых вибрационных параметров соответственно в горизонтальном (по оси абсцисс) и вертикальном (по оси ординат) направлениях в низкочастотном диапазоне 0,1…20 Гц в формах зависимости от основного режимного параметра g - суммарного расхода газа на выходе из общего коллектора ФБ компрессорных выходов всех пяти агрегатов (другие режимные параметры ФБ были закреплены). Аналогично определялись . Из графиков следует существование четких подконтрольных для СКБЗ и индивидуальных для разных пар газотурбинных двигателей взаимосвязей протекающих в них рабочих процессов в низкочастотной области, причем с сильной зависимостью от режима работы ФБ. Важным оказалось также получение прямого указания на существование системного (а не локального) механизма порождения наблюдаемой динамической активности объектов ФБ, что существенно упростило в дальнейшем его идентификацию и разработку парирующих мероприятий. Высокая воспроизводимость результатов при многократных повторениях испытаний на разных режимах работы ГТД демонстрирует также простоту построения эталонов, границ допусков и решающих правил для сформированных диагностических признаков (на графиках условно показан порядок формирования границ допусков, отличный от действующих нормативов, например, группы ISO, в отношении локальных аварий с их принципом "выше - опасно, ниже - нормально").
Полученные выходные результаты адаптации ЛСБ к ФБ загружают в БД, БЗ ФС, БЗ ТС и ЛСБ ФБ. Они позволяют по каждому из неавтономно функционирующих динамически взаимодействующих объектов ФБ реализовать процедуры диагностирования его текущего состояния, обладающие существенно упрощающим их выполнение свойством инвариантности по отношению к внешним возмущающим воздействиям на объект. При этом в БД объект диагностируют и как локальную единицу оборудования ФБ и, что важнее, как элемент многокомпонентной многосвязной динамической системы, которую и представляет собой ФБ. Выходные данные от БД ЛСБ по всем объектам ФБ принимают в качестве исходных для диагностирования текущего состояния в целом автономно функционирующего ФБ, с учетом которых в БЗ ФС и БЗ ТС вырабатывают предварительное решение о защите ФБ при обнаружении нарушения его нормального состояния с его отображением на мониторах АРМД.
0
0
При фиксации в некоторый момент времени t одним из блоков защиты ЛСБ ФБ нарушения границ установленных допусков у сформированных локальных и системных диагностических признаков  по крайней мере у одного из объектов ФБ подают команду о регистрации в ИБД в автоматическом режиме всех измеряемых параметров ФБ в течение заданного отрезка Δt времени до и такого же по длительности отрезка после момента t, что обеспечивает возможность детального анализа обнаруженного эксцесса в отложенном времени. Результаты диагностирования и принимаемое предварительное решение о защите функционального блока (выходные данные АНУ ФБ) по групповой транспортной сети сенсорной системы комплекса направляют в АКВУ, связанный каналами прямой и обратной связи со всеми агентами нижнего уровня СКБЗ комплекса. При этом в БДК-К по данным от всех АНУ ФБ принимают координированное решение о текущем состоянии в целом ТРПК. На его основании при получении хотя бы от одного из АНУ ФБ предварительно принятого решения о защите сопряженного с ним функционального блока с учетом ситуационной обстановки в целом по комплексу в БЗ-К ФС и БЗ-К ТС формируют не противоречащее принятой технологии эксплуатации окончательное решение о защите комплекса по функциональному и/или техническому состоянию его компонент - переводе ТРПК на щадящий режим или его отключении, направляемое по каналам обратной связи групповой транспортной сети в БЗ ФС и БЗ ТС агентов нижнего уровня ФБ для его исполнения средствами систем автоматического управления с приведением в действие, по меньшей мере, одного существенного для безопасности комплекса исполнительного элемента.
Все результаты диагностирования ТРПК и принимаемые решения о его защите фиксируют в ИБД-К, ИБД ФБ и отображают на мониторах АРМД-К, АРМД ФБ.
6. В устройстве, реализующем способ в п. 3, технический результат достигается тем, что в дополнение к п. 5 в сенсорную сеть агента-координатора верхнего уровня (АКВУ) ТРПК включают (фиг. 1-в) блок адаптации СКБЗ к ТРПК по его функциональному состоянию (БА-К ФС), а в сенсорные сети всех агентов нижнего уровня (АНУ) функциональных блоков (ФБ) вводят (фиг. 2-в) блоки групповой синхронизации (БГС) входных-выходных данных АНУ ФБ для их привязки к единой шкале времени ТРПК (с помощью, например, спутниковой радионавигационной системы синхронизации пространственно разнесенных шкал времени по сигналам от космических аппаратов или по радиоканалу [9, 10]). По групповой транспортной сети (ГТС) комплекса все АНУ ФБ соединяют каналами прямой и обратной связи 1-6 (фиг. 3) с сенсорной сетью АКВУ.
m
m
n
m
n
m
m
m
m
m
m
m
Заявляемая система работает следующим образом. В обеспечение качества объектной ориентированности СКБЗ проводят предшествующие ее вводу в эксплуатацию совместные с каждым m-ым функциональным блоком ФБ ТРПК целевые испытания на задаваемых режимными его параметрами R(t) установившихся и/или переходных (с малыми градиентами) режимах работы (целесообразно их проведение, например, в период пуско-наладки ТРПК). С этой целью предварительно производят централизацию в АКВУ синхронизируемых в БГС АНУ информационных потоков от всех АНУ ФБ в составе ТРПК для их возможной совместной обработки и анализа. Далее по команде оператора АКВУ в АРМД-К и БА-К ФС активизируют программы начальной или актуализируемой по регламенту динамической адаптации СКБЗ к каждому ФБ по функциональному состоянию с учетом его динамического взаимодействия дальнего порядка с другими ФБ (m≠n) ТРПК (в низкочастотной области спектра). Аналогично п. 5 по синхронно измеряемым ММП ФБ и ФБ определяют собственные и взаимные динамические характеристики ФБ и формируют по ним чувствительные к нарушениям функционального состояния ФБ локальные и системные диагностические признаки в формах зависимости от временного параметра  и . С целью автономизации процедур диагностирования неавтономно функционирующего в общем случае ФБ производят преобразование  в формы зависимости  от текущих значений режимных параметров R(t) с непрерывным или кусочно-непрерывным продолжением полученных результатов на всю область рабочих режимов ФБ и формированием по ним их эталонов, границ допусков и правил принятия решений о текущем функциональном состоянии ФБ.
m
m
m
На этом завершают акт разовой процедуры динамической адаптации СКБЗ к ФБ. Ее выходные данные информативно адекватны начальному (на момент проведения адаптации) состоянию неавтономно функционирующего ФБ. В низкочастотной области спектра они решают две важные в прикладном плане задачи - начальной и актуализируемой объектной ориентированности СКБЗ и соответственно начальной и актуализируемой динамической паспортизации каждого ФБ ТРПК с учетом его взаимодействия дальнего порядка с другими ФБ ТРПК. Определяемые же в БД-К в ходе штатной эксплуатации СКБЗ текущие значения признаков  и  при установленных правилах принятия по ним решений чувствительны к нарушениям эволюционирующего функционального состояния каждого ФБ и в целом ТРПК относительно их начальных состояний, зафиксированных при выполнении процедур адаптации СКБЗ к ТРПК.
Из вышесказанного следует также, что свойство эмерджентности в рассматриваемом случае учитывают не только на уровне ФБ, как в п. 5, но и ТРПК в целом. Этим обеспечивают подконтрольность средствами СКБЗ развития в комплексе наиболее тяжелых по последствиям системных дефектов, системных неисправностей и системных (техногенных) аварий и катастроф.
Далее излагаются процедуры запуска СКБЗ в штатную эксплуатацию, дополняющие таковые в устройстве п. 5. Полученные в БА-К ФС выходные данные по адаптации СКБЗ к ТРПК загружают в БД-К и БЗ-К ФС. При этом реализуемые в БД-К в соответствии со способом в п. 3 процедуры диагностирования текущего функционального состояния ФБ и в целом ТРПК приобретают упрощающее их выполнение свойство инвариантности по отношению к внешним возмущающим воздействиям на неавтономно функционирующие ФБ ТРПК. В тоже время ФБ диагностируют как элементы многокомпонентной многосвязной динамической системы - ТРПК, с принятием координированных решений о текущем функциональном состоянии ТРПК.
0
m
0
m
m
При фиксации в БЗ-К ФС в некоторый момент времени t нарушения границ установленных допусков у сформированных диагностических признаков  одного из ФБ подают команду о регистрации в ИБД-К в автоматическом режиме измеряемых ММП ТРПК в течение заданного отрезка Δt времени до и такого же по длительности отрезка после момента t, что обеспечивает возможность детального анализа любого обнаруженного эксцесса динамической активности ФБ в отложенном времени. Решение же о защите ФБ и комплекса (переводе ТРПК на щадящий режим или его отключении) в БЗ-К ФС принимают по выходным данным от БД-К с учетом ситуационной обстановки в целом по комплексу и не противоречащим принятой технологии эксплуатации. Его направляют по каналам обратной связи групповой транспортной сети в БЗ ФС агентов нижнего уровня для исполнения средствами систем автоматического управления ФБ ТРПК с приведением в действие, по меньшей мере, одного существенного для безопасности комплекса исполнительного элемента.
Все результаты диагностирования ТРПК и принимаемые решения о защите комплекса фиксируют в ИБД-К, ИБД ФБ и отображают на мониторах АРМД-К, АРМД ФБ.
7. В устройстве, реализующем способы в п.п. 1-3, учитывают ситуацию, когда некоторые из объектов или даже функциональных блоков ТРПК неподконтрольны со стороны СКБЗ, но оказывают влияние на безопасность эксплуатации ТРПК. На практике это обычно неуправляемые или ограниченно вручную управляемые вспомогательные компоненты комплекса (ВКК), не оснащенные или частично оснащенные встроенными средствами измерения их параметров. Введение режима постоянной подконтрольности таких ВКК с использованием стационарных агентов нижнего уровня в составе СКБЗ по техническим соображениям или затратам могут быть неадекватными степени значимости решаемых ими в данном случае задач. Технический результат достигается тем, что в обеспечение нормального функционирования СКБЗ с требуемыми охватом производственных единиц ТРПК, включая ВКК, и уровнем обеспечения безопасной эксплуатации комплекса в ее структуру дополнительно вводят системно увязанные с нею один или более переносных агентов нижнего уровня (АНУ-П) для их сопряжения и работы с ВКК в соответствии с устанавливаемым регламентом или по необходимости (фиг. 2-г). В сенсорную сеть каждого из АНУ-П ВКК включают (фиг. 5) съемные быстро разворачиваемые-демонтируемые внешние системы измерения (СИ-П) синхронно измеряемых ММП и БМП ВКК, обеспечивающие, в том числе возможность использования и ее штатных средств измерения, если они предусмотрены, блок локальной синхронизации (БЛС-П) входных и выходных данных АНУ-П, включая сигналы от систем измерения параметров объектов ВКК, допускающей возможность централизации в АНУ-П информационных потоков от всех распределенных объектов ВКК для их совместной целевой обработки и анализа, локальную транспортную сеть (ЛТС-П) сенсорной системы АНУ-П, локальную систему безопасности (ЛСБ-П) АНУ-П и блок групповой синхронизации (БГС-П) входных-выходных данных АНУ-П ВКК. Средствами БГС-П АНУ-П совместно с блоками групповой синхронизации других агентов нижнего уровня СКБЗ обеспечивается возможность централизации в агенте-координаторе верхнего уровня информационных потоков от них для их совместной обработки и анализа. При этом в сенсорную сеть ЛСБ-П ВКК включают (фиг. 5) пульт управления (ПУ-П), блок адаптации к ВКК по его функциональному состоянию (БА-П ФС), блок адаптации к ВКК по его техническому состоянию (БА-П ТС), блок диагностирования (БД-П) текущих функционального и технического состояний ВКК и информационную базу данных (ИБД-П) ВКК.
Заявляемая система работает следующим образом. По аналогии с п.п. 4-6 в отношение каждой из ВКК, неохваченной стационарной СКБЗ, интегрированными в СКБЗ средствами каждого из АНУ-П в обеспечение качества объектной ориентированности ЛСБ-П и самой СКБЗ выполняют процедуры начальной и актуализируемой по регламенту динамической адаптации ЛСБ-П к сопрягаемой с нею ВКК, а СКБЗ к ТРПК с учетом информационного охвата ею ВКК. При этом в БА-П ФС и БА-П ТС с целью автономизации процедур диагностирования ВКК формируют чувствительные к нарушениям ее функционального и технического состояний группы локальных и системных диагностических признаков, их эталонов, границ допусков и правил принятия решений в формах зависимости от текущих значений режимных параметров неавтономных в общем случае ВКК и составляющих ее объектов, что упрощает выполнение процедур их диагностирования. Выходные результаты адаптации фиксируют в ИБД-П и в ИБД-К. Одновременно они решают вопросы электронной динамической паспортизации каждой из ВКК, как элемента многокомпонентной многосвязной динамической системы - ТРПК.
При подключении АНУ-П для работы в штатном режиме с одной из ВКК ТРПК производят активизацию АНУ-П как составной компоненты СКБЗ. Далее в блок диагностирования ЛСБ-П загружают зафиксированные на электронных носителях данные последней выполненной процедуры ее адаптации к ВКК и запускают штатные процедуры диагностирования ВКК по сценарию, представленному в одном из п.п. 4-6 (в зависимости от конфигурации ВКК и характера динамического взаимодействия ее объектов). При этом в течение времени работы активизированного АНУ-П определяют текущие функциональное и техническое состояния ВКК и в целом ТРПК, а в случае обнаружения эксцесса динамической активности ВКК принимают согласованное с технологией эксплуатации решение об обеспечении техногенной безопасности ТРПК с учетом влияния информативно охваченной СКБЗ ВКК.
Источники информации
1. А.А. Колесников, Г.Е. Веселов, А.Н. Попов, А.А. Кузьменко, М.Е. Погорелов, И.В. Кондратьев, Синергетические методы управления сложными системами. Энергетические системы. Изд. «КомКнига», 2006 г.
2. А.А. Колесников, Г.Е. Веселов, А.Н. Попов, А.А. Кузьменко, М.Ю. Медведев, Ал. А. Колесников, Новые синергетические технологии координирующего управления частотой и мощностью группы турбогенераторов. В сборнике докладов научно-технической конференции "Повышение качества регулирования частоты в ЕЭС", Москва, 2002 г.
3. Пат. РФ №2297659.
4. Meliopoulos, A.P.S. Cokkinides, G.J. «Dynamic interactions between the power system and DERs - modeling and case studies». Appears in: Power Engineering Society General Meeting, June 2006. IEEE.
5. Кевин Логан и Чак Харрел. «Macsea повышает надежность военно-морских кораблей». В журнале Control Engineering, РФ, март, 2007.
6. Пат. РФ №2393450.
7. «Испытания ЖРД» под ред. Левина В.Я. Москва, «Машиностроение», 1981 г.
8. Пат. РФ №2175451.
9. Пат. РФ 2115946.
10. Пат. РФ 2133489.
Описание иллюстраций
1. На фиг. 1-а представлена общая по п.п. 4-7 блок-схема автоматизированной системы комплексной безопасности-защищенности (СКБЗ) макроуровня территориально распределенного промышленного комплекса (ТРПК), включающая агент-координатор верхнего (супервизорного) уровня (АКВУ) комплекса, взаимодействующий по каналам прямой и обратной связи через посредство групповой транспортной сети (ГТС) сенсорной системы ТРПК с распределенными агентами нижнего уровня (АНУ), каждый из которых сопряжен со своей производственной компонентой в составе ТРПК каналами измерения ее параметров, а также каналами связи с ее системой автоматического управления (САУ).
На фиг. 1-б представлена общая по п.п. 4-5 блок-схема агентов-координаторов верхнего уровня СКБЗ, включающая автоматизированное рабочее место диагноста комплекса (АРМД-К), соединенное каналами прямой и обратной связи с групповой транспортной сетью (ГТС) комплекса, блок диагностирования комплекса (БД-К), блок защиты комплекса по функциональному состоянию (БЗ-К ФС), блок защиты комплекса по техническому состоянию (БЗ-К ТС) и информационную базу данных комплекса (ИБД-К).
На фиг. 1-в представлена блок-схема агента-координатора верхнего уровня СКБЗ по п. 6, включающая автоматизированное рабочее место диагноста комплекса (АРМД-К), соединенное каналами прямой и обратной связи с групповой транспортной сетью (ГТС) комплекса, блок диагностирования комплекса (БД-К), блок защиты комплекса по функциональному состоянию (БЗ-К ФС), блок защиты комплекса по техническому состоянию (БЗ-К ТС), блок адаптации к комплексу по его функциональному состоянию информационную (БА-К ФС), базу данных комплекса (ИБД-К).
2. На фиг. 2-а представлена блок-схема агента нижнего уровня (АНУ) СКБЗ объекта ТРПК по п. 4 (стационарный вариант исполнения), включающего локальную систему безопасности (ЛСБ) объекта, соединенную каналами прямой и обратной связи с одной стороны с групповой транспортной сетью (ГТС) комплекса, а с другой - с системами измерения медленноменяющихся параметров (ММП) и быстроменяющихся параметров (БМП) и системой автоматического управления (САУ) объекта.
фиг. 2-б представлена блок-схема АНУ функционального блока (ФБ) ТРПК по п. 5 (стационарный вариант изготовления), включающего ЛСБ ФБ, соединенную каналами прямой и обратной связи с одной стороны с ГТС комплекса, а с другой - по локальной транспортной сети (ЛТС) АНУ ФБ через посредство блока локальной синхронизации (БЛС) АНУ ФБ с САУ ФБ и системами измерения ММП и БМП объектов ФБ.
фиг. 2-в представлена блок-схема АНУ ФБ ТРПК по п. 6 (стационарный вариант исполнения), включающего ЛСБ ФБ, соединенную каналами прямой и обратной связи с одной стороны через посредство блока групповой синхронизации (БГС) АНУ ФБ с ГТС комплекса, а с другой - по ЛТС АНУ ФБ через посредство БЛС АНУ ФБ с САУ ФБ и системами измерения ММП и БМП объектов ФБ.
фиг. 2-г представлена блок-схема АНУ-П (переносной вариант исполнения) вспомогательной компоненты ТРПК (объекта или ФБ) по п. 7, включающего локальную систему безопасности (ЛСБ-П) ФБ, соединенную каналами прямой и обратной связи с одной стороны через посредство блока групповой синхронизации (БГС-П) АНУ-П с ГТС комплекса, а с другой - по локальной транспортной сети (ЛТС-П) АНУ-П через посредство блока локальной синхронизации (БЛС-П) АНУ-П и системы измерения (СИ-П) быстрого развертывания ММП и БМП АНУ-П с сопрягаемой с АНУ-П вспомогательной компонентой ТРПК.
3. На фиг. 3 представлена общая по п.п. 4-6 блок-схема ЛСБ (стационарный вариант исполнения), включающая автоматизированное рабочее место диагноста (АРМД) компоненты ТРПК (объекта или ФБ), блок адаптации к компоненте ТРПК по ее функциональному состоянию (БА ФС), блок адаптации к компоненте ТРПК по ее техническому состоянию (БА ТС), блок диагностирования (БД) компоненты ТРПК, блок защиты компоненты ТРПК по ее функциональному состоянию (БЗ ФС), блок защиты компоненты ТРПК по ее техническому состоянию (БЗ ТС) и информационную базу данных (ИБД) компоненты ТРПК.
4. На фиг. 4-а и 4-б представлены полученные экспериментально диагностические признаки технического состояния двух однотипных турбодетандерных агрегатов в формах зависимости от их основных режимных параметров - оборотов ротора.
На фиг. 4-в, 4-г представлены полученные экспериментально диагностические признаки функционального состояния двух пар однотипных газотурбинных двигателей-приводов и их компрессоров в формах зависимости от их основного режимного параметра - суммарного расхода газа на выходе из коллектора.
5. На фиг. 5 представлена блок-схема АНУ-П по п. 7 вспомогательной компоненты ТРПК (исполнение переносное), включающего быстро разворачиваемые и демонтируемые СИ-П ММП и БМП, БЛС-П ММП и БМП, ЛТС-П, ЛСБ-П и БГС-П входных-выходных данных АНУ-П. При этом сенсорная сеть ЛСБ-П включает пульт управления (ПУ-П), блоки адаптации к вспомогательной компоненте ТРПК по ее функциональному состоянию (БА-П ФС) и техническому состоянию (БА-П ТС), блок диагностирования (БД-П) и информационную базу данных (ИБД-П).