Длительный опыт эксплуатации сложных тепловых сетей с качественным регулированием теплопотребления и непосредственным присоединением теплопотребителей позволил выявить недостатки такого присоединения, основное из которых ? необходимость строгого постоянства гидравлического режима, соблюдение температурного графика теплоносителя во всех точках сети и практическая невозможность параллельной работы ряда ТЭЦ и РК на одну сеть. Такие сети оказываются плохо настраиваемыми по режимам, а это резко снижает эффективность использования установленных тепловых мощностей и распределение тепловой энергии на множестве теплопотребителей.

Можно сделать вывод, что наряду с потребностями в новых технических, технологических и организационно-экономических решениях назрела необходимость и в систематическом применении современных математических методов и информационных технологий для оперативного решения множества сетевых теплогидравлических задач для реально существующих типов данных: детерминированных, вероятностно определенных и неопределенных.

В предметной области "Система централизованного теплоснабжения" накоплен богатый научно-методический потенциал, однако его практическое использование в сфере управления режимами эксплуатации тепловых сетей и проектировании становится невозможным без соответствующих автоматизированных информационных систем (АИС).

Первая очередь задач, требующая информационной поддержки принятия решений и реализуемая системотехническими средствами АИС, включает в себя задачи возникающие при:

- планировании технических испытаний и обработке их результатов;

- наладке и регулировке сетей и систем теплопотребления;

- разработке и оперативном управлении тепловыми и гидравлическими режимами системы теплоснабжения;

- разработке и технико-экономической оценке перспективных планов теплоснабжения жилых и промышленных районов;

- согласовании проектов новых тепловых сетей и присоединений к сетям.

Решая общую задачу анализа теплогидравлического режима для различных технологических структур теплоснабжающих систем мегаполисов и различных параметров технологического оборудования, представляется возможным получить новые профессиональные знания для ответов на множество вопросов типа: "Как изменится установившееся состояние СЦТ, если изменить в заданном направлении её структуру и (или) независимые параметры требуемых технологических элементов".

Методологической основой формализации содержательной задачи анализа теплогидравлических режимов стали модели и методы моделирования сложных систем, теории графов, теории гидравлических цепей, систем нелинейных алгебраических уравнений, а также прикладные исследования установившихся режимов теплофикационных систем.

Классифицировав наиболее общие технологические структуры СЦТ, получившие распространение в экономическом пространстве СНГ и выделив типичные режимные ситуации, были разработаны общие математические модели для установившихся теплогидравлических режимов.

Для имитационного моделирования режимных задач теплоснабжающих систем большой размерности был исследован и предложен эффективный численный метод, получивший название метода узловых напоров.

Стабилизация гидравлических режимов больших теплоснабжающих систем может выполняться различными способами, в том числе и путем расстановки элементов дросселирования:

тепловая сеть гидравлический режим

- автоматических регуляторов расхода и давления прямого действия, устанавливаемых на ветвях и в узлах сети (сетевые насосные станции, узлы подпитки и смесительные узлы, контрольно-распределительные и центральные тепловые пункты);

- дроссельные диафрагмы, устанавливаемые в неавтоматизированных индивидуальных тепловых пунктах потребителей тепла, а также на ответвлениях тупиковых распределительных сетей;

- сопла элеваторов, посредством которых обеспечивается расчётный температурный график и расчётный расход, поступающий в присоединяемую систему отопления.

Ввиду этого в сферах наладки СЦТ по-прежнему актуальными и трудоёмкими остаются задачи принятия решений по выбору мест установки дроссельных органов и их гидравлических сопротивлений, посредством которых обеспечивается стабилизация параметров гидравлических режимов СЦТ. Для реализации задачи стабилизации установившихся гидравлических режимов были разработаны и реализованы продукционные модели (Правила вывода), выполнение которых связано с проверкой множества условий, объединяющих параметры эксплуатационного гидравлического режима и технологические параметры теплопотребляющих систем, также был разработан и реализован декомпозиционно-топологический подход построения моделей больших теплоснабжающих систем.

Анализируя опыт разработки и эксплуатации, узко специализированных информационных систем и технологий в теплоэнергетике были выявлены качественные недостатки таких систем в связи с расширяющимися потребностями обработки данных с учетом их изменений во времени и локализацией в окружающем пространстве, в частности, возможности контролинга текущего состояния объектов теплоснабжающей системы методом совместной обработки рассчитанной (нормируемой) и измеренной информации. Для осуществления задачи контролинга текущего состояния объектов теплоснабжающей системы методом сравнительного анализа рассчитанной (нормируемой) и измеренной информации была реализована возможность интеграции АИС с автоматизированной системой регистрации величин объектов системы теплоснабжения в реальном масштабе времени.

Следующим выявленным недостатком используемых информационных технологий в сфере наладки и перспективного развития СЦТ было то, что они являются геоинформационными системами, что вносит как положительные моменты, такие как, развитые аналитические функции, инструменты для ввода, обработки и отображения пространственных данных, так и отрицательные ? большие людские и временные ресурсы по созданию базы данных, включающую в себя одновременно, как объекты местности, так и объекты расчетной схемы теплоснабжающей системы.

Для устранения этого недостатка было принято решение реализовать АИС моделирования установившихся теплогидравлических режимов СЦТ не как ГИС, а как информационно-графическую систему с возможностью интеграции с ГИС посредством следующих принципов: интеграции информационных ресурсов; интеграции приложений, обеспечивающей оперативное взаимодействие различных приложений между собой, что дало возможность использовать готовые электронные карты местности и создавать отдельно слой расчетной схемы теплоснабжающей системы, как без привязки, так и с привязкой к географическим координатам в формате известных геоинформационных систем ArcMAP, Geomedio.

Интегрированная база данных, как набор фактографических знаний, необходимых и достаточных для реализации функциональности АИС моделирования установившихся теплогидравлических режимов СЦТ была разработана на основе инфологических моделей локальных представлений предметной области "Система централизованного теплоснабжения" и выполнена в расширенном формате. mdb реляционной моделей данных. В отношениях хранятся атрибутивные и координатные характеристики объектов городской инфраструктуры, технологических схем теплоснабжающей системы, измеренных параметров состояния объектов технологических установок, цифровых технологических и анимационных схем.

Разработанная АИС моделирования установившихся теплогидравлических режимов СЦТ ИГС ТГИД-05 была разработана в Карагандинском государственном техническом университете совместно с ПКФ "Сириус и выполнена (по отношению к операционной среде Windows) в настоящее время в среде заданного класса аппаратной платформы и программных CASE-средств, ГИС, SCADA-средств, SQL-серверов и систем объектно-ориентированного программирования.

В связи с этим, архитектура разрабатываемого приложения, представляется набором следующих компонентов:

- процедуры прикладной обработки данных, построенные на базе формализованных знаний об объектах и процессах актуальных функциональных задач;

- пользовательского интерфейса;

- серверной реализации интегрированной Базы данных.

Необходимость создания ИГС ТГИД-05 была вызвана тем, что предыдущие версии данной информационной системы ППП. ТС 3.3, "Гидравлика", ИГС GID2005kz, не обладали возможностью контролинга текущего состояния теплоснабжающей системы на основе совместной обработки условно-постоянной и измеренной информации, определяющей и обеспечивающей основной экономический эффект.

Область применения ИГС ТГИД=05. Создание автоматизированных рабочих мест в центральных и районных диспетчерских службах, режимных службах, производственно-технических отделах энергетических компаний с совместной выработкой электрической и тепловой энергии, с возможностью интеграции со SСADA-системами, с автоматизированными системами учета энергоресурсов, с автоматизированными системами управления производством.

Назначение. Моделирование и пространственно-технологический анализ статических теплогидравлических режимов больших теплоснабжающих систем, с целью поддержки принятия решений по проведению наладочных и перспективных мероприятий, с возможностью контролинга рассчитанных и измеренных параметров работы системы в контрольных точках системы теплоснабжения.

Функциональные возможности: