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W. Bдr Lehrstuhl fьr Regelungstechnik, Universitдt Erlangen-Nьrnberg




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НазваW. Bдr Lehrstuhl fьr Regelungstechnik, Universitдt Erlangen-Nьrnberg
Дата02.07.2012
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ТипДокументи

Organization des Simulations- und Service-Zentrums fьr automatisierte Grubenbewetterungsnetze

W.Bдr

Lehrstuhl fьr Regelungstechnik, Universitдt Erlangen-Nьrnberg


Cauerstr. 7, D-91058 Erlangen, w.baer@rt.e-technik.uni-erlangen.de

R.Galasov, V.Lapko, O.Moldovanova, D.Rasinkov, A.Pererva


Fakultдt fьr Rechentechnik und Informatik (FRTI), Technische Universitдt Donezk

Artemstr. 58, 83000 Donezk, Ukraine, lapko@cs.dgtu.donetsk.ua


  1. Einfьhrung

Die Grubenbewetterungsnetze (GBN) gehцren zu den sicherheitskritischen Objekte und spielen eine entscheidende Rolle in der Gewдhrleistung der vorgeschriebenen gefahrlosen Arbeitsbedingungen unter Tage. Eine Simulation der luft- und gasdynamischen GBN-Prozesse ermцglicht die Lцsung verschiedenen Aufgaben, die sowohl bei der Projektierung von automatisierten GBN als auch wдhrend des Grubenbetriebs entstehen. In diesem Beitrag wird eine Systemorganisation der Modellierung und Simulation von GBN vorgeschlagen, die im Rahmen eines modellgestьtzten Simulations- und Service-Zentrums (SSZ) fьr ukrainische Gruben realisiert wird.

  1. Die Aufgaben des Simulations- und Service-Zentrums

Die Zielsetzung der Organisation des Simulations- und Service-Zentrums ist die modellgestьtzte Projektierung von Grubenbewetterungsnetzen und ihren Automatisierungssystemen, operative Analyse der gasdynamischen Situationen und Prognose im Zusammenhang mit den Betriebsplдne, eine Modellbegleitung der GBN-Entwicklung im Laufe der Durcharbeitung von Kohleflцzen. Die Aufgabenliste beinhaltet: Erstellung der GBN-Schemata entsprechend der Daten von Markscheiderdienste; Topologieanalyse; die Gleichungsgenerierung; die Gleichungslцsung; die Visualisierung von Simulationsergebnisse; die Modellverwaltung; die Datenverwaltung; modellgestьtzte Berechnung der Luftstromverteilung; Simulation des Luftstromreversierung; Simulation der gasdynamischen Verhalten in den Strebe, Strecken, Alten Mдnner, im gesamten Netz; Lцsung der Vorhersageaufgaben; modellgestьtzte Erstellung des Projektes des Automatisierungssystems fьr gegebenes GBN, eine Modellbegleitung der Inbetriebnahme des Systems; die Zusammenarbeit mit den rechnergestьtzten Sicherheitsdienste der Gruben, der Institute fьr Sicherheit und fьr Rettungswesen; Simulation der Havariesituationen und der RettungsmaЯnahmen; Sicherheitsanalyse durch qualitative Simulation der gasdynamischen Verhalten.

  1. Die Strukturorganisation und Simulationsressource

SSZ-Struktur beinhaltet MIMD-Rechner Intel Paragon, einen SIMD-Emulator, einen PC-Cluster und die PC-Arbeitsplдtze im SSZ-Raum sowie entfernte PC-Arbeitsplдtze bei den im Projekt beteiligten Gruben und Institute. Im SSZ werden die folgende Simulationsressource konzentriert und entwickelt:

  • problemorientierte parallele Simulationsumgebung mit den SIMD- und MIMD-Komponenten [1, 2], die den Topologieanalysator, Gleichungsgenerator, Gleichungslцser sowie eine Benutzungsoberflдche haben sollen;

  • auf PCs installierte Simulationssprache Simulink mit alle fьr Lцsung der genannten Aufgaben benцtigten MATLAB-Toolboxen; auf Simulink-Basis werden die Testaufgaben entwickelt sowie die Mцglichkeiten zur parallelen Arbeit der verschiedenen Aufgaben untersucht;

  • reale Komponente von GBN-Automatisierungssystemen zur kombinierte Echtzeitsimulation;

  • SQMA-Simulator fьr qualitative Simulation und Sicherheitsanalyse.

