Разработка моделей, методов и алгоритмов оптимизации планов ремонтов сетей инженерной инфраструктуры города

• Автор: Крыгин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Планирование ремонтных работ. Анализ математического и программного обеспечения
1.1. Описание особенностей объекта
1.2. Методы определения срока службы
1.2.1. Экспертные методы нахождения срока службы
1.2.2. Методы прогнозирования физического износа на основе эмпирических моделей
1.2.3. Вероятностные методы оценки износа
1.2.4. Методы нахождения оптимальных сроков ремонта на основе анализа зависимости стоимости эксплуатации от времени
1.2.5. Анализ возможности применения различных методов определения срока службы объекта для участков коммуникаций
1.3. Объемное планирование ремонтных работ
1.4. Календарное планирование
1.5. Определение оптимальной конфигурации сетей перед проведением ремонтных работ
1.6. Краткие выводы к главе
Глава 2. Разработка математических методов и моделей анализа сетей инженерных коммуникаций
2.1. Модели оптимизации графиков плановых ремонтов на совокупности инженерных коммуникаций
2.1.1. Математическая модель ремонтов участка ПР и составление оптимального графика его ремонтов
2.1.2. Математическая модель и оптимальный график ремонтов двух участков ИС
2.1.3. Особенности построения оптимального графика ремонтов трех и более участков ИС
2.1.3.1. Отличия от задачи для двух участков ИС
2.1.3.2. Частные случаи задачи нахождения оптимального графика
2.1.3.3. Использование метода перебора вариантов и пошагового метода
2.2. Методы и алгоритмы реконфигурации сетей перед выведением в ремонт участков ИС
2.2.1. Особенности задачи реконфигурации
2.2.2. Постановка задачи
2.2.3. Схема решения задачи реконфигурации
2.2.4. Построение предельных графов реконфигурации
2.2.5. Выбор варианта с минимальным числом переключений
2.3. Краткие выводы к главе
Глава 3. Применение математических моделей при решении задач составления графика плановых ремонтов

3.1. Описание решаемых задач
3.2. Нахождение оптимального графика проведения плановых ремонтов..
3.2.1. Нахождение списка ремонтируемых объектов и оптимальных сроков их ремонта
3.2.1.1. Постановка задачи
3.2.1.2. Обработка статистических данных
3.2.1.3. Определение параметров распределения Вейбулла
3.2.1.4. Определение оптимальных сроков ремонта
3.2.2. Сравнение графиков ремонтов
3.3. Выбор оптимального варианта конфигурации сети для обеспечения
потребителей энергией на время ремонта
3.4. Краткие выводы к главе
Глава 4. Построение системы информационной поддержки при планировании ремонтных работ на инженерных сетях
4.1. Особенности построения СИППР при планировании ремонтных работ
на инженерных сетях
4.2. Алгоритмическое обеспечение
4.2.1. Алгоритм определения объектов, подлежащих ремонту и оптимальных сроков проведения ремонтов
4.2.2. Алгоритм определения оптимальной конфигурации сети на время ремонта
4.3. Информационное обеспечение
4.4. Программное обеспечение
4.5. Краткие выводы к главе
Заключение к диссертации
Сокращения
Основная терминология
Литература
Приложение
Введение
Актуальность работы
В комплексе задач управления инженерными системами жизнеобеспечения крупного города одной из важнейших продолжает оставаться проблема предоставления коммунальных услуг с требуемыми показателями качества. Инфраструктура системы жизнеобеспечения состоит из источников энергии и ресурсов, приемных устройств потребителей и инженерных сетей (ИС), решающих задачи передачи и распределения энергии и ресурсов населению, предприятиям промышленности и сферы услуг. В системе управления функционированием ИС большой интерес представляет эффективность эксплуатационной деятельности, осуществляемой энерго- и ресурсоснабжающими организациями . (РСО), а также коммунальными службами и органами городской власти отраслевой компетенции, несущими ответственность перед населением за,, качество предоставляемых услуг. Рост городов и требований к качеству
коммунальных услуг вызывают необходимость постоянного развития
„ & сетевого хозяйства, его модернизации, применения современных принципов
технического обслуживания. В то же время анализ состояния ИС показывает,
что в настоящее время значительная часть сетевой инфраструктуры
перестала удовлетворять запросам к качеству услуг, в том числе из-за
ограниченной пропускной способности инженерных коммуникаций и их
ветхого состояния с низким уровнем надежности.
Для Москвы такая тенденция наиболее ярко проявляется в центральной части города - в Центральном административном округе, где часть инженерных коммуникаций проложена более 50 лет назад и каждый год проводится несколько тысяч разрытий по устранению аварий и перекладке коммуникаций. Проведение разрытий связано со значительными трудностями и неудобствами для населения, обусловленными закрытием проездов, изменением маршрутов пассажирского транспорта, согласованием
- распределение длительности безаварийной работы определяется функцией распределения Е^), стоимость аварийных ремонтных работ составляет 5а;
- участок ПР при аварии не заменяется на новый, а продолжает свою работу в отличие от простого процесса восстановления [10].
- в моменты времени 0, Т,2Т, ЗТ... участок ПР заменяется на новый (с функцией распределения времени возникновения аварии /г(/)). Стоимость
планового ремонта участка ПР равна $р.
Утверждение 2.
Для объекта с описанным процессом обслуживания удельные затраты будут составлять
_^-А1п(1 -£(ХУ) у Т
Доказательство утверждения 2.2.
Для заданного времени г и периода планового ремонта Г обозначим:

целая часть числа —,
£-—~к - дробная часть ,
АГа (0 - среднее количество аварий за время /.
Тогда
X 1!шЭД |іт^+Л,-та+Г
у { К_>«, Т(к + є) *■->“ щ+£) Т

Подставляя в последнее выражение значение среднего числа аварий за время Т, полученное в утверждении 2.1, приходим к формуле
5р-Уа1п(1-£(Г)) у т
Утверждение доказано.