integração entre sistemas especialistas e simulação para o
Contents
1. eee Il CONGRESSO NACIONAL DE ENGENHARIA MEC NICA SONEM I NATIONAL CONGRESS OF MECHANICAL ENGINEERING 12 a 16 de Agosto de 2002 Jo o Pessoa PB INTEGRACAO ENTRE SISTEMAS ESPECIALISTAS E SIMULACAO PARA O MONITORAMENTO DE REDES DE TRANSPORTE DE GAS NATURAL Alvino Cesario da Silva Junior M Eng Laboratorio de Sistemas Hidraulicos e Pneumaticos LASHIP Universidade Federal de Santa Catarina UFSC Depto Engenharia Mec nica Campus Trindade Florian polis SC Brasil CEP 88040 900 alvino emc ufsc br Jonny Carlos Silva Dr Eng Laboratorio de Sistemas Hidraulicos e Pneumaticos LASHIP Universidade Federal de Santa Catarina UFSC Depto Engenharia Mec nica Campus Trindade Florian polis SC Brasil CEP 88040 900 jonny emc ufsc br Resumo Este artigo apresenta uma abordagem para integra o de t cnicas de sistemas especialistas e de simula o do comportamento din mico de gases com base em agentes inteligentes visando o desenvolvimento de um sistema computacional para aux lio na atividade de monitoramento de redes de transporte de g s natural Neste tipo de atividade necess rio analisar periodicamente centenas de par metros operacionais inter relacionados Para esta tarefa a combina o de sistema especialista e simulador surge como uma solu o sin rgica Pode se implementar regras que descrevem como os par metros operacionais se relacionam e como devem estar em situa es ideais tornando se po2. o montante da EE Esta o de Entrega menor que o m nimo estabelecido por projeto a esta o n o conseguir entregar o g s na press o de contrato e Se a press o montante da ECOMP Esta o de compress o est abaixo do m nimo estabelecido no projeto haver uma diminui o na efici ncia desta ECOMP e Se o consumo da EE maior que o m ximo permitido por projeto significa que pode haver vazamento de g s ou erro de leitura do par metro e Se o consumo da EE menor que o m nimo estabelecido no projeto pode haver o mau funcionamento de equipamentos da esta o Geralmente as v lvulas de controle de press o n o conseguem controlar e os equipamentos de medi o de consumo perdem a precis o Algumas destas regras s o um tanto quanto bvias e todas est o descritas de modo bastante simplificado Contudo elas s o necess rias e servem ao objetivo atual de validar o primeiro prot tipo do M dulo Agente O grau de complexidade das avalia es vai sendo aumentado de modo incremental atrav s da intera o com os especialistas envolvidos no projeto 6 CONCLUS ES Este artigo apresentou o desenvolvimento de uma ferramenta computacional que integra t cnicas de sistemas especialistas com simula o para aux lio no monitoramento de redes de transporte de g s sendo parte integrante do projeto SEGRed A integra o entre estes dois tipos de sistemas uma solu o sin rgica para os problemas encontrados no dia
3. responder oportunamente s mudan as que ocorrem em seu ambiente e ativos h beis para agir em antecipa o objetivos futuros Em suma para realizar sua fun o projetada o agente interage com o ambiente para escolher uma a o e ent o executa a a o atrav s de seus atuadores segundo regras de a o Sensores de entrada podem incluir mensagens recebidas e a a o pode ser o envio de mensagens A Figura 1 ilustra esta intera o entre o agente e seu ambiente Vidal et al 2001 entradas Sensores Como est o ambiente Ambiente Que a es devem ser executadas sa das Atuadores Figura 1 Intera o entre agente e ambiente Vidal et al 2001 3 2 Aplica es de Agentes Os agentes podem ser empregados em qualquer rea de desenvolvimento de software Seu uso crescente no contexto atual pois representam uma abordagem eficiente para implementa o de sistemas computacionais de grande complexidade O fato dos agentes serem reativos significa que eles decidem por si s quando devem agir Este auto gerenciamento reduz os problemas inerentes s arquiteturas centralizadas para controle de processos no software Outra vantagem eminente que os agentes s o projetados para se adaptar facilmente a novas intera es entre os componentes do software e como se sabe imposs vel prever todas as intera es no momento do projeto de um software Estas qualidades s o especialmente adequadas para o desenvolviment
4. rules that describe the relationship between current operational parameters and the network normal operational conditions based on heuristic knowledge By applying such rules the system aims to predict abnormal conditions via dynamic simulation allowing time analysis of operational situations in advance At the present stage the project is concentrated on knowledge acquisition and representation though some implementation has taken place due to the incremental approach considered as development paradigm Our objectives are to reduce costs increase the reliability and security on pipeline operation This work is part of SEGRed project established as partnership among LASHIP UFSC SCGas state natural gas distribution company TBG regional natural gas transportation company and PETROBRAS Brazilian oil and gas company The project also receives support from FINEP national research funding agency for the development of a management expert system for natural gas transportation and distribution network using dynamic simulation Keywords expert system simulation system gas networks
5. sistema TBG quanto no SCGAS Com isto as diferentes etapas no desenvolvimento de um sistema especialista a saber aquisi o representa o implementa o e valida o do conhecimento podem ser executadas de forma coordenada visando atingir robustez modularidade e capacidade de expans o do sistema como m tricas no desenvolvimento vide Silva 1998 Esta se o faz a apresenta o do primeiro prot tipo do M dulo Agente de Avalia o Operacional Este prot tipo tem o objetivo de emular um sistema computacional de aux lio na atividade de monitoramento de uma rede de transporte de g s natural integrando t cnicas de sistemas especialistas e simula o din mica Ele faz a an lise da situa o atual e futura da rede com base nos valores de par metros operacionais de press o e vaz o das esta es existentes no primeiro trecho da Divis o Sul DVS do Gasoduto Brasil Bol via GASBOL Seus principais componentes s o esta o de compress o ECOMP de Arauc ria esta es de entrega EE de Joinville Guaramirim Blumenau Brusque e Tijucas e ECOMP de Bigua u Para implementa o do sistema especialista est sendo usado o CLIPS que um ambiente completo para o desenvolvimento de sistemas especialistas baseados em regras e ou objetos desenvolvido pela NASA e disponibilizado de forma aberta e gratuita www ghgcorp com clips CLIPS html A interface gr fica inteiramente desenvolvida em Visual Basic 6 0 sendo que a inter
6. A practical approach to the application of an expert system to gas pipeline operation and data integrity Pipeline Simulation Interest Group PSIG Johnson A T Marquart B D Istre M L e Walloopillai R K 2000 Integrating an expert system and pipeline simulator to enhance gas pipeline operation profitability an safety Pipeline Simulation Interest Group PSIG Lebrun M and Richards C W 1997 How to Create Good Models Without Writing a Single Line of Code Fifth Scandinavian International Conference on Fluid Power SICFP 97 Link ping Sweden Medeiros J L Neto J P P e Ara jo O Q F 2001 Dynamic modeling of gas pipeline networks for leak detection applications III ENPROMER Nwana H 1996 Software Agents An Overview Knowledge Engineering Review Sampath S e Yee S 2000 Automating the predictor to answer routine operational questions Pipeline Simulation Interest Group PSIG Silva J C Bennett D e Counsell J M 1997 Computational Agent to Integrate Expert System and Simulation Language 9th European Simulation Symposium Passau Germany Oct 19 23 Silva J C 1998 Expert System Prototype for Hydraulic System Design Focusing on Concurrent Engineering Aspects Doctorate Thesis Mechanical Engineering at Federal University of Santa Catarina Brazil pg 185 Sun C K Uraikul V Chan C W Tontiwachwuthikul P 2000 An integrated ex
7. a o entre o ambiente CLIPS e a interface gr fica viabilizada pelo componente CLIPS OCX Visando exemplificar os conceitos aos especialistas bem como implementar algumas regras para inferir sobre os resultados simulados a primeira vers o deste agente apenas manipula dados j simulados e oferece algumas orienta es de procedimento Os par metros simulados usados no prot tipo s o advindos de arquivos com resultados de simula es previamente realizadas no software AMESim Lebrun 1997 Foram simulados tr s cen rios operacionais convenientemente criados para mostrar os conhecimentos heur sticos implementados para o processamento de an lises e progn sticos Tais cen rios s o baseados em perfis reais de consumo registrados no m s de Setembro 2001 Cada cen rio compreende um per odo de 7 dias os quais s o analisados em faixas de 24h a partir da hora zero 00 00h do dia 16 09 2001 Nota os dados aqui apresentados servem apenas como exemplos A interface gr fica de intera o com o prot tipo cont m uma janela principal e uma auxiliar A janela principal mostrada na Fig 6 O mapa esquerda representa o primeiro trecho da divis o sul do Gasoduto Brasil Bol via direita e encima tem se o gr fico de resultados simulados de press es nas esta es em fun o do tempo Abaixo do gr fico e esquerda exibe se valores de par metros operacionais no instante atual Abaixo do gr fico e direita existe uma lista de cen
8. a dia dos operadores de redes de gas Para viabilizar tal ferramenta foi proposta uma abordagem baseada em agentes Esta abordagem foi implementada na forma de um primeiro prot tipo com funcionalidades b sicas O agente dependente de m todos e propriedades do ambiente no qual ele est inserido contudo totalmente independente de outros componentes funcionais do software que atue neste mesmo ambiente Isso facilita o trabalho em equipe dando maior liberdade para cada desenvolvedor No caso apresentado o ambiente no qual o agente atua o M dulo de Dom nio de Aplica o Os outros m dulos funcionais do sistema M dulo de Diagn stico e Interface Gr fica atuam sobre este mesmo ambiente sem interferir no M dulo Agente A engenharia de software baseada em agente demonstrou ser um paradigma especialmente adequado ao desenvolvimento de sistemas especialistas devido s suas caracter sticas superiores de encapsulamento e flexibilidade Isso facilita a resolu o de conflitos durante o processamento simb lico do sistema e tamb m aumenta a velocidade de incremento da base de conhecimento Portanto pode ser adequado projetar M dulo de Diagn stico utilizando o paradigma de agentes O prot tipo implementado permitiu validar a abordagem de integra o proposta Com ele foi poss vel definir um processo l gico necess rio para efetivar a requerida integra o entre o sistema simulador e especialista O aperfei oamento da arquitetura do s
9. e forma independente mas que geram dados correlacionados Silva et al 1997 por exemplo apresentam em seu trabalho a estrutura funcional de um agente que integra um sistema especialista para o projeto de sistemas hidr ulicos a uma ferramenta de simula o din mica O objetivo do agente gerar arquivos que represente o sistema hidr ulico a partir de informa es advindas do sistema especialista e com esta representa o definir modelos que possam ser processados pelo simulador Ozawa et al 1998 por sua vez prop em uma abordagem para acelerar o processo de projeto pela redu o de atrasos cujas causas est o associadas com a troca de informa es Sua abordagem fundamentada no uso de agentes atrav s das quais os projetistas trocam informa es entre ferramentas usadas nos v rios n veis de representa o de conhecimento durante o processo de projeto O trabalho foi concentrado na apresenta o de m todos para compartilhar as informa es entre o projeto preliminar com a simula o din mica de um produto feito no MATLAB e projeto detalhado com modelos geom tricos parametrizados criados no sistema CAD I DEAS Deste modo foi conseguida a descri o completa da din mica de um produto 4 USO DE AGENTES INTELIGENTES PARA INTEGRA O DE T CNICAS DE SISTEMAS ESPECIALISTAS E SIMULA O O trabalho apresentado neste artigo parte integrante do projeto SEGRed Sistema Especialista para Ger ncia de Redes de G s que visa
10. enciais no empacotamento da linha Medeiros et al 2001 e Fukushima et al 2000 apresentam dois trabalhos distintos com o mesmo objetivo desenvolver um sistema de detec o de vazamentos em tubula es de g s utilizando um sistema simulador Ambos implementam um m todo de detec o de vazamento com base em equa es din micas que possibilitam analisar o balan o de massa entre dois pontos da tubula o Para a an lise e controle autom tico da simula o Fukushima et al usa t cnicas de sistemas especialistas regras l gicas em um M dulo de Detec o de Vazamentos 3 USO DE AGENTES PARA DESENVOLVIMENTO E INTEGRA O DE SISTEMAS COMPUTACIONAIS A abordagem proposta para integra o entre o sistema especialista e simulador difere das anteriores pois busca uma maior consist ncia no que diz respeito arquitetura b sica do sistema tendo em vista natureza incremental do desenvolvimento de um sistema especialista A abordagem se baseia no uso de um novo paradigma em engenharia de software que tem sido reconhecido como o mais adequado para o desenvolvimento de sistemas computacionais complexos os agentes Nesta se o ser o apresentados alguns fundamentos do desenvolvimento de software baseado em agentes e referenciadas algumas aplica es desta tecnologia 3 1 Defini o Segundo Jennings 2000 Um agente um sistema computacional encapsulado situado em um ambiente espec fico capaz de a es flex ve
11. entes da rede dentro do sistema especialista tal como Esta o de Entrega ou V lvula de Bloqueio etc possui como atributos os ndices de posicionamento de seus respectivos par metros operacionais na estrutura de dados do sistema simulador Assim poss vel implementar os m todos que manipulam as vari veis de simula o a partir do sistema especialista O M dulo Agente faz a interpreta o dos par metros simulados pela tradu o de seus valores num ricos em s mbolos com valor sem ntico equivalente O valor sem ntico pode ser abaixo quando abaixo do limite de projeto baixo normal alto ou acima quando acima do limite projeto para o caso de par metros operacionais cont nuos tais como press o e vaz o e ligado ou desligado aberto ou fechado para o caso de par metros operacionais discretos Assim poss vel determinar por exemplo se a press o a montante da Esta o de Entrega X est num patamar considerado baixo pelo operador da rede Durante a avalia o de um determinado cen rio operacional o M dulo Agente interpreta todos os valores referentes calculados na simula o para cada um dos par metros operacionais considerados 5 RESULTADOS INICIAIS Com o intuito de aplicar o procedimento incremental Gonzalez 1993 reconhecido como o modelo de desenvolvimento de sistemas especialistas mais adequado para o projeto de sistemas de m dio e grande porte este projeto escolheu apenas algumas regi es tanto no
12. es do SEGRed 4 1 O M dulo Agente de Avalia o Operacional O M dulo Agente de Avalia o Operacional respons vel pala implementa o das funcionalidades que integram t cnicas de sistemas especialistas e de simula o do escoamento din mico de gases Utilizando os recursos deste m dulo o usu rio pode configurar e avaliar um cen rio operacional obtendo a valida o dos par metros operacionais an lise e progn stico sobre falhas e sugest es operacionais A Figura 3 ilustra o modelo conceitual deste m dulo utilizando o diagrama de Caso de Uso definido pela linguagem UML Unified Modeling Language ye i f lt lt est ende gt gt N Pa Ss Sugest es Operacionais _ Avaliar a situa o Ne operacional ee paes B a aaa Sistema de Usuario Q J simu la o din mica Configurar cen rios operacionais Figura 3 Funcionalidades do M dulo Agente de An lise e Progn stico Segue se a descri o de cada caso de uso ou funcionalidade do M dulo Agente e Configurar cen rios operacionais O usu rio pode alterar valores de par metros operacionais e assim configurar um cen rio No caso de falha ou falta de algum transmissor de dados instalado na rede ou no caso de indefini o de algum par metro operacional o usu rio pode pedir ao M dulo Agente que defina este par metro com base em resultados de simula es anteriores Este recurso funciona como um transmissor de dados virtual e Avaliar a
13. is e aut nomas dentro deste ambiente de modo a alcan ar seus objetivos previamente programados Agentes representam um novo paradigma na engenharia de software vindo no sentido de formalizar fundamentos para projeto de sistemas computacionais com base em componentes de alto n vel de abstra o O conceito de agente portanto uma ferramenta para analisar sistemas computacionais Franklin et al 1996 Apesar de ser uma tecnologia nova e em acelerado processo de desenvolvimento existem alguns fundamentos que s o quase que unanimemente aceitos pelos v rios pesquisadores Tais fundamentos podem ser usados para diferir um agente de um programa comum s o eles Jennings 2000 e Franklin et al 1996 e agentes s o entidades solucionadoras de problemas com interface e fronteiras bem definidas e s o situados encorpados em um ambiente particular eles recebem dados relacionados com o estado de seu ambiente atrav s de sensores e agem sobre este ambiente atrav s de atuadores e projetados para cumprir objetivos espec ficos e s o aut nomos eles t m controle sobre seu estado interno e sobre seu pr prio comportamento e por isso s o muitas vezes chamados de agentes inteligentes e os agentes s sabem a tarefa que v o realizar em tempo de execu o Assim s o capazes de demonstrar um comportamento flex vel na resolu o dos problemas para os quais foram programados Para isso tais sistemas devem ser reativos capazes de
14. istema necess ria para implementa o deste processo e adi o de novas funcionalidades no M dulo Agente se dar na propor o do incremento da base de conhecimento implementada no sistema 7 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao corpo t cnico e gerencial da TBGy Florian polis pelo apoio na elabora o e valida o deste m dulo como tamb m aos demais parceiros PETROBRAS e SCGAS pelo suporte integral ao projeto SEGRed Este projeto tamb m recebe recursos no mbito do FINEP CTPETRO 520184 01 7 8 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS Franklin S e Graesser A 1996 Is it an agent or just a program A taxonomy for Autonomous Agents Third International Workshop on Agent Theories Architectures and Languages Springer Verlang Fukushima K Maeshima R Kinoshita A Shiraishi e H Koshijima I 2000 Gas pipeline leak detection system using the online simulation method Computers amp Chemical Engineering Vol 24 pg 453 456 Gonzalez A J and Dankel D D 1993 The Engineering of Knowledge Based Systems Theory and Practice Prentice Hall Inc Jennings N R 2000 On agent based software engineering Artificial Intelligence Vol 117 pg 277 296 Jennings N R Varga L Z Aarnts R P Fuchs J Skarek P 1993 Transforming stand alone expert system into a community of cooperating agents International J Eng Appl AI Vol 6 4 pg 317 331 Johnson A T 1999
15. listas e conhecimento heur stico sobre o funcionamento da rede poss vel implementar regras que descrevem como os par metros operacionais se relacionam e as condi es normais de opera o Aplicando tais regras com dados atuais e futuros advindos de simula es o sistema pode analisar a situa o operacional atual e fazer progn sticos de falhas A disponibiliza o de sistemas computacionais com tais caracter sticas traz como contribui o direta o aprimoramento dos servi os prestados pelas empresas de transporte manifestando se atrav s da garantia de abastecimento dentro de padr es contratuais opera o segura quanto a pessoas e meio ambiente planejamento de interven es de manuten o e melhoramento das avalia es quanto necessidade de expans o das redes Este artigo tem o objetivo de apresentar uma abordagem vi vel de integra o entre sistemas especialistas e de simula o para aux lio na atividade de monitoramento e controle de redes de transporte de g s natural 2 POTENCIALIDADES NA INTEGRA O DE T CNICAS DE SISTEMAS ESPECIALISTAS E SIMULADORES Existem alguns trabalhos na literatura que integram t cnicas de sistemas especialistas e simuladores para criar ferramentas de aux lio no monitoramento e controle de redes de g s Tais trabalhos evidenciam potencialidades advindas da integra o entre estas duas reas tecnol gicas Os trabalhos de Uraikul et al 2000 e Sun et al 2000 por exemplo apresen
16. o de sistemas especialistas Elas v o de encontro resolu o de problemas advindos de duas de suas caracter sticas fundamentais e sistemas especialistas implementam redes de relacionamentos extremamente complexas para representa o da base de conhecimento redes sem nticas cujos processos computacionais inerentes s o de dif cil gerenciamento atrav s de arquiteturas centralizadas e s o desenvolvidos de modo incremental e continuo e na medida em que cresce a base de conhecimento multiplica se o n mero e tipos de intera es entre os componentes do sistema Sem uma arquitetura bem planejada sua manuten o e expans o podem se tornar invi veis Jennings et al 1993 evidenciam na pr tica as vantagens do uso de agentes para desenvolvimento de sistemas especialistas Eles apresentam a integra o entre um sistema para diagn stico de falhas em aceleradores de part cula e um sistema para diagn stico de falhas em feixes de part culas atrav s de comunidades de agentes cooperativos Nota se que a utiliza o de um controle global arquitetura centralizada em sistemas especialistas a forma mais f cil de garantir a execu o coerente das regras contudo utilizar controles locais agentes simplifica a concep o e implementa o do sistema Devido s suas caracter sticas superiores de encapsulamento e automa o os agentes t m sido largamente empregados na integra o de dados entre sistemas computacionais que trabalham d
17. o desenvolvimento de software para apoio a opera o e manuten o de redes de distribui o e de transporte de g s natural utilizando simula o din mica do escoamento do g s natural O SEGRed tem o objetivo de reduzir custos operacionais melhorar a documenta o das atividades de opera o e manuten o documentar e organizar parte da mem ria corporativa das empresas A Figura 2 apresenta os principais componentes do SEGRed e o fluxo de informa o entre eles Atrav s da Interface Gr fica o usu rio interage com o sistema O M dulo de Dom nio de Aplica o cont m a defini o das classes usadas para o modelamento da rede de g s dentro do sistema especialista tais como Classe Esta o de Entrega Classe Esta o de Compress o Classe Tubula o etc O M dulo de Diagn stico cont m a implementa o das heur sticas para diagn stico de falhas em componentes das esta es existentes na rede O Sistema Simulador recebe os par metros de simula o do sistema especialista tempo de simula o hist ricos de consumo etc e gera um arquivo com os resultados num ricos O M dulo Agente de Avalia o r Operacional o enfoque deste trabalho maiores detalhes sobre este m dulo s o dados a seguir Sistema Especialista M dulo de M dulo Agente Dom nio de de Avalia o Aplica o Operacional M dulo de Diagn stico Sistema Simulador Figura 2 Vis o geral dos component
18. om que as v lvulas reguladoras de press o n o regulem adequadamente O consumo registrado para a EE Blumenau menor que o m nimo de 1200 kg h permitido por projeto Isso leva ao mal funcionamento de componentes da esta o Frequ ntemente faz com que as v lvulas reguladoras de press o n o regulem adequadamente x Minimiza Figura 7 Janela secund ria com as an lises e progn sticos processados Uma vez selecionado o cen rio o usu rio clica no bot o Continuo e o prot tipo passa a atualizar os dados operacionais automaticamente incrementando o tempo atual em uma hora a cada 5 segundos Esse modo de trabalho emula uma poss vel liga o com um sistema de aquisi o de dados on line A cada atualiza o a avalia o processada e as descri es apresentadas na janela auxiliar s o atualizadas Seguem se exemplos de algumas regras l gicas que podem ser processadas na avalia o da situa o operacional e Se a diferen a de press o entre as esta es da se o permanece constante ao longo do tempo significa que a se o est operando em regime e Se a diferen a de press o entre as esta es da se o altera ao longo do tempo significa que a se o est operando em transi o e Se a diferen a de press o entre as esta es permanece constante ao longo do tempo e a press o em um determinado ponto ap s 24 h menor que a atual significa que o sistema est desempacotando e Se a press
19. pert system operations research approach for the optimization of natural gas pipeline operations Engineering Applications of Artificial Intelligence v 13 pg 465 475 Uraikul V Chan C W e Tontiwachwuthikul P 2000 Development of an expert system for optimizing natural gas pipeline operations Expert Systems with Applications Vol 18 pg 271 282 INTEGRATION OF EXPERT SYSTEM TECHNIQUES AND SIMULATION FOR NATURAL GAS PIPELINE MONITORING Alvino Cesario da Silva Junior Federal University of Santa Catarina UFSC Mechanical Engineering Department Laboratory of Hidraulic and Pneumatic Systems LASHIP Campus Trindade Florianopolis SC Brazil CEP 88040 900 alvino emc ufsc br Jonny Carlos Silva Federal University of Santa Catarina UFSC Mechanical Engineering Department Laboratory of Hidraulic and Pneumatic Systems LASHIP Campus Trindade Florian polis SC Brazil CEP 88040 900 jonny emc ufsc br Abstract This paper presents a project whose objective is to integrate expert system technique and dynamic simulation for monitoring the natural gas network operation applying the concept of computational agents Natural gas pipeline monitoring requires the intermittent analysis of hundreds interrelated operational parameters which represent the network state The combination of expert system and simulation is a synergic solution for this kind of problem With expert system techniques it is possible to implement
20. rios operacionais pr definidos dentre os quais um deve ser escolhido para avalia o Ainda um grupo de quatro bot es possibilita visualizar a avalia o processada ativar o modo autom tico de opera o sair do modo autom tico e fechar o prot tipo a Agente V1 0 Iof x Ajuda Press o Kat em 72 3 Araucaria Jusante Joinville Montante 67 8 7 E 7 Sepia 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22 00 Horas Dia 16 09 2001 Hora 2 Blumenau Montante PRESS O VAZ O r CENARIOS Bryse Ed Kaf em Kgth amp Situa o Atual Tijucas ECOMP ARAUCARIA 72 00 31775 8757 c E Montante EE JOINVILLE 71 58 1109 6935 Desempacotando o sistema Bigua u Montante EE GUARAMIRIM 71 17 131 99187 C Picos de consumo EE BLUMENAU 70 72 403 20576 EE BRUSQUE 70 23 173 54044 EE TIJUCAS 69 67 3427 6035 ECOMP BIGUA U 69 18 35440 131 Analises SR Sair Figura 6 Janela principal do prot tipo A janela auxiliar Fig 7 usada para exibir as avalia es realizadas pelo sistema tornando se vis vel sempre que o usu rio escolhe a op o Analises 5 x A se o est em estado de transi o pois a diferen a de press o entre as esta es esta variando no tempo O consumo registrado para a EE Guaramirim menor que o m nimo de 700 kg h permitido por projeto Isso leva ao mal funcionamento de componentes da esta o Frequ ntemente faz c
21. s contudo sua interpreta o e controle ficam limitados disponibilidade de pessoal e tempo Como em qualquer organiza o a utiliza o de tais recursos deve ser otimizada Os operadores das redes transporte de g s s o respons veis pelo controle da din mica da rede de modo que o g s seja entregue nas condi es estabelecidas em contrato com o cliente de forma segura e com um minimo de custo para a empresa transportadora Normalmente os operadores trabalham com base em conhecimento heur stico para an lise dos par metros operacionais Em casos mais cr ticos ou que exigem maior precis o tais como previs o de queda ou aumento excessivo de press o detec o de vazamento previs o de demandas futuras valida o de par metros etc eles fazem uso de sistemas simuladores Todavia as simula es requerem v rias intera es manuais tanto no que diz respeito determina o de par metros quanto interpreta o dos resultados Assim a aplica o de simuladores para aux lio na opera o fica limitada a servi os que n o exijam respostas imediatas Para implementar um sistema computacional capaz de obter em tempo real solu es v lidas para atividades operacionais com base em simula es preciso automatizar o processo de defini o de par metros e interpreta o dos resultados da simula o Isso pode ser feito com a integra o de sistemas especialistas com sistemas simuladores Com t cnicas de sistemas especia
22. situa o operacional Sempre que o m dulo agente percebe que houve altera o do cen rio operacional ele faz a valida o dos par metros e caso sejam v lidos executa uma simula o processa a an lise da situa o operacional atual e faz o progn stico sobre falhas com base nos resultados da simula o Todo este processo executado por regras l gicas ou heur sticas sobre o funcionamento da rede de g s e Sugest es operacionais Este caso de uso uma extens o do caso de uso anterior Quando identificada alguma falha operacional na rede o M dulo Agente gera um relat rio de sugest es operacionais e o coloca dispon vel para o usu rio Outras funcionalidades poder o ser agregadas ou estendidas com a continuidade do desenvolvimento 4 2 Comunica o Entre M dulo Agente Sistema Simulador A comunica o entre M dulo Agente e Sistema Simulador se processa em duas vias e defini o de par metros de simula o a partir de dados do sistema especialista na configura o de cen rios e processamento da valida o de par metros operacionais an lise e progn stico de falhas na rede com regras do sistema especialista a partir da interpreta o dos resultados de simula o na avalia o da situa o operacional H um mapeamento um para um entre a estrutura de dados do sistema especialista e do simulador pois ambas cont m o modelo da mesma rede de g s Cada classe de dados representante de compon
23. ss vel analisar situa es operacionais altamente complexas antecipadamente e selecionar aquelas mais eficientes Este trabalho focaliza nas fases de aquisi o e representa o do conhecimento na formula o do sistema computacional Como resultado busca se a diminui o de custos aumento na confiabilidade e seguran a na opera o da rede de g s O presente trabalho se insere no mbito do projeto SEGRed uma parceria entre o LASHIP UFSC com as empresas SCG S PETROBRAS e TBG contando tamb m com apoio do FINEP para o desenvolvimento de um sistema especialista de gerenciamento de redes de transporte e distribui o de g s natural aplicando simula o din mica Palavras chave sistema especialista sistema simulador redes de g s 1 INTRODU O Uma rede de transporte de g s natural um sistema complexo constitu do de v rios segmentos de tubula es interconectadas a esta es de medi o compress o etc A opera o deste tipo de sistema envolve o monitoramento e an lise peri dica de centenas de par metros operacionais inter relacionados que refletem o estado da rede Estes par metros se referem a vari veis de estado cont nuas tais como press o vaz o e temperatura do g s e outras vari veis discretas tais como sinais de ligado desligado e aberto fechado de equipamentos Eles s o monitorados em v rios pontos da rede geralmente por interm dio de equipamentos autom ticos de transmiss o e recep o de dado
24. tam o projeto de um sistema de suporte automatizado para otimiza o de opera es em redes de g s O objetivo fornecer informa es para que o operador das esta es de compress o possa satisfazer as demandas de consumo com um m nimo custo operacional O sistema se baseia em duas premissas quanto menor a diferen a entre a press o jusante das esta es de compress o e a press o montante das esta es de entrega de g s menor o custo com combust vel e quanto menor a flutua o de press o nas tubula es menor os custos com manuten o O sistema determina o volume de g s existente nas tubula es empacotamento de acordo com o estado atual da rede de g s recomenda comandos de controle necess rios para satisfazer as demandas de consumo determina a pot ncia necess ria e a melhor combina o de compressores para tal Johnson et al 2000 e Johnson 1999 apresentam o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para auxiliar controladores de redes de g s em v rias de suas atividades A ferramenta implementa funcionalidades como filtragem de par metros operacionais inconsistentes lidos pelo sistema de aquisi o de dados identifica o de opera es que podem causar extrapola o dos valores de ajustes dos par metros operacionais tais como quedas de press o para patamares abaixo do m nimo necess rio otimiza o do custo operacional incluindo gastos com combust vel e manuten o assim como perdas pot
Download Pdf Manuals
Related Search