Registration Number
0824U000293, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
01-02-2024
popup.evolution
o
Title
Methods and software tools for data processing of the digital twin of the confinement of the Chernobyl nuclear power plant.
Author
Petro P. Loboda,
popup.head Oleksandr Koval
popup.opponent VIKTORIIA V. ZHEBKA
popup.opponent Georgii Kravtsov
popup.review Nataliia Fedorova
popup.review Volodymyr A. Voloshchuk
popup.rada
National Technscal University of Ukraine "Kiev Polytechnic Institute".
Description
Дисертаційна робота присвячена розробці науково-методичних підходів до створення цифрового двійника Нового безпечного конфайнменту ЧАЕС.
Визнаючи наукову і практичну цінність наявних робіт, слід зазначити, що існуючі моделі дозволяють прогнозувати та оцінювати різні характеристики НБК, однак вони не утворюють єдиної інтегрованої системи моделювання. Інформаційні системи НБК реалізують управління його процесами, однак деякі процеси (наприклад, управління вентиляцією) потребують автоматизації та забезпечення підтримки прийняття рішень. Крім того, наявні інформаційні системи мають недостатні можливості для 3D візуалізації інформації та прогнозування.
Таким чином, виникає протиріччя між збільшенням кількості та складності задач обробки даних при експлуатації НБК в умовах обмежених можливостей його інформаційних систем та потребою в зменшенні часу на прийняття обґрунтованих рішень персоналом при вирішенні цих задач. Враховуючи сучасний стан методів та засобів програмної інженерії, в якості базової концепції вирішення цього протиріччя та відповідного розвитку інформаційних технологій НБК в осяжному майбутньому була обрана технологія цифрових двійників.
Метою дисертаційної роботи є покращання можливостей обробки даних для аналізу і управління станом НБК шляхом розробки пов'язаних за єдиними концептуальними підходами архітектури, методів, моделей та програмних засобів його цифрового двійника. Для досягнення поставленої мети виконано часткові завдання: аналіз призначення, функціональних можливостей, архітектури та основних характеристик існуючих інформаційних систем управління та обробки даних НБК; дослідження сучасних підходів до обробки даних при моделюванні та управлінні процесами НБК; огляд концепції цифрових двійників та особливостей обробки даних в них; формування вимог до цифрового двійника НБК та розробка його архітектури; розробка моделі обробки даних у базах даних та знань цифрового двійника НБК; розробка архітектури програмного забезпечення 3D візуалізації інформації стану цифрового двійника НБК; розробка методу і програмного забезпечення цифрового двійника для керування вентиляцією НБК та його перевірка.
Наукова новизна результатів дослідження полягає в наступному.
Вперше розроблено багаторівневу архітектуру цифрового двійника НБК, яка враховує особливості об’єкту автоматизації, взаємодію з наявними інформаційними системами, моделі та алгоритми управління та прийняття рішень, що дозволило визначити підходи до розробки програмного забезпечення цифрового двійника.
Отримала подальший розвиток модель бази даних НБК ЧАЕС, що на відміну від відомих побудована за рахунок інтеграції в структурах даних його цифрового двійника інформації з різних підсистем з врахуванням просторових координат, часової динаміки та змін обладнання, що поліпшило можливості обробки історичних даних, візуалізації та прогнозування стану НБК ЧАЕС.
Вперше розроблена архітектура програмного забезпечення 3D візуалізації інформації стану цифрового двійника НБК, що побудована на основі технології мікросервісів з використанням цифрових геометричних моделей НБК та ОУ, яка дозволила реалізувати 3D візуалізацію даних та покращило можливості аналізу стану НБК.
Вперше розроблено метод керування вентиляцією НБК на основі його цифрового двійника, новизна якого полягає в використанні нейро-нечітких моделей для розрахунку витрат вентиляційних установок, що враховують стан тисків в основному і кільцевому просторі НБК, що дозволило покращити процес прийняття рішень персоналом.
Перевірка на контрольній вибірці показала, що похибка розрахунків по розроблених нейро-нечітких моделях не перевищує 2.5% та 3.2%, що свідчить про їх адекватність та можливість практичного застосування.
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що їх використання підвищило рівень автоматизації проектувальних робіт, розширило можливості обробки даних та підтримки прийняття рішень в задачах управління вентиляційними системами та дозволило поліпшити навчальний процес з підготовки виробничого персоналу НБК ЧАЕС. Застосування запропонованого методу нейро-нечіткого управління вентиляційними системами дозволяє скоротити неорганізовані викиди повітря з радіоактивними аерозолями із Нового безпечного конфайнмента ЧАЕС в оточуюче середовище в середньому на 17,2%. Результати дослідження прийнято до впровадження в Державному спеціалізованому підприємстві «Чорнобильська АЕС» (№ 6700-149 від 29.06.2023); в Інституті технічної теплофізики НАН України (акт реалізації від 08.09.2023 р.); в навчальному процесі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (акт реалізації від 13.09.2023 р.) при викладанні дисципліни «Проектування інформаційних систем з нечіткою логікою».
Вирішене в дисертаційному дослідженні наукове завдання має істотне значення для теоретичних основ створення та удосконалення програмного і алгоритмічного забезпечення для аналізу, прогнозування та управління процесами НБК.
Registration Date
2024-01-11
popup.nrat_date
2024-02-05 / 2026-07-01
