Индивидуальный диспетчерский тренажер для тренинга оперативно-диспетчерского персонала магистральных нефтепроводов Российский патент 2017 года по МПК G09B9/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области диспетчеризации потоков нефти и нефтепродуктов, а именно к тренажерным комплексам диспетчера, которые предназначены для начальной подготовки и периодического обучения (тренинга) оперативно-диспетчерского персонала. Индивидуальный диспетчерский тренажер (далее по тексту - ИДТ) может применяться в диспетчерских подразделениях эксплуатирующих предприятий магистральных нефтепроводов для проведения тренировок диспетчеров на рабочих местах с целью формирования и закрепления навыков управления магистральным нефтепроводом как в штатных, так и в нештатных ситуациях. Также, индивидуальный диспетчерский тренажер может применяться в центрах, обучающих диспетчерский персонал предприятий магистральных нефтепроводов, в том числе в составе коллективного диспетчерского тренажера.

Уровень техники

Известен тренажерный комплекс диспетчера «Веста-TP» для организации первичного и периодического обучения оперативного и диспетчерского персонала, моделирующий работу магистрального нефтепровода (далее по тексту - МН) и магистрального газопровода (см. http://www.gubkin.ru/departaments/university_departments/iiept/practical_realization/supervisory_control/).

Тренажерный комплекс «Веста-TP» предназначен для формирования у диспетчерского персонала навыков управления магистральными газопроводами, проведения вычислительных экспериментов по моделированию различных штатных или нештатных ситуаций при эксплуатации газотранспортных систем и вводимых диспетчером управлений, проведения противоаварийных тренировок учебно-тренировочных задач, разработанных на примере газотранспортных систем, находящихся в зоне ответственности данной диспетчерской службы.

Недостатком тренажерного комплекса «Веста-TP» является то, что автоматизированное рабочее место диспетчера в тренажере не полностью соответствует его реальному рабочему месту.

Известен тренажерный комплекс разработки ООО «НИРСА-сервис» (http://www.nirsa. ru.).

Недостаток разработки «НИРСА-сервис» заключается в том, что он использует математическую модель, моделирующую работу МН одной конфигурации, что обеспечивает гораздо меньшую функциональность в части моделируемых ситуаций и режимов. Математическая модель разработки «НИРСА-сервис» содержит конфигурации, представляющие собой один или два гидравлически связанных технологических участка, каждый из которых состоит из головной и двух промежуточных нефтеперекачивающих станций (далее по тексту - НПС). Кроме того, вышеприведенные диспетчерские тренажеры предназначены для организации обучения операторов НПС и содержат упрощенную конфигурацию (учебную модель) участка МН. Математическая модель данных диспетчерских тренажеров исключает возможность внесения изменений в конфигурацию схемы МН. Таким образом, существующие диспетчерские тренажеры не позволяют обеспечить имитацию ряда возможных ситуаций на объектах МН (включение/выключение из работы лупингов, пунктов путевых подкачек/сбросов и т.п.) и организовать качественный тренинг диспетчеров, используя конфигурацию МН, идентичную нефтепроводам, которыми будут управлять диспетчеры в реальных условиях.

Наиболее близким по своим функциональным возможностям за счет активного использования компонентов, применяемых в реальной системе управления нефтепровода, является диспетчерский тренажер, применяемый в ООО «Востокнефтепровод» (см. http://www.energoavtomatika.ru/index.php/ru/menu-reviews/92-review-vsto).

Система поддержки диспетчера и ПК тренажера реализованы на базе программного обеспечения математического моделирования «Cassandra». Тренажер включает модуль состояния определения утечки (СОУ), который в режиме реального времени осуществляет непрерывный мониторинг герметичности контролируемых участков на всех режимах работы нефтепровода, включая переходные процессы и режим остановленной трубы. Наличие возможности управления технологическими объектами нефтепровода, моделирование изменений станционных защит позволяет с помощью ПК «Тренажер» тестировать систему управления, обучать диспетчерский персонал и рассчитывать технологические режимы.

Известный тренажер достаточно полно использует наиболее функциональную на данный момент систему моделирования «Cassandra» и обеспечивает тренинг персонала в условиях наиболее близких к реальным для данного предприятия, но имеет следующие недостатки. В диспетчерском тренажере, применяемом в ООО «Востокнефтепровод», отсутствует учебно-методическая часть программного комплекса, поскольку, тренажер реализован по принципу субъективной оценки инструктором выполнения действий учебно-тренировочных задач обучаемого диспетчера.

Сущность изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в создании ИДТ, обеспечивающего подготовку высококвалифицированных кадров в области диспетчеризации потоков нефти и нефтепродуктов, а также проведение квалификационной оценки уровня знаний и навыков диспетчерского персонала по управлению магистральным трубопроводом в штатных, нештатных и аварийных ситуациях, а также формирование отчетных документов при комиссионной проверке получения допуска к управлению магистральными трубопроводами.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, состоит в повышении надежности и безопасности функционирования магистральных нефтепроводов за счет повышения уровня подготовки диспетчерского персонала и эффективности диспетчерского управления режимами эксплуатации магистральных нефтепроводов и технологических комплексов, которое достигается за счет расширения функциональных возможностей диспетчерского тренажера путем обеспечения более полной функциональной имитации режима работы технологического комплекса трубопровода.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что индивидуальный диспетчерский тренажер для тренинга оперативно-диспетчерского персонала магистральных нефтепроводов включает в себя центральный сервер, автоматизированное рабочее место инструктора (АРМ Инструктора), автоматизированное рабочее место обучаемого (АРМ Обучаемого), систему визуализации данных, объединенные локальной вычислительной сетью, причем центральный сервер включает в себя сервер центрального диспетчера, сервер имитации системы диспетчерского контроля и управления, сервер математической модели и алгоритмов работы систем автоматики магистрального нефтепровода, сервер управления контентом и сервер управления данными;

АРМ Инструктора включает в себя модуль формирования учебно-тренировочных заданий, модуль мониторинга и оценки выполнения учебно-тренировочных заданий, модуль графического редактора расчетных схем и параметризации объектов магистрального нефтепровода, модуль графического интерфейса пользователя;

АРМ Обучаемого включает в себя подсистему визуализации состояния технологического оборудования и технологических процессов, подсистему контроля гидравлического уклона, подсистему контроля режимов, модуль регистрации и вывода учебно-тренировочного задания, связанный с возможностью передачи данных с модулем формирования учебно-тренировочного задания АРМ Инструктора;

сервер имитации системы диспетчерского контроля и управления включает подсистему ОРС-сервер, адресное пространство которого соответствует адресному пространству ОРС-сервера системы диспетчерского контроля и управления предприятия, на котором установлен диспетчерский тренажер, подсистему визуализации состояния технологического оборудования и технологических процессов, связанную с возможностью передачи данных с подсистемой визуализации состояния технологического оборудования и технологических процессов АРМ Обучаемого, подсистему обработки данных и подготовки сигналов ОРС-сервера, при этом ОРС-сервер связан с возможностью передачи данных с подсистемой визуализации состояния технологического оборудования и технологических процессов, с модулем контроля гидравлического уклона, с подсистемой контроля режимов АРМ Обучаемого и с подсистемой графического интерфейса пользователя АРМ Инструктора;

сервер управления данными включает в себя подсистему хранения технологических данных, связанную с возможностью передачи данных с подсистемой обработки данных и подготовки сигналов ОРС-сервера;

сервер управления контентом включает в себя модуль управления электронной библиотекой учебно-тренировочных заданий, связанный с возможностью передачи данных с модулем формирования учебно-тренировочных заданий АРМ Инструктора;

сервер математической модели и алгоритмов системы автоматики магистрального нефтепровода включает в себя подсистему математической модели МН, выполненную с возможностью моделирования штатных и/или нештатных, и/или аварийных режимов работы трубопровода, подсистему математического обеспечения контроля режимов, выполненную с возможностью формирования расчетных задач, и связанную с возможностью передачи данных с подсистемой контроля режимов АРМ Обучаемого, при этом подсистема математической модели МН и подсистема алгоритмов систем автоматики и защиты связаны с возможностью передачи данных с сервером имитации системы диспетчерского контроля и управления;

система визуализации данных включает в себя видеостену, предназначенную для отображения экранных форм, соответствующих экранным формам системы диспетчерского контроля и управления реального участка магистрального нефтепровода.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения индивидуальный диспетчерский тренажер дополнительно включает в себя печатающее устройство.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения индивидуальный диспетчерский тренажер дополнительно включает в себя систему вывода звуковых сигналов.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения АРМ Обучаемого дополнительно включает в себя модуль протоколирования действий обучаемого, связанный с возможность передачи данных с модулем мониторинга и оценки выполнения учебно-тренировочного задания АРМ Инструктора.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения сервер управления данными дополнительно включает в себя модуль импорта/экспорта данных и модуль управления и обработки данных.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения сервер управления контентом дополнительно включает в себя модуль управления электронной библиотекой нормативной документации и учебно-методических материалов, модуль электронной справочной системы и модуль поиска информации по системе и содержимому файлов.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения сервер центрального диспетчера дополнительно включает в себя модуль аутентификации и безопасности и модуль применения настроек тренажера.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения индивидуальный диспетчерский тренажер дополнительно включает в себя АРМ Администратора, содержащий модуль графического интерфейса пользователя, модуль мониторинга работоспособности программно-технических средств, модуль формирования технической отчетности.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения подсистема математической модели МН выполнена с возможностью имитации системы контроля режимов, математического моделирования стационарных режимов, математического моделирования нестационарных режимов, моделирования нештатных режимов работы магистрального нефтепровода (нестационарные режимы), идентификации фактических параметров оборудования, имитации системы обнаружения утечек, имитации системы контроля нормативных параметров, имитации работы резервуарного парка, имитации пропуска средств очистки и диагностики, имитации ввода противотурбулентных присадок.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения система визуализации данных дополнительно включает в себя по меньшей мере два монитора, предназначенных для отображения экранных форм модуля гидравлического уклона АРМ Обучаемого.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения сервер математической модели и алгоритмов системы автоматики магистрального нефтепровода дополнительно включает в себя подсистему алгоритмов систем автоматики и защит, выполненную с возможностью реализации алгоритмов автоматики нефтеперекачивающих станций и технологических участков магистрального нефтепровода при расчете стационарных режимов и имитации сигналов телемеханики.

Заявляемый ИДТ предназначен для:

- обеспечения имитации автоматизированного рабочего места (далее по тексту-АРМ) управляющего диспетчера;

- имитации работы магистрального нефтепровода (МН) в режиме реального времени;

- имитации возникновения нештатных ситуаций на объектах магистральных нефтепроводов (аварий, нарушений работоспособности оборудования, систем автоматики и т.п.);

- имитации работы реальной подсистемы ввода-вывода системы диспетчерского контроля и управления СДКУ;

- имитации работы реальной подсистемы линейной и станционной телемеханики (далее по тексту - ТМ);

- имитации работы реальной подсистемы управления СДКУ;

- обеспечения возможности формирования конфигурации МН и экранных форм СДКУ, с которыми диспетчер будет работать в реальных условиях производственного процесса;

- выполнения учебно-тренировочных заданий (далее по тексту-УТЗ) с оперативно-диспетчерским персоналом на рабочих местах и в учебных центрах;

- воспроизведения событий, произошедших в процессе тренинга диспетчера при выполнении им технологических операций управления и контроля над работой МН;

- проведения контроля действий обучаемых путем предоставления инструктору протокола, на основании которого определяется уровень подготовки обучаемого.

Сведения, подтверждающие реализацию изобретения

На фиг. 1 представлена структурная схема индивидуальный диспетчерский тренажер для тренинга оперативно-диспетчерского персонала магистральных нефтепроводов.

На фиг. 2 представлена функциональная схема индивидуальный диспетчерский тренажер для тренинга оперативно-диспетчерского персонала магистральных нефтепроводов.

На чертеже обозначены следующие позиции:

1 - Центральный сервер

1.1 - Виртуальный сервер центрального диспетчера

1.1.1 - Подсистема ядро центрального диспетчера

1.1.2 - Программный модуль аутентификации и безопасности

1.1.3 - Программный модуль применения настроек тренажера

1.2 - Виртуальный сервер управления контентом

1.2.1 - Программный модуль управления библиотекой нормативной документации (далее по тексту-НД) и учебно-методические материалы (далее по тексту-УММ).

1.2.2 - Программный модуль электронной справочной системы

1.2.3 - Программный модуль управления электронной библиотекой УТЗ

1.3 - Виртуальный сервер имитации СДКУ

1.3.1 - Программный модуль ОРС-сервер

1.3.2 - Подсистема обработки данных и подготовки сигналов ОРС-сервера

1.3.3 - Подсистема визуализации состояния технологического оборудования (ТО) и технологических процессов (ТП)

1.4 - Виртуальный сервер управления данными

1.4.1 - Программный модуль управления и обработки данных

1.4.2 - Подсистема хранения технологических данных

1.4.3 - Программный модуль менеджер импорта/экспорта данных

1.5 - Сервер математической модели и алгоритмов работы системы автоматики МН

1.5.1 - Подсистема математическая модель МН

1.5.2 - Подсистема алгоритмов систем автоматики и защиты

1.5.3 - Подсистема математического обеспечения подсистемы контроля режимов

2 - АРМ Инструктора

2.1 - Программный модуль графического редактора расчетных схем и параметризации объектов МН

2.2 - Программный модуль формирования УТЗ

2.3 - Программный модуль мониторинга и оценки УТЗ

2.4 - Подсистема графического интерфейса пользователя (далее по тексту - ГИП) АРМ Инструктора

3- АРМ обучаемого

3.1 - Подсистема визуализации состояния ТО и ТП

3.2 - Подсистема контроля гидравлического уклона

3.3 - Подсистема контроля режимов

3.4 - Подсистема регистрации и вывода задания УТЗ

3.5 - Программный модуль протоколирования действий обучаемого

3.6 - Программный модуль предоставления справки, НД и УММ

4 - АРМ Администратора

4.1 - Подсистема ГИП АРМ Администратора

4.2 - Программный модуль мониторинга работоспособности и программно-технических средств

4.3 - Программный модуль формирования технической отчетности

Индивидуальный диспетчерский тренажер для тренинга оперативно-диспетчерского персонала магистральных нефтепроводов (далее по тексту - ИДТ) (фиг. 1) включает центральный сервер 1, установленный на отдельную серверную стойку, автоматизированное рабочее место инструктора 2 (далее по тексту - АРМ Инструктора), автоматизированное рабочее место обучаемого 3 (далее по тексту - АРМ Обучаемого), автоматизированное рабочее место администратора 4 (далее по тексту - АРМ Администратора), установленные на отдельном компьютере и образующие основные компоненты ИДТ, систему визуализации данных на жидкокристаллических экранах (на чертежах не показано), объединенных локальной вычислительной сетью, систему ввода-вывода данных (на чертежах не показано), акустическую систему вывода звуковых сигналов, печатающее устройство (на чертежах не показано).

Центральный сервер 1 ИДТ является ключевым компонентом диспетчерского тренажера, осуществляющий запуск программных модулей и/или подсистем, предоставляющий сервисы управления, синхронизации, передачи данных, взаимодействия остальных подсистем ИДТ и отслеживания состояния диспетчерского тренажера в целом.

Центральный сервер 1 ИДТ выполнен на базе серверной платформы Microsoft Windows Server 2012R2 с набором специального программного обеспечения и реализует систему виртуализации, включающую виртуальный сервер 1.1 математической модели и алгоритмов систем автоматики магистрального нефтепровода (МН), виртуальный сервер 1.2 управления контентом, виртуальный сервер 1.3 имитации системы СДКУ со специализированными программными модулями, виртуальный сервер 1.4 центрального диспетчера, виртуальный сервер 1.5 управления вводом/выводом данных.

Операционная система Windows Server 2012R2 обеспечивает возможность реализации клиент-серверной архитектуры при построении ИДТ и деление вычислительных нагрузок и функциональных возможностей между центральным сервером 1 и АРМами 2, 3, 4.

Питание центрального сервера 1 осуществляется от источника бесперебойного питания (ИБП), что обеспечивает надежность его работы за счет устойчивости к перепадам напряжения сети питания, а также автономную работу в течение промежутка времени, достаточного для запуска резервных источников питания. Емкость ИБП подобрана, исходя из мощности нагрузки центрального сервера 1 и требований к обеспечению резервного питания, не менее 10 минут.

Виртуальный сервер центрального диспетчера 1.1 (фиг. 2) включает подсистему 1.1.1 ядро центрального диспетчера, программный модуль 1.1.2 модуль аутентификации и безопасности, программный модуль 1.1.3 применения настроек тренажера. Сервер центрального диспетчера 1.1 предоставляет сервисы управления, синхронизации, передачи данных, взаимодействия остальных подсистем и отслеживания состояния диспетчерского тренажера в целом.

Все модули сервера центрального диспетчера 1.1 разработаны с помощью инструментального средства Microsoft Visual Studio.

Подсистема 1.1.1 ядро центрального диспетчера реализует с одной стороны внутримашинное взаимодействие по управлению памятью, организации потоков информации, с другой - предоставляет механизмы для организации и контроля взаимодействия всех компонентов тренажера.

Программный модуль 1.1.2 аутентификации и безопасности позволяет организовать централизованный контроль и аутентификацию всех пользователей ИДТ, а также обеспечить авторизованный режим запуска программных модулей ИДТ.

Программный модуль 1.1.2 аутентификации и безопасности реализует следующие функции:

- аутентификацию всех пользователей ИДТ;

- авторизованный режим запуска программных модулей ИДТ;

- контроль доступа различных категорий пользователей к программным модулям ИДТ;

- проверку привилегий выполнения различных операций.

Программный модуль 1.1.3 применения настроек ИДТ предназначен для централизованного хранения и предоставления с разграничением прав доступа настроек всех компонентов ИДТ и реализует следующие функции:

- централизованное хранение и предоставление с разграничением прав доступа настроек всех компонент ИДТ;

- реализация сервиса отслеживания настроек ИДТ;

- реализация сервиса присоединения новых функциональных программных модулей;

- управление, хранение и применение настроек программных модулей и подсистем ИДТ.

Разграничение прав доступа пользователей к отдельным параметрам работы может контролироваться программным модулем 1.1.2 аутентификации и безопасности.

Виртуальный сервер 1.2 управления контентом (фиг. 2) обеспечивает организацию совместного процесса создания, редактирования и управления контентом (документами, таблицами, фотографиями, фильмами, файлами любого типа и прочими информационными материалами в электронном виде) и включает программный модуль 1.2.1 управления электронной библиотекой нормативной документации (далее по тексту - НД) и учебно-методическими материалами (далее по тексту - УММ), программный модуль 1.2.2 электронной справочной системы, программный модуль 1.2.3 управления электронной библиотекой УТЗ. Система управления контентом построена на базе серверных технологий Microsoft Sharepoint Foundation 2013 и Microsoft Internet Information Services и обеспечивает возможность задания для каждого хранимого в системе материала адреса URL и предоставления доступа к нему по протоколу HTTP.

Программный модуль 1.2.1 управления электронной библиотекой НД и УММ выполняет следующие функции: управление каталогами (папками); управление размещением; предоставлением доступа к файлам электронной библиотеки нормативных документов и учебно-методических материалов.

Программный модуль 1.2.2 электронной справочной системы реализован в виде структурированного WEB-сайта на базе сервера Microsoft Internet Information Services и выполняет следующие функции:

-управление сервисами сервера справочной системы;

- хранение, предоставление справочной информации в зависимости от категории пользователя.

Наполнение и редактирование содержания электронной справочной системы осуществляется средствами любого редактора текстов, позволяющего производить сохранение в формат HTML. Отображение справочной информации осуществляется средствами любого из браузеров. Для операционной системы Microsoft Windows базовым средством отображения страниц HTML является браузер Microsoft Internet Explorer. Вызов справочного модуля осуществляется при работе с АРМ обучаемого, АРМ инструктора и АРМ администратора.

Программный модуль 1.2.3 управления электронной библиотекой УТЗ представляет собой структурированную библиотеку, которая содержит в себе данные, необходимые для выполнения обучаемым УТЗ и выполняет следующие функции:

- управление каталогами (папками);

- управление размещением каталогами (папками);

- управление предоставлением доступа к файлам электронной библиотеки УТЗ.

Управление электронной библиотекой УТЗ осуществляется через WEB-интерфейс. Набор программных модулей АРМ инструктора 2 позволяет создавать новое УТЗ, загружать имеющееся УТЗ из электронной библиотеки УТЗ, сохранять изменения в УТЗ, связывать расчетную схему МН с УТЗ. Функции поиска, редактирования описания УТЗ, удаления УТЗ в электронной библиотеке осуществляются средствами системы управления контентом.

Виртуальный сервер 1.3 имитации СДКУ (фи. 2) предназначен для обеспечения информационного взаимодействия между подсистемами 3.1 визуализации состояния ТО и ТП и подсистемой 3.3 контроля режимов АРМ Обучаемого 3, а также сервера 1.5 математической модели и алгоритмов работы систем автоматики МН, которые выполняют функции виртуального технологического процесса и виртуальной системы МН. Поскольку, ряд программных модулей АРМ обучаемого 3 являются реально эксплуатируемыми диспетчерским персоналом промышленными системами, реализация сервера 1.3 имитации СДКУ направлена, прежде всего, на имитацию работы подсистемы ввода/вывода данных ТМ СДКУ для передачи технологических данных подсистемы 3.1 визуализации состояния ТО и ТП и программного модуля 3.2 гидравлический уклон.

Виртуальный сервер 1.3 имитации СДКУ включает программный модуль 1.3.1 ОРС-сервер, подсистему 1.3.2 обработки данных и подготовки сигналов ОРС сервера, программный модуль 1.3.3 визуализации состояний ТО и ТП.

Программный модуль 1.3.1 ОРС-сервер является основным компонентом сервера имитации СДКУ и предназначен для обеспечения обмена данными в реальном времени со следующими программными модулями (выступают в качестве ОРС-клиентов): подсистема 3.1 визуализации состояния ТО и ТП (экранные формы SCADA системы GENESIS 32, входящие в состав АРМ Обучаемого 3); программного модуля 3.2 контроля гидравлического уклона, выполненного на базе АСК «Гидроуклон»; подсистема 3.3 контроля режимов; подсистема 2.4 ГИП АРМ инструктора.

Программный модуль 1.3.1 ОРС-сервер строится на базе программного обеспечения UForte ОРС Toolkit. ОРС-сервер 1.3.1 поддерживает следующие протоколы:

- ОРС DA - для доступа к оперативным данным;

- ОРС HDA - для доступа к историческим данным;

- ОРС А&Е - для контроля событий.

ОРС-сервер 1.3.1 сервера имитации СДКУ ИДТ содержит множество идентификаторов (тэгов) технологических параметров узлов и/или оборудования (далее - адресное пространство), которые в точности соответствуют технологическим параметрам узлов и/или оборудования, регистрируемыми СДКУ предприятия, на котором предполагается установка тренажера. Источником данных для сервера имитации СДКУ ИДТ является сервер 1.5 математической модели и алгоритмов работы систем автоматики МН, который на каждом расчетном шаге формирует расчетные значение, соответствующие технологическим параметрам МН. Таким образом, адресное пространство ОРС-сервера 1.3.1 ИДТ должно в точности соответствовать адресному пространству ОРС-серверов СДКУ предприятия, на котором внедряется данный ИДТ, что обеспечивает повышение эффективности диспетчерского управления режимами эксплуатации магистральных нефтепроводов и технологических комплексов за счет обеспечения полной функциональной имитации режима работы технологического комплекса трубопровода.

Соответствие адресных пространств ОРС-сигналов позволит имитировать ОРС-сигналы СДКУ предприятия о штатных и нештатных ситуациях и воспроизводить работу серверов ввода/вывода СДКУ. Кроме того, будет обеспечена возможность подключения дополнительных программных модулей СДКУ, использующих данное множество ОРС-сигналов в своей работе. Формирование адресного пространства происходит при запуске ОРС-сервера 1.3.1. Источником данных для ОРС-сервера 1.3.1 является подсистема 1.4.2 хранения технологических данных. Заполнение адресного пространства значениями сигналов является задачей подсистемой 1.3.2 обработки данных и подготовки сигналов 1.3.1 ОРС-сервера.

Подсистема 1.3.2 обработки данных и подготовки сигналов ОРС-сервера выполняет следующие функции:

- контроль ограничений значений технологических параметров путем сравнения оперативных параметров технологического процесса с уставками: нижний аварийный предел; нижний предаварийный предел; верхний предаварийный предел; верхний аварийный предел; возврат в норму; предельная скорость изменения параметра; изменение состояние оборудования;

- генерация сигналов о штатных и нештатных ситуациях при нарушении уставок, которые визуализируются на мнемосхемах.

Программный модуль имитации ввода-вывода виртуальной телемеханики (на чертежах не показано) реализует следующие функции:

- получение данных о состоянии технологического оборудования, значениях параметров технологического процесса и диагностических данных о состоянии оборудования ТМ, автоматики и связи. При появлении соответствующего события осуществляет запрос. Источником данных являются подсистема 1.5.1 математической модели МН и подсистема 1.5.2 алгоритмов систем автоматики и защиты. Полученные значения передаются в адресное пространство ОРС-сервера 1.3.1;

- передача команд телеуправления и телерегулирования математической модели ИДТ. При реализации управляющих воздействий обучаемым или инструктором значения соответствующих сигналов принимаются ОРС DA клиентом. Полученные значения сигналов записываются в подсистему 1.4.2 хранения технологических данных. При этом программный модуль 1.4.1 управления и обработки данных генерирует соответствующие сообщения об обновлении данных, которые средствами центрального диспетчера передаются на сервер 1.5 математической модели МН. При этом данные обновляются в ОРС-сервере 1.3.1. Модуль подключения диспетчерского тренажера к реальной СДКУ и предоставления исторических технологических данных и событий (на чертежах не показан) обеспечивает загрузку нормативно-справочной, паспортной информации, оперативных параметров режима ИДТ, которые с точки зрения реальной СДКУ являются историческими, и перечня ОРС-сигналов сервера ввода-вывода СДКУ в ИДТ используются XML-файлы унифицированного формата.

Имитация сигналов СДКУ о штатных и нештатных ситуациях достигается за счет загрузки в ИДТ перечня ОРС-тегов реально эксплуатируемой СДКУ по средством программного модуля 1.4.3 менеджер импорта/экспорта данных.

Для предоставления экранных форм используются возможности подсистема 1.3.3 визуализации состояния ТО и ТП.

В качестве программного обеспечение подсистемы 1.3.3 визуализации состояния ТО и ТП в ИДТ используется ПО GraphWorx (Genesis 32). В качестве исходных файлов экранных форм используются реально эксплуатируемые на предприятии мнемосхемы, которые хранятся в БД ИДТ.

С помощью программного модуля 1.3.3 визуализации состояния ТО и ТП выполняются следующие функции: доступ к экранным формам на просмотр и модификацию с учетом прав пользователей; обновление и ввод в ИДТ модифицированных экранных форм.

Виртуальный сервер 1.4 управления данными (фиг. 2), вводом/выводом предназначен для реализации управления данными, вводом/выводом, хранением и предоставлением данных.

Виртуальный сервер 1.4 управления данными включает программный модуль 1.4.1 менеджер управления и обработки данных и программный модуль 1.4.2 хранения технологических данных.

Программный модуль 1.4.1 управления и обработки данных выполняет следующие функции:

- создание новых объектов данных, например, при создании новых объектов расчетных схем МН;

- запись, чтение данных, динамическое расширение;

- копирование объектов или групп объектов данных, например, при создании объектов расчетной схемы одного типа;

- доступ к любому объекту данных сервера управления данными/вводом-выводом через программный интерфейс взаимодействия;

- передача данных между виртуальными серверами ИДТ;

- защита данных от несанкционированного доступа или несанкционированных операций;

- восстановление данных при сбоях работы физического сервера индивидуального диспетчерского тренажера или размещенных на нем виртуальных серверов;

- удаление объектов данных;

- сохранение данных в различных форматах;

- генерация файлов определенного формата, необходимых для функционирования вспомогательных компонентов СДКУ, используемых в ИДТ, например, (таких как АСК «Гидроуклон»);

- отслеживание изменений контролируемых данных;

- генерирование события об изменениях информации в основной БД ИДТ, запуск реакции компонентов тренажера на изменение данных или наступление определенных событий;

- предоставление универсальной модели мониторинга событий.

Программный модуль 1.4.1 управления и обработки данных координирует все сообщения ИДТ при обновлении информации в подсистеме 1.4.2 хранения технологических данных. Программный модуль 1.4.1 разработан средствами Microsoft Visual Studio.

Подсистема 1.4.2 хранения технологических данных строится на базе СУБД ORACLE либо СУБД MS SQL Server, в зависимости от используемой СУБД сервера истории СДКУ.

Программный модуль 1.4.2 реализует функцию централизованного управления следующими хранилищами БД:

- основная БД ИДТ технологических данных, предназначенная для хранения и актуализации информации, разделяемой между всеми компонентами ИДТ;

- вспомогательное хранилище БД предоставляет буферное хранилище и обеспечивает средствами 1.4.3 менеджера импорта/экспорта данных интерфейс к ИДТ для обеспечения функций импорта данных из исторической БД СДКУ предприятия в формате XML, не зависящем от механизмов реализации хранения исходных данных на конкретной предприятии.

Для организации основной БД ИДТ используется SQL-совместимая база данных ORACLE. Основное хранилище БД имеет динамическую структуру, предполагающую возможность гибкого изменения состава и типов хранимой информации в ИДТ.

Вспомогательное буферное хранилище ИДТ представляет собой виртуальное пространство, которое включает в себя копии баз данных (исторической БД СДКУ и БД «ГРАНС») и файлы, размещенные на жестком диске физического сервера ИДТ в специализированной папке с названием IN.

Программный модуль 1.4.3 менеджер импорта/экспорта данных выполняет следующие функции: импорт данных временного среза, импорт данных динамики замеров, импорт/экспорт НСИ в XLSX/XML, импорт данных карты режимов, импорт данных карты РП, импорт/экспорт данных уставок автоматики, импорт тегов и настроек алармов.

Виртуальный сервер 1.5 математической модели и алгоритмов работы систем автоматики МН (фиг. 2) включает подсистему 1.5.1 математическая модель МН, подсистему 1.5.2 модель алгоритмов систем автоматизации и защит, подсистему 1.5.3 математическое обеспечение подсистемы контроля режимов.

Программная реализация подсистемы 1.5.1 математической модели МН выполнена в виде отдельной подсистемы, функционально независимой от остальных частей ИДТ и взаимодействующей с другими программными модулями.

Подсистема 1.5.1 математическая модель МН включает следующие модули (на чертежах не показаны), реализующие определенные функции:

- программный модуль имитации системы контроля режимов;

- программный модуль математического моделирования стационарных режимов;

- программный модуль математического моделирования нестационарных режимов;

- программный модуль моделирования нештатных режимов работы МН (нестационарные режимы);

- программный модуль идентификации фактических параметров оборудования;

- программный модуль имитации системы обнаружения утечек;

- программный модуль имитации системы контроля нормативных параметров;

- программный модуль имитации работы резервуарного парка;

- программный модуль имитации пропуска средств очистки и диагностики;

- программный модуль имитации ввода противотурбулентных присадок.

Подсистема 1.5.2 модель алгоритмов систем автоматизации и защит выполняет следующие функции:

- система автоматического регулирования давления (САРД) НПС;

- агрегатные защиты подпорный насосный агрегат (ПНА), магистральный насосный агрегат (МНА);

- станционные защиты;

- алгоритмы пуска и останова насосного агрегата (НА);

- алгоритмы защит и управления технологическим участком МН;

- алгоритмы защит резервуарного парка (РП).

Модель алгоритмов работы систем автоматики и защит задействована при нестационарных расчетах МН, в частности при выполнении УТЗ по штатным и нештатным ситуациям на МН.

Модель алгоритмов работы систем автоматики и защит выполняет следующие функции:

- реализация алгоритмов автоматики НПС и технологических участков МН при расчете нестационарных режимов МН;

- имитация сигналов телемеханики в части имитации сигналов телеизмерения, телесигнализации, телеуправления и телерегулирования). Имитация сигналов телемеханики

Подсистема 1.5.1 математическая модель МН и подсистема 1.5.2 модель алгоритмов систем автоматики и защит готовят данные, на основе которых сервер 1.3 имитации СДКУ средствами подсистемы 1.3.2 обработки данных и подготовки сигналов ОРС-сервера 1.3.1 формирует значения тегов для ОРС сервера. Из общего перечня сигналов подсистема 1.5.1 математической модели МН и подсистема 1.5.2 модели алгоритмов систем автоматики и защит формируют только сигналы, отображаемые на АРМ Обучаемого 3 в подсистеме 3.1. визуализации состояния ТО и ТП.

Большинство телемеханических сигналов формируется на основе расчетных значений программного модуля 1.5.1 математической модели МН (вычисляемые параметры объектов расчетной схемы) и программного модуля 1.5.2 алгоритмов систем автоматики (например, алгоритмов защиты). При этом для существенной доли сигналов нет полноценной имитационной модели (например, для сигналов АСУ пожаротушения). Такие сигналы генерируются по упрощенной схеме сервером (программным модулем) 1.5.2 математической модели алгоритмов работы систем автоматики МН и только в том случае, если этого требует сценарий УТЗ.

Подсистема 1.5.3 математического обеспечения подсистемы контроля режимов реализует необходимые расчетные задачи для отображения результатов средствами подсистемы 3.3 контроля режимов АРМ обучаемого 3:

- в on-line/off-line режиме для любого исходного состояния нефтепровода график гидроуклона вдоль ТУ (визуализация результатов данной задачи осуществляется программным модулем 3.2 контроля гидравлического уклона);

- в on-line/off-line режиме для любого исходного состояния нефтепровода расчетные значения времени прибытия СОД в КПП СОД и прохождения узлов линейных задвижек;

- в on-line/off-line режиме для любого исходного состояния нефтепровода прогнозируемое время опорожнения/заполнения резервуаров с учетом текущего режима перекачки;

- в on-line/off-line режиме для любого исходного состояния нефтепровода напорные характеристики насосных агрегатов;

- в on-line/off-line режиме для любого исходного состояния нефтепровода гидравлические сопротивления и эффективные диаметры трубопровода с выдачей предупредительного сигнала при изменениях от зафиксированного ранее значения, превышающих заданную величину;

- в on-line/off-line режиме для любого исходного состояния нефтепровода признак выхода на заданный технологический режим перекачки с выдачей предупредительного сигнала при его достижении или прекращении;

- результаты расчета стационарных режимов работы технологического участка МН.

Программная реализация указанных задач выполнена в составе подсистем сервера 1.5 математической модели и алгоритмов работы систем автоматики МН.

АРМ Инструктора 2 содержит программное обеспечение, которое обеспечивает возможность работы за данным рабочим местом в двух основных ролях: Инструктора или Администратор. Панель инструментов АРМ Инструктора позволяет осуществить запуск программного обеспечения АРМ Обучаемого.

АРМ Инструктора 2 выполнено на базе персонального компьютера с установленной операционной системой Microsoft Windows 7 Pro Rus, специальным и прикладным программным обеспечением.

АРМ Инструктора 2 (фиг. 2) включает программный модуль 2.1 графического редактора расчетных схем и параметризации объектов МН, программный модуль 2.2 формирования УТЗ, программный модуль 2.3 мониторинга и оценки УТЗ, программный модуль 2.4 ГИП АРМ Инструктора.

В составе АРМ Инструктора 2 входит средство отображения информации, например, ЖК-монитор NEC MultiSync EA273WMi 27" с разрешением FullHD (1920×1080 пикселей).

Для озвучивания тревожных звуковых сигналов и фонограмм, предусмотренных работой специализированного программного обеспечения, в составе АРМ Инструктора 2 используется комплект активных акустических систем (на чертежах не показано).

Возможность печати результатов обучения на ИДТ и выходных данных обеспечивается сетевым печатающим устройством, например, цветным принтером HP LaserJet Pro CP1025nw (на чертежах не показано).

В состав АРМ Инструктора 2 входят программные модули запуска АРМ обучаемого 3. Панель Инструментов АРМ Администратора. С нее запускаются различные программные компоненты АРМ Администратора. Физически АРМ Администратора 3 может быть расположен на любом компьютере, но в предпочтительном варианте он будет размещен на физическом компьютере АРМ Инструктора 2.

Панель инструментов АРМ Инструктора 2 позволяет запустить как сам АРМ Инструктора, так и запустить АРМ Обучаемого 3, который физически находится на другом компьютере с 8 мониторами.

Программный модуль 2.1 графический редактор расчетных схем и параметризации объектов МН предназначен для отображения данных графической модели АРМ Инструктора/Администратора, а также для осуществления пользователем навигации по расчетным схемам МН, изменения параметров графических объектов (например, пространственные координаты на схеме) и управления ими.

Программный модуль 2.2 формирования УТЗ осуществляет взаимодействие с программным модулем 1.2.3 управления электронной библиотекой УТЗ и осуществляет следующие функции:

- с помощью графического интерфейса пользователя создавать новую УТЗ, загружать имеющуюся УТЗ из электронной библиотеки УТЗ, сохранять изменения в УТЗ, связывать расчетную схему МН с УТЗ, удалять УТЗ из электронной библиотеки, производить поиск в электронной библиотеке УТЗ;

- пользовательский интерфейс позволяет производить настройку УТЗ;

- предоставляет пользовательский сервис «временная шкала», с помощью которой можно осуществлять перемещения по временной шкале модельного времени УТЗ;

- осуществляет мониторинг изменения параметров краевых условий МН, привязанных к временной шкале модельного времени и создания плана генерации событий;

- осуществляет подготовку эталонного решения. Программный модуль 2.3 мониторинга и оценки выполнения УТЗ непосредственно взаимодействует с сервером 1.5 математической модели и предоставляет графический интерфейс настройки и контроля за процессом выполнения УТЗ.

Программный модуль 2.3 осуществляет мониторинг за выполнением обучаемых УТЗ, а также предоставляет возможность внесения управляющих воздействий с АРМа Администратора/Инструктора в процессе выполнения УТЗ. Кроме того, программный модуль 2.3 при помощи программного модуля 3.5 протоколирования действий обучаемого, входящего в состав АРМ Обучаемого 3, производит протоколирование на каждом шаге УТЗ с возможностью последующего воспроизведения УТЗ. Также программный модуль 2.3 имеет функцию оценки действия обучаемых и предоставления результатов выполнения УТЗ в виде отчетных форм.

ГИП 2.4 АРМ Администратора/Инструктора позволяет Администратору/Инструктору ИДТ получить доступ к основным функциональным возможностям программного модуля 4.2 мониторинга работоспособности программно-технических средств и программного модуля 4.3 формирования технической отчетности, а также настроить параметры ИДТ средствами программного модуля 1.1.3 применения настроек тренажера виртуального сервера 1.1 центрального диспетчера.

Подсистема 2.4 ГИП АРМ Администратора/Инструктора предоставляет интерфейс пользователя для выполнения функции настройки и управления следующими программными модулями:

- программный модуль авторизации пользователей (на чертежах не показан);

- графический интерфейс к программному модулю мониторинга работоспособности технических средств;

- программный модуль визуализации предупредительной и аварийной сигнализации, свидетельствующий о необходимости принятия оперативных мер по поддержанию работоспособности компонентов тренажера (на чертежах не показан);

- программный модуль корректировки текущих настроек работы ИДТ, хранящихся в модуле применения настроек ИДТ, реализуемый за счет предоставления специального окна (или окон), в которых администратору представлены все доступные для редактирования параметры (на чертежах не показан);

АРМ Администратора 4 включает подсистему 4.1 ГИП АРМ Администратора, программный модуль 4.2 мониторинга работоспособности программно-технических средств, программный модуль 4.3 формирования технической отчетности.

Программный модуль 4.2 мониторинга работоспособности программно-технических средств обеспечивает возможность предоставления доступа с АРМ Администратора/Инструктора с целью проверки работоспособности серверов 1.1-1.5 и входящих в них подсистем. На основе полученных результатов проверки работоспособности программно-технических средств ИДТ, программный модуль 4.2 мониторинга работоспособности программно-технических средств формирует и при помощи средств программного модуля 2.4 ГИП АРМ администратора/инструктора передает для визуализации администратору информацию о необходимости принятия оперативных мер по поддержанию работоспособности ИДТ. Контроль работоспособности технических компонентов ИДТ должен осуществляться по принципу проверки работоспособности отдельных аппаратных составляющих компьютеров, на которые устанавливаются программные модули ИДТ базовыми средствами ОС и по протоколу SNMP (для сетевых устройств).

Программный модуль 4.3 формирования технической отчетности выполняет основные функции программного модуля формирования технической отчетности (статистики) по согласованной форме.

АРМ обучаемого 3 (фиг. 2) выполнено на базе персонального компьютера на операционной системе Microsoft Windows 7 Pro Rus x64 и включает подсистему 3.1 визуализации состояния ТО и ТП, подсистему 3.2 контроля гидравлического уклона, которая может быть выполнена в виде выделенного АРМ «Гидроуклон» на базе программного обеспечения АСК «Гидроуклон», подсистему 3.3 контроля режимов, программный модуль 3.4 регистрации и вывода задания УТЗ, программный модуль 3.5 протоколирования действий обучаемого, программным модулем 3.6 модулем предоставления справки, НД и учебно-методический материал.

В качестве экранных форм ИДТ используются эксплуатируемые на предприятии экранные формы.

При этом АРМ обучаемого отображает обязательные экранные формы:

- экранная форма «Панель остановки МН»;

- экранная форма «Панель управления НПС»;

- экранная форма «Панель управления ЛЧ МН»;

- экранная форма «Размещение нефти в РП»;

- экранная форма мониторинга «Общестанционная схема технологического участка»;

- экранная форма «Журнал событий».

Для отображения графиков гидроуклона вдоль выбранного участка ТУ использован дополнительный экран с программным обеспечением контроля гидравлического уклона (АСК «Гидроуклон»).

Выбор используемых дополнительных графических интерфейсов систем осуществляется средствами АРМ Администратора 4.

Имитация работы данных систем реализуется средствами математической модели МН и модели алгоритмов систем автоматики и защит.

Подсистема 3.1 визуализации состояния ТО и ТП построена на базе программного обеспечения Graph Worx (Genesis 32) - SCADA система.

Программный модуль 3.2 контроля гидравлического уклона предназначен для реализации отображения графиков гидроуклона вдоль технологического участка на основе данных, поступающих от математической модели и/или математического обеспечения подсистемы 3.3 контроля режимов. В качестве данного программного модуля используется программное обеспечение АСК «Гидроуклон».

Подсистема 3.3 контроля режимов предназначена для реализации графического интерфейса пользователя, позволяющего осуществлять функции задания параметров расчета, запуска задач на расчет и визуализации результатов решения расчетных задач. Подсистема 3.3 контроля режимов используется для интерактивного взаимодействия с пользователем в процессе подготовки и визуализации решения следующих задач:

- расчет и визуализация времени прибытия средства отчистки и диагностики (далее по тексту - СОД) в камеру пуска-приема (далее по тексту -КПП) СОД и прохождения узлов линейных задвижек;

- расчет и визуализация прогнозируемого времени опорожнения/заполнения резервуаров с учетом текущего режима перекачки;

- расчет и визуализация фактических напорных характеристик насосных агрегатов;

- расчет и отображение гидравлических сопротивлений и эффективных диаметров трубопровода с выдачей предупредительного сигнала при изменениях от зафиксированного ранее значения, превышающих заданную величину;

- определение и визуализация признака выхода на заданный технологический режим перекачки с выдачей предупредительного сигнала в случае его достижения или прекращения;

- визуализация результатов расчета стационарных режимов работы технологического участка МН.

Реализация экранных форм ГИП для задания параметров перечисленных расчетных задач и визуализации результатов расчетов осуществляется средствами программного модуля 2.4 ГИП АРМ Инструктора 2.

Программный модуль 3.4 регистрации и вывода задания УТЗ выполняет следующие функции:

- передачи на АРМ Обучаемого 3 с АРМ Инструктора 2 выбранное УТЗ;

- передачи АРМ Инструктора 2 результата приема УТЗ (успех или неудача);

- вывод описания задания УТЗ на АРМ Обучаемого 3;

- инициирует считывание данных по МН, заранее подготовленных для данного УТЗ, на АРМ Обучаемого 3.

Программный модуль 3.5 протоколирования действий обучаемого осуществляет фиксацию всех действий обучаемого в ходе выполнения УТЗ с целью предоставления данных для модуля 2.3 мониторинга и оценки выполнения УТЗ, организующего визуализацию и оценку действий обучаемого.

Программный модуль 3.6 предоставления справки, НД и УММ предназначен для предоставления обучаемому во время выполнения УТЗ доступа к содержимому модуля 1.2.2 электронной справочной системы, базирующейся на сервере 1.2 управления контентом. Справка предоставляется в виде динамических экранных, открываемых в виде окон справки в установленном на АРМ WEB-браузере. Справочный материал отображается с учетом контекста запрашиваемой пользователем информации.

Система визуализации данных (на чертежах не показана) включает восемь жидкокристаллических дисплеев, конструктивно объединенных в единую видеостену и предназначенных для отображения регламентированных экранных форм СДКУ, с которым работает диспетчер.

Кроме того, ИДТ включает два дополнительных экрана, которые располагаются отдельно в составе АРМ «Гидроуклон» и предназначены для отображения информации контроля гидроуклона (на базе ПО АСК «Гидроуклон»). В составе АРМ ИДТ используются две профессиональных ЖК-панели NEC с диагональю экрана 55" и высоким разрешением FullHD (1920×1080), размещенные на специальном креплении в конфигурации 1×2 (друг под другом). Изображение на них формируется рабочей станцией АРМ «Гидроуклон» в следующей конфигурации:

Изображение на основных восьми мониторах АРМ Обучаемого формируется специализированными видеокартами nVidia 510. Экраны АРМ Обучаемого 3 построены на базе мониторов Dell размером 24'' и разрешением 1920×1080 точек и матрицей IPS. Выполнение системы визуализации в виде видеостены, состоящей из двух профессиональных ЖК-панелей 55'' для отображения АСК «Гидроуклон», и восьми панелей с регламентированными экранными формами СДКУ обеспечивает полное соответствие АРМ Обучаемого 3 в составе ИДТ реальному рабочему месту диспетчера.

В зависимости от учетных данных, с которыми авторизован пользователь, на одном из 8 экранов АРМ Обучаемого 3 могут быть запущены программные приложения АРМ Инструктора 2 и/или АРМ Администратора 4.

Также АРМ Обучаемого 3 ИДТ обеспечивает возможность выполнения на нем любой из двух дополнительных функциональных ролей: АРМ Инструктора и/ли АРМ Администратора. Эти режимы работы обеспечиваются набором специального и прикладного программного обеспечения, установленного на АРМ Обучаемого 3 ИДТ:

- программное обеспечение АРМ Инструктора:

- модуль графического редактора расчетных схем и параметризации объектов МН;

- модуль формирования УТЗ;

- модуль мониторинга и оценки УТЗ;

- АРМ Инструктора;

- менеджер импорта/экспорта данных.

- программное обеспечение АРМ Администратора:

- модуль АРМ Администратора;

- модуль мониторинга работоспособности программно-технических средств;

- модуль формирования технической отчетности.

Для озвучивания тревожных звуковых сигналов и фонограмм, предусмотренных работой специализированного программного обеспечения, в составе АРМ Обучаемого 3 ИДТ используется комплект активных акустических систем с пассивным микшером для подключения внешних звуковых источников (на чертежах не показаны).

АРМ Администратора 4 включает подсистему 4.1 ГИП АРМ Администратора, программный модуль 4.2 мониторинга работоспособности и программно-технических средств, программный модуль 4.3 формирования технической отчетности.

Работа диспетчерского тренажера осуществляется следующим образом

Тренинг на ИДТ может осуществляться в четырех режимах:

Режим - «Обучение» - исследовательский режим.

Обучаемый должен самостоятельно осуществлять работу на ИДТ для системы нефтепроводов. Статистические данные о его работе не фиксируются протоколами, обучаемый не проходит аутентификацию пользователя. Режим - «Управляемый тренинг» - тренинг с участием инструктора.

Данный вид тренинга должен осуществляться инструктором без фиксирования времени протокольных событий. Инструктор должен обучать управляющего диспетчера правильному «алгоритму действий» в штатных и нештатных ситуаций на ИДТ.

Режим - «Квалификационный тренинг».

Данный вид тренинга должен подразумевать, что обучаемый осуществляет индивидуальный тренинг под своей учетной записью без возможности вмешательства со стороны инструктора. Данный вид тренинга должен являться репетицией перед сдачей экзамена по «подтверждению компетенций».

По данному виду тренинга должно осуществляться протоколирование и выставление итоговой оценки согласно правилам формирования итоговой оценки.

Режим - «Подтверждение компетенций».

Данный вид тренинга должен быть предназначен для допуска управляющего диспетчера к самостоятельной работе с выставлением итоговой оценки.

Фиксирование статистики по прохождению тренинга должно происходить только в режимах: «Квалификационный тренинг»; «Подтверждение компетенций».

Выполнение диспетчером учебно-тренировочных задач (УТЗ), входящих в состав библиотеки УТЗ, заранее разработанной и периодически обновляемой.

В режиме «Тренинг» ИДТ обеспечивает выполнение следующих функций:

- регистрация диспетчера;

- выбор УТЗ из программного модуля 1.2.3. При выборе УТЗ из программного модуля 1.2.3. библиотеки УТЗ считываются данные по МН, заранее подготовленные для данной УТЗ, и отображается задание на выполнение УТЗ;

- выполнение диспетчером выбранной УТЗ. В процессе выполнения УТЗ формируются различные диагностические сообщения, которые автоматически отображаются на экране монитора. Диспетчер анализирует данные и идентифицирует ситуацию на МН. В зависимости от ситуации и в соответствии с заданием учебно-тренировочной задачи диспетчер выбирает различные управления объектами МН;

- формирование протокола выполнения УТЗ. Все действия диспетчера в процессе выполнения УТЗ контролируются и фиксируются. На основании этой информации формируется протокол выполнения УТЗ;

- оценка выполнения УТЗ диспетчером. По окончании работы диспетчера на основе определенных критериев и протокола выполнения УТЗ вычисляется итоговая оценка.

Для каждой УТЗ средствами «Интерфейса пользователя» создается своя база данных, включающая топологию системы, исходные состояния технологических объектов, параметры режимов.

При выборе УТЗ из БД УТЗ считываются данные по МН, заранее подготовленные для данной УТЗ.

На основе динамической модели создается вычислительный процесс имитации режима реального времени работы МН.

Модуль имитации SCADA с определенной частотой или по запросу диспетчера в графической или табличной форме выводит на монитор параметры потоков в узлах, предупреждающие и аварийные сигналы. Диспетчер анализирует данные и идентифицирует ситуацию на МН. В зависимости от ситуации и в соответствии с заданием УТЗ диспетчер выбирает различные режимы управления объектами МН. В процессе выполнения учебно-тренировочной задачи формируются различные диагностические сообщения, которые автоматически отображаются на экране монитора. Диспетчеру может быть предоставлена возможность вызова рекомендаций по управлению МН, если это предусмотрено условием задания учебно-тренировочной задачи. Все действия диспетчера в процессе выполнения учебно-тренировочной задачи фиксируются и контролируются. На основании этой информации формируется протокол выполнения учебно-тренировочной задачи.

Изобретение относится к области диспетчеризации потоков нефти и нефтепродуктов, а именно к тренажерным комплексам диспетчера, которые предназначены для начальной подготовки и периодического обучения оперативно-диспетчерского персонала. Индивидуальный диспетчерский тренажер включает в себя центральный сервер, автоматизированное рабочее место (АРМ) инструктора, автоматизированное рабочее место (АРМ) обучаемого, систему визуализации данных, объединенные локальной вычислительной сетью. Центральный сервер включает в себя сервер центрального диспетчера, сервер имитации системы диспетчерского контроля и управления, сервер математической модели и алгоритмов работы систем автоматики магистрального нефтепровода. АРМ Инструктора включает в себя модуль формирования учебно-тренировочных заданий, модуль мониторинга и оценки выполнения учебно-тренировочных заданий. АРМ Обучаемого включает в себя подсистему визуализации состояния технологического оборудования и технологических процессов, подсистему контроля гидравлического уклона, подсистему контроля режимов, модуль регистрации и вывода учебно-тренировочного задания. Сервер имитации системы диспетчерского контроля и управления включает подсистему ОРС-сервер, адресное пространство которого соответствует адресному пространству ОРС-сервера системы диспетчерского контроля и управления предприятием, на котором установлен диспетчерский тренажер. Техническим результатом является повышение надежности и безопасности функционирования магистральных нефтепроводов. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Индивидуальный диспетчерский тренажер для тренинга оперативно-диспетчерского персонала магистральных нефтепроводов, включающий в себя центральный сервер, автоматизированное рабочее место инструктора (АРМ Инструктора), автоматизированное рабочее место обучаемого (АРМ Обучаемого), систему визуализации данных, объединенные локальной вычислительной сетью, причем центральный сервер включает в себя сервер центрального диспетчера, сервер имитации системы диспетчерского контроля и управления, сервер математической модели и алгоритмов работы систем автоматики магистрального нефтепровода, сервер управления контентом и сервер управления данными;

АРМ Инструктора включает в себя модуль формирования учебно-тренировочных заданий, модуль мониторинга и оценки выполнения учебно-тренировочных заданий, модуль графического редактора расчетных схем и параметризации объектов магистрального нефтепровода, модуль графического интерфейса пользователя;

АРМ Обучаемого включает в себя подсистему визуализации состояния технологического оборудования и технологических процессов, подсистему контроля гидравлического уклона, подсистему контроля режимов, модуль регистрации и вывода учебно-тренировочного задания, связанный с возможностью передачи данных с модулем формирования учебно-тренировочного задания АРМ Инструктора;

сервер имитации системы диспетчерского контроля и управления включает в себя подсистему ОРС-сервер, адресное пространство которого соответствует адресному пространству ОРС-сервера системы диспетчерского контроля и управления предприятия, на котором установлен диспетчерский тренажер, подсистему визуализации состояния технологического оборудования и технологических процессов, связанную с возможностью передачи данных с подсистемой визуализации состояния технологического оборудования и технологических процессов АРМ Обучаемого, подсистему обработки данных и подготовки сигналов ОРС-сервера, при этом ОРС-сервер связан с возможностью передачи данных с подсистемой визуализации состояния технологического оборудования и технологических процессов, с модулем контроля гидравлического уклона, с подсистемой контроля режимов АРМ Обучаемого и с подсистемой графического интерфейса пользователя АРМ Инструктора;

сервер управления данными включает в себя подсистему хранения технологических данных, связанную с возможностью передачи данных с подсистемой обработки данных и подготовки сигналов ОРС-сервера;

сервер управления контентом включает в себя модуль управления электронной библиотекой учебно-тренировочных заданий, связанный с возможностью передачи данных с модулем формирования учебно-тренировочных заданий АРМ Инструктора;

сервер математической модели и алгоритмов системы автоматики магистрального нефтепровода включает в себя подсистему математической модели МН, выполненную с возможностью моделирования штатных и/или нештатных режимов работы трубопровода, подсистему математического обеспечения контроля режимов, выполненную с возможностью формирования расчетных задач, и связанную с возможностью передачи данных с подсистемой контроля режимов АРМ Обучаемого, при этом подсистема математической модели МН и подсистема алгоритмов систем автоматики и защиты связаны с возможностью передачи данных с сервером имитации системы диспетчерского контроля и управления;

система визуализации данных включает в себя видеостену, предназначенную для отображения экранных форм, соответствующих экранным формам системы диспетчерского контроля и управления участка реального магистрального нефтепровода.

2. Индивидуальный диспетчерский тренажер по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя печатающее устройство.

3. Индивидуальный диспетчерский тренажер по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя систему вывода звуковых сигналов.

4. Индивидуальный диспетчерский тренажер по п. 1, отличающийся тем, что АРМ Обучаемого дополнительно включает в себя модуль протоколирования действий обучаемого, связанный с возможностью передачи данных с модулем мониторинга и оценки выполнения учебно-тренировочного задания АРМ Инструктора.

5. Индивидуальный диспетчерский тренажер по п. 1, отличающийся тем, что сервер управления данными дополнительно включает в себя модуль импорта/экспорта данных и модуль управления и обработки данных.

6. Индивидуальный диспетчерский тренажер по п. 1, отличающийся тем, что сервер управления контентом дополнительно включает в себя модуль управления электронной библиотекой нормативной документации и учебно-методических материалов, модуль электронной справочной системы и модуль поиска информации по системе и содержимому файлов.

7. Индивидуальный диспетчерский тренажер по п. 1, отличающийся тем, что сервер центрального диспетчера дополнительно включает в себя модуль аутентификации и безопасности и модуль применения настроек тренажера.

8. Индивидуальный диспетчерский тренажер по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя АРМ Администратора, содержащий модуль графического интерфейса пользователя, модуль мониторинга работоспособности программно-технических средств, модуль формирования технической отчетности.

9. Индивидуальный диспетчерский тренажер по п. 1, отличающийся тем, что подсистема математической модели МН выполнена с возможностью имитации системы контроля режимов, математического моделирования стационарных режимов, математического моделирования нестационарных режимов, моделирования нештатных режимов работы магистрального нефтепровода (нестационарные режимы), идентификации фактических параметров оборудования, имитации системы обнаружения утечек, имитации системы контроля нормативных параметров, имитации работы резервуарного парка, имитации пропуска средств очистки и диагностики, имитации ввода противотурбулентных присадок.

10. Индивидуальный диспетчерский тренажер по п. 1, отличающийся тем, что система визуализации данных дополнительно включает в себя по меньшей мере два монитора, предназначенных для отображения экранных форм модуля гидравлического уклона АРМ Обучаемого.

11. Индивидуальный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что сервер математической модели и алгоритмов системы автоматики магистрального нефтепровода дополнительно включает в себя подсистему алгоритмов систем автоматики и защит, выполненную с возможностью реализации алгоритмов автоматики нефтеперекачивающих станций и технологических участков магистрального нефтепровода при расчете стационарных режимов и имитации сигналов телемеханики.