ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ МОНІТОРИНГУ ГАЗОСПОЖИВАННЯ МІСТА Асистент кафедри КН: Назаревич О.Б. Науковий керівник: проф., д.т.н. Щербак Л.М. 05.13.06 – ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя Кафедра комп'ютерних наук Тернопіль - 2013
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ
МОНІТОРИНГУ
ГАЗОСПОЖИВАННЯ МІСТА
Асистент кафедри КН: Назаревич О.Б.
Науковий керівник: проф., д.т.н. Щербак Л.М.
05.13.06 – ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ
Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Кафедра комп'ютерних наук
Тернопіль - 2013
2
АКТУАЛЬНІСТЬ• Технічний стан та ефективність функціонування
газотранспортних систем (ГТС), основні потужності яких було створено у 70–80-х роках минулого століття, не відповідають сучасним вимогам і потребують проведення широкого кола досліджень і реалізації їх результатів
• Необхідно розробити інформаційну технологію моніторингу, що враховує стохастичність даних вимірювання, періодичність (добові та тижневі коливання), річну сезонність, зміну топології споживачів та вплив метеофакторів.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темамиДисертація виконана у рамках науково-дослідної роботи:
“Інформаційно-обчислювальна система обліку, аналізу та прогнозу енергоносіїв в задачах підвищення ефективності енергозбереження” (№ держ. реєстр. 0110U002262), яка проводилась у ТНТУ на кафедрі комп'ютерних наук на замовлення Міністерства освіти і науки України у галузі фундаментальних досліджень.
МЕТА, ОБ’ЄКТ, ПРЕДМЕТ, МЕТОДИ
Мета дослідження – розробити моделі, інформаційне забезпечення опрацювання даних вимірювання, побудови добового прогнозу з врахуванням метеофакторів та топології споживачів газоспоживання і створити на їхній основі інформаційну технологію моніторингу газоспоживання для використання в системах контролю обліку, управління і прийняття рішень в газоспоживанні міста.
Об’єкт досліджень – процес газоспоживання міста на інтервалах спостереження: від добового до річного.
Предмет дослідження – інформаційна технологія моніторингу процесу газоспоживання міста, яка включає в себе моделі, бази даних, алгоритмічне та програмне забезпечення опрацювання даних вимірювання, побудову добового прогнозу для систем контролю обліку, управління і прийняття рішень в газоспоживанні міста.
Методи дослідження базуються на чисельних адаптивних методах попереднього статистичного опрацювання даних для виділення фізично обґрунтованих компонент часового ряду газоспоживання; методах теорії випадкових процесів, математичної статистики, статистичній обробці часових рядів для побудови добового прогнозу; теорії програмування, створення баз даних для побудови інформаційної технології моніторингу у системах контролю обліку, управління і прийняття рішень в газоспоживанні міста.
3
ЗАВДАННЯ
Для досягнення мети поставлено такі завдання:1. На основі аналізу відомих інформаційних технологій контролю обліку,
управління і прийняття рішень у газоспоживанні обґрунтувати науково-технічні завдання створення інформаційної технології моніторингу газоспоживання міста.
2. Обґрунтувати методи попереднього статистичного опрацювання даних вимірювань, створити спосіб адаптації використання цього методу для визначення параметрів і характеристик стабільності газоспоживання міста з подальшою розробкою загальної математичної моделі газоспоживання на річному інтервалі спостереження.
3. Розробити базу даних для зберігання, алгоритмічне та програмне забезпечення для опрацювання даних вимірювання, з розбиттям часового ряду газоспоживання на ділянки стабільності характеристик динаміки на річному інтервалі спостереження.
4. Розробити метод побудови добового прогнозу з урахуванням зміни характеристик стабільності на річному інтервалі спостереження для використання його в системах контролю обліку, управління і прийняття рішень в газоспоживанні міста.
5. Впровадити створену інформаційну технологію моніторингу газоспоживання у систему контролю обліку, управління і прийняття рішень у газоспоживанні міста Тернополя.
4
НАУКОВА НОВИЗНА ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ
У процесі розв’язання вказаного завдання отримано такі нові результати:1. Уперше запропоновано спосіб адаптації використання методу «Гусениця-SSA»,
який є основним методом попереднього статистичного опрацювання даних вимірювань процесу газоспоживання міста на річному інтервалі спостереження.
2. Вперше розроблено загальну адитивну модель процесу газоспоживання на річному інтервалі спостереження, яка складається з тренду (90-96%), суми квазігармонійних компонент (2-4%) і залишку річного часового ряду газоспоживання (2-6%) як реалізації випадкового процесу. Уточнення загальної моделі газоспоживання для кожного конкретного часового ряду проводиться на основі використання запропонованого способу адаптації.
3. Обґрунтовано метод розбиття на ділянки стабільності часового ряду газоспоживання на річному інтервалі спостереження. Розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення поділу на п’ять інтервалів річного часового ряду газоспоживання міста, в межах яких спостерігається стабільність характеристик вказаних компонентів моделі газоспоживання згідно з результатами попереднього статистичного опрацювання даних вимірювань.
4. Отримано подальший розвиток методу добового прогнозу газоспоживання для п’яти ділянок річного часового ряду газоспоживання із використанням лінійного регресійного аналізу.
5
ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення статистичного опрацювання даних вимірювань газоспоживання, що дало можливість врахувати динаміку і характерні властивості газоспоживання міста.
2. Спроектовано та реалізовано в середовищі СКБД MySQL базу даних для накопичення і статистичного опрацювання даних вимірювання газоспоживання та метеоданих при розробці інформаційної технології моніторингу газоспоживання міста.
3. Створено інформаційну технологію моніторингу газоспоживання, яка включає в себе запропоновані моделі, бази даних, алгоритмічне та програмне забезпечення опрацювання даних вимірювання, розбиття на ділянки стаціонарності, побудову добового прогнозу для систем контролю обліку, управління і прийняття рішень у диспетчерській службі газоспоживання міста.
6
Приклади часових рядів газоспоживання з різним кроком накопичення даних