CZ15686U1 - Diagnostický monitorovací systém pro včasnou výstrahu obsluze, zvláště v průmyslových provozech - Google Patents

Description

Diagnostický monitorovací systém pro včasnou výstrahu obsluze, zvláště v průmyslových provozech

Oblast techniky

Technické řešení se týká diagnostického monitorovacího systému, určeného k poskytnutí včasné 5 komplexní informace obsluze, zvláště v průmyslových provozech při vzniku přechodových dějů, na bázi pokročilého pravděpodobnostního modelu s akumulovanou znalostí zkušeného operátora.

Dosavadní stav techniky

V současnosti se zprostředkování informací obsluhám v řídicích obslužných centrech průmyslových provozů o závažném stavu sledovaného objektu uskutečňuje především poskytováním poruchových světelných a zvukových signalizací (alarmů generovaných obvykle systémem řízení alarmů), které předávají alarmy obsluze pracovní stanice standardního informačního počítačového systému. Tento systém umožňuje obsluze kontrolovat provoz sledovaného objektu a kvitovat (potvrdit) alarmy, které mají vztah k poruchám technologického zařízení a poruchám zařízení automatických systémů řízení technologického procesu. Obsluha pracovní stanice musí reagovat na každou jednotlivou poruchovou signalizaci jejím odkvitováním. Touto činností obsluha potvrzuje (a potvrzení je archivováno), že si je vědoma dané poruchové signalizace a že podle typu a priority, například poplach, výstraha s ochranou, výstraha poruchové signalizace, provede odpovídající technologické zásahy.

Dalšími informačními zdroji obvykle bývají pevné zvukové nebo obrazové alarmy o činnostech automatického systému řízení technického provozu, zvukové a světelné signalizace prvopříčin o činnostech zásahu ochranných a bezpečnostních systémů a rovněž informace z technologických nebo velkoplošných displejů počítačového informačního systému. Na výzvu (pevnou nebo aktualizovanou volbu) jsou výše uvedené informační zdroje podle potřeb obsluh doplňovány grafickým zobrazováním vybraných důležitých procesních parametrů, obvykle v kartézských souřadnicích v reálném Čase, přičemž závisle proměnné veličiny jsou znázorňovány ve víceosém uspořádání.

Souhrnně výše uvedené informační prostředky poskytují obsluhám v řídicích centrech průmyslových provozů informace s cílem mj. průběžně sledovat správnou odezvu zařízení průmyslového provozu na vznik abnormální situace (poruchové odpojení zařízení, systému, prvku) a usnadnit případný korekční řídicí ruční zásah v situacích, kdy dochází k dílčímu selhání prostředků automatického řízení technologických procesů. Při rychlých přechodových procesech v průmyslových provozech (vyvolaných náhlým odpojením technologického zařízení - například turbín, napáječek v energetických provozech, kompresorů v chemickém provozu nebo ventilátorů v klimatizačních komplexech apod.) bývá i pro vysoce kvalifikovanou obsluhu v řídicích centrech těchto provozů velmi nesnadné se rychle a správně orientovat v průběhu probíhajícího rychlého přechodového děje po jeho náhlém neočekávaném vzniku.

Hlavní průvodní nevýhodou popsaného současného stavu je, že kvalifikovaná obsluha řídicích center je při rychlých přechodových dějích v průmyslových provozech zpočátku zahlcena množstvím výstupních informací, které generují dostupné informační zdroje. Vzhledem ke složitosti a rychlosti probíhajících procesů jsou obvykle při těchto dějích řídicí centra značně přehlcena alarmy a velkým množstvím průvodních generovaných světelných a zvukových signalizací.

V dané situaci je pro obsluhu průmyslového provozu objektivně prakticky nemožné se rychle a správně orientovat v probíhajícím rychlém přechodovém ději, očekává se však a je obvyklé, že při nezvládnutí přechodového děje prostředky automatického řízení je průmyslový provoz uve45 den automatickým zásahem limitačních, ochranných či zabezpečovacích systémů do bezpečného stabilního stavu. Z hlediska úrovně obslužných dozorovacích činností v řídicích centrech je však žádoucí, aby i v případě dílčího selhání zařízení, zejména při kumulaci vícenásobných závislých či nezávislých poruch, komplikovaných dějích nebo dějích doprovázených absencí činnosti

-1 CZ 15686 Ul limitačních resp. ochranných systémů, byl průmyslový provoz v uvedených situacích spolehlivě a včas obsluhami odstaven ve chvíli, kdy je to nezbytně nutné a naopak nebyl zbytečně vyřazen obsluhami z činnosti v nepřehledných situacích, kdy to objektivně naopak nutné není. V prvém případě je žádoucí uskutečnit včasný obslužný úkon a odvrátit závažnější následky, například předejít poškození investičně náročných provozních celků či ohrožení bezpečnosti obsluh, ve druhém případě naopak na základě adekvátně podporovaného rozhodovacího procesu uváženě zachovat provoz zařízení, a tak docílit vyšší disponibility průmyslového provozu.

Podstata technického řešení

Technické řešení si klade za cíl odstranit uvedenou hlavní nevýhodu dosavadního způsobu zprostředkování informací z technologického procesu obsluhám v průmyslových provozech při vzniku rychlých přechodových dějů, přičemž uvedeného cíle se dosahuje diagnostickým monitorovacím systémem pro včasnou výstrahu podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že k prvnímu bloku on-line monitorování vybraného souboru technologických veličin je přiřazen druhý blok on-line vyhodnocování množiny prahových mezí monitorovaných technologických veličin, opatřený výstupem pro připojení třetího bloku on-line pravděpodobnostního hodnocení cílové hypotézy - hodnocení úrovně a povahy výzvy k události ve sledovaném objektu, přičemž informační displej obsahuje alespoň první zobrazovací segment s blokem parametrových polygonálně uspořádaných informací z prvního bloku on-line monitorování vybraného souboru technologických veličin, druhý zobrazovací segment s blokem stavových informací z druhého bloku on-line vyhodnocování množiny prahových mezí technologických veličin a třetí zobrazovací segment s blokem globální informace o úrovni a povaze výzvy k události ve sledovaném objektu, propojený s výstupem třetího bloku on-line pravděpodobnostního hodnocení cílové hypotézy.

Účinek technického řešení spočívá zvláště v tom, že průběžným monitorováním vybraného souboru charakteristických vstupních proměnných, představující s určitou spolehlivostí měřené analogové a/nebo binární údaje z běžných provozních měřicích obvodů v průmyslovém provozu a jejich průběžným vyhodnocováním, se zjišťuje překročení či vymizení stanovených prahových mezí, přičemž současně probíhá on-line pravděpodobnostní výpočtové ocenění vážnosti výzvy ke sledované provozní události z těchto údajů s využitím on-line statistické simulace stavu vývoje cílové hypotézy dynamického děje monitorované události pro objektivní kvantifikaci povahy a míry rozvoje monitorované události, která se průběžně a přehledně zobrazuje na informačním displeji sledovaného objektu formou akumulované informace na úrovni okamžité globální informace o závažnosti a povaze výzvy k monitorované události, stavové informace a parametrové polygonální informace.

Diagnostický monitorovací systém pro včasnou výstrahu podle technického řešení umožňuje kvalifikovaným obsluhám složitých průmyslových provozů při vzniku a průběhu rychlých přechodových dějů získat včas komplexní dynamickou informaci o průběhu monitorované události a tím umožnit řídit proces kontroly průběhu rychlého děje, neboť poskytuje vyšší úroveň odvozené - dynamické - informace o průběhu rychlého přechodového děje ve vztahu k monitorované události (vybranému stavu zařízení, systému, prvku) aktuálním zobrazením toho, zda povaha výzvy k monitorované události sílí nabývá na významu, nebo naopak pomíjí - ztrácí na významu.

Další účinek diagnostického monitorovacího systému pro včasnou výstrahu podle technického řešení spočívá v tom, že představuje jednoduchý, přesný, spolehlivý a věrohodný podpůrný prostředek pro včasné a rychlé rozhodování obsluhy při kontrole průběhu rychlého děje v průmyslovém provozu, zejména za účelem včas odstavit zařízení, systém či průmyslový provoz z činnosti při komplikovaném průběhu přechodových procesů a předejít tak závažnějším, například bezpečnostním následkům, zachovat zařízení, systém, či průmyslový provoz v činnosti při komplikovaných dějích, kdy jinak, bez využití navrhovaného řešení diagnostického monitorovacího systému, při ztrátě kontroly člověka nad průběhem komplikovaného procesu, je zařízení, systém

-2CZ 15686 Ul či průmyslový provoz vynuceně vyřazováno z činnosti, a zabránit tak zbytečným ekonomickým ztrátám.

Přehled obrázků na výkresech

Další výhody a účinky technického řešení jsou patrny z připojeného výkresu, kde jediný obrázek 5 značí schematický příklad zapojení diagnostického monitorovacího systému pro včasnou výstrahu obsluze v průmyslovém provozu.

Příklad provedení technického řešení

Diagnostický monitorovací systém pro včasnou výstrahu obsluze, zvláště v průmyslových provozech, obsahuje první blok i on-line monitorování vybraného souboru 2 technologických veličin ío přes datovou sběrnici 3 a informační displej 4 pro zobrazení informací o sledovaném objektu průmyslového provozu. K prvnímu bloku 1 on-line monitorování vybraného souboru 2 technologických veličin je přiřazen druhý blok 5 on-line vyhodnocování množiny prahových mezí monitorovaných technologických veličin, opatřený výstupem 6 pro připojení třetího bloku 7 on-line pravděpodobnostního hodnocení cílové hypotézy - hodnocení úrovně a povahy výzvy k události ve sledovaném objektu.

Informační displej 4 obsahuje alespoň první zobrazovací segment 8 s blokem parametrových polygonálně uspořádaných informací z prvního bloku i on-line monitorování vybraného souboru 2 technologických veličin, druhý zobrazovací segment 9 s blokem stavových informací z druhého bloku 5 on-line vyhodnocování množiny prahových mezí technologických veličin a třetí zobrazovací segment 10 s blokem globální informace o úrovni a povaze výzvy k události ve sledovaném objektu a propojený s výstupem H třetího bloku 7 on-line pravděpodobnostního hodnocení cílové hypotézy.

Diagnostický monitorovací systém pro včasnou výstrahu obsluze průběžně monitoruje vybraný soubor charakteristických vstupních proměnných - představujících v podstatě měřené údaje vstupních veličin z technologického procesu obsahující funkce spolehlivosti měřených analogových a/nebo binárních údajů z běžných provozních měřicích obvodů v průmyslovém provozu a jejich průběžným vyhodnocováním zjišťuje překročení či vymizení stanovených mezí, přičemž současně probíhá on-line pravděpodobnostní výpočtové ocenění vážnosti výzvy ke sledované provozní události z těchto údajů s využitím on-line statistické simulace stavu vývoje - cílové hypotézy - dynamického děje monitorované události pro objektivní kvantifikaci povahy a míry rozvoje monitorované události, která se pak průběžně zobrazuje na informačním displeji 4 sledovaného objektu formou akumulované informace na úrovni okamžité globální informace o závažnosti a povaze výzvy k monitorované události, stavové informace a parametrové polygonální informace.

Systém je v podstatě založen na pokročilém pravděpodobnostním modelu a využívá on-line statistickou simulaci v reálném čase a s jejím využitím průběžně vytváří pravděpodobnostní cílovou hypotézu pro objektivní kvantifikaci povahy a míry rozvoje monitorované události. Pravděpodobnostní model nepracuje přímo s analogovými a/nebo binárními hodnotami, ale se spolehlivostmi, resp. s funkcemi spolehlivosti, které jsou současně s těmito hodnotami obsaženy v pravděpodobnostním modelu.

Celkovým informačním výstupem diagnostického monitorovacího systému je tedy tzv. informace do hloubky, nesoucí komplexní, koncentrovanou a objektivizovanou odbornou výpověď o závažnosti (povaze) výzvy k monitorované události a jejích symptomech, která je průběžně zobrazovaná ve třech úrovních na displeji 4.

Globální úroveň zobrazení - zobrazuje se povaha výzvy a zahrnuje: úroveň bez výzvy, základní výzva, vážná výzva a extrémní výzva, jako výstup on-line pokročilého pravděpodobnostního hodnocení.

-3CZ 15686 Ul

Stavová úroveň zobrazení - zobrazuje aktuální stav dosažení nebo vymizení charakteristických mezí na vstupu pokročilého pravděpodobnostního modelu ve vztahu k monitorované události.

Parametrová úroveň zobrazení - zobrazuje relevantní parametry a jejich aktuální digitální hodnoty v systematickém dispozičním polygonálním uspořádání.

Informace do hloubky obsahuje objektivizovanou odbornou výpověď, kvantifikovanou aktuální povahou výzvy k monitorované události, která sílí, když se provozní situace při přechodovém ději zhoršuje, resp. pomíjí v případě, že se provozní situace při přechodovém ději zlepšuje a přechodový děj ztrácí na významu.

Průmyslová využitelnost

Uplatnění diagnostického monitorovacího systému podle tohoto technického řešení v průmyslovém provozu umožní udržovat v každém časovém okamžiku názorný dynamický pohled na vybrané procesy, resp. technologické uzly, při rychlých dějích, zkrátit dobu nutnou k souběžnému zpracování - sledování - více informací obsluhou průmyslového provozu a zlepšit odezvu obou činitelů, člověka i sledovaného objektu. V důsledku tohoto souladu činností je zvyšována bezpečnost a spolehlivost průmyslového provozu. Systém podle technického řešení je zvláště aplikovatelný na provoz jaderných elektráren, kdy řeší otázku poskytnutí spolehlivé, přesné, rychlé, komplexní a koncentrované informační podpory obsluze jaderné elektrárny při řízení přechodových procesů reaktorového bloku tím, že poskytuje obsluze dynamický pohled na průběh řízené a obsluhou kontrolované vybrané události, aby se dosáhlo vyšší úrovně bezpečnosti reaktorového bloku a jeho vyšší disponibility k výrobě elektrické energie.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Diagnostický monitorovací systém pro včasnou výstrahu obsluze, zvláště v průmyslových provozech, obsahující první blok (1) on-line monitorování vybraného souboru (2) technologických veličin přes datovou sběrnici (3) a informační displej (4) pro zobrazení informací o sledo25 váném objektu průmyslového provozu, vyznačující se tím, že k prvnímu bloku (1) on-line monitorování vybraného souboru (2) technologických veličin je přiřazen druhý blok (5) on-line vyhodnocování množiny prahových mezí monitorovaných technologických veličin, opatřený výstupem (6) pro připojení třetího bloku (7) on-line pravděpodobnostního hodnocení cílové hypotézy - hodnocení úrovně a povahy výzvy k události ve sledovaném objektu, přičemž

   30 informační displej (4) obsahuje alespoň první zobrazovací segment (8) s blokem parametrových polygonálně uspořádaných informací z prvního bloku (1) on-line monitorování vybraného souboru (2) technologických veličin, druhý zobrazovací segment (9) s blokem stavových informací z druhého bloku (5) on-line vyhodnocování množiny prahových mezí technologických veličin a třetí zobrazovací segment (10) s blokem globální informace o úrovni a povaze výzvy k události

   35 ve sledovaném objektu, propojený s výstupem (11) třetího bloku (7) on-line pravděpodobnostního hodnocení cílové hypotézy.