  1. Die Datenorganisation

Die GBN-Daten werden nach funktionale Prinzip von verschiedenen Gruben angefragt und in GBN-Datenbank gespeichert. Zusammen mit den Grubensicherheitsdienste wird die Vorbereitung der Markscheidermessungen durchgefьhrt, um die ursprьngliche Daten fьr die Formierung der Luftstromverteilungsschemata zu erhalten. Die gasdynamische Parametern werden aus den MeЯdaten von Orten, Ventilationsstrecken und Alten Mдnnern definiert. Die ursprьngliche Daten und die Simulationsergebnisse sind mit der funktionale Bedeutung der Abbauten vereinbart. Es wird die Datenfunktionalitдt am Beispiel des Testnetzes erlдutert.

  1. Die Implementierung und experimentelle Untersuchung

Die SSZ-Hauptkomponente wurden in genannten Rechenmittel implementiert und anhand des Test-GBN mit m=117 Zweige und n=61 Knoten aufgabenweise untersucht. Es werden zwei Arten von GBN-Modelle realisiert: GBN als Objekte mit konzentrierten Parametern; GBN als Objekte mit verteilten Parametern. Die erste Modelle werden fьr die Berechnung der Luftstromverteilung benutzt. Die zweite Modelle dienen fьr die modellgestьtzte Projektierung von Automatisierungssystemen. Beide Modelle werden sequentiell und parallel implementiert. Es wurde ein allgemeines Projekt des Automatisierungssystems entwickelt und fьr die AnpaЯungsmethodik zu den Grubenbedingungen verwendet. Es werden die Mцglichkeiten der qualitativen Modellierung und Simulation der Grubenbewetterungsnetze als sicherheitskritischen Objekte diskutiert. Die benutzerfreundliche Methodik der SSZ-Nutzung wird in Vereinbarung mit den Fachleute von Grubensicherheitsdienste entwickelt und erprobt.

  1. Zusammenfassung und Ausblick

Vorgeschlagenes Simulations- und Service-Zentrum fьr Grubenbewetterungsnetze hat ein Ziel, die Mцglichkeiten der Simulationstechnik fьr die Verbesserung der Sicherheit unter Tage auszunutzen. SSZ verwendet und entwickelt weiter die sequentielle und parallele Modelle der luft- und gasdynamischen Prozesse in GBN. Fьr die Modellvalidierung werden die reale MeЯdaten benutzt. Die vorhandene Erfahrung zeigt, daЯ SSZ eine Modellbegleitung der Automatisierungssysteme fьr Gruben sowie die Schulung des Bedienpersonals realisiert. Die SSZ-Ausrьstung (2 PCs, Mathlab-Simulink, ACSL) wurde mit Mitteln des Bundesministeriums fьr Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie unter dem Fцrderkennzeichen 01IR704 gefцrdert (Projekt PROAUT).

Literatur


  1. Svjatnyj,V.A., Rasinkov,V.V., Brдunl,T., Reuter,A., Zeitz,M. : Problemorientierte massiv parallele Simulationsumgebung fьr dynamische Netzobjekte. Tagungsband 10.Symposium Simulationstechnik ASIM ’96 in Dresden, 515-518.

  2. Galasov,R.A., Lapko,V.V., Pererva,A.A., Rasinkov,D.S., Svjatnyj,V.A. : Parallele Simulation von industriellen Grubenbewetterungsnetzen. Tagungsband 13.Symposium Simulationstechnik ASIM ’96 in Weimar, 343-348.

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