Москва 2005 12 страница

Наличие в водохозяйственной системе двух взаимодейству­ющих подсистем (управляемой и управляющей) дает основание рассматривать ее как водохозяйственное предприятие, которое в процессе своего функционирования опе­ративно выполняет возложенные задачи.

Для исполнения задач необходима надежная научно обоснованная организация службы эксплуатации водохозяйственных систем, которая обеспечивает эффективность произ­водственного процесса обслуживаемого предприятия. Правильная организация деятельности любого предприятия, в том числе и водохозяйственных систем, определяется следую­щими основными факторами:

• структура органов управления должна обеспечивать выполне­ние всех необходимых функций, приводящих к достижению сто­ящей перед системой цели;
• кадры работников по деловым качествам должны соответство­вать занимаемой должности и иметь необходимую квалифика­цию;
• хозяйственный механизм должен побуждать и стимулировать весь коллектив, отдельные его подразделения и каждого работ­ника к достижению наивысших результатов в работе;

· благоприятный психологический климат является одним из важнейших условий хорошей работы предприятия.

Управление — это процесс принятия решений и обеспечения их реализации. Оно осуществляется при планировании развития водохозяйственных комплексов, их проектировании и эксплуатации. При эксплуатации и планировании определяют состав водопотребителей, их размещение, объемы выделяемых им водных ресурсов, источники водоснабжения, объемы и режимы водоподачи. В область компетенции сектора – управление водохозяйственным комплексом, включаются системы, приведенные в таблице 5.1. Для осуществления управления необходимо использовать самые совершенные инструменты и методологии управления, представленные на современном информационно-технологическом рынке.

Таблица 5.1. Области компетенции .

Естественно стремление управляющего органа к выбору оптимальных, то есть наиболее эффективных решений из множества возможных. Трудности такого выбора связаны с особенностями современных водохозяйственных систем, которые заключаются в следующем:

· наличие иерархической структуры (каждая водохозяйственная система есть низший уровень более крупной и высший уровень более мелкой водохозяйственной системы; кроме того, водохозяйственная система представляет собой один из иерархических уровней народного хозяйства);

· наличие большого числа элементов, рассредоточенных на значительной территории;

· многообразие функций (мобилизация ресурсов, их преобразование, распределение, использование, охрана, защита от вредного воздействия вод и т. д.) и взаимодействия с окружающей средой;

· возможность использования различных источников воды;

· вероятностный характер поступления используемого ресурса (речного стока);

· возможность многократного использования одного и того же объема воды;

· многоотраслевой характер водопотребления.

Оперативное управление объектом водохозяйственного комплекса заключается в поддержании заданных значений расходов, уровней и концентраций загрязнений в контрольных створах, головных водозаборных и водоотводящих сооружениях в соответствии с оперативным планом эксплуатации. При этом следует отметить, что водохозяйственный комплекс состоит как бы из трех взаимосвязанных частей: природной, технической и экономической (Рис.5.2. ).

Природная часть обуславливает возможность функционирования и развития водохозяйственного комплекса, определяет положительные и отрицательные стороны его влияния на природную среду, гарантирует определенный объем воды на расчетный период.

Техническая часть водохозяйственного комплекса взаимоувязывает принимаемые решения по сооружениям и мероприятиям, обеспечивает работоспособность объектов водохозяйственного комплекса и отдельных водопользователей. Эта часть водохозяйственного комплекса призвана объективно распределять капиталовложения и издержки.

Экономическая часть водохозяйственного комплекса определяет жизнеспособность системы, ее адаптацию в инфраструктуре региона. Ее задача заключается в максимализации экономического эффекта и минимизации ущерба при недополучении воды.

Рис.5.2. Система формирования водохозяйственного комплекса .

В итоге водохозяйственный комплекс должен обеспечить наибольшую экономическую эффективность обществу в целом, а не его отдельной отрасли. Участники, составляющие ВХК, несут ответственность за сохранение природной среды. Сооружения участников водохозяйственного комплекса должны быть технически совершенны и надежны при эксплуатации.

При функционировании водохозяйственного комплекса техническую эксплуатацию водохозяйственных объектов и сооружений необходимо рассматривать как комплексную систему, при этом выделяются три подсистемы:

· Управление и надзор за техническим состоянием водопроводящей системы, гидромеханического оборудования, строительных конструкций, инженерных систем и эксплуатационной среды;

· Техническое обслуживание и содержание водохозяйственных объектов и сооружений;

· Ведение производственно-технической документации, сбор и обработка информационной базы данных по эксплуатации.

Водоподача осуществляется на фоне неуправляемых погодных воздействий (осадков, солнечной радиации и др.), поэтому прогнозные планы и расчеты приходится вписывать в существующие погодные условия. Необходимым условием планирования водоподачи является заблаговременность принятия решения об объемах и сроках и определение его параметров, которые в свою очередь, зависят от следующих факторов:

· Определять запас времени для корректировки плановой водоподачи.

· Согласовывать продолжительность периода планирования с периодичностью метеорологических прогнозов.

В настоящее время в составе проектов на строительство крупных каналов и водохранилищ и других водохозяйственных комплексов в обязательном порядке раз­рабатывается раздел организации системного и внутрихозяйственного регулирования водных ресурсов, в кото­ром определяется план и порядок их распределения между водопользователями, объемы и сроки водопользования, технология водооборота и т, д.

Согласно этим разработкам управление звеньями системы осуществляется на принципах диспет­черизации. Дис­петчер водохозяйственного комплекса обеспечивает согласованность действий всех звеньев системы. На тщательно выверенном спектре наиболее приоритетных областей управления современным предприятием диспетчеризация делает возможным быстрое и эффективное решение поставленных задач в оптимальные сроки, с минимальным риском, прозрачно и комфортно для хозяйств-водопользователей. Методологическую и функциональную полноту решений обеспечивают комплексный подход , применяемый в процессе оказания услуг, передовые программно-аппаратные платформы, используемые для управленческих решений.

Дис­петчеризация (от англ. dispatch - быстро выполнять)это - централизация оперативного контроля и управления на предприятиях, основанной на применении современных средств передачи и обработки информации. Диспетчеризация обеспечивает согласо­ванную работу отдельных звеньев управляемого объекта. При этом повышаются технико-экономические показатели, ритмичность работы, лучше используются производственные мощности систем.

Специальное помещение, из которого централизованно уп­равляют и контролируют всей системой или ее частью, называют диспетчерским пунктом. Здесь размещают оборудование и аппа­ратуру, при помощи которой диспетчерская служба выполняет свои функции.

Оборудование диспетчерского пункта должно обеспечить вы­полнение диспетчером возложенных на него обязанностей по управлению системой с максимальной оперативностью и четкос­тью. Для переговоров диспетчера с исполнителями, передачи и приема информации предназначена телефонная, телеграфная и радиосвязь.

Диспетчерской связью оборудуют все управляемые объекты водохозяйственной системы - водозаборное сооружение, насо­сные станции, узлы командования, узлы распределения, точки выдела воды, поливную технику.

В общую схему связи входят также обслуживаемые хозяйства, эксплуатационные участки, основные посты учета воды, долж­ностные лица, связанные с оперативной работой системы (на­чальник системы, главный инженер, руководитель отделов и экс­плуатационных участков). По линиям связи через диспетчера управляют всеми объектами и процессами на системе, он пере­дает команды, исходя из требуемого режима работы системы.

Диспетчерская связь обеспечивает получение информации с каждого контролируемого объекта, передачу распоряжений (уп­равляющих воздействий) и проведение производственных сове­щаний.

Выбор средств связи в каждом случае зависит от конкретных условий: наличия средств связи и возможности их аренды, воз­можности строительства новых объектов связи.

Современные водохозяйственные системы включают техническое оборудование: диспетчерского контроля и управления, местной электроавтоматики и гидроавтоматики, информационно-управляющего блока.

Организационная структура оптимально функционирующей эксплуатационной службы должна обеспечивать беспрепятственное прохождение информации и быстроту принятия решений. Необходимо исследовать возможность ситуации непрохождения информации в центры принятия решений (известный в менеджменте «эффект бутылочного горла») и обратного прохождения управляющих сигналов от субъекта принятия управляющего решения к исполнительным элементам. Если устройство эксплуатируют в агрессивной среде при приемке необходимо проводить соответствующие испытания. Должны исследоваться и устраняться эффекты негативного взаимного влияния одного технического устройства на другое.

Средства диспетчерского контроля и управления включают:

· средства получения, преобразования и передачи информации;

· средства для обработки и хранения информации; средства для формирования и передачи команд управления.

На рис 5.3. изображена схема размещения диспетчерских пунктов на водохозяйственном комплексе.

Рис.5.3. Схема размещения диспетчерских пунктов.

Управление звеньями системы, основанное на принципах диспет­черизации, заключается в централизованном, оперативном и не­прерывном управление процессом на основе технологического гра­фика с учетом факторов, влияющих на выполнение планов. Дис­петчер системы обеспечивает согласованность действий всех звеньев . Диспетчеризация на системах раз­вивается по трем стадиям:

первая — выделение диспетчерской службы, установле­ние диспетчерской оперативной связи с производственными участ­ками для учета и контроля хода эксплуатационных работ.

вторая — внедрение автоматического учета воды на системах, организация диспетчерского контроля за водораспределением по всем точкам выдела не менее четырех раз в сутки.

третья — полная диспетчеризация процесса водораспределения, при которой диспетчер циклично ведет учет расходов поды по всем точкам выдела и корректирует водораспределение с учетом сложившихся условий.

Диспетчерская связь осуществляется посредством средств автоматики и телемеханики, без которых невозможно поддерживать современный уровень функционирования водохозяйственного комплекса. Степень оснащенности средствами автоматики определяет технологическую надежность системы в целом, поэтому этот элемент подлежит подробному изучению.

5.4.Средства автоматики и телемеханики на водохозяйственных системах. Автоматизированные системы управления и оповещения.

Одна из основополагающих задач внедрения средств автоматики - создание автоматизированных систем управления (АСУ) рациональным использованием водных ресурсов региона. Такие системы могут и должны стать одной из важных составных частей интегрированного подхода к вопросам водоуправления. Имеется целый ряд разработанных и успешно действующих АСУ , созданных в области водопользования и касающихся отдельных задач водоуправления для разных регионов. Тем не менее, по-прежнему, острыми остаются вопросы выбора характера и структуры подобных АСУ, целей и задач, которые перед ними ставятся. Прежде всего, это относится к разработке одной из основных ее частей - системы поддержки принятия решений (СППР). Несмотря на то, что решение указанных и многих других вопросов зависит от специфики региона, водного объекта и от конкретно поставленной (часто достаточно узкой) задачи, многие проблемы, стоящие перед разработчиками СППР, имеют один и тот же характер и поэтому появляется возможность общего подхода к построению подобных систем.

Структура, характер и полнота наполнения СППР управления водными ресурсами региона определяется, прежде всего, теми задачами, которые ставятся перед системой и лишь во вторую очередь имеющимися в наличии моделями, данными, программными средствами и т.д. Остановимся вначале на основных задачах управления и планирования, которые включаются в создаваемую систему, и для которых, с помощью СППР, можно получить приемлемое решение. Для начала необходимо привести классификацию тех задач интегрированного управления, которые необходимо решать управляющим структурам конкретного региона. Такая классификация может быть удобна для создания соответствующих баз знаний СППР (базы знаний по моделям управления и базы знаний по моделям прогноза состояния рассматриваемых водных экосистем), а также должна использоваться для разработки общей внешней оболочки СППР и интерфейса пользователя. Критерии и признаки, которые могли бы лечь в основу подобной классификации, весьма разнообразны. К задачам интегрированного управления относятся:

1. Задачи управления и планирования рациональным использованием водных ресурсов региона в зависимости от характерных времен тех процессов, которыми планируется управлять, и времени, отведенного на принятие и реализацию управленческих решений
1.1. Управление и планирование в условиях чрезвычайных гидроэкологических ситуаций (ЧГС).
1.2. Текущее управление и планирование (”ежедневное” управление водопользованием).
1.3. Долгосрочное (стратегическое) управление и планирование.

