RU2420811C2

RU2420811C2 - Interactive teaching system and method

Info

Publication number: RU2420811C2
Application number: RU2009131539/12A
Authority: RU
Inventors: Виталий Анатольевич Маркелов (RU); Виталий Анатольевич Маркелов; Вячеслав Александрович Михаленко (RU); Вячеслав Александрович Михаленко; Анатолий Иванович Титов (RU); Анатолий Иванович Титов; Алексей Станиславович Маслов (RU); Алексей Станиславович Маслов; Елена Геннадьевна Леонтьева (RU); Елена Геннадьевна Леонтьева; Леонид Сергеевич Потапов (RU); Леонид Сергеевич Потапов; Дмитрий Евгеньевич Шарыгин (RU); Дмитрий Евгеньевич Шарыгин; Алексей Дмитриевич Завьялов (RU); Алексей Дмитриевич Завьялов
Original assignee: ООО "Газпром трансгаз Томск"
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2011-06-10
Also published as: RU2009131539A

Abstract

FIELD: information technology.

SUBSTANCE: interactive teaching system has functional equipment mock-ups, parametre simulators, a system of telemechanical apparatus, a compressor section (CS) automated control system, an automated workstation (AWS) for the company dispatch operator and automated workstations for operators, connected by a high-efficiency data-transmission network and is characterised by that it also includes equipment for main and auxiliary objects of a main gas pipeline (MP), a compressed air system, emulators of the automated control system (ACS) of objects of the MP, automated workstations for students and a video monitoring system, AWS for the teacher which is fitted with firmware for controlling technological and educational processes and an interpreter for creating scenarios.

EFFECT: use of said interactive teaching system and method significantly increases efficiency and quality of teaching students by obtaining and processing service skills and using manufacturing equipment, controlling manufacturing processes in standard and non-standard modes of operation, teaching time is significantly shorter.

23 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системе и способу обучения и может быть использовано для групповой и/или индивидуальной подготовки и повышения квалификации персонала, эксплуатирующего и обслуживающего сложное техническое оборудование, например основных и вспомогательных объектов магистрального газопровода (МГ).The invention relates to a system and method of training and can be used for group and / or individual training and advanced training of personnel operating and servicing sophisticated technical equipment, for example, the main and auxiliary facilities of the main gas pipeline (MG).

Из существующего уровня техники известен комплексный тренажер Северной водопроводной станции, который является программно-техническим средством, содержащим математическую модель энергообъекта, рабочие места пользователей на базе персональных компьютеров, рабочее место инструктора для осуществления управления работой тренажера, предназначенный для формирования и совершенствования у обучаемых навыков и умений по управлению энергообъектом в штатных и аварийных ситуациях. Обучение проводится в реальном замедленном и ускоренном масштабе времени на основе заложенных четырех автоматизированных сценариев типовых оперативных переключений и четырех сценариев противоаварийных тренировок. Действие тренирующегося с последующей возможностью анализа и выявления ошибок осуществляется посредством автоматического ведения протокола (см. статью «Реализация IT-тренажеров для подготовки персонала энергопотребляющих предприятий современной промышленности инфраструктуры. Новые разработки» д.т.н. Магид С.И., к.т.н. Архипова Е.Н.; Кудинов В.В., Богачев О.А.).From the existing level of technology, a complex simulator of the Northern Waterworks station is known, which is a software and hardware tool containing a mathematical model of an energy object, user workstations based on personal computers, an instructor's workplace for controlling the operation of the simulator, designed to form and improve the skills and abilities of students on managing an energy facility in regular and emergency situations. The training is conducted in real slow and fast time based on four automated scenarios of typical operational switching and four emergency training scenarios. The action of the trainee with the subsequent possibility of analyzing and identifying errors is carried out by automatically maintaining a protocol (see the article “Implementation of IT simulators for training personnel of energy-consuming enterprises of the modern infrastructure industry. New developments”, Doctor of Technical Sciences Magid S.I., Ph.D. .n. Arkhipova E.N .; Kudinov V.V., Bogachev O.A.).

Близким аналогом заявленного изобретения является полигон полномасштабного специализированного тренажера учебного центра МГУП «Мосводоканал», предназначенный для обучения, аттестации и переподготовки персонала (см. статью «Реализация IT-тренажеров для подготовки персонала энергопотребляющих предприятий современной промышленности инфраструктуры. Новые разработки» д.т.н. Магид С.И., к.т.н. Архипова Е.Н.; Кудинов В.В., Богачев О.А.). Хотя данный тренажер содержит пять реально действующих ячеек типа КСО-298 с коммутационным оборудованием и устройствами защиты и компьютерный тренажер на базе всережимной математической модели энергообъекта, он представлен лишь энергообъектами, которые не связаны с компьютерной частью и работают независимо друг от друга. Хотя обучение проводится на реальном оборудовании полигона и дополняется многократным повторением тех же операций на компьютерной части посредством пяти сценариев «правильных действий» и четырех сценариев противоаварийных тренировок или по заданию инструктора в свободной форме, не предоставляется комплексного режима функционирования с информационным обменом между действующим оборудованием и компьютерной частью.A close analogue of the claimed invention is a training ground for a full-scale specialized simulator of the training center of MGUP Mosvodokanal, intended for personnel training, certification and retraining (see the article "Implementation of IT simulators for training personnel of energy-consuming enterprises of the modern infrastructure industry. New developments", Doctor of Technical Sciences Magid S.I., Ph.D. Arkhipova E.N .; Kudinov V.V., Bogachev O.A.). Although this simulator contains five real-life cells of the KSO-298 type with switching equipment and protection devices and a computer simulator based on an all-mode mathematical model of an energy object, it is represented only by energy objects that are not connected to the computer part and operate independently of each other. Although the training is carried out on real equipment of the training ground and is supplemented by repeated repetition of the same operations on the computer part by means of five scenarios of “correct actions” and four scenarios of emergency exercises or on the instructions of the instructor in free form, a complex mode of operation with information exchange between the existing equipment and computer is not provided part.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип системы интерактивного обучения, является Лаборатория Автоматизации Единой системы газоснабжения (ЕСГ) РФ (см. статью журнала «Сфера Нефтегаз», полугодовой № 1 2008 «Организация повышения квалификации специалистов в области автоматизации на базе действующих стендов последнего поколения средств АСУ ТП» Р.Я.Берман, Попадько, Ю.В.Раушкин, ОАО «Газавтоматика» ОАО «Газпром»).The closest technical solution chosen for the prototype of the interactive learning system is the Automation Laboratory of the Unified Gas Supply System (UGSS) of the Russian Federation (see the article of the journal “Sphere Neftegaz”, semi-annual No. 1 2008 “Organization of advanced training of specialists in the field of automation on the basis of existing stands of the latest generation ACS TP funds ”R.Ya. Berman, Popadko, Yu.V. Raushkin, OJSC“ Gazavtomatika ”OJSC“ Gazprom ”).

Лаборатория Автоматизации ЕСГ РФ представляет собой модель отраслевой многоуровневой системы автоматизации технологических процессов (ТП) добычи, транспорта и распределения газа, выбранная в качестве прототипа, включает действующие макеты оборудования, имитаторы физических сигналов, комплекс средств телемеханики, систему автоматизированного управления компрессорного цеха (САУ КЦ), автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера предприятия и автоматизированные рабочие места операторов, объединенные высокопроизводительной сетью передачи данных.The UGSS Automation Laboratory of the Russian Federation is a model of an industry multilevel system for automating technological processes (TP) for gas production, transport and distribution, selected as a prototype, includes operating equipment mock-ups, physical signal simulators, a set of telemechanics, an automated control system for a compressor workshop (ACS CC) , an automated workplace (AWP) of an enterprise dispatcher and automated workstations of operators united by a high-performance network data.

Основной принцип, реализованный в программно-технических средствах лаборатории для удобства организации учебного и творческого процессов, заключается в наличии двух режимов: автономного, при котором каждый стенд может работать самостоятельно, без информационного взаимодействия и не влияя на функционирование прочих; и комплексного, при котором обеспечивается информационный обмен между стендами и макетами от датчика или имитатора до АРМ диспетчера всех уровней. При комплексном режиме не требуется одновременного участия всех стендов - он может быть реализован между любым их числом, однако только в соответствии с иерархией управления.The main principle implemented in the laboratory software and hardware for the convenience of organizing educational and creative processes is two modes: autonomous, in which each stand can work independently, without information interaction and without affecting the functioning of others; and integrated, in which information exchange between the stands and mock-ups is provided from the sensor or simulator to the workstation of the dispatcher of all levels. In complex mode, simultaneous participation of all stands is not required - it can be implemented between any number of stands, however, only in accordance with the management hierarchy.

Данная система не позволяет проводить обучение на полномасштабном действующем оборудовании объектов, создавать виртуальные объекты и их САУ, централизованно управлять, контролировать и анализировать учебный процесс в реальном режиме времени.This system does not allow training on the full-scale existing equipment of objects, create virtual objects and their self-propelled guns, centrally manage, control and analyze the educational process in real time.

Известен способ интерактивного обучения (заявка на изобретение 2004115412/09, 21.05.2004, система и способ интерактивного обучения), выбранный в качестве прототипа, который заключается в том, что в соответствии с целями и задачами обучения слушатели проходят обучение по сценарию индивидуально и/или в группах при участии преподавателя, осуществляющего организацию и контроль за учебным процессом с АРМ преподавателя, связанного с базой данных, а также каналов и средств связи, оснащенных соответствующим программным и аппаратным обеспечением. Данный способ дает только теоретические знания и контроль их усвоения и не позволяет проводить отработку практических навыков.A known method of interactive learning (application for invention 2004115412/09, 05/21/2004, system and method of interactive learning), selected as a prototype, which consists in the fact that in accordance with the goals and objectives of the training, students are trained according to the script individually and / or in groups with the participation of the teacher, organizing and monitoring the educational process with the teacher's workstation, connected with the database, as well as communication channels and means equipped with appropriate software and hardware. This method provides only theoretical knowledge and control of their assimilation and does not allow the development of practical skills.

Для решения указанных выше проблем задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание интерактивной системы и способа обучения для повышения уровня, качества и эффективности обучения путем отработки практических навыков с использованием полномасштабного действующего оборудования объектов, создания виртуальных объектов и их САУ, централизованного управления, контроля и анализа учебного процесса в реальном режиме времени.To solve the above problems, the task to which the claimed invention is directed is to create an interactive system and a training method to improve the level, quality and effectiveness of training by developing practical skills using full-scale existing equipment of objects, creating virtual objects and their self-propelled guns, centralized management, monitoring and analysis of the educational process in real time.

Поставленная задача решается тем, что система интерактивного обучения, как и прототип, содержит действующие макеты оборудования, имитаторы параметров, комплекс средств телемеханики, систему автоматизированного управления КЦ, АРМ диспетчера предприятия и автоматизированные рабочие места операторов, объединенные высокопроизводительной сетью передачи данных, согласно изобретению в нее дополнительно введено оборудование основных и вспомогательных объектов МГ, система сжатого воздуха, эмуляторы САУ объектов МГ, автоматизированные рабочие места обучаемых и комплекс видеонаблюдения, АРМ преподавателя, которое снабжено аппаратно-программным обеспечением для управления технологическими и учебным процессами и интерпретатором для создания сценариев.The problem is solved in that the interactive training system, like the prototype, contains active equipment mock-ups, parameter simulators, a set of telemechanics, a control center automated control system, an enterprise dispatcher workstation and automated operator workstations united by a high-performance data transmission network, according to the invention therein in addition, equipment was introduced for the main and auxiliary facilities of the MG, a compressed air system, emulators of self-propelled guns of MG facilities, automated work Chiyo places for trainees and complex video, the teacher workstation, which is equipped with hardware and software for management of technological processes and training and interpreter for scripting.

Рационально, что система интерактивного обучения включает электроприводной компрессор и ресивер, обеспечивающие сжатым воздухом в качестве рабочего тела постоянную работу действующего оборудования объектов МГ.It is rational that the interactive learning system includes an electric drive compressor and a receiver that provide compressed air as a working fluid to the permanent operation of the existing equipment of the MG facilities.

Целесообразно, что система интерактивного обучения включает оборудование основных объектов МГ, которое является полномасштабным и/или действующим оборудованием.It is advisable that the interactive training system includes the equipment of the main facilities of the MG, which is full-scale and / or operating equipment.

Предусмотрено, что отдельные объекты МГ - крановый узел и камера приема-запуска очистных устройств - смонтированы в единый объект с соблюдением конструктивных и технологических параметров.It is envisaged that individual MG facilities - a crane unit and a receiving-launch chamber of treatment devices - are mounted in a single object in compliance with the design and technological parameters.

Рационально, что система интерактивного обучения включает макеты магистральных и наружных труб газопровода типовых размеров с катушками и технологическими отверстиями, гидропневмоприводной шаровой кран с выполненными разрезами пневмопривода и запирающего устройства с действующей системой гидропривода, макет мультициклонного пылеуловителя с выполненными разрезами мультициклонной части.It is rational that the interactive learning system includes mock-ups of main and external gas pipes of standard sizes with coils and technological holes, a hydropneumatic ball valve with cuts of the pneumatic actuator and a locking device with an operating hydraulic drive system, a prototype of a multi-cyclone dust collector with cuts of the multicyclone part.

Целесообразно, что действующее оборудование представлено автоматизированной газораспределительной станцией, в которую входит блок переключений, блок редуцирования газа, блок одоризации газа с емкостью хранения одоранта, узел учета газа, блок подогрева газа, газораспределительный пункт и водогрейный котел, вместо одоранта используется ароматизированная жидкость.It is advisable that the existing equipment is represented by an automated gas distribution station, which includes a switching unit, a gas reduction unit, a gas odorization unit with an odorant storage tank, a gas metering unit, a gas heating unit, a gas distribution point and a boiler, instead of an odorant, a flavored liquid is used.

Предусмотрено, что система интерактивного обучения включает участок подземного газопровода с действующей станцией катодной защиты.It is envisaged that the interactive training system includes a section of an underground gas pipeline with an existing cathodic protection station.

Рационально, что система интерактивного обучения включает макет газотурбинного газоперекачивающего агрегата с нагнетателем и системой маслоснабжения.It is rational that the interactive learning system includes a model of a gas turbine gas pumping unit with a supercharger and an oil supply system.

Целесообразно, что система интерактивного обучения включает оборудование вспомогательных объектов МГ, которое является полномасштабным и/или действующим.It is advisable that the interactive training system includes the equipment of auxiliary facilities of the MG, which is full-scale and / or operational.

Предусмотрено, что система интерактивного обучения включает действующую колонку газовую, в состав которой входят пульт оператора, кассета баллонов со сжатым воздухом, емкость, имитирующую бак автомобиля.It is envisaged that the interactive learning system includes a working gas column, which includes an operator console, a cartridge of compressed air cylinders, a tank simulating a car tank.

Рационально, что система интерактивного обучения включает макеты высоковольтной ячейки с выключателем, опор воздушной линии электропередач, трансформаторную подстанцию, щит постоянного тока с выпрямителем, действующую аварийную дизельную электростанцию.It is rational that the interactive learning system includes mock-ups of a high-voltage cell with a switch, overhead power transmission towers, a transformer substation, a DC board with a rectifier, an operating emergency diesel power station.

Целесообразно, что система интерактивного обучения включает макет блочной котельной с выполненными разрезами водогрейного котла, расширительного бака и центробежного насоса, с действующими контрольно-измерительными приборами и шкафом автоматического управления котельной.It is advisable that the interactive learning system includes a mock-up of a block boiler room with cuts of a water boiler, an expansion tank and a centrifugal pump, with operating instrumentation and an automatic control cabinet for the boiler room.

Предусмотрено, что система интерактивного обучения включает колодец для проведения газоопасных работ.It is envisaged that the interactive training system includes a well for gas hazardous work.

Рационально, что система интерактивного обучения включает действующие объекты теплоснабжения, объекты вентиляции, объекты электроснабжения.It is rational that the interactive learning system includes existing heat supply facilities, ventilation facilities, and power supply facilities.

Целесообразно, что система интерактивного обучения включает действующий мобильный бензоэлектрический агрегат с осветительной установкой.It is advisable that the interactive learning system includes an existing mobile gas-electric unit with a lighting installation.

Предусмотрено, что система интерактивного обучения включает электроприводную кран-балку с такелажной оснасткой.It is envisaged that the interactive training system includes an electric-powered crane-beam with rigging equipment.

Рационально, что имитаторы могут пропускать и/или подменять параметры с оборудования объектов МГ, работа которых может меняться посредством сценариев с АРМ преподавателя.It is rational that simulators can skip and / or substitute parameters from the equipment of MG facilities, whose work can be changed through scripts with the teacher's workstation.

Целесообразно использование эмуляторов, предназначенных для создания виртуальных объектов МГ и их САУ, работа которых может меняться посредством сценариев с АРМ преподавателя.It is advisable to use emulators designed to create virtual objects of MG and their self-propelled guns, the work of which can be changed through scripts with the teacher's workstation.

Предусмотрено, что система интерактивного обучения содержит автоматизированные рабочие места оператора КЦ автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС) и энергетика.It is envisaged that the interactive training system contains automated workstations of the operator of the CC of an automobile gas-filling compressor station (CNG filling station) and power engineering.

Рационально, что система интерактивного обучения содержит автоматизированные рабочие места обучаемых, отображающие текущее состояние объектов МГ.It is rational that the interactive learning system contains automated workstations of trainees that display the current state of MG facilities.

Целесообразно, что система интерактивного обучения содержит комплекс видеонаблюдения за оборудованием объектов МГ, который предназначен для обработки и управления видеопотоком с камер видеонаблюдения.It is advisable that the interactive learning system contains a video surveillance system for equipment of MG facilities, which is designed to process and control the video stream from video surveillance cameras.

Также поставленная задача решается тем, что способ интерактивного обучения, заключающийся в том, что, как и в прототипе, в соответствии с целями и задачами обучения слушатели проходят обучение по сценарию индивидуально и/или в группах при участии преподавателя, осуществляющего организацию и контроль за учебным процессом с АРМ преподавателя, связанного с базой данных, а также каналов и средств связи, оснащенных соответствующим программным и аппаратным обеспечением. В соответствии с изобретением обучение слушателей проводят на полномасштабном и/или действующем оборудовании основных и вспомогательных объектов, автоматизированных рабочих местах операторов и АРМ диспетчера, при этом преподаватель задает и/или изменяет сценарии работы оборудования объектов МГ и/или их САУ, а также управляет, контролирует и анализирует процесс обучения через комплекс видеонаблюдения и организует обучение в автономном и/или комплексном режимах работы системы.The task is also solved by the fact that the method of interactive learning, which consists in the fact that, as in the prototype, in accordance with the goals and objectives of the training, students are trained according to the script individually and / or in groups with the participation of a teacher who organizes and controls the training a process with a teacher’s workstation related to the database, as well as communication channels and means equipped with appropriate software and hardware. In accordance with the invention, students are trained on full-scale and / or operating equipment of the main and auxiliary facilities, automated workstations of operators and dispatcher workstations, while the teacher sets and / or changes the operating scenarios of equipment of MG facilities and / or their self-propelled guns, and also manages, monitors and analyzes the learning process through a complex of video surveillance and organizes training in autonomous and / or integrated modes of the system.

Предусмотрено, что в способе интерактивного обучения изменение сценариев преподаватель осуществляет посредством изменения текущих параметров оборудования в реальном режиме времени и/или создания сценариев работы оборудования объектов МГ с использованием интерпретатора.It is envisaged that in the method of interactive learning, the teacher makes scenarios change by changing the current equipment parameters in real time and / or by creating scripts for the operation of equipment of MG facilities using an interpreter.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема системы интерактивного обучения.The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of an interactive learning system.

Система интерактивного обучения содержит автоматизированные рабочие места обучаемых 1, АРМ преподавателя 2, АРМ диспетчера 3, автоматизированные рабочие места операторов 4, комплекс видеонаблюдения - блок управления видеонаблюдением 7 и камеры видеонаблюдения 9 объектов для осуществления визуального контроля действий слушателей на объектах в реальном режиме времени на АРМ преподавателя 2 и автоматизированные рабочие места обучаемых 1, а также для создания видеоархива. Также система включает системы автоматизированного управления 6, предназначенные для управления и контроля работы оборудования объектов МГ, имитаторы 8, как комплекс программно-технических средств, позволяющий воспроизвести поведение оборудования объектов МГ, то есть заменить физические сигналы оборудования объектов МГ, выдаваемые на их САУ 6. Помимо этого система включает эмуляторы 10, как комплекс программно-технических средств, эмулирующие (эмуляция - это имитация функционирования одного устройства посредством другого устройства или устройств вычислительной машины, при которой имитирующее устройство воспринимает те же данные, выполняет ту же программу и достигает того же результата, что и имитируемое. ГОСТ 15971-90 «Системы обработки информации. Термины и определения») функции имитаторов 8 объектов и их САУ 6 и полномасштабного действующего оборудования объектов МГ 11. АРМ преподавателя 2 снабжено программным интерпретатором создания сценариев штатной или нештатной работы оборудования объектов МГ. Автоматизированные рабочие места операторов 4 предназначены для управления, контроля и анализа работы отдельных объектов МГ, например компрессорного цеха. АРМ диспетчера 3 предназначен для управления, контроля и анализа работы комплекса объектов МГ. Для работы полномасштабного действующего оборудования объектов МГ 11 требуется наличие постоянного давления и расхода газовой среды. Поэтому в учебных целях в качестве рабочего тела используется сжатый воздух, подаваемый электроприводным компрессором через ресивер (на чертежах не показаны). Взаимосвязь между вышеперечисленными элементами системы организована посредством высокопроизводительной сети передачи данных через сервер 5, представляющий собой промышленно реализуемый программно-аппаратный комплекс, в частности SCADA- и SQL-сервер, который предоставляет удаленный доступ к своим службам и/или ресурсам с целью хранения, использования и обмена информацией между элементами системы.The interactive learning system contains automated workstations for trainees 1, instructor AWS 2, dispatcher AWS 3, automated workstations for operators 4, a video surveillance complex — a video surveillance control unit 7 and video surveillance cameras of 9 objects for realizing visual control of listeners' actions at objects in real time on AWP teacher 2 and workstations of students 1, as well as to create a video archive. The system also includes automated control systems 6, designed to control and control the operation of equipment of MG facilities, simulators 8, as a set of software and hardware tools that can reproduce the behavior of equipment of MG facilities, that is, replace physical signals of equipment of MG facilities issued to their ACS 6. In addition, the system includes emulators 10, as a complex of software and hardware, emulating (emulation is an imitation of the functioning of one device through another device or and computer devices, in which the simulating device receives the same data, executes the same program and achieves the same result as the simulated GOST 15971-90 "Information processing systems. Terms and definitions") functions of simulators of 8 objects and their ACS 6 and full-scale operating equipment of MG facilities 11. The workstation of teacher 2 is equipped with a program interpreter for creating scenarios of regular or abnormal operation of equipment of MG facilities. Automated workstations of operators 4 are designed to manage, control and analyze the operation of individual facilities of the MG, for example, the compressor shop. Workstation of dispatcher 3 is designed to manage, control and analyze the work of a complex of MG facilities. For the full-scale operating equipment of the MG 11 facilities to work, constant pressure and gas flow rate are required. Therefore, for educational purposes, compressed air supplied by an electric drive compressor through a receiver (not shown in the drawings) is used as a working fluid. The relationship between the above system elements is organized through a high-performance data network through server 5, which is an industrially implemented software and hardware complex, in particular, a SCADA and SQL server, which provides remote access to its services and / or resources for the purpose of storage, use and exchange of information between system elements.

Работа системы интерактивного обучения включает передачу значений технологических параметров в виде сигналов с полномасштабного действующего оборудования объектов МГ 11 через имитаторы 8, на котором сигналы или пропускаются, или подменяются частично или полностью, через сервер 5 на САУ 6, далее через сервер 5 на автоматизированные рабочие места операторов 4 и на АРМ диспетчера 3 или, если процесс эмулируется, с эмуляторов 10 через сервер 5 на автоматизированные рабочие места операторов 4 и на АРМ диспетчера 3, далее через сервер 5 на АРМ преподавателя 2 и далее на автоматизированные рабочие места обучаемых 1. Одновременно происходит передача видеосигналов с камер видеонаблюдения 9 объектов через блок управления видеонаблюдением 7 и сервер 5 на АРМ преподавателя 2, далее на автоматизированные рабочие места обучаемых 1.The work of the interactive learning system includes transmitting the values of technological parameters in the form of signals from the full-scale operating equipment of the MG 11 facilities through simulators 8, on which the signals are either passed or partially replaced, through server 5 to self-propelled guns 6, then through server 5 to automated workstations operators 4 and to the workstation of dispatcher 3 or, if the process is emulated, from emulators 10 through server 5 to the automated workstations of operators 4 and to workstation of dispatcher 3, then through server 5 to workstation Vatel 2 and further workstations trainees 1. Simultaneously with the transmission of video surveillance cameras 9 objects through video surveillance control unit 7 and the server 5 on the teacher workstation 2, further workstations 1 trainees.

Способ интерактивного обучения заключается в том, что на первом этапе преподаватель знакомит слушателей с составом, устройством и принципом работы как отдельных узлов оборудования, так и объектов МГ в целом непосредственно на полномасштабном оборудовании основных и вспомогательных объектов МГ 11, таких как крановый узел и камера приема-запуска очистных устройств, смонтированных в единый объект с соблюдением конструктивных и технологических параметров, макеты магистральных и наружных труб газопровода типовых размеров с катушками и технологическими отверстиями, гидропневмоприводной шаровой кран с выполненными разрезами пневмопривода и запирающего устройства с действующей системой гидропривода, макет мультициклонного пылеуловителя с выполненными разрезами мультициклонной части. Кроме того, в состав оборудования включена автоматизированная газораспределительная станция, в которую входит блок переключений, блок редуцирования газа, блок одоризации газа с емкостью хранения одоранта, узел учета газа, блок подогрева газа, газораспределительный пункт и водогрейный котел, где вместо одоранта используется ароматизированная жидкость. Также на данном этапе слушатели проходят обучение на участке подземного газопровода с действующей станцией катодной защиты, макете газотурбинного газоперекачивающего агрегата с нагнетателем и системой маслоснабжения, действующей колонкой газовой, в состав которой входят пульт оператора, кассета баллонов со сжатым воздухом, емкость, имитирующую бак автомобиля, макете блочной котельной с выполненными разрезами водогрейного котла, расширительного бака и центробежного насоса, с действующими контрольно-измерительными приборами и шкафом автоматического управления котельной. В системе представлены действующие объекты теплоснабжения, объекты вентиляции, объекты электроснабжения, действующий мобильный бензоэлектрический агрегат с осветительной установкой. Также слушатели знакомятся с безопасными приемами работ и отрабатывают навыки по проведению газоопасных работ с использованием колодца, работ с электрооборудованием на макетах высоковольтной ячейки с выключателем, трансформаторной подстанции, щита постоянного тока с выпрямителем, на действующей аварийной дизельной электростанции, работ на высоте на опорах воздушной линии электропередач и проведению стропальных работ с использованием электроприводной кран-балки с такелажной оснасткой.The way of interactive learning is that at the first stage, the teacher acquaints students with the composition, structure and principle of operation of both individual equipment units and MG facilities as a whole directly on the full-scale equipment of the MG 11 main and auxiliary facilities, such as a crane unit and a reception chamber - start-up of purification devices mounted in a single object with observance of design and technological parameters, models of main and external pipes of a typical gas pipeline with coils and those with biological holes, a hydropneumatic ball valve with cuts of the pneumatic actuator and a locking device with an operating hydraulic system, a model of a multicyclone dust collector with cuts of the multicyclone part. In addition, the equipment includes an automated gas distribution station, which includes a switching unit, a gas reduction unit, a gas odorization unit with an odorant storage tank, a gas metering unit, a gas heating unit, a gas distribution point and a boiler, where flavored liquid is used instead of odorant. Also, at this stage, students are trained on an underground gas pipeline section with an operating cathodic protection station, a mock-up of a gas turbine gas pumping unit with a supercharger and an oil supply system, an operating gas column, which includes an operator console, a cartridge of compressed air cylinders, a tank simulating a car tank, mock-up of a block boiler room with completed cuts of a hot water boiler, expansion tank and centrifugal pump, with operating instrumentation and a cabinet automatic boiler control. The system presents the existing heat supply facilities, ventilation facilities, power supply facilities, an existing mobile gas-electric unit with a lighting installation. Students also learn about safe work practices and practice gas hazardous work using a well, working with electrical equipment on mock-ups of a high-voltage cell with a switch, a transformer substation, a DC board with a rectifier, at an existing emergency diesel power station, working at heights on the overhead line supports power transmission and carrying out slinging operations using an electric-powered crane-beam with rigging equipment.

Далее на втором этапе преподаватель задает штатный режим работы полномасштабного действующего оборудования объектов МГ 11 и каждый из слушателей в реальном режиме времени управляет, контролирует и анализирует либо непосредственно работу действующего оборудования объектов МГ 11, либо с САУ 6, либо с автоматизированных рабочих мест операторов 4. При этом преподаватель управляет, контролирует и анализирует процесс обучения двумя путями. В первом случае он непосредственно присутствует рядом со слушателем на действующем оборудовании объектов МГ 11. Во втором случае он осуществляет управление, контроль и анализ с АРМ преподавателя 2 либо, используя показания работы оборудования, получаемые с САУ 6 или с автоматизированных рабочих мест операторов 4, либо с помощью блока управления видеонаблюдением 7 и камер видеонаблюдения 9, установленных на объектах. Например, в процессе работы на смонтированных в единый объект с соблюдением конструктивных и технологических параметров крановом узле и камерах приема-запуска очистных устройств преподаватель дает задание на переключение на байпасную линию кранового узла, а слушатель должен проанализировать задание и произвести соответствующие действия. Аналогичным образом, проводится обучение на участке подземного газопровода с действующей станцией катодной защиты.Then, at the second stage, the teacher sets the standard operating mode of the full-scale operating equipment of the MG 11 facilities and each of the students real-time controls, monitors and analyzes either the operation of the existing equipment of the MG 11 facilities, either from self-propelled guns 6, or from workstations of operators 4. In this case, the teacher controls, monitors and analyzes the learning process in two ways. In the first case, he is directly present next to the listener on the operating equipment of the facilities of MG 11. In the second case, he carries out management, control and analysis from the automated workplace of teacher 2 either using testimonies of the equipment received from self-propelled guns 6 or from automated workstations of operators 4, or using the CCTV control unit 7 and CCTV cameras 9 installed at the facilities. For example, in the process of working on a crane unit mounted in a single object and observing the design and technological parameters of the crane unit and chambers for receiving and starting the treatment devices, the teacher gives the task of switching to the bypass line of the crane unit, and the student must analyze the task and take the appropriate action. Similarly, training is being conducted on an underground gas pipeline section with an existing cathodic protection station.

Во время обучения предусмотрена возможность замены с АРМ преподавателя 2 в режиме реального времени значений текущих параметров работы оборудования 11 с использованием имитатора 8 и/или эмулятора 10. Например, в процессе работы автоматизированной газораспределительной станции (АГРС) преподаватель заменяет значение перепада давления на одном из фильтров ГРС, а слушатель должен проанализировать сложившуюся ситуацию и произвести соответствующие переключения для устранения нештатной ситуации. При этом преподаватель контролирует и оценивает действия слушателя и имеет возможность проводить анализ его действий с использованием видеоархива.During training, it is possible to replace the values of the current operating parameters of equipment 11 using the simulator 8 and / or emulator 10 in the real-time mode with the automated workplace of the teacher 2. For example, during the operation of an automated gas distribution station (AGRS), the teacher replaces the differential pressure value on one of the filters GDS, and the listener should analyze the current situation and make the appropriate switches to eliminate the emergency. At the same time, the teacher monitors and evaluates the actions of the listener and has the opportunity to analyze his actions using the video archive.

На следующем этапе обучения преподаватель вместо действующего оборудования объектов МГ использует имитаторы 8 и/или эмуляторы 10, которые выдают параметры штатной или нештатной работы оборудования по заданным сценариям. При этом предусмотрена возможность в режиме реального времени вносить изменения в загруженный сценарий путем замены значений отдельных параметров работы оборудования. Например, загружен сценарий штатной работы как электроприводного газоперекачивающего агрегата (ЭГПА), так и КЦ, и преподаватель имеет возможность в реальном режиме времени изменить один или несколько параметров работы агрегатов КЦ, а один из слушателей должен проанализировать сложившуюся ситуацию и выполнить соответствующие действия либо с САУ 6 ЭГПА, либо АРМ оператора 4 КЦ, при этом преподаватель и остальные слушатели контролируют и оценивают действия слушателя на АРМ преподавателя 2 и на автоматизированных рабочих местах обучаемых 1 соответственно. Аналогичным образом, проводится обучение на АРМ оператора 4 КЦ АГНКС, на котором имеется возможность анализировать и контролировать работу КЦ АГНКС.At the next stage of training, the teacher instead of the existing equipment of the MG facilities uses simulators 8 and / or emulators 10, which provide the parameters of the standard or emergency operation of the equipment according to the given scenarios. At the same time, it is possible in real time to make changes to the loaded script by replacing the values of individual equipment operation parameters. For example, a scenario of the normal operation of both an electric gas pumping unit (EGPA) and a control center is loaded, and the teacher has the opportunity to change one or more parameters of the operation of the central control units in real time, and one of the students should analyze the situation and take appropriate actions either from self-propelled guns 6 EGPA, or the workstation of the operator 4 KC, while the teacher and other students monitor and evaluate the actions of the listener on the workstation of the teacher 2 and on the workstations of students 1 ootvetstvenno. Similarly, training is conducted on the automated workstation of the operator 4 of the CNG filling station center, where it is possible to analyze and control the operation of the CNG filling station.

Например, загружен сценарий нештатной работы ГРС, в котором задано повышение давления на линии потребителя и преподаватель имеет возможность в реальном режиме времени дополнительно обозначить неисправность регулятора давления на рабочей нитке редуцирования. При этом один из слушателей должен сделать соответствующие переключения на САУ 6 ГРС для устранения нештатной ситуации, а преподаватель и остальные слушатели контролируют и оценивают действия слушателя на АРМ преподавателя 2 и на автоматизированных рабочих местах обучаемых 1. Аналогичным образом, проводится обучение на АРМ оператора 4 энергетика, на котором имеется возможность анализировать и контролировать работу котельной и объектов теплоснабжения, объектов вентиляции и объектов электроснабжения.For example, a GDS abnormal operation scenario is loaded, in which the pressure increase on the consumer line is set and the teacher is able to additionally indicate in real time the malfunction of the pressure regulator on the reduction working thread. In this case, one of the students must make the appropriate switchings to self-propelled guns 6 GDS to eliminate an emergency, and the teacher and other students monitor and evaluate the actions of the listener on the workstation of teacher 2 and on the workstations of trainees 1. In the same way, training is conducted on the workstation of operator 4 of the power engineer where it is possible to analyze and control the operation of the boiler room and heat supply facilities, ventilation facilities and power supply facilities.

Все данные с действующего оборудования 11, имитаторов 8 и эмуляторов 10, помимо АРМ преподавателя 2, поступают на АРМ диспетчера 3, с которого осуществляется анализ, контроль и управление взаимосвязанными объектами МГ. При этом предусмотрена возможность в реальном режиме времени изменять параметры работы как одного объекта МГ, так и нескольких. Например, загружен сценарий штатной работы объектов МГ, и преподаватель с АРМ преподавателя 2 в реальном режиме времени имеет возможность задать резкое понижение давления на одном из участков МГ. При этом один из слушателей должен проанализировать влияние данной ситуации на объекты МГ и сделать соответствующие переключения на АРМ диспетчера 3.All data from the existing equipment 11, simulators 8 and emulators 10, in addition to the workstation of the teacher 2, is sent to the workstation of the dispatcher 3, from which the MGs are analyzed, controlled and managed. At the same time, it is possible in real time to change the operation parameters of both one MG object and several. For example, the scenario of the regular operation of the MG facilities is loaded, and the teacher with the workstation of the teacher 2 in real time has the opportunity to set a sharp decrease in pressure in one of the MG sections. In this case, one of the listeners should analyze the impact of this situation on the MG facilities and make the appropriate switches to the dispatcher AWP 3.

Видеоархив, создаваемый на комплексе видеонаблюдения, может использоваться преподавателем для контроля и оценки действий слушателя, а также в последующем позволяет проводить анализ его действий, что в конечном счете повышает эффективность обучения и позволяет использовать материалы видеоархива в системе дистанционного обучения.A video archive created on a video surveillance complex can be used by a teacher to monitor and evaluate the actions of the listener, and subsequently allows an analysis of his actions, which ultimately increases the effectiveness of training and allows the use of video archive materials in a distance learning system.

Сценарии работы оборудования преподаватель составляет на АРМ преподавателя 2 посредством программного интерпретатора, который позволяет изменять любые параметры в имитаторах 8 и эмуляторах 10 оборудования объектов МГ, а также вносить изменения в ранее созданные сценарии.The teacher makes scenarios of equipment operation at the teacher's workstation 2 using a software interpreter that allows you to change any parameters in simulators 8 and 10 emulators of equipment of MG facilities, as well as make changes to previously created scenarios.

Таким образом, применение данной системы и способа интерактивного обучения существенно повышает эффективность и качество обучения слушателей за счет получения и отработки практических навыков обслуживания и эксплуатации производственного оборудования, управления производственными процессами в штатном и нештатном режимах работы, кроме того, значительно сокращается время обучения.Thus, the use of this system and method of interactive training significantly increases the effectiveness and quality of training of students by acquiring and developing practical skills in servicing and operating production equipment, managing production processes in normal and non-standard operating modes, in addition, training time is significantly reduced.

Claims

1. An interactive training system containing operating equipment mock-ups, parameter simulators, a set of telemechanics, an automated control system for the compressor department (CC), an automated workstation (AWP) for an enterprise dispatcher and automated workstations for operators united by a high-performance data network, characterized in that it additionally introduced equipment for the main and auxiliary facilities of the main gas pipeline (MG), a compressed air system, system emulators topics of automated control (ACS) of MG facilities, automated workstations of trainees and a complex of video surveillance, teacher workstation, which is equipped with hardware and software for managing technological and educational processes and an interpreter for creating scenarios.

2. The interactive training system according to claim 1, characterized in that it includes an electric drive compressor and a receiver that provide compressed air as a working fluid for the continuous operation of the existing equipment of the MG facilities.

3. The interactive training system according to claim 1, characterized in that the equipment of the main facilities of the MG is full-scale and / or operating equipment.

4. The interactive training system according to claim 3, characterized in that the individual MG objects - the crane unit and the receiving-launch chamber of the treatment devices are mounted in a single object in compliance with the design and technological parameters.

5. The interactive training system according to claim 3, characterized in that it includes mock-ups of main and external pipes of a typical gas pipeline with coils and process holes, a hydropneumatic ball valve with cuts of a pneumatic actuator and a locking device with an operating hydraulic actuator, a model of a multi-cyclone dust collector with sections of the multicyclone part.

6. The interactive training system according to claim 3, characterized in that the existing equipment is represented by an automated gas distribution station, which includes a switching unit, a gas reduction unit, a gas odorization unit with an odorant storage tank, a gas metering unit, a gas heating unit, a gas distribution unit, and hot water boiler in which a flavored liquid is used instead of an odorant.

7. The interactive training system according to claim 3, characterized in that it includes a section of an underground gas pipeline with an existing cathodic protection station.

8. The interactive training system according to claim 3, characterized in that it includes a mock-up of a gas turbine gas pumping unit with a supercharger and an oil supply system.

9. The interactive learning system according to claim 1, characterized in that it includes the equipment of auxiliary facilities of the MG, which is full-scale and / or operational.

10. The interactive training system according to claim 9, characterized in that it includes an active gas column, which includes an operator console, a cartridge of compressed air cylinders, a tank simulating a car tank.

11. The interactive learning system according to claim 9, characterized in that it includes mock-ups of a high-voltage cell with a switch, overhead power transmission towers, a transformer substation, a DC board with a rectifier, an operating emergency diesel power station.

12. The interactive training system according to claim 9, characterized in that it includes a mock-up of a block boiler room with cuts of a water boiler, an expansion tank and a centrifugal pump, with existing instrumentation and a boiler room automatic control cabinet.

13. The interactive training system according to claim 9, characterized in that it includes a well for conducting gas hazardous work.

14. The interactive learning system according to claim 9, characterized in that it includes existing heat supply facilities, ventilation facilities, power supply facilities.

15. The interactive learning system according to claim 9, characterized in that it includes an active mobile gas-electric unit with a lighting installation.

16. The interactive training system according to claim 9, characterized in that it includes an electric crane-beam with rigging equipment.

17. The interactive learning system according to claim 1, characterized in that the simulators can skip and / or change parameters from the equipment of the MG facilities, the work of which can be changed through scripts with the teacher's workstation.

18. The interactive learning system according to claim 1, characterized in that the emulators are designed to create virtual objects MG and self-propelled guns, the work of which can be changed through scripts with the teacher's workstation.

19. The interactive training system according to claim 1, characterized in that it contains automated workstations of the operator of the CC of an automobile gas-filling compressor station (CNG filling station) and power engineering.

20. The interactive learning system according to claim 1, characterized in that the workstations of the trainees display the current state of the objects of the MG.

21. The interactive learning system according to claim 1, characterized in that the video surveillance complex for the equipment of the MG facilities is designed to process and control the video stream from the surveillance cameras.

22. The method of interactive learning, which consists in the fact that, in accordance with the goals and objectives of the training, students are trained according to the script individually and / or in groups with the participation of a teacher who organizes and controls the learning process with the teacher's workstation associated with the database, also communication channels and means equipped with appropriate software and hardware, characterized in that students are trained on full-scale and / or existing equipment of primary and secondary facilities projects, automated workstations of operators and dispatcher workstation, while the teacher sets and / or changes the operating scenarios of equipment of MG facilities and / or their self-propelled guns, as well as manages, monitors and analyzes the learning process through a video surveillance complex and organizes training in an autonomous and / or integrated operating modes of the system.

23. The method of interactive learning as claimed in claim 22, wherein the teacher makes a change of scenarios by changing the current equipment parameters in real time and / or by creating scripts for the operation of equipment of MG facilities using an interpreter.