Алматы 2015 Almaty

499 

провести  эксперименты,  результаты  которых  могут  быть  использованы  для  обоснованного  выбора 

типа сети, сред передачи, сетевых компонент оборудования законов распределения трафика и другие. 

Программные  средстваNetCrackerProfessional 4.1 позволяют  выполнять  сбор  соответствующих 

данных  о  существующей  сети  без  останова  ее  работы,  создать  проект  этой  сети  и  выполнять 

необходимые эксперименты для определения предельных характеристик, возможности расширения, 

изменения  топологии  и  модификации  сетевого  оборудования  с  целью  дальнейшего  ее 

совершенствования и развития. 

Как  показывает  анализ  с  помощью NetCrackerProfessional 4.1можно  проектировать 

компьютерные  сети  различного  масштаба  и  назначения:  от  локальных  сетей,  насчитывающих 

несколько  десятков  компьютеров,  до  межгосударственных  глобальных  сетей,  построенных  с 

использованием  спутниковой  связи.  Новизной  в  данном  случае  является  разработанная  методика 

моделирования.При  разработке  моделей  применяются  различные  методы  проектирования    сетей. 

Использование 

различных 

распределений 

и 

его 

статистический 

анализ 

позволяет 

проводитьоптимальное проектирование [1]. 

В составе программного обеспеченияNetCrackerProfessional 4.1имеется мощная база по сетевым 

устройствам ведущих производителей, рабочих станций, серверов, сред передачи, сетевых адаптеров, 

повторителей, мостов, коммутаторов, маршрутизаторов, используемых для различныхтипов сетей  и 

сетевых 

технологий. 

          ОкноNetCrackerProfessional 4.1 (помимо  заголовка,  главного  меню  и  панели  инструментов) 

состоит из трех фреймов  браузера,  рабочей зоны и  панелей изображений  

Пакет программ позволяет производить: 

- управление моделями или группами моделей в окне проектирования; 

- пуск и останов моделирования; 

- обеспечение доступа к окну анализа и другие сервисные функции. 

Рассмотренные  элементы  управления  программы NetCracker позволяют  выполнять 

моделирование  различных  топологий  телекоммуникационных  сетей  и  определять  различные  её 

характеристики.  

Например,  для  построения  модели  городской  телефонной  сети (PSTN) необходимо  произвести 

следующее: 

-  осуществить  выбор  коммутационных  станций,  телефонных  аппаратов,  модемов  и 

персональных компьютеров,  

- произвести конфигурирование компонентов коммутируемой телефонной сети PSTN, с учетом 

типов интерфейсов и фирм производителей, 

- анализировать и установить технические характеристики устройств, выбор сменных устройств, 

- установить трафики передачи данных и статистики между компонентами сети, 

- выбор типа модемов для организации абонентского доступа по передаче данных и оснащение 

ПК необходимыми сетевыми адаптерами. 

- установить трафик телефонной сети и  статистики между сетями. 

На рисунке 1показан пример построения сети PSTN. 

 

 

 

Рисунок 1 Пример построения сети PSTN. 

 

На рисунке 2 показан пример построения сети PSTN при изменении значений таких параметров, 

как скорость передачи, интенсивность, размеры пакета и параметры законов распределения времени 

обслуживания и возникновения пакетов.  

500 

 

 

Рисунок 2. Пример построения сети PSTN при изменении величины различных параметров 

 

Перейдем к моделированию на NetCracker Профессионал 4.1 ЛВС построенного на основе  

Астериск IPPBX. 

При моделировании на NetCracker Профессионал 4.1 используем поле программы для сбора 

оборудований являющихся, элементами проектируемой сети. На рисунке 3 приведена разработанная  

модель такой сети на NetCracker Профессионал 4.1 

 

 

 

Рисунок 3. Моделирование сети на NetCracker Профессионал 4.1 

 

К  использованному  оборудованию    при  построении  модели  относятся:  сервер,  ноутбук, 

персональный компьютер и беспроводная точка доступа 

Для  создания    интерфейсов  в  сети  необходимо  дополнить  устройста  необходимыми 

программными  средствами  и  дополнительными    устройствами,  Сервер  программируем,  как 

устройство,  являющееся    файловым.  Далее,  при  моделировании  установим  следующие  параметры: 

закон  распределения  трафика  (который    в  такой  сети    предполагается)экспоненциальным  между 

пакетами  и  при  их  возникновении.  Длина  пакета  равным 200 байтам,  а  время  между  пакетами 

выберим равным 0,02 сек. Для установления  величины, процента  утилизованных пакетов во время 

моделирования  установим между сервером и РС1 стаканчик  - устройство, показывающее процент 

утилизованных  пакетов  во  время  проведения  эксперимента.  Если  параметры,  интерфейсы  или 

элементы - устройства выбраны неверно, визуально это можно обнаружить, когда элементы сети не 

будут  соединяться  или  даже,  если    и  будут  соединятся  возникнут  взрывы  на  устройствах 

моделируемой сети [2,3].  

На рисунке 3 дана разработанная схема модели, проведенного эксперимента моделирования на 

NetCrackerProfessional 4.1. Из  рисунка  видно,  что  взрывы  на  устройствах  сети  отсутствуют,  это 

501 

подтверждает  о  том,  что  элементы  выбраны  достоверно,  а  графики  слева  и  справа  рисунка 3 

подтверждают о том, что величина утилизованных пакетов почти равна нулю. 

 

Выводы.  На  основании  изучения  и    приобретения  навыков  по  разработке    имитационных 

моделей    различных  конфигурации  сетей  построены  модели  приведенные  на  рисунках 1 - 2,  на 

основе пакета программ NetCrackerProfessional 4.1 NetCrackerProfessional 4.1, в том числе на рисунке 

3 дана построенная имитационная модель ЛВС, построенная на основе AsteriskIPPBX. Выполненная 

работа  может  быть  полезна  для  студентов  при  выполнении  лабораторных  работ  и    при 

проектировании телекоммуникационных сетей. 

 

ЛИТЕРАТУРА 

1.MuborakYakubova, AbdurazakKasimov,VladimirMurko.Development of VPN Corporate Networks Simulation 

Model in Almaty city, AlmalinckyDistrikt, based on SoftwartPaskege Net Crasker Professional 4.1 Modern  

Challenges and Decisions of Globalizations.InternationaiConference.Jule 15, 2013 New York, USA. 

2 . Якубова  М.З.,  УргенишбаевК.М.,  Якубов  Б.М.  Сравнительный  анализ    электронно-цифровых  и IP 

PBXAsterisk  проектирование  телекоммуникационных  сетей.  Труды  МНПК  «Информационные  и 

телекоммуникационные  технологии:  образование,  наука,  практика  посвященная 50-летию.  ИИ  и  ТТ  Алматы, 

Казахстан, 5-6 12. 2012 г Том  

      3.Бабина  О.  И.  Сравнительный  анализ  имитационных  и  аналитических  моделей.  Четвертая 

всероссийская  научно-практическая  конференция  по  имитационному  моделированию  и  его  применению  в 

науке и промышленности  «Имитационное моделирование. Теория и практика». Сборник докладов. — 350 с.  

 

REFERENСES 

1.MuborakYakubova,  AbdurazakKasimov, Vladimir Murko.Development of VPN Corporate Networks 

Simulation Model in Almaty city, AlmalinckyDistrikt, based on SoftwartPaskege Net Crasker Professional 4.1 Modern 

Challenges and Decisions of Globalizations. InternationaiConference.Jule 15, 2013, New York, USA. 

2. YakubovMZ, Wrgenïşbaev KM, Yakubov BM Comparative analysis of the E-cïfrovıx and IP PBX Asterisk 

designing Telecommunication networks. Proceedings of the proceedings "Information and telecommunication 

technologies: education, science, practice dedicated to the 50 anniversary. AI and DC Almaty, Kazakhstan, 5-6 12.2012 

g Volume 

3.Babin O. I. Comparative analysis of simulation and analytical models.Çetvertayavserossïyskaya scientific-

practical conference ïmïtacïonnomwmodelïrovanïyu and its prïmenenïyu in science and industry "Imitating 

modeling.Theory and Practice ".Collection dokladov. - 350 s. 

 

ЯкубоваМ.З.,  СмайловН.К. 

NetCrackerProfessional 4.1.  программалар пакетімен Asterisk IPPBX негізінде тұрғызылған 

желілерді модельдеу 

Түйіндеме.  Жарияланым  программалық  АТС Asterisk IP PBX негізінде  тұрғызылған  СЕЖ 

технологиясымен NetCracker Professional 4.1.программалар  пакетін  пайдалана  отырып,  имитациялық 

модельдеуге арналған. 

Түйін  сөздер:  Астериск IP PBX, СЕЖ,  желілік  адаптерлер,  серверлер,  көпірлер,  коммутаторлар, 

NetCracker.  

Yakubova M, SmailovN. 

Modeling networks, postroennıxon the basis of Asterisk IPPBX package programs 

NetCrackerProfessional4.1 

Summary.The article describes the optical components Fiber - optic communication is used and the propagation 

of the optical signal in the optical path, methods and tools for assessing the quality of optical signal transmission. 

Key words:AsterïskIPPBX, LAN, Networkadapters, servers, mostov, switches, NetCracker, 

 

 

УДК 519.7. Ж75 

 

Ярмухамедова З.М., Абдигалиева М.С., Базарбек К.Е.

 

Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева, 

г. Алматы,  Республика Казахстан 

karlygash.bazarbek@mail.ru 

 

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НЕФТЕПРОВОДОМ 

 

Аннотация. В данной статье рассмотрена специфика объекта управления магистрального нефтепровода, 

особенности  существующих  способов  управления,  их  недостатки  и  достоинства.  Сделан  анализ  нынешних 

502 

подходов  к  решению  проблем  управления  на  существующем  оборудовании  нефтеперекачивающих  станций, 

предложено  решение  поставленной  задачи  оптимизации  работы  эксплуатационного  участка  магистрального 

нефтепровода в виде построения автоматизированной  системы, приведены основные задачи исследования. 

Ключевые слова:  Магистральный нефтепровод, перекачка нефти, объект управления.  

 

В  настоящее  время  Казахстан  входит  в  двадцатку  крупнейших  нефтедобывающих  стран  и  при 

этом  большая  часть  углеводородов  экспортируются  на  рынки  дальнего  и  ближнего  зарубежья.  В 

связи  с  этим  возникает  задача  интенсификации  процессов  перекачки  нефти,  повышения 

экономических  показателей  эффективности  перекачки  нефти  по  трубопроводу,  экономии 

энергосырьевых ресурсов, оперативного  контроля и управления магистральным нефтепроводом. Для 

решения этих задач  применяются  системы  диспетчерского контроля и управления магистральным 

нефтепроводом.  Основной  задачей  данной  системы  является  оптимальное  управление 

технологическим процессом последовательной перекачки нефти , а также защита выбранного объекта 

управления от недопустимых режимов работы и аварийных ситуаций. Системы автоматизированного 

управления вырабатывают управляющие воздействия на объект управления, основываясь на расчетах 

параметров  математической  модели.  Эффективность  работы  системы  автоматизированного 

управления  зависит  от  технической  реализации,  применяемого  программного  обеспечения, 

адекватности  математической  модели  технологического  процесса  перекачки  нефти  и  выбранного  

критерия  оптимальности.  В    связи  с  широким  внедрением  ЭВМ  и  микроконтроллеров  задача 

программной реализации автоматизированного управления становится наиболее актуальной [1]. 

С точки зрения автоматизации и телемеханизации, магистральные нефтепроводы можно разбить 

на следующие группы: 

  нефтепроводы без промежуточных станций; их автоматизация имеет целью предотвращение 

аварий и сокращение обслуживающего персонала, а телемеханизация требуется в основном для сбора 

информации по системе магистральных нефтепроводов; 

  нефтепроводы  с  промежуточными  станциями,  имеющими  оперативную  емкость;  их 

автоматизация  и  телемеханизация  требуется  как  для  решения  задач,  указанных  для  первой  группы, 

так и для обеспечения перекачки при оптимальных режимах работы каждой станции без сооружения 

больших резервуарных парков на промежуточных станциях; 

  нефтепроводы  с  промежуточными  станциями  без  емкостей;  их  нормальная,  безопасная  и 

экономичная работа практически невозможна без автоматизации и телемеханизации.  

Кроме  отдельных  магистральных  трубопроводов  в  настоящее  время  широко  распространены 

системы магистральных трубопроводов. Имеются следующие схемы магистральных трубопроводов: 

лучевые  трубопроводы,  головные  станции  которых  территориально  совмещены;  параллельные 

трубопроводы;  головные  и  промежуточные  станции  которых  (все  или  часть)  территориально 

совмещены;  последовательные  трубопроводы,  представляющие  собой  трубопроводы  большой 

протяженности,  разделенные  станциями  с  емкостями  на  участки,  работающие  как  отдельные 

трубопроводы, обычно в режиме «из насоса в насос». 

Применение  последовательной  перекачки  нефти  и  нефтепродуктов  приводит  к  увеличению 

коэффициента использования магистральных нефтепродуктопроводов и к значительному снижению 

себестоимости  перекачки.  Кроме  того,  это  позволяет  разгрузить  от  нефтеперевозок 

железнодорожный транспорт, что дает большой экономический эффект.  

Практика последовательной перекачки показывает, что не всякие нефтепродукты целесообразно 

перекачивать  по  одному  трубопроводу,  так  как  при  существенной  разнице  вязкостей 

последовательно  двигающихся  жидкостей  образуется  большое  количество  смеси,  использование 

которой как нефтепродукта низшего сорта приносит значительный убыток народному хозяйству [2]. 

Для  систем  магистральных  трубопроводов  вопросы  оперативности  управления  станциями, 

решаемые средствами телемеханики, приобретают особо важное значение. 

Магистральный  трубопровод  является  весьма  удобным  для  автоматизации  объектом,  его 

автоматизация позволяет не только сократить численность обслуживающего персонала и уменьшить 

эксплуатационные  расходы,  но  и  обеспечивает  значительное  снижение  капиталовложений  в 

строительство  за  счет  упрощения  станций  перекачки  и  полного  использования  трубопровода  в 

пределах его прочности при работе на максимальном по пропускной способности режиме. 

В  то  же  время  при  автоматизации  необходимо  учитывать,  что  магистральные  трубопроводы 

являются  весьма  ответственными  объектами.  Аварийные,  внеплановые  остановки  перекачки 

снижают  экономические  показатели  работы  трубопровода  и  вызывают  серьезные  нарушения 

нормальной работы многих важнейших предприятий народного хозяйства, в частности, предприятий 

503 

нефтехимии,  автомобильного  транспорта,  парка  сельскохозяйственных  машин  и  т.д.  Аварии, 

связанные с розливом нефти, приводят к загрязнению земли и водоемов, гибели посевов, а иногда и 

взрывам, и пожарам, приносящим огромные материальные потери и даже людские жертвы. Поэтому 

при  автоматизации  предъявляются  жесткие  требования  к  надежности  применяемых  систем, 

устройств и отдельных приборов. 

Магистральный нефтепровод – очень сложный объект, обладающий рядом свойств и особенностей.  

Приведенное  краткое  описание  позволяет  выделить  следующие  особенности  магистрального 

нефтепровода как объекта управления: 

1)  Процесс  перекачки  нефти  по  магистральному  нефтепроводу  имеет  дискретно-непрерывный 

характер  и  подвержен  случайным  возмущениям  высокого  уровня,  вызываемых  циклическим 

режимом  работы  насосных  агрегатов  и  перекачивающих  станций,  специфическим  составом  нефти. 

Данное описание характеризует инерционность объекта управления. 

2)  Наличие  различных  подсистем,  таких  как  система  обнаружения  утечек,  линейные  узлы, 

станция  катодной  защиты  нефтепровода  от  коррозии,  установки  подогрева  нефти,  резервуарные 

парки, подсистема циркуляционной смазки насосных агрегатов, подсистема воздушного охлаждения 

электродвигателей  основных  насосов,  приточно-вытяжная  вентиляция,  позволяет  охарактеризовать 

магистральный нефтепровод как многомерный объект. 

3)  Большое  количество  измеряемых  технологических  параметров,  таких  как  давление, 

температура,  вязкость,  концентрация  нефти,  скорость  движения  потока  нефти  по  трубопроводу, 

объем расхода нефти.  

4)  Технологический  процесс  перекачки  нефти  по  магистральному  нефтепроводу  определяется 

рядом  переменных,  таких  как  давление,  температура,  скорость,  расход  нефти.  Причем  взаимосвязь 

между  основными  переменными  процесса  носит  нелинейный  характер.  Все  это  позволяет  отнести 

процессы,  протекающие  в  магистральном  нефтепроводе,  к  классу  нелинейных    многомерных 

процессов.  

5)  Пространственная  распределенность  объектов  нефтепровода.  Основные  технологические 

участки  магистрального  нефтепровода,  такие  как  головные  перекачивающие  станции, 

промежуточные  перекачивающие  станции,  подпорные  станции,  резервуарные  парки  значительно 

удалены  друг  от  друга.  Протяженность  магистрального  нефтепровода  достигает  сотни  километров. 

Объединение  технологических  участков  между  собой  образует  сетевую  структуру  систем,  что 

накладывает  сетевые  условия  на  процесс  перекачки  нефти.  Это  характеризует  магистральный 

нефтепровод как многосвязный объект управления. 

6)  При  работе  магистрального  нефтепровода  в  установившемся  режиме,  когда  физические 

параметры  перекачиваемой  нефти  постоянны,  расход  и  давление  в  любой  точке  нефтепровода  не 

меняются, происходят включения или отключения насосов на какой-либо станции, попутные сбросы 

нефти  или  ее  подкачка  в  трубопровод,  смена  сорта  нефти  при  последовательной  перекачке.  Эти 

ситуации создают гидравлические возмущения, которые приводят к изменению давления и расхода 

нефти.  Это  позволяет  охарактеризовать  магистральный  нефтепровод  как  объект  управления  со 

структурно-параметрической нестационарностью.    

7)  Наличие значительных транспортных запаздываний или временные задержки. После оказания 

воздействий на нефтепровод результат виден после прохождения определенного количества времени. 

Время  воздействия  на  нефтепровод  t

н

  значительно  отстает  от  времени  появления  результата    t

р 

  от 

оказанного воздействия.  

8)  Широкая  номенклатура  технологического  оборудования.  На  всей  протяженности 

магистрального нефтепровода располагаются такие технические элементы автоматики, как датчики, 

задвижки, исполнительные механизмы, промежуточные элементы, релейные элементы. 

9)  Большое  количество  задач  управления.  Диспетчерские  пункты  руководят  следующими 

операциями:  непосредственно  перекачкой,  наливом  нефти  и  нефтепродуктов  в  железнодорожные 

цистерны и баржи, переключением резервуаров на всех подведомственных станциях, открытием или 

закрытием  линейных  и  технологических  задвижек,  замером  уровней  продукта  в  резервуарах, 

соблюдением  технологических  карт,  отбором  проб  для  определения  качества  нефти  и 

нефтепродуктов, отпуском продуктов по шлейфам на нефтебазы. 

Особенностью  развития  технической  базы  автоматизированной  системы  управления 

нефтедобывающими  производствами  на  современном  этапе  является  объединение  распределённых 

по иерархическим уровням неоднородных технических средств в единый комплекс, обеспечивающих 

работу систем управления технологических процессов и организацией распределённых систем ЭВМ. 

Особую  актуальность  приобретают  вопросы  синтеза  технических  систем:  выбора  оптимальной 

504 

структуры  и  состава  насосных  перекачивающих  станций,  размещение  функциональных  задач  по 

иерархическим уровням управления [3]. 

Исходя из фактического состояния дел в области автоматизации магистрального нефтепровода и 

управленческого  труда,  а  также  требований  сегодняшнего  дня  к  средствам  автоматизации 

нефтепроводного  транспорта,  возникает  проблема  создания  автоматизированной  системы 

диспетчерского управления и контроля магистральным нефтепроводом. 

Современная  сеть  магистральных  нефтепроводов  может  эффективно  эксплуатироваться  только 

при  соответствующей  диспетчеризации  их  подразделений – перекачивающих  станций  и  наливных 

пунктов,  оснащенных  сложным  резервуарным  парком,  технологическим  и  энергетическим 

оборудованием.  Диспетчерские  пункты  руководят  следующими  операциями:  непосредственно 

перекачкой,  наливом  нефти  и  нефтепродуктов  в  железнодорожные  цистерны  и  баржи, 

переключением  резервуаров  на  всех  подведомственных  станциях,  открытием  или  закрытием 

линейных  и  технологических  задвижек,  замером  уровней  продукта  в  резервуарах,  соблюдением 

технологических  карт,  отбором  проб  для  определения  качества  нефти  и  нефтепродуктов,  отпуском 

продуктов по шлейфам на нефтебазы, контролем последовательной перекачки разных сортов нефти 

по одному нефтепроводу [4]. 

Таким образом, рассматриваемый магистральный нефтепровод как объект управления относится 

к  классу  нелинейных,  многомерных,  многосвязных,  инерционных  объектов  управления,  со 

структурной  и  параметрической  нестационарностью  и  подвержен  воздействию  случайных 

возмущений. Отмеченные особенности предъявляют повышенные требования к практике управления 

магистральными  нефтепроводами,  поскольку  организация  его  работы  в  значительной  мере 

определяет ритмичность работы смежных с ним производств и процессов. 

Автоматизированная  система  управления  и  контроля  магистральным  нефтепроводом 

обеспечивает  автоматизированное  управление  и  контроль  транспортировки  нефти,  контроль  и 

управление технологическими системами и механизмами из диспетчерского пункта нефтепровода. 

 

ЛИТЕРАТУРА 

1.  Комягин  А.Ф.  Автоматизация  производственных  процессов  и  АСУ  ТП  газонефтепроводов. – М.: 

Недра, 2003.  

2.  Певзнер В.Б. Основы автоматизации нефтегазопроводов и нефтебаз. – М.: Недра, 2005. 

3.  Апостолов  А.А.,  Вербило  А.С.,  Панкратов  В.С.  Автоматизация  диспетчерского  управления 

газотранспортными предприятиями. - М.: ИРЦ  Газпром, 1999.  

4.  А.М. Лобков. Сбор и обработка нефти и газа на промысле. – М.: Недра, 1998. 

 

REFERENCE 

1. Komyagin A.F.  Automation of industrial processes and Automation Control System of gas and oil pipelines.  –  

Nedra, 2003.  

2. Pevzner V.B.  Fundamentals of automation oil and gas pipelines and tank farms –  Nedra, 2005. 

3. Apostles A.A., Verbilo A.S., Pankratov V.S. Automation Supervisory Control transporter. - M .: IRC Gazprom, 

1999. 

4. Lobkov A.M. Collection and processing of oil and gas in the field. - M .: Nedra, 1998. 

 

Ярмухамедова З.М., Абдигалиева М.С., Базарбек К.E. 

жүктеу/скачать 19,96 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: