Вопросы к зачету по курсу «Автоматизированные информационно-управляющие системы» для студентов 5-го курса кафедры акт Уральского горного университета

1. Понятие информационно-управляющих систем.

Информационно-управляющая система – комплекс технических средств, позволяющих осуществлять выработку управленческих сигналов (решений) на основе заложенных алгоритмов обработки получаемых данных.

Понятие автоматизированной информационно-управляющей системы. Автоматизированная информационно-управляющая система – ИУС, использующая ЭВМ на этапах ввода, обработки и выдачи информации по различным запросам пользователей.

Особенности АИУС:

• многофункциональность, т.е. способность решать разнообразные задачи;

• независимость процесса сбора и обновления (актуализации) данных от процесса их использования прикладными программами;

• независимость прикладных программ от физической организации базы данных;

• наличие развитых средств лингвистического обеспечения.

Для полного решения какой либо информационной задачи в таких системах необходимо, чтобы ЭВМ понимала смысл текста, написанного естественном языке, что тесно связано с проблемой искусственного интеллекта.

Таким образом, информационные системы служат информационному обеспечению различных видов деятельности человека. Отсюда логично будет уточнить понятие информационного обеспечения на современном этапе информационных технологий.

Привести пример типовой многоуровневой структуры.

2. Шахтные информационно-управляющие системы. Функции шиус

- контроль газового состава рудничного воздуха и скорости его движения;

- контроль и управление вентиляционным (вентиляторы, шлюзы) и технологическим оборудованием (комбайны, конвейеры), системами электро и пневмоснабжения.

систем автоматической газовой защиты и контроля (АГЗ и АГК), автоматического проветривания тупиковых выработок (АПТВ), автоматического управления конвейерами (АУК), телеуправления и телесигнализации

Можно говорить о ШИУС с минимальным и максимальным перечнем функций.

"Минимальная" ШИУС должна обеспечивать выполнение следующих функций:

- мониторинг параметров шахтной атмосферы и микроклимата (АГК);

- автоматическая газовая защита (АГЗ);

- мониторинг состояния основного и вспомогательного технологического оборудования, систем электроснабжения, гидроснабжения и пневмоснабжения;

- местное и централизованное, ручное, автоматизированное и автоматическое управление основным и вспомогательным технологическим оборудованием, системами электроснабжения, гидроснабжения и пневмоснабжения (проветривание тупиковых выработок - АПТВ, управление водоотливом, конвейерными, калориферными, вентиляционными установками и т.д.);

- отображение и хранение информации о состоянии горно-технологического объекта.

"Максимальная" ШИУС должна обеспечивать выполнение функций минимальной ШИУС и дополнительно:

- контроль положения и технического состояния механизированной крепи, проходческих, добычных комбайнов и транспортных средств;

- местное и централизованное управление всеми технологическими процессами добычи угля;

- мониторинг состояния угольных пластов, горного давления и смещения горных пород;

- мониторинг состояния выработанного пространства;

- прогнозирование пожаро-, взрыво-, ударо- и выбросоопасности;

- контроль и оптимизацию потребления электроэнергии, управление транспортными системами;

- оптимизацию добычи угля;

- учет и контроль положения персонала;

- голосовую связь с подземными элементами ШИУС и т.д.

особенности ШИУС

- в отличие от традиционных общепромышленных систем, которые проектируются для стационарных технологических процессов, основной отличительной особенностью ШИУС является ее постоянное изменение во времени и пространстве (точки сбора информации не стационарны из-за их движения вместе с горными выработками, срок службы элементов ШИУС, установленных в конкретной выработке обычно не превышает одного года);

- точки сбора информации и нанесения управляющих воздействий могут быть расположены друг от друга и от подземных вычислительных устройств на расстояниях до 5 км;

- неравномерность плотности точек контроля (с одной стороны, существует необходимость комплексного контроля до 6 параметров в одной точке, например CH4, CO, H2, O2, скорость и влажность воздуха на исходе лавы, с другой стороны, существует необходимость контроля состояние таких протяженных объектов как конвейерные линии, угольные пачки и т.д.);

- большинство контролируемых объектов и параметров характеризуется большой инерционностью (газовыделение, температура, давление и т.д.), однако существуют источники информации и с высокочастотными сигналами (сейсмодатчики, датчики акустической и электромагнитной эмиссии);

• существующие трудности в использовании радиосигналов в подземных выработках предопределяют необходимость прокладки линии передачи данных по существующим горным выработкам

Привести пример типовых структур ШИУС различных поколений.

Для систем первого поколения (рис.1,а) было характерно использование единственного вычислительного устройства или устройства обработки информации, непосредственно к которому подключались все источники и приемники информации.

Системы второго поколения (рис.1,б) строились на основе программируемых логических контроллеров (PLC), которые имели связь с центральным компьютером и не имели связи друг с другом. При этом центральный компьютер был "ведущим", а PLC - "ведомыми", связи между ними осуществлялась по модели "ведущий/ведомый".

Системы третьего поколения (рис.1,в) объединялись в единую информационную среду, физически реализованную в виде цифровой системы передачи данных, PLC, первичные источники и конечные приемники информации. При этом источники и приемники информации являются носителями "интеллекта" и могут передавать сообщения друг другу, минуя центральный компьютер. Широкое распространение получил вариант систем третьего поколения, в которых отдельные PLC могут обслуживать несколько источников и приемников информации, группируя в себе их общий "интеллект".

Системы четвертого поколения (рис.1,г) характеризуются "интеллектом", который равномерно распределен между всеми элементами системы, которые являются равноправными, а их ресурсы - общими. Доведенной до логического завершения реализацией концептуальных идей систем четвертого поколения являются структура, в основой которой служат датчики, контроллеры и исполнительные механизмы, являющиеся WWW-узлами в сети Интернет или Интранет-сети предприятия. Каждый датчик, контроллер и исполнительный механизм имеет собственный IP-адрес и программное обеспечение для работы с протоколом TCP/IP. Использование протокола TCP/IP и технических средств его реализующих позволяет создавать исключительно живучие сети передачи разнородной информации от данных о контролируемых параметров до цифрового аудио и видео.