Аэрология

29.3. Математическое обеспечение системы автоматического управления вентиляцией шахты
Математическое обеспечение системы автоматического обеспече­ния вентиляцией шахты — это совокупность алгоритмов и про­грамм, реализующих функции системы и обеспечивающих функ­ционирование комплекса технических средств. Программное обес­печение включает также контроль информации, поступающей от объекта управления, и контроль результатов вычислений УВМ. Математическое обеспечение состоит из операционной системы, системы автоматизации программирования и библиотеки рабочих программ. В системе автоматического управления вентиляцией
370
шахты используется дисковая операционная система реального времени, включающая следующие компоненты:
набор управляющих программ, обеспечивающих мультипро­граммный режим работы системы, временную выгрузку задач на диск, драйверы внешних устройств, программу восстановления по отказу питания, программы обработки пользовательских программ запросов;
программу связи с оператором, представляющую собой терми­нальный интерфейс между пользователем и системой, а также позволяющую динамически устанавливать характеристики си­стемы, управлять прохождением задач в системе;
загрузчик нерезидентных задач (системная задача, осущест­вляющая начальную загрузку задачи в раздел, выгрузку на диск образа задачи, имеющей признак временной выгрузки, загрузку в раздел ранее выгруженной на диск задачи);
файловую операционную систему реального времени;
набор обслуживающих программ, которые включают про­граммы для первоначальной обработки и отладки программ поль­зователей (трансляторы, редакторы, построитель задач, библиоте­карь, средства отладки, программа корректировки образа задачи) и программы общего назначения для работы с файлами (про­граммы для копирования файлов с одного устройства на другое, переименования, распечатки и удаления файлов, программы про­верки файловой структуры и преобразования файлов).
Операционная система реального времени имеет средства ге­нерации, которые позволяют создавать версии системы, рассчи­танные на конкретную конфигурацию вычислительного комплекса и на требуемые рабочие характеристики.
Система автоматизации программирования включает языки программирования Макроассемблер и Фортран IV, систему трансляции с этих языков и систему контроля.
Библиотека рабочих программ включает стандартные про­граммы, в которых реализованы определенные вычислительные методы и специализированные программы, решающие специфиче­ские задачи системы автоматического управления вентиляцией.
Система алгоритмов включает:
алгоритм системного управления программами;
алгоритмы контроля;
алгоритмы управления;
алгоритмы обнаружения и исправления ошибок и сбоев в си­стеме;
аварийные алгоритмы;
вспомогательные алгоритмы.
Из алгоритмов контроля и управления используются следую­щие:
алгоритм сбора и обработки информации от датчиков метана;
алгоритм сбора и обработки информации от датчиков скоро­сти движения воздуха;
алгоритм безопасного.комплексного регулирования вентиляции;
371

алгоритм безопасного плавного регулирования вентиляции;
алгоритм расчета прогнозируемого значения приращения кон­центрации метана;
алгоритм расчета приращения расхода воздуха при безопасном оперативном регулировании;
алгоритм управления регулятором расхода воздуха;
алгоритм оптимального воздухораспределения в шахтной вен­тиляционной сети.
Для системы управления вентиляцией по газовому фактору основными оперативно-контролируемыми величинами являются концентрация метана и скорость движения воздуха. В соответ­ствии с этим основными алгоритмами контроля в системе явля­ются:
алгоритм сбора и обработки информации от датчиков концен­трации метана (рис. 29.4);
алгоритм сбора и обработки информации от датчиков скоро­сти движения воздуха.
Функционирование алгоритма контроля концентрации метана осуществляется следующим образом.
Во 2-м блоке вводится значение (уставка) концентрации ме­тана (рис. 29.5), которое должно стабильно поддерживаться в вен­тиляционной струе Сует- Величина с_уст выбирается несколько ниже допустимого значения с_доп, составляющего в исходящей струе уча­стка 1 %. По известным значениям с_уст и с_доп, а также при пре­дельном значении концентрации метана с_пр =1,3 %, при котором срабатывает система автоматической газовой защиты, определя­ются и вводятся:
допустимое приращение концентрации метана
АСдоп " ^дол — ^уст;
предельное приращение концентрации метана
АСпр ^:==z Cup — £уст •
Вводятся также нулевые значения приращения усредненной концентрации метана на предыдущем этапе контроля Ас'_п-\ = 0 и нулевое значение приращения концентрации метана в начальный момент Acj = 0, число тактов контроля на один такт управления /г = 20, число тактов контроля, по которым осуществляется прогноз развития концентрации метана (ф= 10), резервное число тактов контроля до срабатывания автоматической газовой защиты (я_р = 30).
В 3-м блоке реализуются необходимые операции обнуления начального приращения концентрации метана / = 0 и параметров предыстории развития загазования Mi=M₂ = Ms=^:M_A = M_?) = {)_t зна­чения которых будут раскрыты ниже.
В 4-м блоке производится обнуление индекса к.
В 5-м блоке вводится текущее значение концентрации метана и присваивается ему индекс к.
В 6-м блоке увеличивается индекс к на единицу. 372
Рис. 29.4. Блок-схема алгоритма сбора и обработки информации от датчиков метана:
/ — начало; 2 — ввод с ; с_пр; с_уст; п\ Ф; п ; 3 — / = 0; М_±= М₂ — М₃ = М^= М_ъ = 0;
4 — к — 0; 5 — ввод с_к; 6 — к — к + 1; 7 —

11 — анализ результатов ■ расчет AQj-; регули-
пред-

^Лск ^ ^ск - ^суст*. ⁸ - ^Лск- ^ЛсДоп; ⁹ - / = ^0; М_л = Л4_Я = М._я = М₄= Л*₅г=0; 10 — Ac J =
=0,25Дс_к-Ь0,75Дс_к
^lk-:i. расчета; 12 — к ф п\ 13 —
рование; /4 — Дс_к > Дс Дс* = Ас_К~~ Ас _п\ 17— накопление ыстории для прогнозирования загазования; J8—j/ = Ф + п ; 20 — расчет прогнози­руемого приращения концентрации метана Ас"; 21—Ас" < Ас ; 22— расчет AQ₆; регули­рование; 23 — переиндексация значений Ас
Рис. 29.5. Графики изменения концент­рации метана с_м во времени t: