Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование технологических приемов и средств управления водораспределением в открытых оросительных системах

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологических приемов и средств управления водораспределением в открытых оросительных системах"

Р Г Б ОД

Министерство сельского хозяйства и продовольствия И НОВОЧЕРКАССК®! ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" И1ЕЕНЕРН0-МЕЛИ0РАТИВНЫЙ ИНСТИТУТ им. А.К.КОРТУНОЕА

На правах рукописи

КОРЖСВ ВИКТОР ИВАНОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ И СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ВОДОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ В ОТКРЫТЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

Спеииалькссть: 06.01.02 - "Мелиорация и орошаемое земледелие"

„ .АВТОРЕФЕРАТ диссертачии на согскание 'ученой степени °

кандидата технических наук

Новочер!сасск 1094

Работа выполнена в Скном научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации (ВД-ШГиМ).

Научный руководитель - кандидат технических на.ук,

старший научный сотрудник В.Н.ЩЕДРИН

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор В.И.ОЛЬГАРЕНКО - кандидат технических наук, старший научный сотрудник Д.С.ГУЗЫХИН

Защита состоите.; "ffl" года в часоз

на заседании диссертационного совета К 120. У6.01 Нсвочеркасско-го ордена "Знак Почета" инженерно-мелиоративного института им. Л.К.Кортунова.

I

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИМИ.

Отзывы на автореферат просим направлять в дйух экземплярах, с подписями, заверенными печатями, по адресу: 346409, г.Новочеркасск Ростовской области, ул.Пушкинская, 111, диссертационный совет.

Автореферат разослан

года>

Уче1г -и секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных ' „

наук, профессор Г.Н.Мартыненко

- 1 - .. ■ ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш: Сложившиеся в стране новые экономические тагов ия, и, особенно, резкое повышение. цен на энергоносители, существенным образом повысили стоимость орошаемого гектара. В згой зеязи резко повысились требования ч эффективности водораспределе-шя, минимизации Еодогаборов, оптимизации работы потребителей. Обострилась потребность в разработке новых и совершенствовании ^уцествущих технологий, методологических, технических и ярограм-шых средств управления водораспределением, обеспечивающих повышение эффективности работы оросительных систем и ъсего орошаемого земледелия в целом.

От правильности решения задач управления водсраспределением ю многом, прямо или косвенно, зависит поведение многих "болевых" точек современной мелиорации. Так, технологически необоснованное завышение заборов воды в оросительную ситему ведет, с одной сто-зонн, к излишни затратам на ее транспортировку, а с другой. - к зе последующим непроизводительным сброса*, поддержание з бьефах »налов завышение командных уровней способствует увеличению $и-атрационных процессов. Низкая оперативность управления, неопти-(зльность распределения воды может привести к нарушению сроков и горы полива и; в конечном- итоге, - к снижению урожайности или д'\-се гибели с е ль с ко к о г я йст г е нк ых культур.

Управление водораспределениеы на подавляющем большинстве со-феменных оросительных систем осуществляет л. человеком-диспетче-зом. При таком управлений, из-за ограниченности возможностей че-¡овека, практически не учитываются динамические свойства оросите-пьной системы, инерционность протекающих в ней процессов, времена Юбегания расходов и т.п. В конечном итоге зто приводит к нергцп-значьксму использования ресурсов системы, повьшеннзш водозабо-заи, непроизводительным сСросзч и даже возникновению аварийных ситуаций, связанных с переливами или опорожнениями канатов. •

Целью работы является повышение эффективности работы отк- . зытых оросительных систем путем совершенствования техвологичес-сих приемов и способов управления водораспределением на них, заа работки алгоритмов управления, технических и программных сре-;ста их реализации. ■

В основные задачи исследовании входили: анализ : существующих гатс-дов управления водорзспределением и определение путей их со-

вершенствованкя; формирование базовой структуры системы управления водораспределением, е-1 исследование и глализ; разработка функциональной схемы системы управления водораспределением; определение структуры информационных, технических и программных . средств, способов и средств математического описания объекта управления; разработка алгоритмического, программного л технического обеспечения, обеспечивающего автоматизация труда диспетчера оросительной системы; осуществление внедрения системы управления водораспределе.шем ка реально дейстг.уюцей оросительной системе.

Научная новизна: Дана оценка современного состояния водорас-пределения на открытых оросительных системах и сформулированы ос-коннке направлен;-: повышения его эффективности. Разработаны нсзые конструкции автоматизированных оросительных систем, определены и исследованы их особенности, проанализированы'варианты поведения в условиях действия ограничений, разработан алгоритм управления во-дораспределениеы. Обоснована целесообразность разработки AFMa ди-„ стетчера оросительной системы, разработана ere функциональна! схема, определены структуры информационных, технических и программных средств п разработано специальное программное обеспечение.

Практическая ценность. Подученные результаты позволяют повысить уровень эксплуатации оросительных систем и эффективность их работы за счет повышения.оперативности управления водораспгеделе- • нием, сшк.иния забираемых в систему объемов, минимизации сбросоз, оптимизации работы водопотребигелей. Предложенные функциональная схема, структуры информационного, технического и программного обеспечения могут быть взяты га основу при проектировании и раз-" работке систем управления водораспределением как на вновь строящихся, Тс": и на действующих оросительных система:.

Реализация работы. Бшолнекные исследования - состазная часть научно-исследовательских работ по проблемам 5.1 (1S92 г.) и 1.1К (1193 г.) Главводхоз? ШХиП РО. Разрзботанные методические средства использованы во "Временном руководстве по проектированию и эксплуатации ^томатизкрпванкых оросительных систем" (Новочеркасск, 1989 г.).Технические и программные средстза внедрены в составе АРШз диспетчера на Азовской (г. Еатакск) к Миусской (с.Русский Колодец) оросит«^ных системах Ростовской области

На защиту выкосятся следующие научные положения: принцип пр-строения и конструкция системы управления водораспределением на открытой оросительной сети;- алгоритм управления водораспределени-е:.!; функциональная схема и структуры информационного, технического и программного обеспечения автоматизированного рабочего места диспетчера'оросительной системы.

Апробация подученных результатов. Основные результата обсуждены и одобрены ка Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности использования водных ресурсов Северного Кавказа" в 1988 г. (НИМИ, г.Новочеркасск), Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности водных ресурсов з сельском хозяйстве" в 1989 г. (ЮМI, г.Новочеркасск), Всесоюзной научно-технической конференции "Современные проблемы планирования и управления водохозяйственными системами" в 1990 г. (НПй "Югме-лиорация", г.Новочеркасск).

Публикации: По результатам исследований опубликовано 9 статей, получено 5 авторских свидетельств на изобретение.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 5 глаз, выводов, предложений производству, списка использованной литературы (94 наименования). Текстг-зуп часть дополняют 4 таблица, 33 рисунка и 9 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обосновываете» актуальность теш и характеризуются основные пояснения диссертации.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ "Управление водораспределение^ на ороситель-«» ннх система;-;. Состояние вопроса и постановка задач исследований" проведен анализ существующих подходов к улравлен;:» водораспреде- ■ леиием на открытых оросительных системах, дан обзор наиболее перспективных способов и схем регулирования воды, математического описания происходящих процессов, а такхе технического и организационно-технологического обеспечения систем водорпепределенпя.

Вопросам разработал, совершенствования и повышения ■ эксплуатационных х£фактер;ютик систем водораслр?деления, математического описания происходящее в них процессов, посвятили . свои исследования В.А.Большаков, Я.В.Бочкарев, А.А.Гаврилов,- А.А.Горбунов, А.М.Дарковскпй, Ю.Г.Иваненко, А.Л.Ильмер, О.П.Кисаров,.

П.И.Коваленко, Е.Е.Крушель, Э.Э.Маковский, М.Ш.Марголин, В.И.Оль-гаренко, В.А.Рожнов, Р.М.Тюме::ев, Е.Г.Филиппов, С.А.Христианович и другие ученые. Обгсзр их работ, наряду о учетом современного состояния технических средстз, определил в качестве 'наиболее перспективных направлений совершенствования систем водораспределения следующие: . г

- регулирование воды.в открытых распределительных каналах целесообразнее всего вести "по плану", путем использовании соответствующих схем регулирования, в частности, по ВВ;

•- забор воды из системы пользователями должен осуществляться либо г") утвержденному плану водораспределения, либо "по требова-нш", в частности, путем использования схемы регулирования пэ НВ;

- при заборах воды "по плану" должны быть известны графики ее подачи по каждому водопользователю;

- при заборах воды "по требованию" схема регулирования должна в своей структуре предусматривать обратные связи от потребителей к устройству, обеспечивающему водоподачу в систему.

- на стадиях 'проектирования и разработки систем управления водораспределением целесообразно использовать имитационные модели, основанные на точных методах расчета;

- в контуре управления наиболее реально применять упрощенные алгоритмы расчета, а также максимально 'возможно использовать результаты расчетов, полученные , на проектной и эксплуатационной стадиях создания сиптемы, и результаты натурных исследований.

- устройство управления системой целесообразнее Есего реализовать ка базе зжтелектуально обеспеченного средства - управляющей ЭВМ или персонального компьютера;

- расширять объем функций существующих средств управления и контроля зз счет использования управляющих и вычислительных, возможностей ЭВМ.

- совершенствование диспетчеркой службы вести путем развития средств ее информационно-справочной поддержки и принятия научно-обоснованных решений, автоматизации расчетнсемких и рутинны?: работ.

Исследованию и практической реализации вышеперечисленных проблем и были посвящены последующе .главы.

Во ВТОРОЙ 1ЛАВЕ "Исследование структуры системы управления и ее звеньев" сформирована базовая схема управления водораспределением, обсскоЕываны способы описания ее параметров, проведен анализ ее типовых звеньев и сделаны их эквивалентны« преобразования,

- 5 - .1" '

определен критерий управления н ограничения на управление.

Выводы, сделанные в первой глазе относительно путей совершенствования схем регулирования водораспределения легли в основу ряда технических решений конструкций оросительных систем, обобщенная структура которых представлена на рис.1.

Управление данной системой строится на принципе упреждения изменения подаваемых в нее регулирующих расходов. Исходной инфор-о мацией для определения величин этих упреждений являются временные графики водоподачп по каждому водопотребителю (при управлению "по плану") или же конструктивные и динамические свойства водопользователей (при управлении "по требованию").

Работа таких систем сводится к следующему. Регулирование в распределительном канале (РК) осуществляется по 83 с псмощьп регуляторов уровня верхнего бьефа (РУЗВ), а в каналах потребителях (КП) - по НБ с помощью регуляторов уровня нижнего бьефа (Р'/ЧБ). Устройство управления (УУ) производят слежение за режимом водопо-требления на объекте. Для режима управлении "по требованию" устанавливается физическая лиши связи (1С) от конечных водопользователей (БП) к устройству управления (УУ). Регулирование подачи соды в систему производится с псмощья регулирующего устройства (РУ).

В установившемся режиме выполняется условие баланса подаваемых и забираемых расходов. •

Изменение режима работы какого-либо потребителя фиксируется УУ. Затем, по информации о динамических и других свойствах этого источника возмущений, а также объекта в целом, УУ принимает решение на управление в виде заблаговременного изменения подаваемого на вход системы расхода, которое реализуется через РУ.

Для упрощения описания и анализа системы был применен подход, з&казчяязийся в разбивке системы яь белее простые звенья. Анатшз проводился путем исследования зависимостей: а.) для прямой гидравлической связи:

Нм (1)

. - (2)

где Ие5 - уровень в ЗБ перегораживающего сооружения;

Нм - уровень в НБ перегораживающего ссоружения;

$16 - расход а ВБ перегораживающего сооружения; - расход з НБ перегораживающего сооружения, а.) для обратной гидравлической связи:

(к -ЫОюМ СЗ)

- б -

вп,

кп

.вп

л

кп

кп

ЛС

ж

ж

равБ

РУН5

M

X

ранв

ZM

РУН5

M

РННБ PK

РУВБ

И

ы

РУНБ РЗВ&

ИИ

РУНБ

ра

вп

кп

вп

L

вп, /

кп

кп

/1С

Рис.1. Схема базовой структарн система управления водораспрелелением

Qsb = .

Признаком отсутствия

прямой гпрамическои связи

(4) было

при H&s =■ Vat- и Qe,b -

(5)

принято считать условие: Г Ннб - Const \Q,,6 ~ Cms t

а признаке:-: отсутствия обратной гидравлической связи: J U&6 = C^ii

\Qes- Const при fl^-Var- и (6)

Результаты такого анализа и интересующие нас выводы для основные звеньев система приведены в табл.1.

Проведенный анализ позволил рассматривать звенья системы как объекты управления с одним входом и одним выходом и провести следующие БКЕИзатентные преобразования схемы регулирования: а). '

С

РУВБ

->

X

• ^

-с oh

к УУ

ГУНЕ

■с

а).

^} щЛш

РУВБ

РУНБ

Г

f

t

m

РУВБ

№

Проведенные зкзлвачбнтные преобразования определил.; возмок-ность прив^дени:: представленной ка рис. 1 структуры уп'рззле-ния к линейкой мкогоконгурной схеме регулирования КР по возмущении: ■

•Таблица 1 Особенности звеньев системы

т

-г

Звено

Гидразл.связь Нн5|0нб|Нв5|0вб

Особенности

1. РК-РУНБ-КП

2. РК-РУВБ-РК

3. КП-РУНБ-РК--РУКБ-КП

1.Процессы б РК долины рассматриваться с учетом процессов в КП-в виде возмущений по расходу.

2.Процессы в КБ можно рассматривать автономно, без учета процессов з РК.

3.Управление КП со стороны КР невозможно.

4.КП можно рассматривать как изолированный объект с одним ВХОДОМ И ОДНИМ выходом.

1.Возмущения, наносимые на КР, оказывают влияние на процессы в данном и кижелекзцем бьефах.

2.При расчете динамккк процессов в КР достаточно ее описания до блиазкаелехазего РУЕЕ,

3.Управление на участках си-с?е«ы и ниже может рассматриваться автономно.

1.КП не оказывает гидравлического елияк-л друг на друга.

2.Процессы, происходящие в КП, могут рассматриваться бег учета процессоз в других КП.

3.Возмущения, наносимые КП на КР а Езде рзсходоз, некор-релирозаны к могут быть приведены к одному путем простого суммирования.

; вводя используемо«? в теории автоматического управления понятие ?редаточкой функции звена V, определить параметры, характеризуйте состояние системы: а), для 1-го бьефа:

впы » 9тр. Ш-Щ . ~ <?т (V

б), для 2-го бьефа:

&Ж2 ~ ЯхпгШ = $ у пр. (У-У, -

в), для 1-го бьефа: •

упр.

(7)

(8)

(9)

шывая, что для последовательно соединенных звеньев

ч

ш

(10)

Из существующих при управлении ограничений в наибольшей стегни влияющими ка ход технологического процесса оьш признаны ог-шичения, связанныне с динамическими (емкостными) свойствами катов Ь ** ■ . *•

• Ч11) ограничения по временам добегаякя расходов:

£дод.ч*р. (12)

8 ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ "СжТеЗ алгоритма управления" проведены ис-.хяозаяия поэеденгя системы управления в условиях действия 'тех-логических и случайных возмуцэяий к при действии на Еей ограаи-•нии и, на их основе, сформировав алгоритм управления системой.

Под технологическими возмупзщимя воздействиями понимаются •доэаборы из бьефов каналов, осуществляемые в соответствии с су-■ствующим планом водораспределения. Параметром, определявшим удаление , является расход, подаваемый на вход системы. Для систе-[ последовательно соединенных бьефов для 1.-го потребителя он

может быть определен из (10). При атом, поскольку регулирование на всей системе при нанесении возмущающего воздействия в i - ом бьефе сводится к стабилизации расхода на i - ом РУЕБ, при котором должно выполняться условие Qpy&si. - Conti ■*■ Qmpani. , и учитывая, что передаточная функция для установившегося режима равна единице, то алгоритм управления ври нанесении ■ технологически возмущающих воздействий выглядит следующим образом:

Qynpl (ij = Qmpmi. • Q*nj(t}. . m

Под случайными возмущащими воздействии понимаются все остальные изменения водозаборов из системы. Для их отработки было рьлено использовать базовую для рассматриваемой структуры схему управления по ВЕ, которая в своей основе является саморегули-рувдейся системой.

Очевидно, что это обусловило появление недостатков, присущих схеме регулирования по ВБ. Но, поскольку фон случайных возмущений в номинальном режиме ее работы, как правило, значительно ниже фона технологасеских возмущений, то такой подход к синтезу алгоритма управления был признан целесообразным. Он делает систему упра-.влеяия более гибкой и устойчивой и, 1фоме этого, это позволяет невелировать несовершенство и погрешности средств измерения и контроля, а тада.е свести к минимуму экономические затраты на реконструкции или переоборудование системы.

. Поскольку наличие ограничений не позволяет обеспечить. отработку воэыугзвдих воздействий на всей плоскости состояний системы, то для синтеза общего алгоритма управления был проведен анализ возмогших вариантов ее поведения в условиях их действия.

Анализ проводился графическга; способом, процедура которого изложена в диссертации.

Для упрощения анализа бит введены следующие допущения:

а), п время переходных процессов все КП, кроме L - го (т.е. вызвавшего и>0, своих состояний не изменяют;

б), изменение водопотребления КП происходит от 0 до Qxu при включении и от до 0 при их отключении;

в), максимах ное изменеале управляющего расхода Оупр. равно максимальному забору вода I - го потребителя;

г), переходные характеристики Qynp. Ш к описываются дифференциальными уравнениями первого порядка.

Ирл проведении анализа учитывалась особенность распределения

воды при регулированию по_ВБ, состоящая в том, что возникновение дифицитов воды у нижележащих потребитэлей и ее сбросы с точки зрения управляемости неравноценны, т.к. возникающий при включении потребителей дифицит воды может быть ликвидировгя путем последующей подуди в систему дополнительных расходов (т.е. управляемость обеспечивается), з то же время сбросы - неуправляемы. Поэтому, при равных'условиях управления, отдельно рассматривались поведение системы при включении и отключении потребителей. Результаты аналйзз сведены в таблицу 2.

_ Таблица 2

Варианты поведения системы в условиях действия ограничений

-р----'■ ■■■ ""у-......

NN | Вид ограничений | Соотношение |Вариант поведения | | времен | вклич. I отключ.

_I__1_I_! ... __

1 По емкостным свойст- ynp.ctH.Kn сбр. диф. ва,. РК и КП ' tK.ynp.HH.Kn 'сбр.-диф. диф.-сбр.

tH.ynp.stH.Kn диф. " обр.

2 По временам добега- ^.упр.^к.кп диф.-сбр. обр.-диф. кия расходов ^.упр.^к.кп диф. сбр.

3 По емкостным свойст- -"' диф. сбр. вам РК и КП и временам

добегания расходов Исходя из вышеприведенных заключений был синтезирован общий алгоритм управления системой, приведенный на рис.2.

Отработка случайных воголущахщих' воздействий проводится по ВБ (блоки 1...3). При возникновении возмущений "по плану" (блок 4) анализируется наличие ограничении (блок 5) и, есль они есть, . определяется вариант поведения (блоки 7...9).

При возникновении дифицита вычисляется обт-ен воды У доп. , который необходимо дополнительно-направить з систему для его ликвидации (блок 7).

При дкфиците с последующие сбросом определяется время 'Ьнцпр., при которой разница мегцу Нди<р. и Ус$р. буцет минимальна, а затем, если невозможно ликвидировать весь самообрззузощийся за ним сброс, лычисляется дополнительный объем \jort. , который необходимо дослать з систему (блок 3).

Если ?а сб. осом следует'образование дифицита, вычисляется время . Исходя из него определяется ¿и упр. , а затем - допо-

ДИфИЦИТ

ДИфИЦИТ-

-сброс

сброс-

-ДИфИЦКТ

Определение дополнит, объема Удап.

г-а

1

Опр. Ьицлр при УАлр - УсВа -*т<л Опр. доп.объема Удоп.^тф~Ус5р.

Т

сброс

Определение иц.цпр. при которой

Г (/упр. ШМ Ц]сЦ

Определение дополн. объема

уа». -

но—-—

Вычисление

11-

Задернка

-12-

Нправление£ -ОупрИ) ^(¡трак

---1--4-в.-

Рис.2. Структурная схе-а общего алгоритма управления.

- 13 -

лнительный объем У доп. , который нужно подать в систему.

При возникновении трех выаеописани'х вариантов поведения системы, а также при отсутствии ограничений, алгоритм допускает дополнительную регулировку аа Счет маневра временен начала действия управляющего воздействия (¡упр. ' . С этой целью производится вычисление необходимой временной задержи (блок 10) и фактическая ее реализацил (блок 11). После этого начинается подача а систему расхода по закону (12) (блок 12). При образована только сброса следует немедленный переход к управлению системой по закону (13).

В.'ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ "Совер шенствование операторско-диспетчерской службы" обг снована необходимость соьершенствовгния всего комплекса технологических операций, обеспечиваются управление водо-раопределением, определены общие требования к АРМу диспетчера ОС, разрабатаны его функциональная структура и структуры информационного, технического и программного обеспечения.

При разработке функциональной структуры АРМа за ос-

козу была вгяаа самая распространенная•схема принятия

решений, включающую триединую функциональную задачу: подготовку системы к управлению, непосредственно управление технологическим процессом, подведение итогоз работы за период управления.

Схема функциональной структуры -'системь* управления водорас-пределенкем приведена на рис.3.

На этапе подготовки системы к управлению заявки на водопода-чу (блок 1) подеются в диспетчерскую службу ОС, где заносятся в ЗЕМ (блока 5,5). На базе введенных заявок расчитывается план зо-дорзсппедедения (блок 4), £. ;ализируется диспетчером (блок 2) и, при необходимости, корректируется ш (блок 7). После этого он выводится на печать (блок 3). В том случае', если «существует план® водопользования (блок 10), предусматривается контроль за его' соблюдением (блоки 5,7).

План, зодораспределения является базисом для этапа непосредственного управления водораспределекием на систем*. Информация из файла, где он хранится (блок 5), перезаписывается в рабочий файл 'режима управления (блок 11), где он может оперативно корректироваться диспетчером (блик 15). Кроме этого,диспетчер з режим.- диалога задает настройки систеш на объект (слоки 17, 18). Работа систеш может осуществляться как в режиме управления технологическим процессом (блок 12), так и а режиме контроля за его ходом (блок 13). При этом, и в том и'в другом случае, диспетчеру лыдае-

тся набор сообщений о ходе процесса (блок 16), пЬ которому он следи: за его правильностью. По инициативе оператора ход процесса может быть скорректирован (блок 15). Информация о настройках системы может быть выведена на печать для обеспечения удобства работы с системой (блок 20). По результатам работы системы за сутки формируется итоговый "файл (блок 14), который передается в блок подведения итогов для дальнейшей обработки.

На . этапе подведения итоговых показателей делается расчет утогов за сутки (блок 21) и выводится на печать итоговая ведомость работы (блок 22), а данные накапливаются (блок 33) для последующего использования при подсчете итоговых показателей з? декаду и месяц (блоки 24 и 25). Этот подсчет сопровождается выводом документов (блоки 26,27). Вся информация контролируется и корректируется диспетчером (блоки 28, 29).

При разработке технического обеспечения АРМа отмечено, что максимальной эффективности его работы можно достичь лишь путем создания его на базе соверпениых средств контроля, управления,, телемеханики и Еодоучета. Однако, поскольку в настоящее время это практически невозможно по ряду технических и экономических причин, было признано, что наибольшей эффективности ргботы системы в этих условиях моаяо достичь,- а лерауи очередь, путем автоматизации функций диспетчерского управления и оснащения диспетчерского пункта управляющей ЗБУ. Поэтому структура комплекса технических средств в свсей основе повторяет существующие структуры КТС, отличаясь липа оснащением диспетчерского пункта.

Основу информационной структуры системы составляет файловая система, вкзочазощэя три основные группы. Первую группу составляет группа файлов, обеспечивзнщнк настройку системы на реальный объект, являвшихся базисными для конкретной ОС. Вторая группа служит для хранения оперативных данных о р&аст^ системы. В 1ретьей хранятся результатам работы системы за отчетный интервал.

Состав и структура программных средств были определены функциям:! системы, ее информационным я техническим обеспечением и еклечилк следувциэ укрученные программные блоки: голсвнуи- программу- диспетчер; формирования плана водораспределецкя; управления водораспределением; информационно-справочной поддержи системы;, подведения итоговых показателей работы системы.

Для обеспечения гибкой настройки системы на реальный объект была разработана структура мультифункциоязлькой таблицы, позволя-

щая: определять тип каждого из-сооружений; оперативчо конфигурировать систему; устанавливать функциональные зависимости работы одних сооружений от других; задавать режимы с разным качеством регулирования; вводить эмпирические и расчетные данные для приб-■ лиженных расчетов; обеспечивать настройку на существующие средства измерения и кшроля без строгой аппаратной привязки к ним.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ "Разработка АРМа диспетчера реально действующей оросительной системы" приведены особенности-, которые возникают при внедрении разработанных средств на реально действующей оросительной системе, дана характеристика и особенности этой оросительной системы, проведены расчеты динамических показателей, детализированы алгоритмы работы АРМа диспетчера.

В качестве объекта для внедрения был^ определена Миусская оросительная система в Ростоеской области. Среди ее основных особенностей, как объекта управления, были выдел&ны: несоответствие дискретностей головной Еодоподачи (1.6 куб.м/с, краткое производительности 1 агрегата ГНС) и водопотреблешл (единицы литров), наличке мощных источников возмущающих воздействий в виде подкачивающих насосных станций, недостаточная оснащенность контрольно-измерительными к водоучитываящши прПорами. Существующая на системе технология управления водораспределением предусматривает диспетчерское управление через существующие средства телемеханики и сеязи с интерна; зм управления, разным 2 часа.:.

Поскольку фактические параметры Миусской ОС из-за длительной ее эксплуатации довольно значительно отличаются от проектных, го что для обеспечения работоспособности системы управления водорас- ■ пределением было решено использовать как расчитанкые по проектным материалам, так и эмпирические данные, существующие на настоящий момент на системе.

Динамические характеристики расчитывались для наиболее "ответственного" с точки зрения управления (и одновременно в наибольшей степени соответствующего проектным дачным) участка оросительной системы - магистра." ъксго канала.

Для межхсзяйственных распределителей проводился расчет установившихся номинальных режимов движения вогч.

Расчеты позволили определить расчетные времена добеганий расходов в бьефах, а также получШь сведения о рабочих уровнях и скоростях движения воды в системе, которые, наряду с имевшимися на сис :еме эмпирическими данными, были использованы как при нз-т-

ройке системы на объект, так и в качестве информационно-справочных таблиц диспетчера.

Ал: "ритмы работы системы управления предстгзлены з виде, реализованном в пакете программ, прилагаемом к диссертации, что позволяет получить более цельное понимание работы Есей системы в целой. Они' с груктуризируатся на три взаимозависимых блока', обеспечивающих: формирование плана водораспределения, непосредственно управление водораспределением и подведение итоговых показателей работч системы.

В ШЕСТОЙ ГЛАВЕ "Эффективность внедрения результатов исследований" излагаются факторы, -беспечиващие экономическую, социальную, экологическою эффективность разработанных научных положений и аппаратко-ггеограммных средств, приводится разчет экономшеокого эффекта от их внедрения.

По результатам опытней эксплуатации АРМа диспетчера на Миусской ОС -„дельные затраты'электроэнергии ка'"1 кубометр подаваемой з систему воды снизились на 0.013'кВт, а общий -экономический эффект по результатам работы за 1993 год составил 14? тыс.руб. в год (в ценах 1992 г.).

-5ЫВ0ДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Подтвержден вывод о том, что одним из основных путей повышения эффективности орошаемого земледелия является путь совершенствования существующих и разработки новых технологических приемов и способов управления водораспределением, основанных на использовании современных компьютерна технологий и- средств. °

2. Доказано, что наибольшей эффективности работы системы можно добиться лкиъ путем автоматизации всего комплекса технологи-' ческих операций, обеспечивающих управление зодораспределением. Зто определило необходимость технической р<*алига„да' системы управления водораспределением в виде АРМа диспетчера ОС.

. 3. Определено, что совершенствование процесса водораспределения целесообразнее всего вести путем целенаправленной дорлботки схемы регулирования по верхнему бьефу за счет ввгдения обратных связей и учета динамических особенностей объекта управления. Исходя из этого был создан ряд йовых конструкций автоматизированных оросительных систем, защищенных свидетельствами об изобретении.

• 4. Разработана 'структура управления, водораспределением и

произведены ее эквивалентные преобразования, упростившие процедуру ее исследования к анализа.

5. Разр.^ботан оригинальный алгоритм управления водораспреде-лениеы, включающий два контура управления - основной контур обеспечивает управление по расходам с учетом динамических свойств объекта и существующих ограничений, а вспомогательный - производит управление по верхнему бьефу и кспользуюется для отработки случайных возмущающих воздействий.

6. Проведены исследования вариантов поведения системы в условиях действия ограничений и показано, чти- .синтез алгоритма управления водораспределением должен вестись с учетом их действ!". Это позволило априори учесть в алгоритме управления системой особенности, связанные с действием ограничений по емкостным сгойст-' вам каналов и временам добегания расходов в них.

7. Сделан вывод о том, что математическое обеспечение системы управления на проектной и предзксплуатациснкой стадиях должно строиться на основе точных математически моделей системы. В контуре . управления целесообразнее использовать упрощенные модели, базирующиеся на ранее полученные расчетных и эмпирических данных.

8. Подтверждено, что наибольшей эффективности работы системы можно достигнуть путем комплексного переоскащения ее современными средствами контроля и управления. Однако, сделан вывод о тем, что в условиях ограниченных экономических и технических возможностей, работы-целесообразнее всего начинать с автоматизации диспетчерских функций системы.

•-9. Разработана функциональная схема и структуры информационного, технического и программного обеспечения АРМа диспетчера оросиге._ьной системы. Они могут-быть использованы в качестве Саговых при проектировании и создании систем управления водораспределением на оросительных системах.

10. Рззрабогатчые алгоритмические, информационные, технические и программные средства апробчрсьаны на Миусской и Азовской ороситель :ш системах показали целесообразность и перспективность их применения.

Основные пс„ожения диссертации изложены в следующих работах:

1. A.c. 1287733 AI (СССР), ЩИ А Ol G 25/16. Автоматизированная оросительная система / В.К.Коржов, Б.Н.Щедрин, Г.А.Секчу-ков и М.Ю.КрасоЕСКИЙ. Эачвл. 10.09.85, N 5951054/30-15; Опубл.

07.02.87, Еял. N 5 - 4 С.

2. A.c. 1319804 AI (СССР), МКИ А 01 G 25/16. Автоматизированная оросит элька^ система / В.Н.Щедрин, В.И. Кортов, М.Ю.Краеов-ский и А.А.Коренев. - Заязл. 26.03.85, Ü 3980064/30-15; Опубл. 30.05.87, Рх>Л. П 2i - 4 с. ■

3. A.c. 1478392 А1 (СССР), \КИ А 01 6 25/16. Автоматизированная срссптольпач система / В.И.Коржоз, М.Ю. Крассвскил, В.Н.Ще-д;ш и К.П. Кузнецова. - Заявл. 27.04.87, N 4236496/30- 15 - 4 с. 5 4. A.c. 1551291 AI (СССР), МКИ А Ol G 25/16. Автоматизированная оросительная система / В.Н.'Дедрин, В.И.Коржсв, М.Ю.Красов-ский и В.И.Катарин. - Заявл. 07.05.88, . N 444S&75/30-15; Опубл. 23.03.SO, ЙЗЛ. N 11 - 4 С.

5. A.c. 1653713 Г, (СССР), МКК G C1 F 1/00. Способ определения расхода воды на открытом водотоке с призматическим руслом / Ю.Г.йяачетсо. В.Н.Щедрин, М.Ю.Крассвский, Н.Г.Ивзнекко и В.И.Кор-ясз.-Заявл. 14.07.87, N4:307530/10: Опубл.30.06.91, Бал. N24 - 3 с.

5. Ерс-монноо руководство по проектировании и эксплуатации аятогзткэнрогзшшх оросительных систем. В 2-х частях. / Щедрин В.И. и др. - Новочеркасск: Изд-во НПО "Югмедиорацкя", 1989. - 160 и 157 с.

7. Кортов В.И. К вопросу создания адаптивных систем управления В5?ср2сяределеш!«м на внутрихозяйственной сети при групповой работе- Эф© "Кубань" //Гидротехнические сооружения и вопросы эксплуатации оросительных систем. - Новочеркасск: Кзд-ло КйНИИГиМа, 1937. - с. 16-21.

8. Кордов В.И. К вопросу применения схемы регулирования по верхнему бьефу на открытых оросительных системах с детерминированиями возу/цекиями // Интенсификация рабочих процессов и ciEep-пенствованке конструкций гидромелиоративных машин. - Новочеркасск: ,Кэд-ео НПО "ЗОгмелиорация", 1989. - с.105-109.

S. Ксрков ВЛ. Совергкствованпе алгоритмог управления зодо-рлппрчделвкгтгм на мелхогяГхственной и внутрихозяйственной открытой оросительной сети // Погызениз эффективности использования водных ресурсов в сельском хозяйстве (тезисы конференции) 25- 29.09.39г. Часть 2. - Новочеркасск: ;:гд-во Вигкпровсдхозз. - с. 179.

10. В.И.Коржов. Опыт разработка автоматизированного рабочего места диспетчера оросительной систему // Современные проблемы планирования и управления водохозяйственными системами (тезисы конференции) 8-12.10.90 г. - Новочеркасск: Изд-во НПО "Югмелиора-

ЦИЯ", 1990. - С.85.

11. Кваненки Ю.Г., Щедрин В.Н., Коржоз^В.И. Программирование Еодорзспределения в ерссительной системе открытых каналов //Гид-ротехюпс окне сооружения и вопросы эксплуатации оросительных систем. - Новочеркасск: Иад-во ¡ОжНШРиМа, 1987. - с. 3-10.

12. Опыт эксплуатации водоподачн к да "Кубань" при групповой их работе / В.Н.Щедрин и др. - Новочеркасск: Иад-во ШШГиМз, 1985. - 52 с. Деп. в ЦЕНГЯ Минводхоза СССР. - 1987.- вып.6.

13. Программный комплекс для имитационного моделирования статических и динамически процессов в открытых каналах мелиоративных систем / Иваненко Ю.Г., Щедрин В.Н., Коржав В.И. и др. f.!.: ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1988. - 4 с.

14. Щедрин В.Н., Коржов ВЛ1., Красовскш U.V., Иваненко Ю.Г. Элементы технического обеспечения подсистемы-управления водорасп-ределекием //Использование ЭВМ в планировании и управлении водохозяйственными системами и процессы эксплуатации оросительных си-

:!одгп^ано е почать 1^,11" ..ССЬ;-:-. 151

г.Ко-очсо:сасс:: II"пг Iii.