2. Управление и планирование в зависимости от характера поставленной задачи.
2.1. Задачи, связанные с гидрологическими и гидродинамическими характеристиками рассматриваемой водной системы. К этому классу задач управления можно отнести те из них, для которых достаточно знать гидрологические и гидродинамические параметры как отдельных водных объектов, так и всей исследуемой водной системы в целом: расходы, скорости течений, уровни водной поверхности и др.

2.2. Задачи, связанные с вопросами качества воды.

2.3. Задачи, связанные с экономическими и социально-экономическими аспектами водопользования.

Приведенная градация задач далеко не полная. Но она отражает основные вопросы управления и планирования водохозяйственной деятельностью и, кроме того, она удобна для создания СППР. Естественно, что реальные задачи управления чаще всего являются комплексными, включающими в себя несколько из приведенных выше в достаточно сложном сочетании. Среди конкретных вопросов, которые должна решать СППР, следующие:

1. накопление, хранение, возможность пополнения и корректировки всей имеющейся информации об экологическом состоянии рассматриваемых водных объектов: данных натурных измерений прошлых лет, текущего мониторинга, топографических, справочно-информационных и т.д.;

2. возможность прогнозирования характера изменения состояния исследуемой водной системы в целом и отдельных составляющих ее экосистем при тех или иных сценариях внешнего воздействия на нее;

3. хранение и пополнение экспертной информации об исследуемой водной системе;

4. возможность осуществления поддержки принятия решений лицами, принимающими или готовящими эти решения.

Производиться это должно путем исследования различных вариантов решений как с помощью прогноза последствий их принятия, так и с помощью исследования базы знаний накопленных экспертных оценок подобных ситуаций. Например, работа над реализацией этого может осуществляться путем анализа имеющихся результатов, полученных по заранее разработанным сценариям и оформленных в виде одной из баз блока экспертных оценок. Сценарии необходимо разрабатывать на основе мнений высококвалифицированных экспертов и пожеланий соответствующих заинтересованных организаций.

Высший уровень организации эксплуатации водохозяйственных систем будет обеспечен при внедрении автоматизации произ­водственных процессов при учете водных ресур­сов, водораспределении и поливах. Внедрение автоматизации в необходимо осуществлять в три стадии: I — применение устройств, облегчающих условия эксплуатации машин и трубопроводов при поливах, гидравлических автоматов и электроподъ­емников на гидросооружениях, расходографов и лимниграфов на постах учета воды, связи и диспетчерских устройств; II — приме­нение датчиков, электромоторов, программников, телемеханики и ЭВМ для диспетчерского управления и устройств для осущест­вления расчетной программы водораспределения и поливов; III — полная автоматизация, при которой данные датчиков поступают в счетно-решающие устройства, где уточняется программа дей­ствий— выбор каналов и трубопроводов для подачи расходов воды и др. и обеспечивается осуществление эври­стической программы в зависимости от сложившихся условий.

Средства получения информации включают различные приборы (датчики) для измерения и контроля уровня, давления, расхода и температуры воды, влажности и температуры почвы и др. Например, уровень воды измеряют и контролируют датчика­ми уровня жидкости; поплавковыми, электродными, акустичес­кими и др.

Поплавковые датчики наиболее распространены при измере­нии уровня жидкости в открытых каналах и закрытых резервуа­рах. Чувствительный элемент такого датчика - поплавок, пере­мещение которого при изменении уровня жидкости передается стрелке измерительного прибора или датчику телеизмерения. При телеизмерении уровня перемещение поплавка преобразуется в выходной электрический сигнал.

Электродные датчики широко применяют для определения (фиксации) дискретных значений уровней, двухпозиционного регулирования, определения скорости изменения уровня. Они просты и надежны в работе. При поднятии уровня воды до электрода или опускании ниже его возникает сигнал, по которому фиксируют уровень воды.

Расход воды в напорных трубопроводах измеряют расходо­мерами (датчиками расхода): индукционными, ультразвуковыми и др.

Для преобразования информации в сигналы и передачи их по одной линии связи на диспетчерский пункт (пункт уп­равления), а также для формирования и передачи диспетчером команд управления производственными объектами (команд включения, отключения, изменения положения и т.п.) исполь­зуют средства телемеханики (от греч. теле - расстояние, ме­ханика - мастерство).

Средства локальной электроавтоматики располагают на автома­тизированных объектах. Они включают электрифицированные подъемники затворов, электроавтоматические регуляторы, меха­низмы отработки задания, датчики контроля технологических параметров, шкафы управления и ящики автоматики, программ­ные и измерительные устройства.

Для систем местной автоматики с дистанционным управлени­ем характерно то, что пункт управления и объекты управления расположены недалеко друг от друга. Расстояние между ними составляет, как правило, десятки и сотни метров. Каждая коман­да управления или передача информации о состоянии объекта управления посылается в отличие от системы телемеханики по самостоятельному проводу (системы телемеханики исключают прокладку индивидуальных проводов для каждой команды).

Средства гидроавтоматики размещают на гидротехнических сооружениях. Они включают регуляторы уровня (давления), ре­гуляторы перепадов уровня, водосливные пороги и сифоны, ре­гуляторы расхода, стабилизаторы расхода.

Средства информационно-управляющих (советующих) систем включают компьютеры, влагомеры, испарители, телефоны, телетайпы и др.

Автоматизированные системы управления и оповещения – решают задачи обеспечения безопасности и своевременного предупреждения населения и персонала крупных водохозяйственных комплексов о надвигающихся природных и техногенных катастроф . Эти системы включают в себя как оборудование позволяющее объективно оценивать обстановку на узлах системы, то есть контрольно-измерительную аппаратуру, анализирующий блок, и систему оповещения, прежде всего линии связи, независимое энергообеспечение и т.д.

Результаты всех видов мониторинга на водохозяйственных комплексах должны быть обработаны, систематизированы и использованы для управления производственным процессом или для осуществления неотложных мероприятий по устранению негативных ситуаций. Важную роль для решения этих задач, а также при обработке возрастающих объемов информации играют методы математического моделирования, прогнозирования, оптимального планирования и оперативного управления на основе АСУ - эксплуатация водохозяйственных систем (АСУ—ЭВХС). Техническое обеспечение АСУ представлено техническими устройствами, предназначенными для сбора, накопления, хранения, передачи, обработки, поиска, обнов­ления и воспроизводства информации для потребителей.

Основные задачи АСУ—ЭВХС следующие:

· проведение многовариантных расчетов и оптимизация планов водопользования и водораспределения в целях наилучшего ис­пользования водных, земельных, трудовых и материальных ресур­сов в масштабах отдельных хозяйств, районов, водохозяйственных систем, бассейнов рек, областей и территориальных комплек­сов;

· накопление комплексной информации о процессах производ­ства, анализ текущей информации, полученной в ходе мониторинга и выявления тенденций в раз­витии;

· осуществление необходимых корректировок в процессе выпол­нения планов и выработки оптимальных решений для оператив­ного управления, обеспечение устойчивой обратной связи по уров­ням управления;

· координация действий всех звеньев, составляющих комплекс­ные системы, участвующие в процессе производства и обслужи­вания, организация взаимодействия с АСУ вышестоящих органи­заций;

· обеспечение эксплуатационной службы на всех уровнях вод­ного хозяйства всеми данными, которые необходимы для прогно­зирования, планирования, оперативного управления и контроля.

Автоматизированные системы управления могут предназначаться и для оповещения при возникновении техногенных и природных катастроф.

Для управления техногенными рисками необходимо собрать информацию, обработать и провести ее анализ, отобразить информацию в виде, удобном для принятия решений, принять решение, передать команду аварийного управления и исполнить ее.

Для обеспечения эффективности управление должно осуществляться в реальном масштабе времени, то есть достаточно быстро, чтобы при возникновении нештатной ситуации процесс не вышел из под контроля.

Всевозрастающее влияние на безопасность работы водохозяйственного комплекса оказывают информационно-вычислительные комплексы и человеческий фактор. Считается, что для снижения рисков необходимо обеспечить рациональное распределение производственно-управленческих функций и размещение надежных информационно-вычислительных систем. Эти устройства, включая те, что хранят и используют данные в электронной форме, обязаны удовлетворять требованиям безопасности, предусматривать адекватные меры на случай возникновения непредвиденных обстоятельств.

Электронная информация об опасных ситуациях должна быть значимой, достоверной, своевременной и поступать в совместимом формате. Другим вариантом информационных систем, но уже для целей коммерческой деятельности предприятия являются оперативно-информационные комплексы.

5.5.Консалтинговая служба и оперативно-информационные комплексы.

Среди основных положений, которыми следует руководствоваться при создании информационной системы водной безопасности следующие:

· Информационная система водной безопасности является составной частью создаваемой в настоящее время единой системы информационных ресурсов водного фонда, а в общем плане государственной интегрированной информационной системы в области природопользования и охраны окружающей среды.

· Информационная система создается как автоматизированная с использованием современных информационных технологий. Информационная система водной безопасности является совокупностью системно и организационно упорядоченных соответствующих государственных информационных ресурсов, средств коммуникации и инфраструктуры в виде органов управления информационными процессами и сети информационно-аналитических центров, взаимодействующих между собой и научным сообществом в рамках создаваемого с этой целью единого информационного пространства.

· Структура информационной системы и состав информационных ресурсов, в том числе перечень проблемно-ориентированных баз и банков данных и фондов документов определяются задачами анализа водохозяйственных и экологических рисков, изучения их природы, оценки факторов и степени рисков, управления рисками.

· Создание информационной системы водной безопасности осуществляется на основе приоритета научного знания, в связи с чем приоритетное значение приобретает блок научно-технической информации, ее структурная организация и управление ею. Развитие автоматизированной системы научно-технической информации должно поддерживаться существующими фондами научно-технических библиотек.

Актуальной является новая задача сохранения и воспроизводства информационной базы принимаемых управленческих решений по вопросам государственного управления использования и охраной водных ресурсов, обеспечения водохозяйственной и экологической безопасности.

Подходы к созданию информационной системы водной безопасности могут быть распространены и на другие информационные системы, создаваемые в целях обеспечения решения вопросов национальной безопасности в природно-ресурсной сфере.

Консалтинг - консультирование производителей, продавцов, покупателей в сфере технологической, технической, экспертной деятельности. Услуги по исследованию и прогнозированию рынка, разработке маркетинговых программ и т.п. предоставляют специализированными консалтинговыми компаниями.

Новые условия хозяйствования ставят задачу обеспечения надежной финансовой базы водохозяйственных комплексов – для этого необходимо создавать условия для диверсификации рынка услуг, обеспечить страхование гражданской ответственности за причинение вреда. Создание в рамках подразделений инженерного мониторинга консалтинговой службы и информационно-советующей системы позволит получать дополнительные финансовые средства для эксплуатации.

Подтвержденная репутация, современные знания, практический опыт и навыки квалифицированного персонала являются основой предоставляемого клиентам высококачественного персонифицированного сервиса в области управленческого консалтинга. При организации консалтинговой службы необходимо предоставлять независимые, объективные и ориентированные на индивидуальные потребности клиента услуги в различных сферах корпоративного управления и системного анализа

Консалтинг (англ. consulting) - деятельность специальных подразделений по консультированию хозяйств, производителей, водопользова­телей различных форм собственности в области экспертной, технической и экономической дея­тельности. Консалтинговые службы предоставляют услуги по исследо­ванию и прогнозированию водообеспеченности источника, рынка (сельхозкультур, услуг, лицензий, ноу-хау и т.д.); по оценке природно-климатических условий; по разра­ботке и проведению маркетинго­вых программ и т п. Консалтинговые и проектные услуги могут касаться: