У даній статті автори проводять аналіз теплових мереж ЖКГ. Застосовуючи теорію масового обслуговування, проводять оцінку працездатності системи при певних заданих умовах і пошуком оптимальних показників роботи системи. Найбільш відповідальними елементами розподілу тепла до споживача є труби, які повинні бути досить міцними і герметичними при максимальних тисках і температурах теплоносія. Авторами розглянуто питання про можливість розрахунку планової собівартості послуг оператора ТЗ, у якого обсяги послуг визначаються виходячи з пропускної спроможності ЦТП.

Анотація наукової статті з комп'ютерних та інформаційних наук, автор наукової роботи - Баландін В.С., НеШин Є.Г., Дуйсенбаева М.С., Шайгараева Т.М.


ANALYSIS OF HOUSING HEAT NETWORKS WITH THE USE OF MASS SERVICE THEORY

The authors analyze the heating networks of housing and communal services in the paper. Applying the queuing theory, the assessment of the systems performance under certain specified criteria is made by searching for optimal system performance. The most critical elements of heat distribution to the consumer are pipes, which should be sufficiently strong and tight at maximum pressures and temperatures of the coolant. The authors considered the question of the possibility of calculating the planned cost of services of a vehicle operator, in which the volume of services is determined based on the capacity of the central heating center.


Область наук:

  • Комп'ютер та інформатика

  • Рік видавництва: 2019


    Журнал: Міжнародний науково-дослідний журнал


    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ ТЕПЛОВИХ МЕРЕЖ ЖКГ ЗА ДОПОМОГОЮ ТЕОРІЇ МАСОВОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ ТЕПЛОВИХ МЕРЕЖ ЖКГ ЗА ДОПОМОГОЮ ТЕОРІЇ МАСОВОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ»

    ?DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2019.89.11.010

    АНАЛІЗ ТЕПЛОВИХ МЕРЕЖ ЖКГ ЗА ДОПОМОГОЮ ТЕОРІЇ МАСОВОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ

    Наукова стаття

    Баландін В.С.1, НеШин Е.Г.2, *, Дуйсенбаева М.С.3, Шайгараева Т.Н.4

    1 ORCID: 0000-0002-6593-1864;

    2 ORCID: 0000-0002-8973-2958;

    3 ORCID: 0000-0003-3733-7662;

    4 ORCID: 0000-0003-3324-133X;

    1 2 3, 4 Карагандинський державний технічний університет, Караганда, Казахстан

    * Корреспондирующий автор (1_neg [at] mail.ru)

    анотація

    У даній статті автори проводять аналіз теплових мереж ЖКГ. Застосовуючи теорію масового обслуговування, проводять оцінку працездатності системи при певних заданих умовах і пошуком оптимальних показників роботи системи. Найбільш відповідальними елементами розподілу тепла до споживача є труби, які повинні бути досить міцними і герметичними при максимальних тисках і температурах теплоносія. Авторами розглянуто питання про можливість розрахунку планової собівартості послуг оператора ТЗ, у якого обсяги послуг визначаються виходячи з пропускної спроможності ЦТП.

    Ключові слова: теплові мережі, теплова енергія, центральний тепловий пункт, теплопостачання, масове облуживание, температура.

    ANALYSIS OF HOUSING HEAT NETWORKS WITH THE USE OF MASS SERVICE THEORY

    Research article

    Balandin V.S.1, Neshina E.G.2, *, Duisenbaeva M.S.3, Shaigaraeva T.N.4

    1 ORCID: 0000-0002-6593-1864;

    2 ORCID: 0000-0002-8973-2958;

    3 ORCID: 0000-0003-3733-7662;

    4 ORCID: 0000-0003-3324-133X;

    1 2 3 4 Karaganda State Technical University, Karaganda, Kazakhstan

    * Corresponding author (1_neg [at] mail.ru)

    Abstract

    The authors analyze the heating networks of housing and communal services in the paper. Applying the queuing theory, the assessment of the system's performance under certain specified criteria is made by searching for optimal system performance. The most critical elements of heat distribution to the consumer are pipes, which should be sufficiently strong and tight at maximum pressures and temperatures of the coolant. The authors considered the question of the possibility of calculating the planned cost of services of a vehicle operator, in which the volume of services is determined based on the capacity of the central heating center.

    Keywords: heat networks, heat energy, central heat point, heat supply, mass tinning, temperature.

    Вступ

    Вибір форм представлення математичних моделей і ефективності чисельних методів їх вирішення для застосування в практичних додатках є актуальним.

    В кінцевому підсумку, функціонування теплових мереж, як і будь-якого підприємства, визначається її економічною ефективністю. Тому побудована модель теплових мереж повинна задовольняти принципам економічної доцільності.

    Перераховані вище проблеми характерні для більшості комунікаційних систем, включаючи системи теплопостачання. Єдиного алгоритму їх вирішення не існує, тому багато дослідників йдуть шляхом використання тих чи інших моделей для побудови окремих сторін процесу функціонування теплових мереж.

    Аналіз теплових мереж проводився на основі теплових мереж міста Абай Карагандинської області.

    Джерелом теплопостачання споживачів житлового масиву і промислових район м Абай є ГРЕС ТОВ «Корпорація Казахмис». розташована в селищі Топар.

    Максимальна температура мережної води при витраті 2200 т / ч = 960 С.

    Трубопроводи тепломагістралей прокладені надземним способом, в основному на низьких опорах. Компенсація теплових подовжень трубопроводів здійснюється П- різними і сальниковими компенсаторами, а також за рахунок переходів через дороги і поворотів теплотраси.

    Стан теплоізоляції трубопроводів, в основному, задовільний, але є ділянки з повною відсутністю і теплоізоляції, і покривного шару.

    Внутрішньоквартальні теплові мережі - двотрубні, радіальні, тупикові. Тип прокладки трубопроводів теплових мереж в межах міста змішаний - надземний і підземний. Сумарна розрахункова теплове навантаження споживачів тепла р Абая становить 50,202 Гкал / год.

    Теплові мережі, оскільки вони мають спрямованості будуть визначатися як система з масовим облуговування. Взаємодії різних елементів системи теплопостачання має досягатися за рахунок досягнення оптимальних

    параметрів роботи при максимальній ефективності, підвищення надійності роботи і зниження частоти відмов. Однією із складових частин теплової мережі є центральний тепловий пункт [1], [2].

    Центральний тепловий пункт (ЦТП) - пристрій для приєднання систем теплопостачання частини населеного пункту до розподільних мереж міста або області.

    Теорія масового обслуговування оцінює працездатність при певних заданих умовах і пошуком оптимальних показників роботи. Оптимальні характеристики дозволяють забезпечувати належну якість сервісу при мінімальних витратах і досягати стійкої роботи в різних сценаріях роботи в період опалювального сезону в залежності від кліматичних умов, умов роботи, амортизації і технічного відстеження стану обладнання.

    Структура системи показана на малюнку 1.

    В якості вхідного потоку служать абоненти, що чекають отримання тієї чи іншої послуги (теплопостачання або гарячого водопостачання), створюється черзі з цих абонентів, каналами обслуговуванням служать теплопостачальні організації, який формують завдання в вихідному потоці.

    Розглянемо систему масового обслуговування з обмеженням довжини черги. Якщо довжина стає рівною m, то чергову вимогу втрачається. Запишемо систему диференціальних рівнянь, що описують роботу такої системи масового обслуговування. Імовірність п + т-го стану визначається з рівняння:

    pn + ш № = ГРП + ш-1 № - п№п + ш

    (1)

    Система диференціальних рівнянь (1) при к = п + ш визначає ймовірності станів для системи масового обслуговування з обмеженою чергою.

    Граничні значення ймовірностей станів (при ^ да) знаходяться з системи алгебраїчних лінійних рівнянь:

    - ^ Рс + № = 0,

    ХРК-1 - (Х + к1) Рк + (до + 1) ^ Рк + 1 = 0

    0 < до < п,

    ХРК-1 - (Х + ПЦ) Рк + пцРк + 1 = 0 п < до < п + ш,

    (2)

    з умовою:

    ГРП + ш-1 - пцРп + ш = 0

    IР, = 1.

    г = 0

    (3)

    З цих рівнянь отримуємо:

    Рк =

    1Г ^ до

    до!

    ц;

    1Г ^ до

    до!

    +-

    1 п!

    З

    X

    ц 1

    V м *; я = 1

    ГХУ

    п ,, V ц;

    0 < до < п,

    (4)

    г ^ п Гх ^

    к-п

    Рп =

    п!

    х

    ц;

    V п ц;

    II1

    к = 0 до!

    >до

    + -

    п!

    I

    г ^ Л '

    V п ц;

    п < до <

    п

    п

    1

    1

    5 = 1

    Один ЦТП може обслуговувати п абонентів. Взявши за основу поточну забезпеченість ресурсами оператором ТЗ, і спираючись на існуючі нормативи, виходячи з можливості надання послуг оператором ТЗ по ЦТП 1, розраховуємо середнє число абонентів, що припадають на один ЦТП:

    N = т1 х п х-1--, (5)

    де т1 - число ЦТП, ^ - число годин у році, - тривалість робочого дня, "3 - середній час використання ЦТП абонентом.

    Від вираження (5) перейдемо до наступного рівності:

    N т1 хп / / Л / Л / Л

    - = - • Рп + т ( ") = ГРП + т-1 (") - П№п + т № • (6)

    Ставлення в лівій частині рівності є, фактично, середньою інтенсивністю потоку заявок в СМО, в подальшому будемо позначати його через X. ставлення в правій частині рівності являє собою інтенсивність обслуговування, надалі позначається через д, при виконанні умови:

    г А р =-

    V ^

    < 1, (7)

    де р-коефіцієнт завантаження системи, система працює в стаціонарному режимі.

    У стаціонарному режимі інтенсивність потоку йдуть заявок дорівнює X. Коефіцієнт завантаження р в стаціонарному режимі є:

    а) середнє значення тієї частини одиниці часу, протягом якої ЦТП зайнятий;

    б) ймовірність того, що ЦТП зайнятий;

    в) середнє число заявок в ЦТП.

    Записане вище можна розцінювати, що механізм ТС, як система масового обслуговування. Для X має сенс дана формула:

    7 N1

    Г-п х- (8)

    Ч 2

    де п - число заявок, тобто ми розглядаємо в нашому випадку кожного абонента як джерело п заявок, які можуть займати систему.

    Для багатоканальної досліджуваної системи:

    Гх Т 0

    р = -0, (9)

    п

    Т0 - середній час обслуговування каналу, або 1 / д. Його значення також має задовольняти висловом стаціонарності.

    Довжина черги даної системи:

    Ь-В х (7То) п + 1

    (ГТ Л2 (10)

    п! п 1 I

    V п)

    де р0 - стаціонарна ймовірність того, що в досліджуваній системі немає заявок. Ця ймовірність визначається у вигляді:

    у = _1_ •

    0 (ГТ 0) п ^ (ГТ0) т

    ; ГТ л (11)

    1 - ГТО I т = 0 т!

    п

    п!

    Варіюючи чисельність абонентів в системі, ми отримуємо закон розподілу довжини черги (див. Рисунок 1.2).

    100,00

    80,00

    J

    80 00 L 40.00 1

    1

    1

    20,00 J_

    UJJU Г * ' "Г * Ч *" 1 "*' Ч '* Г * I * 1 1-I-1-I-I-1 <§> ф ^ <$> ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Qi

    Мал. 2 - Залежність середньої довжини черги L в теплопостачальної організації від кількості абонентів

    висновок

    В рамках теорії масового обслуговування розглянуто питання про можливість розрахунку планової собівартості послуг оператора, у якого обсяги послуг визначаються виходячи з пропускної спроможності ЦТП. Показано, що використання методів теорії масового обслуговування в маркетингових дослідженнях в області теплоенергетики виглядає досить доцільним.

    Конфлікт інтересів Conflict of Interest

    Не вказано. None declared.

    Список літератури / References

    1. Саати Т.Л. Елементи теорії масового обслуговування та її додатки / Саати Т.Л. - M .: Сов. радіо, 2005. -346 с.

    2. Хинчин А.Я. Роботи по теорії масового обслуговування Хинчин А.Я. - M .: Физматгиз, 2013. - 542 с.

    3. Новиков Ф. Дискретна математика для програмістів / Новиков Ф. - СПб: Пітер, 2001. - 301 с.

    4. Іванов Б.Н. Дискретна математика. Алгоритми і програми. / Іванов Б.Н. - М .; Лабораторія Базових Знань, 2002. - 288 с.

    5. Том Р. Структурна стійкість і морфогенез Том Р. - М .: Логос, 2002. - 232 с.

    6. Дуброва Т.А. Статистичні методи прогнозування / Дуброва Т.А. - М .: МЕСІ, 2004. - 182 с.

    7. Лукашин Ю.П. Адаптивні методи прогнозування часових рядів / Лукашин Ю.П. - М .: Фінанси і статистика, 2003. - 212 с.

    8. Дуброва Т.А. Кореляційно-регресійний аналіз в системі Statistica / Дуброва Т.А., Павлов Д. Е., Ткачов О.В. - М .: МЕСІ, 1999. - 162 с.

    9. Афанасьєв В.І. Аналіз часових рядів і прогнозування / Афанасьєв В.І., Юзбашев М.М. - М .: Фінанси і статистика, 2001. - 194 с.

    10. Дуброва Т.А. Статистичні методи прогнозування / Дуброва Т.А. - М .: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 186 с.

    Список літератури англійською мовою / References in English

    1. Saati Т. L. Elementy teorii massovogo obsluzhivaniya i yeye prilozheniya [Elements of the theory of queuing and its applications] / Saati T. L. - M .: Sov. Radio, 2005. - 346 p. [In Russian]

    2. Khinchin A.Ya. Raboty po teorii massovogo obsluzhivaniya [Works on theory of queuing] / Khinchin A.Ya.- M .: Fizmatgiz, 2013. - 542 p. [In Russian]

    3. Novikov F. Diskretnaya matematika dlya programmistov [Discrete mathematics for programmers] / Novikov F. - St. Petersburg: Peter, 2001. - 301 p. [In Russian]

    4. Ivanov B.N. Diskretnaya matematika. Algoritmy i programmy [Discrete Math. Algorithms and programs] / Ivanov B.N.- M .; Laboratory of Basic Knowledge, 2002. - 288 p. [In Russian]

    5. Tom R. Strukturnaya ustoychivost 'i morfogenez [Structural stability and morphogenesis] / Tom R. - M .: Logos, 2002. - 232 p. [In Russian]

    6. Dubrova T.A. Statisticheskiye metody prognozirovaniya [Statistical forecasting methods] / Dubrova T.A - M .: MESI, 2004. - 182 p. [In Russian]

    7. Lukashin Yu.P. Adaptivnyye metody prognozirovaniya vremennykh ryadov [Adaptive methods of forecasting time series.] / Lukashin Yu.P.- M .: Finance and Statistics, 2003. - 212 p. [In Russian]

    8. Dubrova T.A. Korrelyatsionno-regressionnyy analiz v sisteme Statistica [Correlation and regression analysis in Statistica system] / Dubrova T.A., Pavlov D.E., Tkachev O.V. - M .: MESI, 1999. - 162 p. [In Russian]

    9. Afanasyev V.I. Analiz vremennykh ryadov i prognozirovaniye [Time Series Analysis and Forecasting] / Afanasyev V.I., Yuzbashev M.M. - M .: Finance and Statistics, 2001. - 194 p. [In Russian]

    10. Dubrova T.A. Statisticheskiye metody prognozirovaniya [Statistical forecasting methods] / Dubrova T.A. - M .: UNITY-DANA, 2003. - 186 p. [In Russian]


    Ключові слова: ТЕПЛОВІ МЕРЕЖІ /ТЕПЛОВА ЕНЕРГІЯ /ЦЕНТРАЛЬНИЙ ТЕПЛОВОЇ ПУНКТ /ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ /МАСОВЕ облуговування /ТЕМПЕРАТУРА /HEAT NETWORKS /HEAT ENERGY /CENTRAL HEAT POINT /HEAT SUPPLY /MASS TINNING /TEMPERATURE

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити