Общие принципы синтеза информационно-измерительных систем физико-химического состава и свойств веществ

Анализ разработанного математического описания показывает, что тех-нико-экономические характеристики базовой системы определяются ее структурной схемой, параметрами и технико-экономическими характеристиками технических средств, свойствами реализуемой МВИ, а также показателями исследуемого вещества - его информативными и неинформативными параметрами.

Третья глава посвящена анализу требований, предъявляемых к ИИСФХ, классификации задач синтеза этих систем, разработке математического описания и алгоритмов решения типовых задач синтеза, а также формированию общих принципов синтеза систем рассматриваемого класса.

Факторы, определяющие технико-экономические характеристики ИИСФХ, могут быть разделены на три группы: 1) факторы назначения и условий применения - информативные и неинформативные параметры исследуемых веществ; 2) факторы опосредованного влияния - реализуемые МВИ; 3) факторы прямого влияния - структурная схема, совокупность технических средств, режимные параметры технических средств системы. За-метим, что совокупность технических средств учитывает как их технико-экономические характеристики, так и конструктивные параметры.

В соответствии с этим разделением под синтезом ИИСФХ в общем случае следует понимать определение структурной схемы, совокупности технических средств и режимных параметров технических средств системы, обеспечивающих ее соответствие требованиям как к назначению и условиям применения, так и к технико-экономическим характеристикам.

В зависимости от назначения и условий применения технико-экономические характеристики ИИСФХ - показатели погрешности измерений, на-дежности, быстродействия, материалоемкости, энергопотребления и стоимости - имеют разную значимость. При этом требования, которые потенциально могут предъявляться к технико-экономическим характеристикам синтезируемой системы, можно систематизировать следующим образом.

1. Требования к технико-экономическим характеристикам системы о соответствии их величин заданным значениям.

2. Требования к обеспечению наименьшей (наибольшей) величины одной из технико-экономических характеристик системы при отсутствии требований к ее остальным технико-экономическим характеристикам.

3. Требования к обеспечению наименьшего (наибольшего) значения одной из технико-экономических характеристик системы при наличии требований к другим ее технико-экономическим характеристикам о соответствии их величин заданным значениям.

4. Требования к обеспечению наименьшей (наибольшей) величины од-ной технико-экономической характеристики системы при обеспечении наименьшего (наибольшего) значения второй ее технико-экономической характеристики и отсутствии требований к остальным технико-экономическим характеристикам.

5. Требования к обеспечению наименьшей (наибольшей) величины од-ной технико-экономической характеристики системы при обеспечении наименьшего (наибольшего) значения второй ее технико-экономической характеристики и наличии требований к другим технико-экономическим характеристикам о соответствии их величин заданным значениям.

В случаях, когда реализуемая МВИ требует использовать заданные значения режимных параметров технических средств или предусматривает применение технических средств, не имеющих режимных параметров, синтез ИИСФХ состоит в определении только структурной схемы и совокупности технических средств, обеспечивающих соответствие системы требованиям к назначению, условиям применения и технико-экономическим характеристикам. Требования, которые в этих случаях могут предъявляться к технико-экономическим характеристикам системы, совпадают с первыми тремя вари-антами требований, приведенных выше.

На основе сказанного проведена классификация задач синтеза ИИСФХ, результатом которой явилось выделение 11 типов задач синтеза (табл. 3).

Таблица 3

Тип зада-чи	Число критериев синтеза	Наличие ограни-чений синтеза	Определение
			структурной схемы	совокупности технических средств	режимных параметров технических средств
1:1	0	?	?	?	?
1:2	1		?	?	?
1:3	1	?	?	?	?
1:4	2		?	?	?
1:5	2	?	?	?	?
2:1	0	?	?	?	заданы
2:2	1		?	?	заданы
2:3	1	?	?	?	заданы
3:1	0	?	?	?	отсутствуют
3:2	1		?	?	отсутствуют
3:3	1	?	?	?	отсутствуют

Разработано математическое описание типовых задач синтеза. В частности математическое описание задач синтеза типа 1:3 имеет следующий вид

{Љ^?, Т^?, Р^^?}=arginf [Ћ(Љ_i^?, Т_i^?, Р_i^^?, Х_И0, Х_Н0^)], Т^?>Љ^?, Р^^?>Т^?,

{Љ_i^?, Т_i^?, Р_i^^?}=arginf [Ћ(Љ_i^?, Т_iu^?, Р_iu^^?, Х_И0, Х_Н0^)], Р_i^^?>Т_i^?,

{Љ_i^?, Т_iu^?, Р_iu^^?}=arginf [Ћ(Љ_i^?, Т_iu^?, Р_iu^^?, Х_И0, Х_Н0^)],

⁽¹⁾Ш_j^_?Ш_j(Љ_i^?, Т_iu^?, Р_iu^^?, Х_И0, Х_Н0^)?⁽²⁾Ш_j^_, j=1, …, J,

Т_iu>Љ_i, Р_iu^>Т_iu, u=1, …, U_i, i=1, …, I,

⁽¹⁾Х_И0^_?Х_И0?⁽²⁾Х_И0^_, ⁽¹⁾Х_Н0^_?Х_Н0^?⁽²⁾Х_Н0^_,

где Љ^?, Т^?, Р^? - структурная схема, совокупность технических средств и значения их режимных параметров, соответствующие наименьшей величине критерия синтеза системы; Ћ - критерий синтеза системы; Т_i^?, Р_i^? - совокупность технических средств и значения их режимных параметров, соответствующие наименьшей величине критерия синтеза системы, построенной по i-ой структурной схеме; Р_iu^? - значения режимных параметров u-ой совокупности технических средств, обусловленной i-ой структурной схемой системы, соответствующие наименьшей величине критерия синтеза; Ш_j - j-ое ограничение синтеза системы; ⁽¹⁾Ш_j, ⁽²⁾Ш_j - границы допускаемых значений j-ого ограничения синтеза системы; Љ_i - символ i-ой структурной схемы системы; Т_iu - символ u-ой совокупности технических средств, соответствующей i-ой структурной схеме системы; Р_iu - множество значений режимных парамет-ров u-ой совокупности технических средств, соответствующей i-ой структурной схеме системы; I - число возможных структурных схем системы; U_i - число возможных совокупностей технических средств (число множеств возможных значений режимных параметров технических средств), соответ-ствующих i-ой структурной схеме системы; ⁽¹⁾Х_И0, ⁽²⁾Х_И0 - границы допускаемых значений информативных параметров исследуемых веществ; ⁽¹⁾Х_Н0, ⁽²⁾Х_Н0 - границы допускаемых значений неинформативных параметров ис-следуемых веществ; J - число ограничений синтеза системы.

Символами …^_ и …^? обозначены заданные значения и величины, удов-летворяющие ограничениям синтеза, а символом > - операция соответствия.

Синтез может заканчиваться определением одного варианта построения системы, нахождением нескольких вариантов ее построения или отсутствием вариантов построения, удовлетворяющих предъявленным требованиям. При отсутствии вариантов построения могут быть: 1) проанализированы и изменены требования к технико-экономическим характеристикам системы; 2) определены требования к новым техническим средствам, позволяющим обеспечить требуемые технико-экономические характеристики системы, и проведена разработка названных технических средств; 3) определены требования к МВИ, позволяющей создать систему, соответствующую предъявленным требованиям, и осуществлена разработка указанной методики.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

С учетом изложенного разработаны алгоритмы решения типовых задач синтеза систем (рис. 2). Использованы аббревиатуры: СС - структурная схема; ТС - техническое средство; ТЭХ - технико-экономическая характеристика.

Анализ, систематизация и обобщение разработанных алгоритмов решения типовых задач синтеза позволили сформулировать общие принципы синтеза ИИСФХ:

- выбор или разработка МВИ, соответствующих требованиям к назначению систем (принцип определения методического обеспечения систем);

- разработка структурных схем систем, позволяющих реализовать выбранные или разработанные МВИ (принцип составления структурных схем систем);

- разработка вариантов построения систем в результате выбора или разработки совместимых технических средств, соответствующих структурным схемам систем и требованиям к условиям их приме-нения (принцип составления функциональных схем систем);

- оценивание технико-экономических характеристик вариантов построения систем на основе математического моделирования или экспериментального исследования (принцип оценивания технико-экономических характеристик систем);

- выбор варианта построения систем, удовлетворяющего требуемым технико-экономическим характеристикам (принцип определения варианта построения систем).

Перечисленные принципы конкретизируют вопросы разработки про-мышленных изделий, отражаемые стандартами Единой системы конструкторской документации, применительно к системам рассматриваемого класса и позволяют создавать системы, имеющие различное назначение, условия применения и обладающие требуемыми (оптимальными) технико-экономическими характеристиками.

Четвертая глава посвящена применению общих принципов синтеза ИИСФХ при разработке различных технических устройств.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В рамках решения Научно-технической проблемы 0.18.04, утвержденной Постановлением ГКНТ и Гос-плана СССР № 491/244, проведена разработка сис-тем для выполнения рутин-ных анализов в зональных агрохимических лабораториях.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные операции по получению измерительной информации должны были соответствовать ГОСТ 26485-85 - ГОСТ 26489-85, ГОСТ 26204-84, ГОСТ 26205-84 и ГОСТ 26207-84. Технические средства систем должны были выпускаться отечественной промышленностью. В качестве критерия синтеза ис-пользовалась наименьшая стоимость измерительной информации, а ограничениями синтеза являлись: 1) соответствие погрешностей измерений концентраций нитратов, обменных аммония, марганца, алюминия, магния и кальция в почвах требованиям ГОСТ 26485-85 - ГОСТ 26489-85 (метод ЦИНАО); 2) соответствие погрешностей измерений концентраций подвижных форм фосфо-ра и калия в почвах требованиям ГОСТ 26204-84 (метод Чирикова), ГОСТ 26205-84 (метод Мачигина), ГОСТ 26207-84 (метод Кирсанова); 3) обеспечение производительности систем не менее 2000 анализов по каждому из определяемых компонентов за рабочую смену. информационный измерительный синтез

Задачи синтеза систем были отнесены к задачам типа 1:3, и при их решении определены структурные схемы, совокупности технических средств и значения режимных пара-метров, обеспечившие наименьшую стоимость измерительной информации при погрешностях и производительности измерений, удовлетворявших предъявленным требованиям.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полученные результаты использованы Тбилисским НПО «Аналитприбор» при разработке автоматизирован-ных систем высокоскоростного анализа почв АСВА-П(Ц), АСВА-П(Ч), АСВА-П(М) и АСВА-П(К). Система АСВА-П(Ц) (рис. 3) класси-фицируется как система пря-мых измерений с шестью простыми ИК подтипа П.4.2. Система АСВА-П(Ч) (рис. 4) относится к системам прямых измерений, содержащим один простой ИК подтипа П.4.2 (фосфор) и один простой ИК типа П.3 (калий). Системы АСВА-П(М) и АСВА-П(К) (рис.5) являются системами прямых измерений с двумя простыми ИК подтипа П.4.2.

В соответствии с Постановлением Совета Министров СССР № 910 проведена разработка системы для лабораторного исследования физико-химического состава и свойств природного газа. Система должна была измерять концентрации метана (СН₄), этана (С₂Н₆), пропана (С₃Н₈), н-бутана (n-C₄H₁₀), изобутана (i-C₄H₁₀), н-пентана (n-C₅H₁₂), изопентана (i-C₅H₁₂), углеводородов группы С₆ (в пересчете на гексан (С₆H₁₄)), углеводородов группы С₇ (в пере-счете на гептан (С₇H₁₆)), углеводородов группы С₈ (в пересчете на октан (С₈H₁₈)), азота (N₂), кислорода (О₂), диоксида углерода (СО₂), сероводорода (H₂S), меркаптанов (CH₃SH, C₂H₅SH) и паров воды (Н₂О) в природном газе, а также рассчитывать его плотность, удельную теплоту сгорания и число Воббе. Технические средства системы должны были выпускаться отечественной промышленностью. В качестве критерия синтеза использовалась наименьшая стоимость системы. Ограничением синтеза являлось обеспечение погрешностей определения плотности и удельной теплоты сгорания природного газа не более 2 %.

Задача синтеза системы первоначально идентифицировалась как задача типа 1:3, однако после анализа существовавших и разработки новых МВИ трансформировалась в задачу типа 2:3. При решении названной задачи определена структурная схема и совокупность технических средств, обеспечившие наименьшую стоимость системы при погрешностях измерений, соответствовавших предъявленным требованиям.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полученные результаты использованы Киро-ваканским НПО «Пром-автоматика» при создании опытного образца автоматизированной системы измерения и контроля физико-химических пара-метров природного газа АСИК «Метан». Синтезированная система (рис. 6), входившая в состав АСИК «Метан», классифицируется как комбинированная система прямых и косвенных измерений. Система прямых измерений имеет 17 простых ИК типа П.2 (СН₄, С₂Н₆, С₃Н₈, n-C₄H₁₀, i-C₄H₁₀, n-C₅H₁₂, i-C₅H₁₂, С₆H₁₄, С₇H₁₆, С₈H₁₈, N₂, О₂, СО₂, H₂S, CH₃SH, C₂H₅SH, Н₂О), а система косвенных измерений - три сложных ИК (плотности, удельной теплоты сгорания, числа Воббе). При этом каждый сложный ИК содержит 17 каналов первичной информации, являющихся простыми ИК указанного типа.

В соответствии с Постановлением Совета Министров СССР № 910 также была разработана система для периодического (1 раз в 4 часа) применения в составе системы контроля расхода природного газа в магистральном трубопроводе. Система должна была рассчитывать плотность и удельную теплоту сгорания природного газа при нормальных и рабочих условиях на основе информации о концентрациях его основных компонентов (метана, этана, пропана, н-бутана, изобутана, воздуха (смеси азота и кислорода), диоксида углерода, паров воды). Технические средства системы должны были выпускаться отечественной промышленностью и быть взрывобезопасными. В качестве критерия синтеза использовалась наименьшая стоимость системы, а ограничением синтеза являлось обеспечение погрешности определения плотности природного газа не более 3 %.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Первоначально задача синтеза системы рассматривалась как задача типа 1:3, однако выбор МВИ определил режимные параметры ее технических средств, и задача синтеза преобразовалась в зада-чу типа 2:3. При решении названной задачи определены структурная схема и совокупность технических средств, обеспечившие наименьшую стоимость системы при погрешности измерений плотности природного газа, соответствовавшей предъявленному требованию.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Полученные результаты использованы Кироваканским НПО «Промавтоматика» при разработке автоматизированной системы контроля расхода природного газа АСК «Бентонит» и автоматизированных комплексов расхода природного газа АКР «Севан» и АКР «Севан-2». Система, входившая в указанные устройства (рис. 7), относится к системам косвенных измерений, имеющим четыре сложных ИК (плотности и удельной теплоты сгорания природного газа при нормальных и рабочих условиях). В состав всех сложных ИК входят 10 каналов первичной информации, среди которых 8 (метана, этана, пропана, н-бутана, изобутана, воздуха, диоксида углерода, па- ров воды) являются «квазиизмеритель-ными» каналами подтипа К.2.1, а два (давления и температуры) - просты-ми ИК типа П.1.

В соответствии с Программами ра-бот Минхимпрома СССР по созданию газоанализаторов, систем автоматизированного контроля загазованности воздуха и их метрологическому обеспечению осуществлено освоение газофазного хемилюминесцентного метода анализа.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В результате теоретических и экспериментальных исследований разработаны МВИ оксидов азота, аммиака, озона, арсина и фосфина в газовых смесях, а также технические средства для их реализации.

На основе полученных резуль-татов НПО «Химавтоматика» и МГП «ТАНТЭК» создали газоаналитические устройства Клен-1, Клен-2, Клен-1-01, Клен-1-02, Клен-2-01, Клен-2-02, Клен-3, Клен-4, Платан-1 и Платан-2. Устройства Клен-1 и Клен-2 для измерения оксида и суммарного содержания оксидов азота (рис. 8) соответствуют системам прямых измерений, со-держащим один про-стой ИК типа П.2 (оксид азота) и один простой ИК подтипа П.4.1 (суммарное со-держание оксидов). Модификации устройств Клен-1-01, Клен-1-02, Клен-2-01 и Клен-2-02 для определения оксида азота классифицируются как системы прямых измерений с одним простым ИК типа П.2, а для определения суммарного содержания оксидов азота - как системы прямых измерений с одним простым ИК подтипа П.4.1. Подобно газоаналитическим устройствам Клен-1 и Клен-2 устройство для измерения аммиака и оксида азота Клен-3 является системой прямых измерений, содержащей один простой ИК подтипа П.4.1 (аммиак) и один простой ИК типа П.2 (оксид азота). Устройство для определения озона Клен-4 (рис. 9) относится к системам прямых измерений с одним простым ИК типа П.2. Аналогично устройства для определения арсина Платан-1 и фосфина Платан-2 (рис. 10) классифицируются как системы прямых измерений, содержащие один простой ИК типа П.2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

На базе газоаналитических устройств Платан-1 и Платан-2 МГП «ТАНТЭК» разработало устройства Платан-8 и Платан-8-01 для автоматического контроля арсина или фосфина в восьми точках воздуха рабочей зоны. Основными требованиями, предъявлявшимися к этим устройствам, являлись: 1) наименьшая стоимость; 2) измерение арсина (фосфина) в диапазоне от 0 до 0,2 мг/м³ с относительной погрешностью не более ± 25 %; 3) использование технических средств отечественного производства.

Первоначально задача синтеза рассматривалась как задача типа 1:3 (критерий синтеза - стоимость устройства, ограничение синтеза - относительная погрешность измерений). Однако с учетом того, что в начале 1990-х годов единственными отечественными автоматическими средствами измерений арсина и фосфина в воздухе рабочей зоны были газоаналитические устройства Платан-1 и Платан-2, задача синтеза трансформировалась в задачу типа 3:3. При решении этой задачи определены структурная схема и совокупность технических средств, обеспечившие наименьшую стоимость устройства при погрешности измерений, со-ответствовавшей предъявленному требованию.

Согласно рис. 11 газоаналитические устройства Платан-8 и Платан-8-01 классифицируются как ИИС второго уровня (с представлением информации средствами сигнализации), содержащая многоточечную систему (с переключением восьми точек измерений) на основе системы прямых измерений с од-ним простым ИК типа П.2.

По заданию Госкомэкологии и Миннауки России проведены работы по унификации приборно-методического обеспечения государственного экологического контроля тяжелых металлов. Основными требованиями являлись: 1) соответствие МВИ заданным диапазонам измерений; 2) наименьшая стоимость используемых технических средств; 3) применение технических средств отечественного производства.

Указанная задача соответствует задаче синтеза типа 1:2. После анализа существовавших и разработки новых МВИ задача синтеза превратилась в за-дачу типа 2:2, решение которой составили структурная схема и совокупность технических средств, обеспечившие наименьшую стоимость рентгенофлуоресцентного химико-аналитического комплекса.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В соответствии с рис. 12 названный комплекс может быть отнесен к ИИСФХ трех веществ - газовых выбросов, природной (сточной) воды, почвы. ИИСФХ газовых выбросов является системой прямых измерений, содержащей 7 простых ИК типа П.3 (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn). ИИСФХ природной (сточной) воды классифицируется как сис-тема прямых измерений с 10 простыми ИК подти-па П.4.1 (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Hg, Pb, Bi). ИИСФХ почвы представляет собой систему прямых измерений, содержащую 8 простых ИК подтипа П.4.1 (Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Hg, Pb).

Полученные результаты использованы НПО «Химавтоматика» и НПФ «Аналитинвест» при разработке рентгенофлуоресцентных химико-аналитических комплексов ИНЛАН-РФ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

По заданию Министерства обороны Российской Федерации проведена разработка системы контроля концентрации кислорода в воздухе рабочей зоны. Система должна была получать информацию в двух точках контроля и осуществлять световую и звуко-вую сигнализацию при объемной доле кислорода ниже 19 %. Технические средства системы должны были быть взрывобезопасными и выпускаться отечественной промышленностью. Ограничениями синтеза системы являлись: 1) обеспечение абсолютной погрешности измерений объемной доли кислорода не более ± 0,5 %; 2) получение измерительной информации за время не более 120 секунд; 3) обеспечение времени готовности к измерениям не более 45 минут; 4) соответствие вероятности безотказной работы в течение 72 часов не менее 0,99.

Задача синтеза была классифицирована как задача типа 1:1. При ее решении определены структурная схема и совокупность технических средств системы (включая состав ЗИП), обеспечившие соответствие перечисленным требованиям. Полученные результаты использованы НПО «Химавтоматика» при разработке системы 13Ш34.01 (рис.13), являющейся ИИС второго уровня (с представлением информации средствами сигнализации), которая со-держит двухточечную систему без переключения точек измерений на основе двух систем прямых измерений с простыми ИК типа П.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

По заданию Минобороны России создается установка для оперативного автоматического измерения концентраций азота и гелия в компонентах жидкого ракетного топлива. На основе существующих МВИ разработана схема получения измерительной информации и структурная схема установки, обеспечивающие поступление информации непосредственно в процессе заправки образцов ракетно-космической техники.

Указанные результаты использованы НПО «Химавтоматика» при разработке установки УК-РГ.05 (рис.14), которая представляет собой ИИСФХ трех веществ (тетраоксида азота, несимметричного диметилгидразина, модифицированного тетраоксида азота), объединяющую три системы косвенных измерений. Система косвенных измерений тетраоксида азота имеет один сложный ИК (азота), в состав которого входят два канала первичной информации подтипа К.2.1 (давления и температуры равновесной парогазовой фазы). Системы косвенных измерений несимметричного диметилгидразина и модифицированного тетраоксида азота имеют два сложных ИК (азота и гелия) с тремя каналами первичной информации подтипа К.2.1 (давления, температуры и теплопроводности равновесной парогазовой фазы).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Общим результатом работы является решение научной проблемы, имею-щей важное хозяйственное значение - разработана методология синтеза ИИСФХ, которая на основе пяти общих принципов обеспечивает создание систем, удовлетворяющих требованиям к их назначению, условиям приме-нения и технико-экономическим характеристикам.

При выполнении данной работы решен ряд научно-технических задач и получены следующие результаты.

1. В соответствии с объемом выполняемых функций в классе ИИСФХ выделены подклассы, главные и основные группы, группы и подгруппы сис-тем. Установлено, что получение любой измерительной информации о фи-зико-химическом составе и свойствах веществ осуществляется системами, являющимися или содержащими в своем составе базовые системы - системы прямых, косвенных или совокупных измерений.

2. Разработаны обобщенные структурные схемы базовых систем. Показа-но, что системы прямых измерений являются объединением простых ИК, которые могут содержать последовательно соединенные ПОП, ППП, ПИ и ППИ. В зависимости от функций, выполняемых в процессе прямых измерений, простые ИК разделены на 4 типа, один из которых имеет два подтипа. Системы косвенных и совокупных измерений являются объединением сложных ИК, состоящих из каналов первичной информации и ПКИ (системы кос-венных измерений) или ПСИ (системы совокупных измерений). Каналами первичной информации могут быть простые ИК или «квазиизмерительные» каналы. «Квази-измерительные» каналы содержат последовательно соединенные ПОП и ПИ или ПОП, ППП и ПИ. В зависимости от объема функций, выполняемых при получении первичной информации, «квазиизмерительные» каналы разделены на два типа, один из которых включает два подтипа.

3. Разработано математическое описание технико-экономических характеристик (статических функций преобразования, показателей погрешностей измерений, надежности, быстродействия, материалоемкости, энергопотребления и стоимости) базовых систем. В результате анализа математического описания установлено, что в общем случае технико-экономические характеристики базовой системы определяются ее структурной схемой, параметрами и технико-экономическими характеристиками технических средств, свойствами реализуемой МВИ, а также информативными и неинформативными параметрами исследуемого вещества.

4. Выделено одиннадцать типов задач синтеза ИИСФХ, различающихся числом критериев, наличием или отсутствием ограничений синтеза и тем, определяется структурная схема, совокупность технических средств и режимные параметры ИИС или только ее структурная схема и совокупность технических средств, обеспечивающие соответствие системы требованиям к ее назначению, условиям применения и технико-экономическим характеристикам. Разработаны математическое описание и алгоритмы решения типовых задач синтеза.

5. На основе перечисленных результатов сформированы общие принципы синтеза ИИСФХ, конкретизирующие вопросы разработки промышленных изделий применительно к системам данного класса и обеспечивающие создание ИИС, удовлетворяющих требуемым назначению и условиям применения, а также обладающих требуемыми (оптимальными) технико-экономическими характеристиками:

- выбор или разработка МВИ, соответствующих требованиям к назначению систем (принцип определения методического обеспечения систем);

- разработка структурных схем систем, позволяющих реализовать выбранные или разработанные МВИ (принцип составления структурных схем систем);

- разработка вариантов построения систем в результате выбора или разработки совместимых технических средств, соответствующих структурным схемам систем и требованиям к условиям их применения (принцип составления функциональных схем систем);

- оценивание технико-экономических характеристик вариантов построения систем на основе математического моделирования или экспериментального исследования (принцип оценивания технико-экономических характеристик систем);

- выбор варианта построения систем, удовлетворяющего требуемым технико-экономическим характеристикам (принцип определения варианта построения систем).

6. На основе общих принципов синтеза ИИСФХ созданы:

- автоматизированные системы высокоскоростного анализа нитратов, аммония, марганца, алюминия, магния, кальция, фосфора и калия в почвах АСВА-П(Ц), АСВА-П(Ч), АСВА-П(М) и АСВА-П(К), имеющие наименьшую стоимость получения измерительной информации при погрешностях и производительности измерений, удовлетворяющих предъявленным требованиям;

- ИИС физико-химического состава и свойств природного газа АСИК «Метан», АСК «Бентонит», АКР «Севан» и АКР «Севан-2», обладающие наименьшей стоимостью при погрешностях измерений, соответствующих предъявленным требованиям;

- автоматические хемилюминесцентные устройства для определения окси-дов азота, аммиака и озона в атмосферном воздухе, воздухе рабочей зоны и газовых выбросах Клен-1, Клен-2, Клен-1-01, Клен-1-02, Клен-2-01, Клен-2-02, Клен-3, Клен-4, а также арсина и фосфина в воздухе рабочей зоны Платан-1, Платан-2, Платан-8 и Платан-8-01, имеющие наименьшую стоимость при погрешностях измерений, удовлетворяющих предъявленным требованиям;

- рентгенофлуоресцентные химико-аналитические комплексы ИНЛАН-РФ для определения хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, цинка, ртути, свинца и висмута в природной и сточной воде, газовых выбросах и почве, обладающие наименьшей стоимостью;

- автоматическая система контроля концентрации кислорода в воздухе помещений станции заправки образцов ракетно-космической техники 13Ш34.01, соответствующая требованиям к погрешности, надежности и быстродействию измерений;

- установка автоматического измерения концентраций азота и гелия в компонентах жидкого ракетного топлива УК-РГ.05, обеспечивающая получение измерительной информации непосредственно в процессе заправки образцов ракетно-космической техники.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Отечественные ведущие рецензируемые научные журналы и изда-ния, в которых должны быть опубликованы основные научные резуль-таты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук:

1. Бузановский В.А., Рыжнев В.Ю., Сергеев С.К. и др. Российские эко-аналитические комплексы // Экология и промышленность России. - 2000. - Январь. - С. 4-9.

2. Бузановский В.А., Овсепян А.М. Информационно-измерительные системы физико-химических свойств природного газа // Технологии нефти и газа. - 2007. - № 6. - С. 67-73.

3. Бузановский В.А., Булаев А.А. Хемилюминесцентные газоаналитические устройства для контроля вредных веществ в воздухе рабочей зоны // Безопасность труда в промышленности. - 2007. - № 12. - С. 39-46.

4. Бузановский В.А. Аспекты синтеза информационно-измерительных систем физико-химического состава и свойств веществ // Приборы и систе-мы. Управление, контроль, диагностика. - 2008. - № 1. - С. 31-36.

5. Бузановский В.А. Синтез информационно-измерительных систем физико-химического состава и свойств природного газа // Метрология. - 2008. - № 1. - С. 34-44.

6. Бузановский В.А., Попов А.А. Рентгенофлуоресцентный химико-аналитический комплекс // Экология и промышленность России. - 2008. - Январь. - С. 4-6.

7. Бузановский В.А. Структурные схемы информационно-измерительных систем экологического назначения // Экологические системы и приборы. - 2008. - № 1. - С. 6-10.

8. Бузановский В.А., Овсепян А.М. Информационно-измерительные системы физико-химического состава и свойств природного газа // Газовая промышленность. - 2008. - № 2. - С. 27-31.

9. Бузановский В.А. Синтез агрохимических информационно-измерительных систем // Датчики и системы. - 2008. - № 3. - С. 12-15.

10. Бузановский В.А. Общие принципы синтеза информационно-измерительных систем физико-химического состава и свойств веществ // Измери-тельная техника. - 2008. - № 4. - С. 68-72.

11. Бузановский В.А. Определение азота и гелия в компонентах топлива // Химия и технология топлив и масел. - 2008. - № 4. - С. 53-56.

12. Бузановский В.А. О компонентах измерительных систем физико-хи-мического состава и свойств веществ (в порядке обсуждения) // Законодательная и прикладная метрология. - 2008. - № 4. - С. 14-18.

13. Бузановский В.А. Схема измерения содержания азота и гелия в высококипящих компонентах жидкого ракетного топлива // Космонавтика и ракетостроение. - 2008. - № 4. - С. 56-62.

14. Бузановский В.А., Булаев А.А. Хемилюминесцентные газоанализаторы экологического назначения // Экология и промышленность России. - 2008. - Июнь. - С. 6-8.

15. Бузановский В.А., Попов А.А. Рентгенофлуоресцентные химико-аналитические комплексы для экологического надзора // Безопасность труда в промышленности. - 2008. - № 6. - С. 38-41.

16. Бузановский В.А., Булаев А.А. Хемилюминесцентные газоаналитические устройства экологического назначения // Экологические системы и приборы. - 2008. - № 6. - С. 11-16.

17. Бузановский В.А. Информационно-измерительная система состава и свойств попутного нефтяного газа // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. - 2008. - № 7. - С. 5-8.

18. Бузановский В.А. Общие принципы синтеза информационно-измери-тельных систем состава и свойств веществ // Вестник машиностроения. - 2008. - № 8. - С. 80-84.

19. Бузановский В.А. Синтез информационно-измерительных систем со-става и свойств природного газа // Химическое и нефтегазовое машиностро-ение. - 2008. - № 8. - С. 33-36.

20. Бузановский В.А. Система контроля содержания кислорода в воздухе помещений заправочной станции // Авиакосмическое приборостроение. - 2008. - № 8. - С. 48-52.

21. Бузановский В.А., Булаев А.А. Хемилюминесцентные устройства для мониторинга газообразных сред // Датчики и системы. - 2008. - № 8. - С. 7-10.

22. Бузановский В.А. Системы безопасности на основе физико-химичес-ких измерений // Безопасность труда в промышленности. - 2008. - № 8. - С. 35-39.

23. Бузановский В.А., Попов А.А. Рентгенофлуоресцентные химико-ана-литические комплексы экологического назначения // Экологические систе-мы и приборы. - 2008. - № 8. - С. 3-7.

24. Бузановский В.А. Испытание информационно-измерительных систем агрохимического назначения // Агрохимия. - 2008. - № 9. - С. 82-86.

25. Бузановский В.А. Газохроматографическая измерительная система состава и свойств природного газа // Газовая промышленность. - 2008. - № 9. - С. 81-83.

26. Бузановский В.А., Булаев А.А. Хемилюминесцентные газоаналити-ческие устройства // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2008. - № 9. - С. 19-22.

27. Бузановский В.А. Схема измерения концентраций азота и гелия в компонентах жидкого ракетного топлива // Авиакосмическое приборострое-ние. - 2008. - № 9. - С. 53-57.

28. Бузановский В.А. Общие принципы синтеза информационно-измери-тельных систем физико-химического состава и свойств веществ экологичес-кого назначения // Экологические системы и приборы. - 2008. - № 9. - С. 17-22.

29. Бузановский В.А. Структурные схемы информационно-измеритель-ных систем физико-химического состава и свойств веществ // Измеритель-ная техника. - 2008. - № 10. - С. 57-60.

30. Бузановский В.А., Булаев А.А. Газоаналитические устройства для контроля состояния воздуха рабочей зоны // Медицина труда и промышлен-ная экология. - 2008. - № 10. - С. 37-45.

31. Бузановский В.А. Технология синтеза информационно-измеритель-ных систем физико-химического состава и свойств веществ // Технология машиностроения. - 2008. - № 10. - С. 30-34.

32. Бузановский В.А., Булаев А.А. Хемилюминесцентные газоаналити-ческие устройства для экологического и санитарно-гигиенического контроля и мониторинга // Безопасность жизнедеятельности. - 2008. - № 10. - С. 20-26.

33. Бузановский В.А. Синтез информационно-измерительных систем состава почв // Экологические системы и приборы. - 2008. - № 10. - С. 27-32.

34. Бузановский В.А., Попов А.А. Рентгенофлуоресцентные химико-ана-литические комплексы // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2008. - № 11. - С. 39-41.

35. Бузановский В.А. Принципы синтеза информационно-измерительных систем состава и свойств веществ // Информационные технологии. - 2008. - № 12. - С. 58-62.

36. Бузановский В.А. Структурные схемы измерительных систем физи-ко-химического состава и свойств веществ с «простыми» измерительными каналами // Измерительная техника. - 2009. - № 1. - С. 67-71.

37. Бузановский В.А. Элементы и компоненты измерительных систем (в порядке обсуждения) // Законодательная и прикладная метрология. - 2009. - № 1. - С. 52-57.

38. Бузановский В.А., Попов А.А. Использование рентгенофлуоресцен-ции в экологическом контроле // Безопасность жизнедеятельности. - 2009. - № 1. - С. 26-29.

39. Бузановский В.А. Измерительные каналы измерительных систем // Законодательная и прикладная метрология. - 2009. - № 2. - С. 23-25.

40. Бузановский В.А. Подсистемы измерительных систем физико-хими-ческого состава и свойств веществ // Законодательная и прикладная метро-логия. - 2009. - № 2. - С. 26-31.

41. Бузановский В.А. Информационно-измерительная система состава и свойств природного газа // Технологии нефти и газа. - 2009. - № 2. - С. 60-64.

Зарубежные научные журналы и издания, включенные в систему цитирования Web of Science - Science Citation Index Expanded:

42. Buzanovskii V.A. General synthesis principles for data acquisition systems for substance physicochemical composition and properties // Measurement Techniques. - 2008. - V. 51. - № 4. - P. 452-457.

43. Buzanovskii V.A. Determination of nitrogen and helium in propellant components // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. - 2008. - V. 44. - № 4. - P. 284-289.

44. Buzanovskii V.A. Block diagrams for information measuring systems of physicochemical composition and substance properties // Measurement Techniques. - 2008. - V. 51. - № 10. - P. 1133-1138.

45. Buzanovskii V.A. Block diagrams for measuring systems of substance physicochemical composition and properties with «simple» measuring channels // Measurement Techniques. - 2009. - V. 52. - № 1. - P. 105-110.

Другие научно-технические, научно-производственные и научно-практические журналы, сборники научных трудов:

46. Бабков В.И., Бузановский В.А., Кораблев И.В., Круашвили З.Е. Аналитические системы высокоскоростного анализа // Сельскохозяйствен-ное приборостроение. - 1986. - № 1. - С. 8-12.

47. Бузановский В.А., Кораблев И.В. Системы аналитического контроля с преобразованием пробы потенциально опасных процессов химической технологии и их математическое описание // Автоматизация потенциально опасных процессов химической технологии: Межвуз. сб. науч. тр. / ЛТИ им. Ленсовета. - Л., 1988. - С. 36-39.

48. Бузановский В.А., Булаев А.А., Кораблев И.В. Модель статической характеристики хемилюминесцентного газоанализатора // Автоматизация химических производств. - 1989. - № 11. - С. 16-24.

49. Бузановский В.А., Булаев А.А., Кораблев И.В. Анализ чувствительности хемилюминесцентного газоанализатора // Автоматизация химических производств. - 1989. - № 11. - С. 25-30.

50. Бузановский В.А. Типизация аналитических систем // Автоматизация химических производств. - 1990. - № 6. - С. 28-31.

51. Бузановский В.А. Варианты построения информационно-измерительных систем физико-химического состава и свойств веществ // Контрольно-измерительные приборы и системы. - 2007. - № 6. - С. 35-36.

52. Бузановский В.А., Овсепян А.М. Информационно-измерительные системы состава и свойств природного газа // Территория НЕФТЕГАЗ. - 2007. - № 8. - С. 36-43.

53. Бузановский В.А., Овсепян А.М. Хроматографические информацион-но-измерительные системы физико-химического состава и свойств природ-ного газа // Нефтегазовое машиностроение. - 2007. - № 9. - С. 56-60.

54. Бузановский В.А. Вопросы синтеза информационно-измерительных систем физико-химического состава и свойств веществ // Приборостроение и средства автоматизации. Энциклопедический справочник. - 2007. - № 10. - С. 63-68.

55. Бузановский В.А. Найти и обезвредить // Охрана труда. Практикум. - 2007. - № 10. - С. 56-60.

56. Бузановский В.А. Схемы построения систем физико-химического состава и свойств веществ с «простыми» измерительными каналами // При-боростроение и средства автоматизации. Энциклопедический справочник. - 2007. - № 11. - С. 63-67.

57. Бузановский В.А. Контроль воздуха рабочей зоны // Охрана труда. Практикум. - 2007. - № 12. - С. 57-60.

58. Бузановский В.А., Колесник В.Г. Синтез системы контроля содержа-ния кислорода в воздухе помещений заправочной станции // Экологические проблемы разработки и эксплуатации ракетно-космической техники: Сб. тр. СИП РИА. Вып. 17 / Издательство ПСТМ. - М., 2007. - С. 24-26.

59. Бузановский В.А. Способ измерения концентраций азота и гелия в компонентах жидкого ракетного топлива // Экологические проблемы раз-работки и эксплуатации ракетно-космической техники: Сб. тр. СИП РИА. Вып. 17 / Издательство ПСТМ. - М., 2007. - С. 27-31.

60. Бузановский В.А. Информационно-измерительные системы физико-химического состава и свойств веществ // Мир измерений. - 2008. - № 2. - С. 4-9.

61. Бузановский В.А. Схемы построения информационно-измерительных систем физико-химического состава и свойств веществ // Приборостроение и средства автоматизации. Энциклопедический справочник. - 2008. - № 2. - С. 54-59.

62. Бузановский В.А. Газохроматографическая информационно-измери-тельная система физико-химического состава и свойств природного газа // МГОУ - ХХI - Новые технологии. - 2008. - № 2. - С. 45-51.

63. Бузановский В.А. Комфортно ли рабочее место // Охрана труда. Практикум. - 2008. - № 3. - С. 38-40.

64. Бузановский В.А., Булаев А.А. Хемилюминесцентные газоаналити-ческие устройства для контроля воздуха рабочей зоны // Приборостроение и средства автоматизации. Энциклопедический справочник. - 2008. - № 4. - С. 18-24.

65. Бузановский В.А. Информационно-измерительная система физико-химических свойств природного газа // Территория НЕФТЕГАЗ. - 2008. - № 5. - С. 16-19.

66. Бузановский В.А. Информационно-измерительная система физико-химического состава и свойств природного газа // Нефтегазовое машино-строение. - 2008. - № 6. - С. 55-58.

67. Бузановский В.А. Вопросы синтеза информационно-измерительных систем состава и свойств веществ // Машиностроитель. - 2008. - № 7. - С. 31-36.

68. Buzanovskii V.A. Designing data-acquisition systems for natural-gas composition and properties // Chemical and Petroleum Engineering. - 2008. - V. 44. - № 7-8. - P. 464-468.

69. Buzanovskii V.A., Bulaev A.A. Chemiluminescent gas analyzers // Chemical and Petroleum Engineering. - 2008. - V. 44. - № 9-10. - P. 514-518.

70. Buzanovskii V.A., Popov A.A. X-ray fluorescence chemical analytical units // Chemical and Petroleum Engineering. - 2008. - V. 44. - № 11-12. - P. 663-667.

Размещено на Allbest.ru