Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автор:	Алиев, Т.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2008
Назва видання:	Кибернетика и системный анализ
Теми:	Кибернетика
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/44194
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий / Т.А. Алиев // Кибернетика и системный анализ. — 2008. — № 4. — С. 20-31. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-44194
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-441942013-05-27T03:10:37Z Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий Алиев, Т.А. Кибернетика 2008 Article Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий / Т.А. Алиев // Кибернетика и системный анализ. — 2008. — № 4. — С. 20-31. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0023-1274 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/44194 681.511 ru Кибернетика и системный анализ Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Кибернетика Кибернетика
spellingShingle	Кибернетика Кибернетика Алиев, Т.А. Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий Кибернетика и системный анализ
format	Article
author	Алиев, Т.А.
author_facet	Алиев, Т.А.
author_sort	Алиев, Т.А.
title	Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий
title_short	Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий
title_full	Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий
title_fullStr	Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий
title_full_unstemmed	Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий
title_sort	теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий
publisher	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Кибернетика
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/44194
citation_txt	Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий / Т.А. Алиев // Кибернетика и системный анализ. — 2008. — № 4. — С. 20-31. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series	Кибернетика и системный анализ
work_keys_str_mv	AT alievta teoretičeskieosnovyanalizapomehiipomehoprognozaavarij
first_indexed	2025-07-04T02:35:52Z
last_indexed	2025-07-04T02:35:52Z
_version_	1836682106953007104
fulltext	ÓÄÊ 681.511 Ò.À. ÀËÈÅÂ ÒÅÎÐÅÒÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÑÍÎÂÛ ÀÍÀËÈÇÀ ÏÎÌÅÕÈ È ÏÎÌÅÕÎÏÐÎÃÍÎÇÀ ÀÂÀÐÈÉ Êëþ÷åâûå ñëîâà: cëó÷àéíûé ñèãíàë, àíàëèç ïîìåõè, èíôîðìàòèâíûé ïðèçíàê. 1. ÏÎÑÒÀÍÎÂÊÀ ÇÀÄÀ×È Àíàëèç èçìåðåíèé, ïîëó÷åííûõ îò äàò÷èêîâ ðàçëè÷íûõ òåõíè÷åñêèõ è áèîëîãè- ÷åñêèõ îáúåêòîâ, ïîêàçûâàåò, ÷òî â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ðåàëüíûé ñèãíàë g t( ) ñîñòîèò èç ïîëåçíîãî ñèãíàëà x t( ) è ïîìåõè �( ).t Äëÿ óñòðàíåíèÿ âëèÿíèÿ ïîìå- õè ïðèìåíÿþò ìåòîäû ôèëüòðàöèè. Ïðè ýòîì ïîëó÷èòü áîëåå èëè ìåíåå ïðèåì- ëåìûå ðåçóëüòàòû ñ ïîìîùüþ èçâåñòíûõ èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé ìîæíî ëèøü â òîì ñëó÷àå, åñëè âûïîëíÿþòñÿ êëàññè÷åñêèå óñëîâèÿ, ò.å. àíàëèçèðóåìûå ñèãíàëû ñòàöèîíàðíû, ïîä÷èíÿþòñÿ íîðìàëüíîìó çàêîíó ðàñïðåäåëåíèÿ, êîððå- ëÿöèÿ ìåæäó ïîìåõîé è ïîëåçíûì ñèãíàëîì ðàâíà íóëþ è ïîìåõà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé «áåëûé øóì» [1�4]. Â òî æå âðåìÿ â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ óêàçàííûå óñëîâèÿ âîîáùå íå âûïîëíÿþòñÿ, ïðè÷åì ïîìåõà �( ),t êàê ïðàâèëî, îòëè÷àåòñÿ îò áåëîãî øóìà è ÷àñòîòà åå ñïåêòðà çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ÷àñòîòû ñïåêòðîâ ïîëåçíîãî ñèãíàëà x t( ) [4, 7–10]. Èìåííî ïîýòîìó ìîäåëü ðåàëüíîãî ñèãíàëà íà âûõîäå ïåðâè÷íûõ äàò÷èêîâ ïîñëå äèñêðåòèçàöèè øàãîì �t èìååò âèä g i t x i t i t i t i t x i t im( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (� � � � � �� 1 2 � �t ). (1) Ïîìåõè � � � �1 2( ), ( ), , ( ), , ( )t t t tj m� � ôîðìèðóþòñÿ ïîä âëèÿíèåì ðàçëè÷- íûõ ôàêòîðîâ. Íåêîòîðûå èç íèõ � � �j k mt t t( ) , ( ), , ( )� êîñâåííî îòðàæàþò îïðåäå- ëåííûå ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå íà èññëåäóåìûõ, êîíòðîëèðóåìûõ èëè óïðàâëÿå- ìûõ îáúåêòàõ, è ÿâëÿþòñÿ íîñèòåëÿìè öåííîé èíôîðìàöèè. Ïîýòîìó öåëåñîîáðàç- íî, íå óìàëÿÿ çíà÷åíèÿ ôèëüòðàöèè, ñâåñòè ðåøåíèå ðàññìàòðèâàåìîé çàäà÷è ê ñîçäàíèþ òåõíîëîãèè èçâëå÷åíèÿ èíôîðìàöèè îò ïîìåõè, îïðåäåëåíèþ åå õàðàêòå- ðèñòèê è èñïîëüçîâàíèþ èõ êàê äëÿ êîððåêöèè ïîãðåøíîñòè ðåçóëüòàòîâ àíàëèçà ñ ïðèìåíåíèåì êëàññè÷åñêèõ àëãîðèòìîâ, òàê è äëÿ ðåøåíèÿ äðóãèõ àêòóàëüíûõ çàäà÷, äëÿ êîòîðûõ ïðèìåíåíèå òðàäèöèîííûõ òåõíîëîãèé íåâîçìîæíî. 2. ÀËÃÎÐÈÒÌÛ ÀÍÀËÈÇÀ ÏÎÌÅÕÈ ÏÐÈ ÎÒÑÓÒÑÒÂÈÈ ÊÎÐÐÅËßÖÈÈ ÌÅÆÄÓ ÏÎËÅÇÍÛÌ ÑÈÃÍÀËÎÌ È ÏÎÌÅÕÎÉ Èçâåñòíî [1–4], ÷òî îöåíêà êîððåëÿöèîííîé ôóíêöèè Rgg ( )� ñëó÷àéíîãî ñèãíàëà g t x t t( ) ( ) ( )� � � ïðè � � 0 äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà ìåæäó x t( ) è �( )t êîððåëÿöèÿ ðàâíà íóëþ, ñîäåðæèò ïîãðåøíîñòü, ðàâíóþ äèñïåðñèè ïîìåõè D� [1, 5], ò.å. R x t t dt T x t d g g T � � � � � ( ) ( ) ( ) ( )� �� 0 1 2 0 2 t T t dt R D T T xx 0 2 0 1 � �� ( ) ( ) , (2) ãäå g t g t mg � ( ) ( ) ,� � x t x t mx � ( ) ( ) ,� � � � � � ( ) ( ) ;t t m� � mg , mx , m� — ìàòåìàòè÷åñ- êèå îæèäàíèÿ ñîîòâåòñòâåííî g t( ), x t( ), �( ).t Äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà ìåæäó x t � ( ) è � � ( )t êîððåëÿöèÿ îòëè÷íà îò íóëÿ, âûðàæåíèå (2) ñâîäèòñÿ ê âèäó 20 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 © Ò.À. Àëèåâ, 2008 R T x t x t dt T t x t x t g g T � � � � � � � ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (� � � � �� 1 1 0 ) ( )� � t dt T � � � � �� 0 � � � � � � � 1 0 0 T t t dt R D R T xx x xx � � � � � � �� ( ) ( ) ( ) ( ) ,ïðè � ( ) ( ) .� � � �� x ïðè 0 (3) Îöåíêè êîýôôèöèåíòîâ ðÿäà Ôóðüå an , bn òàêæå ñîäåðæàò ïîãðåøíîñòè, ò.å. a T x t t n t dt T x t n t dtn T � � � � � � �� 2 2 0 0 � � � ( ) ( ) cos ( )cos� � � T T T t n t dt� �� 2 0 � � � ( )cos , (4) b T x t t n t dt T x t n t dtn T � � � � � � �� 2 2 0 0 � � � ( ) ( ) sin ( ) sin� � � T T T t n t dt� �� 2 0 � � � ( ) sin . (5) Óêàçàííûå âûøå ïîãðåøíîñòè òðàäèöèîííûõ ìåòîäîâ ïðåïÿòñòâóþò øèðîêî- ìó ïðèìåíåíèþ èçâåñòíûõ àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè çàøóìëåííûõ ñèãíàëîâ íà ïðàêòèêå. Ðàññìîòðèì âîçìîæíîñòü îïðåäåëåíèÿ äèñïåðñèè ïîìåõè � � ( )t ñ ïðèìåíåíèåì àëãîðèòìîâ êîððåëÿöèîííîãî àíàëèçà. Ó÷òåì, ÷òî äëÿ áîëüøèíñòâà òåõíîëîãè÷åñ- êèõ ïàðàìåòðîâ ïðè ñòðåìëåíèè âðåìåíè íàáëþäåíèÿ T ê áåñêîíå÷íîñòè è øàãà äèñêðåòèçàöèè �t ê íóëþ îöåíêè êîððåëÿöèîííûõ ôóíêöèé ïîëåçíîãî ñèãíàëà R t xx � � ( ),� � �0 � R t xx � � ( ),� � �1 � R t xx � � ( )� � �2 � îêàçûâàþòñÿ äîñòàòî÷íî áëèçêèìè âå- ëè÷èíàìè. Åñëè ïðèíÿòü âî âíèìàíèå, ÷òî ìåæäó ïîëåçíûì ñèãíàëîì x t � ( ) è ïîìå- õîé � � ( )t îòñóòñòâóåò êîððåëÿöèÿ, ò.å. 1 0 0 T x t t dt T � � ( ) ( ) ,�� 1 0 0 T x t t t dt T � � ( ) ( ) ,� � �� 1 2 0 0 T x t t t dt T � � ( ) ( ) ,� � �� òî ìîæíî çàïèñàòü: 1 1 0 T g t g t dt T x t t x t t T � � � � � � ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )� � � � � � � � � � � �� 0 0 0 1 1 T T T dt T x t x t dt T x t t dt � � � � ( ) ( ) ( ) ( )� � � �� 1 1 1 0 0 T t x t dt T t t dt T x t x t d T T � � � � � � � � � ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) t D T 0 � � � , (6) 1 1 0 0 T g t g t t dt T x t x t t dt T T � � � � ( ) ( ) ( ) ( ) ,� � �� (7) 1 2 1 2 0 0 T g t g t t dt T x t x t t dt T T � � � � ( ) ( ) ( ) ( ) .� � �� (8) Ñëåäîâàòåëüíî, ñ ó÷åòîì (6)�(8) èìååì D T g t g t dt T g t g t t dt T g t T T � � � � �� 1 1 2 2 1 0 0 � � � � � ( ) ( ) ( ) ( ) (� ) ( )g t t dt T � � �� 0 � � � � � � � � � 1 2 2 0 T g t g t g t g t t g t g t t � � � � � � ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )� � T dt� . (9) ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 21 Â ðàáîòå [4] ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû ìíîãî÷èñëåííûõ ðàñ÷åòîâ. Îíè ïîêàçàëè, ÷òî ïðè àíàëèçå ïîìåõè çàøóìëåííûõ ñèãíàëîâ øàã äèñêðåòèçàöèè íåîáõîäèìî âûáðàòü, èñõîäÿ èç ñïåêòðà ïîìåõè �( ).i t� Ìåòîäèêà îïðåäåëåíèÿ øàãà äèñêðåòèçàöèè �t � ïîäðîáíî ðàññìîòðåíà â [4], ãäå ïîêàçàíî, ÷òî åñëè øàã äèñêðå- òèçàöèè �t � âûáðàí ñ ó÷åòîì ñïåöèôèêè ïîìåõè, òî àëãîðèòì îïðåäåëåíèÿ îöåíîê äèñïåðñèè ïîìåõè D� ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå D N i t i N � �� 1 0 2 � ( )� (10) � � � � � �1 2 2 0 2 N g i t g i t g i t g i t g i i N ( ( ) ( ) (( ) ) ( ) (( � � � � � � � � � � 1) )).�t Èç âûðàæåíèÿ (10) ñëåäóåò, ÷òî îðèåíòèðîâî÷íûå âåëè÷èíû îòñ÷åòîâ �( )i t� ìîæíî îïðåäåëèòü ïî âûðàæåíèþ � �( ) ( ) ( ) ( ) (( ) ) ( � � � � � � i t i t g i t g i t g i t g� � � � �� 2 2 2 2 i t g i t� �) (( ) ), � � 1 (11) oäíàêî ïðè ýòîì íóæíî îòäåëüíî îïðåäåëèòü èñòèííûé çíàê ïîäêîðåííîé âåëè- ÷èíû � ( ). � i t� Äëÿ ýòîãî, ïðèíèìàÿ îáîçíà÷åíèå g i t g i t g i t g i t g i t2 2 2 1 � � � � � ( ) ( ) (( ) ) ( ) (( ) )� � � � �� ( )i t� , (12) ôîðìóëó (11) ïðåäñòàâèì â âèäå � �( ) ( ) ( ( ) ( ) (( ) ) � � � � i t i t g i t g i t g i t g� � � � �� sgn 2 2 2 � � ( ) (( ) ))i t g i t� �� 1 � �� sgn � �( ) ( ) ,i t i t� � (13) ãäå sgn � � ( )i t� — çíàê ïîäêîðåííîé âåëè÷èíû. Èç âûðàæåíèé (11)–(13) ñëåäóåò, ÷òî ïðè âûïîëíåíèè óñëîâèÿ rx� � 0, èñïîëüçóÿ îðèåíòèðîâî÷íûå âåëè÷èíû ïîìåõè � ( ), � i t� ìîæíî îïðåäåëèòü îöåíêè ñòàòèñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê êàê ïîìåõè � � ( ),i t� òàê è ïîëåçíîãî ñèãíàëà x i t � ( )� : D N i t N i t i N i N � � �� 1 1 0 2 0 2 � � ( ) ( ),� � (14) R N i t i t N i t i N i N �� ( ) ( ) (( ) ) ( ) 1 1 0 0 � � � � �(( ) ), � �i t� (15) D N g i t i t N g i tx i N i N � � � � � � � � � � � �1 1 0 2 0 � � � ( ) ( ) ( ) � � �� ( ) ,i t� � � � � 2 (16) R N g i t i t g i t xx i N � � � � � ( ) ( ) ( ) (( ) )� � � �� 1 0 � � � � (( ) )i t� � � � � �� 1 0N g i t i t g i t i i N � � � � ( ) ( ) (( ) ) ((* � � �� ) ) ,�t � � � � (17) 22 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 ãäå D� , R �� ( ) — äèñïåðñèÿ è êîððåëÿöèîííàÿ ôóíêöèÿ ïîìåõè; Dx è R xx � � ( )� — äèñïåðñèÿ è êîððåëÿöèîííàÿ ôóíêöèÿ ïîëåçíîãî ñèãíàëà. 3. ÀËÃÎÐÈÒÌ ÀÍÀËÈÇÀ ÏÎÌÅÕÈ ÏÐÈ ÍÀËÈ×ÈÈ ÊÎÐÐÅËßÖÈÈ ÌÅÆÄÓ ÏÎËÅÇÍÛÌ ÑÈÃÍÀËÎÌ È ÏÎÌÅÕÎÉ Òåïåðü ðàññìîòðèì âîçìîæíîñòü îïðåäåëåíèÿ îðèåíòèðîâî÷íûõ âåëè÷èí ïîìåõè äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà ìåæäó ïîëåçíûì ñèãíàëîì x i t � ( )� è ïîìåõîé � � ( )i t� èìååòñÿ êîððåëÿöèÿ, ò.å. rx� 0, r i i� � � � 1 0 è � �t t� � . Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèÿ, ÷òî g i t x i t i t � � � ( ) ( ) ( ),� � �� ôîðìóëó (10) ïðåäñòàâèì â âèäå D N g i t g i t g i t g i t g i N � � � � � � ��1 2 2 0 2 � � � � � ( ) ( ) (( ) ) ( ) (� � � � ( ) )i t� � � � � � � �1 � � � � � � �1 2 2 0N x i t x i t x i t x i t x i t i N � � � � � ( ) ( ) ( ) (( ) ) ( )� � � � � x i t � (( ) )� � � � � � � � �1 � � � � � �x i t i t x i t i t x i t i � � � � � � ( ) ( ) ( ) (( ) ) ( ) ((� � � � �� 2 2 1) )�t � � � � � � � � � �� ( ) ( ) ( ) (( ) ) ( ) ((i t x i t i t x i t i t x i� � � � �2 2 1) )�t � � � � � � � � � � � � � � � � �2 2 2 1 � � � � � ( ) ( ) (( ) ) ( ) (( ) )i t i t i t i t i t� � � � �� . (18) Ñëåäîâàòåëüíî, ìîæíî çàïèñàòü D N x i t x i t N x i t x i t i N i N � � � � � � �� 1 1 2 1 1 � � � ( ) ( ) ( ) (( ) )� � � � � � � � � � � � � � �2 1 1N x i t x i t i N � � ( ) (( ) )� � � � � � � � � �1 1 2 2 1 1N i t x i t N i t x i t Ni N i N i � �( ) ( ) ( ) (( ) )� � � � � � � � � � � � � � � � 1 1 N i t x i t�( ) (( ) )� � � � � � � � � � �1 1 2 2 1 1N x i t i t N x i t i t Ni N i N i � � ( ) ( ) ( ) (( ) )� � � �� 1 1 N x i t i t � ( ) (( ) )� �� 1 1 2 2 1 2 1 1N i t N i t i t Ni N i N i N � � � � � ( ) ( ) (( ) ) (� � � i t i t� �) (( ) )� � � � � � � � �1 � �� R R t R t R R t Rxx xx xx x x x( ) ( ) ( ) ( ) ( )0 2 2 2 0 2 2� � �� ( )1�t � � � �� R R t R t D R t R tx x x� � � � � � �� ( ) ( ) ( ) ( ) (0 2 2 1 2 2 1� � � �� ) .. (19) ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 23 Ó÷èòûâàÿ, ÷òî äëÿ ïîìåõè �( )i t� ñïðàâåäëèâû ðàâåíñòâà R t N i t i t i N �� ( ) ( ) (( ) ) ,2 1 2 0 1 � � �� (20) R t N i t i t i N �� ( ) ( ) (( ) ) ,1 1 1 0 1 � � �� (21) R N i t D i N �� ( ) ( )0 1 1 2� � � � � (22) è ïðèíèìàÿ îáîçíà÷åíèÿ R R t R t R R t xx xx xx x x ( ) ( ) ( ) , ( ) ( ) 0 2 2 1 0 2 2 1� � � � � � � � � � � � � � � R t R R t R t x x x x � � � � � � � ( ) , ( ) ( ) ( ) , 1 0 2 2 1 2 3 � � � � � � � � � � � � � � � � (23) âûðàæåíèå (19) çàïèøåì òàê: D D' ' ' ' .� � � �� 1 2 3 � (24) Òåïåðü, ïðåäñòàâëÿÿ âûðàæåíèå (10) â âèäå D N g i t g i t g i t g i t i N � � � � � � � � �� 1 1 3 0 � � � � ( ) (( ) ) ( ) (( ) )� � � � 2 2g i t g i t � � ( ) (( ) ) ,� �� (25) è ïðèíèìàÿ îáîçíà÷åíèå �� ( ) ( ) (( ) ) ( ) (( ) )i t g i t g i t g i t g i t g� � � � � � � � � � 1 3 2 ( ) (( ) )i t g i t� � � � � � � �2 , (26) ïîëó÷èì D N i t i N � � � � � � �1 1 � ( )� . (27) Î÷åâèäíî, ÷òî, ðàñêðûâàÿ âûðàæåíèå äëÿ îïðåäåëåíèÿ e i t� � ( ),� ìîæíî çàïè- ñàòü: D N e i t N x i t x i t i N i N � � � � � � � � � � � � � � � �� 1 1 1 1 1 ( ) ( ) (( ) )� � � � � � � � � � � � i N i N X i t X i t X i t X i t 1 1 3 2 2( ) (( ) ) ( ) (( ) )� � � � � � � � � � � � � �( ( ) (( ) ) ( ) (( ) ) i N i N i X i t i t X i t i t 1 1 1 1 3 2� � � �� N X i t i t� � �( ) (( ) ))� �� 2 � � � � � � � � � �( ( ) (( ) ) ( ) (( ) ) i N i N i i t X i t i t X i t 1 1 1 1 3 2� �� N i t X i t� � ��( ) (( ) ))� �2 � � � � � � � � � �( ( ) (( ) ) ( ) (( ) ) i N i N i i t i t i t i t 1 1 1 1 3 2� � � �� N i t i t� � �� ( ) (( ) ))� �2 � � � � � � � � �1 1 1 3 2 1 1N X i t X i t N X i t X i t i N i N ( ) (( ) ) ( ) (( ) )� � � � N X i t X i t i N � � � � � � � � 1 2( ) (( ) )� � 24 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 � � � � � � � � �1 1 1 3 2 1 1N i t X i t N i t X i t i N i N � �( ) (( ) ) ( ) (( ) )� � � � N i t X i t i N � � � � � � � � � � 1 2�( ) (( ) )� � � � � � � � � � �1 1 1 3 2 1 1N X i t i t N X i t i t i N i N ( ) (( ) ) ( ) (( ) )� � � �� N X i t i t i N � � � � � � � � � � 1 2( ) (( ) )� �� 1 1 1 3 2 1 1N i t i t N i t i t i N i N � � � �( ) (( ) ) ( ) (( ) )� � � � N i t i t i N � � � � � � � � � � 1 2� �( ) (( ) )� � � �� R t R t R t R t R t Rxx xx xx x x( ) ( ) ( ) ( ) ( )1 3 2 2 1 2 2� � � � �� x t( )2� � � �� R t R t R tx x�� ( ) ( ) ( )1 3 2 2� � � .. (28) Ïðè ýòîì, ó÷èòûâàÿ, ÷òî R t�� ( ) ,1 0� � R t�� ( ) ,2 0� � R t�� ( ) ,3 0� � è ïðèíèìàÿ îáîçíà÷åíèå R t R t R t R t R xx xx xx x x ( ) ( ) ( ) , ( ) ( 1 3 2 2 1 2 1� � � � � � � � � � � � � � �� t R t R t R t R t x x x x � � � � � � � ) ( ) , ( ) ( ) ( ) � � � � � ��2 2 1 3 2 2 2 �3 �� , (29) âûðàæåíèå äëÿ îïðåäåëåíèÿ D � � ïðåäñòàâèì â âèäå D� �� 1 2 3 . (30) Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå ðàâåíñòâà (23), (29) è ó÷èòûâàÿ âûðàæåíèÿ (24), (30), ïîëó÷èì D D D D� � � �� 1 2 3 1 2 3( ). (31) Äîïóñêàÿ, ÷òî � � � � � �1 2 1 2 � � � �� , (32) ïîêàæåì, ÷òî äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà ìåæäó ïîëåçíûì ñèãíàëîì x i t � ( )� è ïîìåõîé � � ( )i t� èìååò ìåñòî êîððåëÿöèÿ, ò.å. rx� 0, ðàçíîñòü ( )D D� � � �� áóäåò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé îöåíêó äèñïåðñèè ïîìåõè D� , ò.å. D� � � �D D N i t i t i N � � � �� 1 1 ( ) ( ) .� � . (33) Î÷åâèäíî, ÷òî äëÿ ñëó÷àÿ rx� 0, äëÿ îïðåäåëåíèÿ � ( ) � i t� ôîðìóëó (13) ìîæíî ïðåäñòàâèòü � � � �� * ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) .i t i t i t i t i t� � � � �� sgn (34) Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ïðè îáðàáîòêå çàøóìëåííûõ ñèãíàëîâ g i t � ( )� âìåñòî îò- ñ÷åòîâ �( )i t� äëÿ àíàëèçà ïîìåõè ìîæíî èñïîëüçîâàòü åå îðèåíòèðîâî÷íóþ âåëè÷è- íó � � * ( ).i t� Ïðè ýòîì âìåñòî îòñ÷åòîâ x i t( )� ïîëåçíîãî ñèãíàëà òàêæå ìîæíî èñ- ïîëüçîâàòü åå îðèåíòèðîâî÷íóþ âåëè÷èíó x i t g i t i t( ) ( ) ( ). � � � � � �� (35) ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 25 Áëàãîäàðÿ ýòîìó ôîðìóëû îïðåäåëåíèÿ îöåíîê ñòàòèñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê � � ( )i t� è x i t � ( )� äëÿ ñëó÷àÿ, êîãäà rx� 0, òàêæå ìîæíî ïðåäñòàâèòü àíàëîãè÷íî âûðà- æåíèÿì (14)–(17). Ðàñïîëàãàÿ îöåíêàìè Rxx ( ),� Rx� �( ), R�� ( ), D�� , Dxx , îïðåäåëèì êîýôôèöè- åíò êîððåëÿöèè ìåæäó ïîëåçíûì ñèãíàëîì è ïîìåõîé ïî âûðàæåíèþ r R R R x x xx � � �� ( ) ( ) ( ) . 0 0 0 (36) Êàê ïîêàçàëè èññëåäîâàíèÿ, ïðè íàðóøåíèè êëàññè÷åñêèõ óñëîâèé äëÿ àíàëèçà ïîìåõè öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü îöåíêè çíàêîâûõ êîððåëÿöèîííûõ ôóíêöèé: R N g i t i tg i N � �* ( ) ( ) ( ).0 1 0 � � � sgn sgn � � � � (37) Ó÷èòûâàÿ ðàâåíñòâî sgn sgng i t x i t � � ( ) ( )� �� è òî, ÷òî ïðîèçâåäåíèÿ sgn sgnx i t x i t � � ( ) ( ) ,� � � 1 sgn sgn� �( ) ( ) , � � i t i t� � � 1 áóäåì ñ÷èòàòü ñïðàâåäëèâûìè ðà- âåíñòâà i N x i t x i t N � � � 1 sgn sgn( ) ( ) , � � � � i N i t i t N � � � 1 sgn sgn� �( ) ( ) . � � � � Ïðè ýòîì îöåíêè Rxx * ( ),0 R�� * ( )0 ðàâíû åäèíèöå, ò. å. Rxx * ( ) ,0 1� R�� * ( ) .0 1� Îòñþäà âûðàæåíèå äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòà êîððåëÿöèè rx� * ìåæäó ïîëåçíûì ñèãíàëîì x i t � ( )� è ïîìåõîé � � ( )i t� ïðåäñòàâèì: r R N g i t i tx g i N � � �* * ( ) ( ) ( )� � � �0 1 0 sgn sgn * � � � . (38) Ïðè ðåøåíèè íåêîòîðûõ ïðèêëàäíûõ çàäà÷ òàêæå ìîæíî èñïîëüçîâàòü îöåíêè ðåëåéíûõ êîððåëÿöèîííûõ ôóíêöèé â âèäå R N g i t i t g i N � � � � � �* ( ) ( ) ( ).0 1 0 � � � � �sgn (39) Î÷åâèäíî, ÷òî, ðàñïîëàãàÿ îðèåíòèðîâî÷íûìè âåëè÷èíàìè ïîìåõè � ( ), � i t� ôîðìóëû äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòîâ ðÿäà Ôóðüå an� , bn� ïîìåõè è êîýôôèöè- åíòîâ anx , bnx ïîëåçíîãî ñèãíàëà òàêæå ìîæíî ïðåäñòàâèòü â ñëåäóþùåì âèäå: a N t n tdt N i t n i tn T i N � � � � �� 2 2 0 0 ( )cos ( )cos ( ), � � � � (40) b N t n tdt N i t n i tn T i N � � � � �� 2 2 0 0 ( ) sin ( ) sin ( ), � � � � (41) a N g t n tdt N t n tdtnx T T � � �� 2 2 0 0 � � ( )cos ( )cos� � � � � � � � � � �2 0N g i t i t n i t i N � � ( ) ( ) cos ( ),� � �� (42) 26 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 b N g t n tdt N t n tdtnx T T � � �� 2 2 0 0 � � ( ) sin ( ) sin� � � � � � � � � � �2 0N g i t i t n i t i N � � ( ) ( ) sin ( ).� � �� (43) Âûðàæåíèÿ (14)–(17), (36)–(43) îòêðûâàþò øèðîêèå âîçìîæíîñòè äëÿ ñîçäà- íèÿ ðÿäà ýôôåêòèâíûõ èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé ìîíèòîðèíãà è ïðîãíîçèðîâà- íèÿ àâàðèé ïóòåì àíàëèçà ðåàëüíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ, ïîëó÷àåìûõ íà âûõîäàõ ðàçëè÷íûõ äàò÷èêîâ, óñòàíîâëåííûõ íà îáúåêòàõ êîíòðîëÿ è óïðàâëåíèÿ. 4. ÀËÃÎÐÈÒÌÛ ÏÎÌÅÕÎÌÎÍÈÒÎÐÈÍÃÀ È ÏÎÌÅÕÎÏÐÎÃÍÎÇÀ ÏÅÐÅÕÎÄÀ ÎÁÚÅÊÒÀ Â ÀÂÀÐÈÉÍÎÅ ÑÎÑÒÎßÍÈÅ Àíàëèç ðàçëè÷íûõ òåõíè÷åñêèõ îáúåêòîâ ïîêàçàë, ÷òî åùå äî ïðåäàâàðèéíûõ ñè- òóàöèé, êîãäà ñîñòîÿíèå îáúåêòà ñ÷èòàåòñÿ ñòàáèëüíûì è õàðàêòåðèñòèêè ïîëåç- íîãî ñèãíàëà x t � ( ) íå èçìåíÿþòñÿ, ïðîèñõîäÿò îïðåäåëåííûå èçìåíåíèÿ ïàðàìåò- ðîâ ïîìåõè � � ( ),t êîòîðûå ôîðìèðóþòñÿ â ìîìåíò èçíà÷àëüíîé ôàçû ïîÿâëåíèÿ íåèñïðàâíîñòåé [5–9]. Â òî æå âðåìÿ â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ â ðåàëüíûõ îáúåêòàõ èìåþòñÿ îïðåäåëåí- íûå òðóäíîñòè ïðîãíîçèðîâàíèÿ èçìåíåíèÿ ñîñòîÿíèÿ îáúåêòà íà ðàííèõ ñòàäèÿõ ïî- ÿâëåíèÿ íåèñïðàâíîñòåé ñ ïðèìåíåíèåì èçâåñòíûõ ìåòîäîâ. Â ëó÷øåì ñëó÷àå îíè äàþò âîçìîæíîñòü îáíàðóæèòü ëèøü ÿâíî âûðàæåííûõ íåèñïðàâíîñòè [1, 7–9]. Àíàëèç âîçíèêíîâåíèÿ àâàðèéíûõ ñèòóàöèé íà ðåàëüíûõ îáúåêòàõ ïîêàçûâàåò, ÷òî èì âñåãäà ïðåäøåñòâóþò ñêðûòûå ìèêðîíåèñïðàâíîñòè, âîçíèêàþùèå â âèäå ìèêðîèçíî- ñîâ, ìèêðîáèåíèé, ìèêðîâèáðàöèé, ìèêðîòðåùèí è ò.ä. â íåêîòîðûõ ýëåìåíòàõ îáúåê- òà. Èõ ñâîåâðåìåííîå âûÿâëåíèå äàåò âîçìîæíîñòü ïðîãíîçèðîâàòü âîçìîæíûå èçìå- íåíèÿ â ñîñòîÿíèè îáúåêòà, ÷òî ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ïðåäóïðåæäåíèÿ è ïðåäîò- âðàùåíèÿ ñåðüåçíûõ àâàðèé. Äëÿ ýòîé öåëè â ñòðóêòóðå ñîâðåìåííûõ èíôîðìàöèîííûõ ñèñòåì ìîæíî ñîçäàòü ïîäñèñòåìû ïîìåõîìîíèòîðèíãà è ïîìåõî- ïðîãíîçà, ôóíêöèîíèðóþùèå íà îñíîâå àíàëèçà ïîìåõ � � 1 ( ),i t� � � 2 ( ),i t� …, � � n i t( )� êàê íîñèòåëÿ ïîëåçíîé èíôîðìàöèè ñèãíàëîâ g i t � 1 ( ),� g i t � 2 ( ),� …, g i tn � ( ).� Ïðè ýòîì ñ ïîìîùüþ õàðàêòåðèñòèê ïîìåõè �� ( ),i t� �� ( ),i t� … , �m i t( )� çàøóìëåííûõ ñèãíà- ëîâ g i t1 ( ),� g i t2 ( ),� … , g i tm ( )� îáíàðóæåíèå íà÷àëüíîé ñòàäèè ïîÿâëåíèÿ ìèêðîèç- ìåíåíèé ìîæíî îñóùåñòâèòü ïî ïðèâåäåííûì íèæå àëãîðèòìàì: � � D N i t r N i t i t i N x i N � �� 1 0 1 1 1 ( ) , ( ) ( ) � � � ïðè ïðè rx� � � � � � � � 0, (44) Rx� �( ) � 1 1N g i t i t i t i t i i N � � � � � � �[ ( ) ( ) \| ( )\|] ( ) \| (� � � �sgn sgn� � � � � � � � t r N g i t i t i t x i N )\| , [ ( ) [ ( ) ( )] \| ïðè sgn � � � � � � � � � � � 0 1 1 � � � � � � � � � � � � � � � � � ( ) ( )\|] [ ( ) ( )] \| ( ) i t i t i t i t i t � � � � �sgn � �� ( )\| ,i t rx� ïðè 0 (45) ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 27 r r N x i t i tx x i N � � �� * * ( ) * ( ) 1 1 sgn sgn � � � � � � � � � � � � �1 1N g i t i t i t i t i N sgn [ sgn [ � ( ) ( ) ( )] \| (� � � �� ) ( )\|� � � �� i t� � � � �� sgn � � � �( ) ( ) ( ) ( ) ,i t i t i t i t� � � � (46) a N i t i t n i t r n i N x � �� 2 0 1 [ ( ) \| ( )\|] cos ( )sgn ïðè� � � , [ ( ) ( )] \| ( ) ( )\| c 2 1N i t i t i t i t i N � � � � � � � � � �{sgn }� � � �� os ( ) ,n i t rx� �� ïðè � � � � � � � 0 (47) b N i t i t n i t r n i N x � �� 2 0 1 [ ( ) \| ( )\|] sin ( )sgn ïðè� � � , [ ( ) ( )] \| ( ) ( )\| s 2 1N i t i t i t i t i N {sgn } � � � � � � � � � �� in ( ) ,n i t rx� �� ïðè � � � � � � � 0 (48) a N g i t i t i t n i t nx i N � � � � � �2 1 [ ( ) [ ( ) \| ( )\|] cos ( )� � � �sgn � � � ïðè [ sgn r N g i t i t i t x i N � � � � � � � � � � � � � 0 2 1 , ( ) { [ ( ) ( )] \| (� � � i t i t n i t rx � � �) ( )\| cos ( ) , � � � � � � � �� } ïðè 0 (49) b N g i t i t i t n i t nx i N � � � � � �2 1 [ ( ) ( ) \| ( )\|] sin ( )� � � �sgn ï� � � ðè {sgn r N g i t i t i t x i N � � � � � � � � � � � � � � � 0 2 1 , [ ( ) [ ( ) ( )] ( � � � � i t i t n i t rx� � �) ( )\| ] sin ( ) .� � � � � � � �� } ïðè 0 (50) Èñïîëüçîâàíèå âçàèìîñâÿçè ìåæäó ìèêðîèçìåíåíèåì â ñîñòîÿíèè îáúåêòà è èçìåíåíèåì çíà÷åíèé îöåíîê, ïîëó÷åííûõ ïî âûðàæåíèÿì (44)–(50), äàåò áîëüøèå âîçìîæíîñòè äëÿ ìîíèòîðèíãà è ïðîãíîçèðîâàíèÿ âîçìîæíûõ àâàðèé. Ïðîöåññ ïî- ìåõîïðîãíîçèðîâàíèÿ àâàðèé â òåõíè÷åñêèõ îáúåêòàõ ñ ïðèìåíåíèåì âûøåïðèâå- äåííûõ àëãîðèòìîâ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâîêóïíîñòü òðåõ ñîñòàâëÿþùèõ: 1) ìíî- æåñòâà W , ñôîðìèðîâàííîãî ïî îöåíêàì D �1 , D�2 , …, D m� ; R� � � 1 1 ( ), R� � � 2 2 ( ), …, R m m� � �( ); R x1 1� �( ), Rx2 2� �( ), …, Rxm m� �( ); rx1 1� , rx2 2� , …, rxm m� ; a0 1� , a1 1� ,…, an�1 , b0 1� , b1 1� , …, bn�1 ; a x0 2 , a x1 2 , …, anx2 , b x0 2 , b x1 2 , …, bnx2 , ñîîòâåòñòâóþùèì êàæäî- ìó i-ìó ñîñòîÿíèþ èç âñåõ k âîçìîæíûõ ñîñòîÿíèé îáúåêòà; 2) ìíîæåñòâà V , ñôîðìèðîâàííîãî èç òåêóùèõ àíàëîãè÷íûõ èíôîðìàòèâíûõ ïðèçíàêîâ, äîñòàâëÿþ- ùèõ èíôîðìàöèþ î òåêóùåì ñîñòîÿíèè; 3) ïðàâèëà èäåíòèôèêàöèè F , ñîïîñòàâëÿ- þùåãî êàæäûé ýëåìåíò ìíîæåñòâà W ñ ýëåìåíòîì ìíîæåñòâà V è, íàîáîðîò, êàæ- äûé ýëåìåíò èç ìíîæåñòâàV — ñ ýëåìåíòîì ìíîæåñòâà W. Ñîâîêóïíîñòü ýëåìåíòîâ ìíîæåñòâ W èV îáðàçóåò èíôîðìàöèîííîå îáåñïå÷åíèå ïîäñèñòåìû [2, 4, 10, 11]. 28 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 5. ÈÍÔÎÐÌÀÖÈÎÍÍÀß ÑÈÑÒÅÌÀ ÏÎÌÅÕÎÏÐÎÃÍÎÇÈÐÎÂÀÍÈß ÀÂÀÐÈÉ ÏÐÈ ÁÓÐÅÍÈÈ Òåïåðü ðàññìîòðèì âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ àëãîðèòìîâ (44)-(50) íà ïðèìåðå ðåøåíèÿ çàäà÷è ïîìåõîìîíèòîðèíãà è ïîìåõîïðîãíîçà àâàðèé ïðè áóðåíèè íåôòÿíûõ ñêâàæèí. Èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî íà ïðàêòèêå â ïðîöåññå áóðåíèÿ íà òåõíîëîãè÷åñ- êèõ ïàðàìåòðàõ g i t( ),� ïîëó÷àåìûõ èç âûõîäîâ äàò÷èêîâ, âîçíèêàþò ðàçëè÷íûå îùóòèìûå ïîìåõè �1 ( ),t �2 ( ),t …, �m t( ), è îíè îòðàæàþòñÿ íà ñóììàðíûõ ñèãíàëàõ g t x t t1 1 1( ) ( ) ( ),� � � g t x t t2 2 2( ) ( ) ( ),� � � …, g t x t tm m m( ) ( ) ( )� � � . Ïîýòîìó â ïðîöåññå áóðåíèÿ îöåíêè ñïåêòðàëüíûõ è êîððåëÿöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê èçìåðè- òåëüíîé èíôîðìàöèè îïðåäåëÿþòñÿ ñ áîëüøèìè ïîãðåøíîñòÿìè, è ýòî ïðèâîäèò ê îøèáî÷íûì ïðîãíîçàì àâàðèé. Ïðè ýòîì òàêæå íå ó÷èòûâàåòñÿ âîçìîæíîñòü èñ- ïîëüçîâàíèÿ ïîìåõè, êîòîðóþ ñîäåðæàò îñíîâíûå òåõíîëîãè÷åñêèå ïàðàìåòðû áó- ðåíèÿ, êàê íîñèòåëÿ èíôîðìàöèè. Ñïåöèôèêà ðàññìàòðèâàåìîãî ïðîöåññà îòëè÷àåò- ñÿ åùå è òåì, ÷òî íàèáîëåå îïàñíûì àâàðèÿì, íàïðèìåð ñâÿçàííûì ñ ïðèõâàòîì áó- ðèëüíîãî èíñòðóìåíòà, ïðåäøåñòâóþò ñóùåñòâåííûå èçìåíåíèÿ çíà÷åíèé ïîìåõ èçìåðÿåìûõ ïàðàìåòðîâ, è îíè íà÷èíàþò ïðîÿâëÿòüñÿ çàäîëãî äî âîçíèêíîâåíèÿ ïðèçíàêîâ ñàìîé àâàðèè [4]. Ïîýòîìó ïðè ñîçäàíèè è âíåäðåíèè èíòåëëåêòóàëüíîé ñèñòåìû ïîìåõîïðîãíîçèðîâàíèÿ àâàðèé âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü ôîðìèðîâàíèÿ â ïðîöåññå áóðåíèÿ ýòàëîííûõ ìíîæåñòâ îöåíîê ñòàòèñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê êàê ñàìèõ ñèãíàëîâ, òàê è èõ ïîìåõ, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ â êà÷åñòâå áàçû çíàíèé äëÿ ïðèíÿòèÿ ðåøåíèé. Èñõîäíûìè äàííûìè äëÿ òàêîé ñèñòåìû ñëóæàò ñèãíàëû îò äàò÷èêîâ ñëåäóþùèõ êîíòðîëèðóåìûõ ïàðàìåòðîâ áóðåíèÿ: îñåâàÿ íàãðóçêà íà èíñòðóìåíò g t1 ( ); êðóòÿùèé ìîìåíò íà øïèíäåëå âðàùàòåëÿ áóðèëüíîãî ñòàíêà g t2 ( ); êðóòÿùèé ìîìåíò íà ðîòîðå áóðèëüíîãî ñòàíêà g t3 ( ); ìåõàíè÷åñêàÿ ñêî- ðîñòü áóðåíèÿ g t4 ( ); ðàñõîä ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè íà âûõîäå öèðêóëÿöèîííîé ñèñòåìû g t5 ( ); äàâëåíèå ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè íà âûõîäå öèðêóëÿöèîííîé ñèñòåìû g t6 ( ); êà÷åñòâåííûå ïàðàìåòðû ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè g t7 ( ) è äð. Àâàðèÿì ïðåäøåñòâóþò èçìåíåíèÿ îöåíîê ïîìåõè, â ïåðâóþ î÷åðåäü, íà îñåâîé íàãðóçêå íà èíñòðóìåíò g t1 ( ), â êðóòÿùåì ìîìåíòå íà øïèíäåëå âðàùà- òåëÿ áóðèëüíîãî ñòàíêà g t2 ( ), â êðóòÿùåì ìîìåíòå íà ðîòîðå áóðèëüíîãî ñòàíêà g t3 ( ) è â ìåõàíè÷åñêîé ñêîðîñòè áóðåíèÿ g t4 ( ). Ïîýòîìó äëÿ àíàëèçà óêàçàííûõ êîíòðîëèðóåìûõ ïàðàìåòðîâ áóðåíèÿ ïðåæäå âñåãî íåîáõîäèìî îöåíèòü äèñïåð- ñèè ïîìåõ D�1 , D�2 , D�3 , D�4 è ñóììàðíûõ ñèãíàëîâ Dg1 , Dg2 , Dg3 , Dg4 . Ó÷èòû- âàÿ, ÷òî êàê äèñïåðñèÿ ïîìåõè, òàê è ñîîòíîøåíèÿ D Dg �1 1 , D Dg �2 2 , D Dg �3 3 , D Dg �4 4 ÿâëÿ- þòñÿ äîñòàòî÷íî èíôîðìàòèâíûìè ýëåìåíòàìè, èç íèõ ôîðìèðóåòñÿ ìíîæåñòâî ýòàëîííûõ ïðèçíàêîâ WD� : W D D D D D D D D D D D D D g g g g � �� 2 3 4 2 3 4 1 2 3 4 , (51) ãäå Dg1 , � , Dg 4 — äèñïåðñèè ñóììàðíûõ ñèãíàëîâ ñîîòâåòñòâåííî g t1 ( ), …, � , ( );g t4 D�1 , …, D�4 — äèñïåðñèè ïîìåõ òåõ æå ñèãíàëîâ. Ïî âûðàæåíèÿì (47)–(50) îïðåäåëÿþòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèå îöåíêè ñïåêòðàëü- íûõ õàðàêòåðèñòèê ïîìåõ è ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ, è èç íèõ ôîðìèðóþòñÿ ýòàëîííûå ìíîæåñòâà W a a a b b b a aab B n n x x � 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 � � � � � �, , ... , , , ... , , , ... , , , ... , . a b b bnx x x nx1 1 1 10 1 � � � � � � (52) Íàðÿäó ñ îöåíêîé êîððåëÿöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê g x g x g x g x1 2 3 4( ), ( ), ( ), ( ) è èõ ïîëåçíûõ ñèãíàëîâ x t1 ( ), x t2 ( ), x t3 ( ), x t4 ( ) òàêæå îïðåäåëÿþòñÿ îöåíêè ïîëåç- ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 29 íûõ ñèãíàëîâ x t x t5 6( ), ( ) òàêèõ ïàðàìåòðîâ áóðåíèÿ, êàê ðàñõîä g t5 ( ) è äàâëåíèå ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè íà âõîäå öèðêóëÿöèîííîé ñèñòåìû g t6 ( ). Ïî ðåçóëüòàòàì R x1 1( ), R x2 2( ), R x3 3( ), R x4 4( ), R x5 5( ), R x6 6( ) ôîðìèðóåòñÿ ìíîæåñòâî ýòàëîí- íûõ îöåíîê êîððåëÿöèîííûõ ôóíêöèé, ò.å. W R x R x R x R x R x R x R g Rgg � 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 1 ( ), ( ), ( ), ( ), ( ), ( ) ( 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6), ( ), ( ), ( ), ( ), ( ) . R g R g R g R g R g � � � � � � (53) Ïî âûðàæåíèþ (46) îïðåäåëÿþòñÿ îöåíêè êîýôôèöèåíòà êîððåëÿöèè, è èç íèõ òàêæå àíàëîãè÷íûì îáðàçîì ôîðìèðóåòñÿ ìíîæåñòâî èíôîðìàòèâíûõ ïðèçíàêîâ W r r rg g g g� � � �� { , ,... , }. 1 1 2 2 8 8 (54) Òàêèì îáðàçîì, ñôîðìèðîâàííûå ýòàëîííûå ìíîæåñòâà W W W WD ab R R ggg� �, , , ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ýòàëîííûå áàçû çíàíèé äëÿ ïðèíÿòèÿ ðåøåíèé ïðè áóðåíèè. Îíè ïîçâîëÿþò ïîñòðîèòü èíòåëëåêòóàëüíóþ ñèñòåìó ïîìåõîïðîãíîçèðîâàíèÿ àâà- ðèé. Àíàëèç òåíäåíöèé èõ ðàçâèòèÿ ïîêàçûâàåò, ÷òî ñîçäàíèå òàêîé ñèñòåìû öåëå- ñîîáðàçíî íå äëÿ îòäåëüíûõ ñêâàæèí, à äëÿ âñåãî íåôòåãàçîâîãî ìåñòîðîæäåíèÿ. Ïðè ýòîì çàòðàòû äàæå íà äîñòàòî÷íî äîðîãîñòîÿùèå ñèñòåìû îïðàâäàíû. Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíà áëîê-ñõåìà èíòåëëåêòóàëüíîé ñèñòåìû ìîíèòîðèíãà è ïðîãíî- çèðîâàíèÿ àâàðèé ïðè áóðåíèè ñêâàæèí íà ìåñòîðîæäåíèÿõ íåôòè è ãàçà, â êîòîðîé íàðÿäó ñ âûøåïðèâåäåííîé òåõíîëîãèåé ôîðìèðîâàíèÿ áàç çíàíèé òàêæå èìååòñÿ è áëîê àíàëèçà ñèãíàëîâ ïî òðàäèöèîííûì ìåòîäàì è àëãîðèòìàì. Ñèñòåìà ñîñòîèò èç ñëåäóþùèõ áëîêîâ: 11, 12, ..., mn — äàò÷èêè êîíòðîëèðóå- ìûõ ïàðàìåòðîâ áóðåíèÿ; 2 — èíòåðôåéñ; 3 — áëîê ôîðìèðîâàíèÿ èíôîðìàòèâ- íûõ ïðèçíàêîâ; 4 — áàçà ýòàëîííûõ çíàíèé; 5 — áëîê èäåíòèôèêàöèè ïî ïîìåõî- òåõíîëîãèÿì; 6 — áëîê àíàëèçà ïî òðàäèöèîííûì ìåòîäàì è àëãîðèòìàì; 7 — áàçà òåõíîëîãè÷åñêèõ è ãåîëîãè÷åñêèõ äàííûõ; 8 — áëîê ïðèíÿòèÿ ðåøåíèé, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé ýêñïåðòíóþ ñèñòåìó. Ïðîöåäóðà ïðîãíîçèðîâàíèÿ àâàðèé ïðè áóðåíèè ñêâàæèí ñâîäèòñÿ ê ñëåäóþ- ùåìó. Íà ïåðâîì ýòàïå äëÿ ïåðâîé ñêâàæèíû ìåñòîðîæäåíèÿ íåôòè è ãàçà ñèñòåìà ðàáîòàåò â ðåæèìå îáó÷åíèÿ, è ïî ðåçóëüòàòàì àíàëèçà ñèãíàëîâ, ïîëó÷åííûõ ñ äàò÷èêîâ 11, 12, ..., mn â ïðîöåññå áóðåíèÿ, â áëîêå 3 ôîðìèðóþòñÿ ìíîæåñòâà ýòà- ëîííûõ îöåíîê óêàçàííûõ ñèãíàëîâ ïî âûðàæåíèÿì (44)–(50). Ýòè îöåíêè õðàíÿòñÿ â áëîêå 4 è ñîîòâåòñòâóþò áåçàâàðèéíûì ñîñòîÿíèÿì ðåæèìà áóðåíèÿ. Ïðè îñëîæ- íåíèÿõ â ïðîöåññå áóðåíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèå èíôîðìàòèâíûå ïðèçíàêè òàêæå ôîð- ìèðóþòñÿ è çàïîìèíàþòñÿ â áàçå ýëåìåíòîâ ýòàëîííûõ ìíîæåñòâ, ïðåäøåñòâóþ- ùèõ àâàðèéíûì ñèòóàöèÿì. Ïî ïîëó÷åííûì ðåçóëüòàòàì èäåíòèôèêàöèè â áëîêå 5 30 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 Ðèñ. 1 2 çàâåðøàåòñÿ ïðîöåññ àäàïòàöèè èíòåëëåêòóàëüíîé ñèñòåìû ê êîíêðåòíûì óñëîâèÿì áóðåíèÿ ñ ó÷åòîì çíàíèé ñïåöèàëèñòîâ, òåõíîëîãè÷åñêèõ, ãåîëîãè÷åñêèõ è äðóãèõ äàííûõ. Íàêîïëåííûå è àäàïòèðîâàííûå äëÿ ïåðâîé ñêâàæèíû ìåñòîðîæäåíèÿ áàçû çíàíèé â äàëüíåéøåì èñïîëüçóþòñÿ ïðè áóðåíèè ïîñëåäóþùèõ ñêâàæèí. Ïðè ôóíêöèîíèðîâàíèè ñèñòåìû â ðåæèìå ìîíèòîðèíãà â áëîêå èäåíòèôèêàöèè 5 ýëå- ìåíòû ýòàëîííûõ ìíîæåñòâ ñðàâíèâàþòñÿ ñ ìíîæåñòâàìè îöåíîê, ïîëó÷àåìûõ â ïðîöåññå èçìåðåíèÿ è îáðàáîòêè òåõ æå ñèãíàëîâ â òåêóùèé ìîìåíò âðåìåíè. Ýòè ñèãíàëû àíàëèçèðóþòñÿ òàêæå â áëîêå àíàëèçà ïî òðàäèöèîííûì ìåòîäàì è àëãî- ðèòìàì 6. Â áëîê ïðèíÿòèÿ ðåøåíèé 8 ïîñòóïàþò òàêæå ðåçóëüòàòû èäåíòèôèêàöèè èç áëîêà 5 è èç áëîêà òåõíîëîãè÷åñêèõ è ãåîëîãè÷åñêèõ äàííûõ 7. Ðåçóëüòàòû, ïî- ëó÷åííûå èç áëîêîâ 5–7, àíàëèçèðóþòñÿ â áëîêå ïðèíÿòèÿ ðåøåíèé 8. Êîãäà òåêó- ùèå èíôîðìàòèâíûå ïðèçíàêè íå ñîâïàäàþò ñ ýëåìåíòàìè ýòàëîííûõ áàç çíàíèé, èíôîðìàöèÿ îá ýòîì íåìåäëåííî ïðåäñòàâëÿåòñÿ ñïåöèàëèñòàì, êîòîðûå èñïîëüçó- þò åå äëÿ ïðèíÿòèÿ ðåøåíèÿ î äàëüíåéøåì ðåæèìå ýêñïëóàòàöèè ñêâàæèíû. Òàêèì îáðàçîì, ðàññìàòðèâàåìàÿ ñèñòåìà ïîçâîëÿåò îñóùåñòâèòü ìîíèòîðèíã è ïðîãíîçèðîâàíèå; âûðàáîòàòü ðåêîìåíäàöèè ïî ëîêàëèçàöèè è ëèêâèäàöèè àâàðèéíî-îïàñíûõ è àâàðèéíûõ ñèòóàöèé â íà÷àëå èõ çàðîæäåíèÿ; âûäà÷ó àóäèîâèçóàëüíîé ïðåäóïðåäèòåëüíîé ñèãíàëèçàöèè è ðåêîìåíäàöèé íà ìîíèòîð áóðîâîãî ìàñòåðà. ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ 1. À ë è å â Ò . À . Ýêñïåðèìåíòàëüíûé àíàëèç. — Ì.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1991. — 272 ñ. 2. B e n d a t J u l i u s S . , P i e r s o l A l l a n G . Random Data: Analysis & Measurement Procedures. — Wiley-Interscience, 2000. — 594 p. 3. P r e u m o n t A . Random Vibration and Spectral Analysis (Solid Mechanics and Its Appl., 33). — New York: Kluwer Academ. Publ., 1994. — 271 p. 4. A l i e v T . Robust Technology with Analysis of Interference in Signal Processing. — New York: Kluwer Academ. Publ., 2003. — 199 p. 5. M e h r o t r a A . , S a n g i o v a n n i - V i n c e n t e l l i A . Noise Analysis of Radio Frequency Cir- cuits. — New York: Kluwer Academ. Publ., 2004 — 184 p. 6. Abdelhak M. Z o u b i r a n d D . R o b e r t I s k a n d e r . Bootstrap techniques for signal process- ing. — Cambridge University Press, 2004 — 217 p. 7. Á ð à í ö å â è ÷ Ï . Þ . Àëãîðèòìû îïðåäåëåíèÿ àìïëèòóäíûõ è ôàçîâûõ ïàðàìåòðîâ âèáðàöèè. ÌÍÒÊ «Íîâûå èíôîðìàöèîííûå òåõíîëîãèè â íàóêå è ïðîèçâîäñòâå» // Ìàòåðèàëû êîíô. — Ìèíñê: ÁÃÓÈÐ-ÌåäèóÌ, 1998. — C. 219–222. 8. Ì î í è ò î ð è í ã è äèàãíîñòèêà ðîòîðíûõ ìàøèí ïî âèáðàöèè / A.B. Áàðêîâ, Í.À. Áàðêîâà, À.Þ. Àçîâöåâ. — ÑÏá: Ãîñ. ìîðñêîé òåõí. óí-ò, 2000. — 169 ñ. 9. C o l l a c o t t R . A . Structural Inegrity Monitoring. — London; New York: Chapman and Hall, 1989. — 270 p. 10. À á ë î ì å é ê î Ñ . Â . , Ë à ã ó í î â ñ ê è é Ä . Ì . Îáðàáîòêà èçîáðàæåíèé: òåõíîëîãèÿ, ìåòîäû, ïðèìåíåíèÿ. — Ìèíñê: Àìàëôåÿ, 2000. — 304 ñ. 11. J i n J . a n d S h i J . Feature-preserving data compression of stamping tonnage information using wavelets // Technometrics. — 1999. — 41, N 4. — P. 327–339. Ïîñòóïèëà 04.03.2004. Ïîñëå äîðàáîòêè 14.11.2007 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2008, ¹ 4 31

Теоретические основы анализа помехи и помехопрогноза аварий

Репозитарії

Схожі ресурси