Устройство анализа технического состояния объектов

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована на железнодорожном транспорте, например, для трансформаторов.
Известна система учета, контроля и прогноза при совершении действий с ресурсами, состоящая из устройства ввода данных на первый момент времени с двумя входами, состоящего из блока запланированной величины ресурса с одним входом и выходом, блока фактической величины ресурса с входом и выходом, причем выход блока запланированной величины ресурса и выход блока фактической величины ресурса соединены с двумя входами блока вычисления и сравнения параметров, а выход блока сравнения соединен с блоком фиксирования различий величин ресурсов и блоком хранения ресурса, выход его соединен с одним из входов блока выбора и фиксирования величин ресурса, и устройства ввода данных на второй момент времени, состоящего из блока запланированной величины ресурса и блока фактической величины ресурса, выходы соединены соответственно с входами блоков запланированной величины ресурса и фактической величины ресурса устройства ввода данных на первый момент времени, причем выход с блока вычисления планируемой величины ресурса по заданным условиям устройства ввод данных на первый момент времени соединен с блоком запланированной величины ресурса устройства ввода данных на второй момент времени, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены устройство мониторинга численно-графических данных прогноза, устройство прогноза состояния ресурса, которое состоит из блоков прогноза измеренного ресурса и прогноза планируемого ресурса, выходы этих блоков соединены с устройством мониторинга численно-графических данных прогноза, а входы этих блоков соединены с выходом блока запланированной величины ресурса и выходом блока фактической величины ресурса устройства ввода данных на первый момент времени, причем в устройство данных на первый момент времени дополнительно введен блок нормирования ресурса по модели измерений объекта со входом и первым выходом соединен с блоком выбора и фиксирования величины ресурса, а второй выход блока соединен со вторым входом блока памяти состояния ресурса дискретно по времени устройства ввода данных на второй момент времени, а выход блока памяти состояния ресурса соединен с блоком памяти фактической величины ресурса устройства ввода данных на второй момент времени. (RФ, полезная модель №61906 U1, МПК G06F 17/00, А61В 5/00 опубл. 10.03.2007, автор Гущин Андрей Викторович, Романчук Петр Иванович «Система учета, контроля и прогноз при совершении действий с ресурсами»).
Недостатком этой системы является отсутствие использования статистических данных, принятие решения базируется только на исходных данных, отсутствие обратных связей.
Известно устройство контроля, учета, планирования и прогноза при совершении действий с ресурсами, состоящее из блока считывания информации с объекта управления, который выполнен из последовательно соединенных узла считывания идентификации объектов, узла сбора и передачи данных, узла анализа и интегрирования информации, последний первым выходом соединен с узлом фиксирования фактической величины ресурсов на второй момент времени блока ввода данных на второй момент времени, вторым выходом соединен с узлом выбора и фиксирования величин ресурсов на первый момент времени блока ввода и расчета данных на первый момент времени, блока ввода данных на второй момент времени, состоящего из узла фиксирования существующей величины ресурсов на второй момент времени, вход которого связан с выходом узла приема и передачи существующей информации блока ввода и расчета данных на первый момент времени, а его выход связан с входом узла фиксирования запланированной величины ресурсов на первый момент времени этого же блока ввода и расчета данных на первый момент времени, и узла фиксирования фактической величины ресурсов на второй момент времени, вход которого связан с выходом узла анализа и интегрирования информации блока считывания информации с объектов управления и выход которого связан с входом узла фиксирования фактической величины ресурсов на первый момент времени блока ввода и расчета данных на первый момент времени, блока ввода и расчета данных на первый момент времени, содержащего узел фиксирования запланированной величины ресурсов на первый момент времени, вход которого связан с выходом узла фиксирования существующей величины ресурсов на второй момент времени блока ввода данных на второй момент времени, узел фиксирования фактической величины ресурсов на первый момент времени, вход которого связан с выходом узла фиксирования фактической величины ресурсов на второй момент времени блока ввода данных на второй момент времени, выход узла фиксирования запланированной величины ресурсов на первый момент времени и выход узла фиксирования фактической величины ресурсов на первый момент времени подключены к входам узла вычисления и сравнения параметров существующих и фактических величин, первый выход которого соединен с входом узла фиксирования различий величин ресурсов этого же блока ввода и расчета данных на первый момент времени, второй выход соединен с входом блока контроля, учета, планирования, третий выход узла вычисления и сравнения параметров существующих и фактических величин связан с входом узла хранения информации о ресурсах этого же блока ввода и расчета данных на первый момент времени, выход последнего связан с входом узла выбора и фиксирования величин ресурсов на первый момент времени, входом последнего является выход узла анализа и интегрирования информации блока считывания информации с объектов управления, также выходом узла выбора и фиксирования величин ресурсов на первый момент времени является вход узла приема и передачи существующей информации блока ввода и расчета данных на первый момент времени, выходом узла приема и передачи существующей информации является вход узла фиксирования существующей величины ресурсов на второй момент времени блока ввода данных на второй момент времени, блока контроля, учета и планирования, выходом которого является вход узла вычисления и сравнения параметров существующих и фактических величин блока ввода и расчета данных на первый момент времени, отличающееся тем, что в него дополнительно введены блок сбора информации о рабочем персонале, который выполнен из последовательно соединенных узла сбора и передачи данных и узла анализа интегрирования информации, выход последнего соединен с узлом приема и передачи существующей информации блока ввода и расчета данных на первый момент времени, блок считывания информации с материально-технических ресурсов, который выполнен из последовательно соединенных узла считывания идентификации объектов, узла сбора и передачи данных и узла анализа интегрирования информации, выход последнего соединен с узлом приема и передачи существующей информации блока ввода и расчета данных на первый момент времени, блок прогнозирования данных, вход которого соединен с выходом блока контроля, учета и планирования, выполнен из узла прогнозирования величин, выход последнего является входами параллельно соединенных узла составления рейтинга и узла прогнозирования надежности материально-технической базы, выход узла составления рейтинга первым выходом соединен с узлом анализа и интегрирования информации блока считывания информации с материально-технических ресурсов и вторым выходом соединен с узлом анализа и интегрирования информации блока сбора информации о рабочем персонале, выход узла прогнозирования надежности материально-технической базы является входом узла анализа и интегрирования информации блока считывания информации с материально-технических ресурсов и блок принятия решения, вход которого соединен с выходом блока контроля, учета и планирования. (RФ, изобретение №2625681 С2, МПК G06Q 10/04, G06Q 10/06, G06F 17/00 опубл. 10.07.2016, автор Козменков Олег Николаевич, Ефремова Ирина Анатольевна «Устройство контроля, учета, планирования и прогноза при совершенствовании действий с ресурсами».
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности использования дополнительных данных, помимо считываемых. Известные аналоги сложны в пользовании, в известной системе трудно проследить во времени процесс проведения операции по преобразованию вводимых параметров, планируемых и фактически получаемых через любой выбранный промежуток времени.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом заявленной полезной модели является расширение функциональных возможностей и повышение надежности работы контролируемого объекта за счет комплексного анализа технического состояния основных рабочих параметров контролируемого объекта в режиме реального времени, например, оценки степени развития дефектов и уровня опасности возникновения аварийных ситуаций, локализации и идентификации неисправностей контролируемого объекта и его конструктивных элементов (на примере трансформатора).
Технический результат достигается тем, что в устройство анализа технического состояния объектов, состоящее из объекта исследования, блока базы данных, первый выход которого соединен с узлом фиксирования фактических данных на второй момент времени и является узлом блока ввода данных на второй момент времени, второй выход соединен с узлом выбора и фиксирования данных на первый момент времени и является узлом блока ввода данных на первый момент времени, выход последнего соединен с узлом приема и передачи существующих данных того же блока, его выход соединен с узлом фиксирования существующих данных на второй момент времени и является узлом блока ввода данных на второй момент времени, выход которого соединен с узлом фиксирования существующих данных на первый момент времени и является узлом блока ввода данных на первый момент времени, выход узла фиксирования фактических данных на второй момент времени соединен с узлом фиксирования фактических данных на первый момент времени и является узлом блока ввода данных на первый момент времени, его выход и выход узла фиксирования существующих данных на первый момент времени этого же блока соединены с узлом фиксирования различий величин, который является узлом блока ввода данных на первый момент времени, первый выход которого соединен с узлом хранения данных этого же блока, второй выход соединен с узлом вычисления и сравнения параметров существующих и фактических величин этого же блока, согласно полезной модели дополнительно введен блок сбора статистических данных, блок сбора диагностических данных, блок анализа состояния технических объектов инфраструктуры, блок анализа надежности работы технических объектов инфраструктуры, блок принятия решений по повышению надежности объектов инфраструктуры, блок оценки влияния отказов объектов на инфраструктуру, блок фиксирования эксплуатационных и инвестиционных расходов инфраструктуры, блок расчета показателей рисков инфраструктуры, блок расчета остаточного ресурса, выход узла вычисления и сравнения параметров существующих и фактических величин, который является узлом блока ввода данных на первый момент времени соединен с блоком анализа состояния технических объектов инфраструктуры, который имеет три выхода, первый выход соединен с блоком анализа надежности работы технических объектов инфраструктуры, выход которого соединен с блоком принятия решений по повышению надежности объектов инфраструктуры, второй выход блока анализа состояния технических объектов инфраструктуры соединен с блоком оценки влияния отказов объектов на инфраструктуру, выход которого соединен с блоком фиксирования эксплуатационных и инвестиционных расходов инфраструктуры, третий выход блока анализа состояния технических объектов инфраструктуры соединен с блоком расчета показателей рисков инфраструктуры, выход которого соединен с блоком расчета остаточного ресурса, выходы блока расчета показателей рисков инфраструктуры и блока расчета остаточного ресурса объекта инфраструктуры по обратной связи соединены с блоком сбора статистических данных.
Введение дополнительных блока сбора статистических данных, блока сбора диагностических данных, блока анализа состояния технических объектов инфраструктуры, блока анализа надежности работы технических объектов инфраструктуры, блока принятия решений по повышению надежности объектов инфраструктуры, блока оценки влияния отказов объектов на инфраструктуру, блока фиксирования эксплуатационных и инвестиционных расходов инфраструктуры, блока расчета показателей рисков инфраструктуры, блока расчета остаточного ресурса объекта инфраструктуры в устройство расширяет функциональные возможности.
Введение блока сбора статистических данных позволит улучшить устойчивость устройства за счет интегрирования и сбора статистических данных для блока базы данных, блока диагностических данных позволит собирать информацию о техническом состоянии в режиме реального времени для последующей передачи в блок базы данных, блока базы данных позволит организовывать сбор всей поступающей информации, блока анализа состояния технических объектов инфраструктуры позволит расширить функциональные возможности, а так же повысить наглядность и точность поступающей информации, блока анализа надежности работы технических объектов инфраструктуры позволит сформировать общую картину о надежности технического состояния объектов, блока принятия решений по повышению надежности объектов инфраструктуры позволит сформировать рекомендации по повышению надежности технического состояния объектов, блока оценки влияния отказов объектов на инфраструктуру позволит оценить влияние отказов на перевозочный процесс, блока фиксирования эксплуатационных и инвестиционных расходов инфраструктуры позволит увидеть убытки инфраструктуры, блока расчета показателей рисков инфраструктуры позволит рассчитать вероятность выхода из строя объекта, блока расчета остаточного ресурса объекта инфраструктуры позволит рассчитать время работы до отказа, обратные связи блока расчета показателей рисков инфраструктуры и блока расчета остаточного ресурса объекта инфраструктуры соединены с блоком сбора статистических данных, происходит циклическая корректировка за счет обратной связи, в рамках которого сформированы цели и задачи дальнейшего развития, выявлены недостатки, важнейшие проблемы и направления, за которыми необходим дополнительный контроль и оценка. Это можно будет наблюдать как в табличном варианте, так и в графическом, что даст наибольшую видимость и открытость данной ситуации.
На фигуре приведено устройство анализа технического состояния объектов.
Устройство состоит из трансформатора (объекта исследования) 1, блока сбора статистических данных 2, блока сбора диагностических данных 3, блока базы данных 4, блока ввода данных на второй момент времени 5, состоящего из узла фиксирования фактических данных на второй момент времени 6, узла фиксирования существующих данных на второй момент времени 7, блока ввода данных на первый момент времени 8, состоящего из узла фиксирования фактических данных на первый момент времени 9, узла фиксирования существующих данных на первый момент времени 10, узла фиксирования различий величин 11, узла вычисления и сравнения параметров существующих и фактических величин 12, узла хранения данных 13, узла приема и передачи существующих данных 14, узла выбора и фиксирования данных на первый момент времени 15, блока анализа состояния технических объектов инфраструктуры 16, блока анализа надежности работы технических объектов инфраструктуры 17, блок принятия решений по повышению надежности объектов инфраструктуры 18, блока расчета показателей рисков инфраструктуры 19, блок расчета остаточного ресурса объекта инфраструктуры 20, блок оценки отказов объектов на инфраструктуру 21, блок фиксирования эксплуатационных и инвестиционных расходов инфраструктуры 22, выхода 23 и выхода 24.
Устройство работает следующим образом.
В момент времени Т1, с помощью блока сбора диагностических данных 3, который представлен в виде комплекса средств съема (например, датчики) снимают необходимую информацию с объекта исследования 1, под которым понимается трансформатор, затем информация поступает в блок базы данных 4, который предназначен для сбора всей приходящей информации.
Выход блока базы данных 4 соединен с узлом выбора и фиксирования данных на первый момент времени 15, в котором происходит выбор данных и фиксация их значений на первый момент времени. Фиксированная информация поступает на вход узла 14 приема и передачи данных, в котором определяется существующие данные на первый момент времени и передается в узел 7 фиксирования существующих данных, где происходит фиксирование величины данных на второй момент времени блока 5.
Информация о зафиксированной величине ресурсов поступает в узел 10 фиксирования существующих данных в первый момент времени, а затем - на вход узла 11 фиксирования различий величин, где с помощью программных (или других средств) фиксируются отклонения показателей, откуда передается в узел вычисления и сравнения параметров существующих и фактических данных 12. В узле 12 происходит расчет основных параметров трансформатора и определяются критические значения данных. С узла 11 фиксирования различий данных информация параллельно поступает в узел 13 хранения данных, где с помощью программных (или других средств) фиксируются результаты для каждого цикла работ, где можно наглядно увидеть всю текущую информацию в режиме реального времени. С узла 12 вычисления и сравнения параметров существующих и фактических данных информация передается в блок 16 анализа надежности состояния технических объектов, который предназначен для определения состояния параметров в устройстве, управления процессами до получения полного согласования существующих показателей и фактических путем ввода в следующем цикле работ значений, полученных в предыдущем цикле.
Затем с выхода блока 16 анализа надежности состояния технических объектов информация поступает в блок 17 анализа надежности работы технических объектов инфраструктуры, который предназначен для выявления перспектив развития действий с показателями при помощи сопоставления данных в каждом цикле работ, после чего информация поступает в блок 18 принятия решений по повышению надежности объектов инфраструктуры. После анализа всей полученной информации составляется прогноз надежности трансформатора в блоке 18 принятия решений по повышению надежности объектов инфраструктуры (например, предлагается решение проблемы, даются рекомендации, руководитель, зная эту информацию, может принять решение и спланировать свои действия по производству ремонтных или монтажных работ). Так же информация с блока 16 анализа надежности состояния технических объектов поступает в блок 21 оценки влияния отказов объектов на инфраструктуру, где предлагаются рекомендации по поддержанию объекта в рабочем состоянии, оттуда информация поступает в блок 22 фиксирования эксплуатационных и инвестиционных расходов инфраструктуры, где ведется учет всех эксплуатационных и инвестиционных убытков. Третьим выходом блок 16 анализа надежности состояния технических объектов соединен с блоком 19 расчета показателей рисков инфраструктуры, где производится детальный расчет выхода из строя объекта, оттуда информация поступает в блок 20 расчета остаточного ресурса, где производится расчет времени работы объекта до выхода его из рабочего нормального состояния.
В момент времени Т2 информация поступает с блока 2 сбора статистических данных, в котором содержится информация по ремонтам трансформаторов, по техническому обслуживанию трансформаторов, откуда происходит передача данных в блок 4 базы данных.
С выхода блока 4 базы данных информация поступает в узел 6 фиксирования фактических данных на второй момент времени, в котором происходит фиксация фактических данных, а затем передается в узел 9 фиксирования фактических данных на первый момент времени. Далее информация о полученных данных поступает в узел 11 фиксирования различий величин, после чего передается узел 12 вычисления и сравнения параметров существующих и фактических данных. В узле 12 происходит расчет основных данных трансформаторов, смоделированных ранее, и результат сравнивается с ранее поступившими данными. Если существующие данные не совпадает с фактическими, то происходит коррекция блока 16 анализа состояния технических объектов инфраструктуры и соответственно блока 17 анализа надежности работы технических объектов инфраструктуры, блока 18 принятия решений по повышению нажежности объектов инфраструктуры, блока 19 расчета показателей рисков инфраструктуры, блока 20 расчета остаточного ресурса, блока 21 оценки отказов объектов на инфраструктуру, блока 22 фиксирования эксплуатационных и инвестиционных расходов инфраструктуры. После этого фактические данные принимаются данными на первый момент времени. Если существующая величина ресурса совпадает с фактической, то в блоке 16 анализа состояния технических объектов инфраструктуры не происходит никаких изменений.
Входом предлагаемого устройства является вход 2 выходом является выход 23 и 24.
Предлагаемое устройство позволяет снизить аварийность за счет повышения достоверности диагностического контроля технического состояния контролируемого объекта, снизить затраты на его ремонт и техническое обслуживание до 30% и повысить ресурс оборудования.