Комплекс информационных моделей обработки и анализа многомерных данных по технологическим параметрам процессов кондиционирования радиоактивных отходов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Пашинцева, Ирина Юрьевна

• Пашинцева, Ирина Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пашинцева, Ирина Юрьевна

Введение

Глава 1. Системный анализ производственных процессов кондиционирования радиоактивных отходов , б

1.1. МосНПО «Радон» и переработка радиоактивных отходов.

1.2. Обзор технологий переработки радиоактивных отходов.

1.3. Системный анализ технологических процессов.

Глава 2. Функциональное моделирование технологических процессов переработки радиоактивных отходов

2.1. Остекловывание радиоактивных отходов.

2.2. Концентрирование жидких радиоактивных отходов.

2.3. Цементирование радиоактивных отходов.

2.4. Сжигание радиоактивных отходов.

2.5. Цементирование зольного остатка от сжигания радиоактивных отходов

2.6. Суперкомпактирование радиоактивных отходов.

2.7. Плазменная переработка твёрдых радиоактивных отходов.

Глава 3. Моделирование данных по технологическим параметрам процессов переработки и кондиционирования радиоактивных отходов

3.1. Построение диаграмм потоков данных в нотации ОРР.

3.2. Построение информационной модели данных технологических параметров кондиционирования радиоактивных отходов.

3.3. Построение многомерной информационной модели данных технологических процессов кондиционирования радиоактивных отходов.

Глава 4. Разработка программно-аппаратного решения хранилища данных для долговременного хранения информации

4.1. Анализ хранимых радиоактивных отходов и определение времени хранения информации.

4.2. Программное решение для долговременного хранения информации.

4.3. Аппаратное решения для долговременного хранения информации о кондиционированных радиоактивных отходов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплекс информационных моделей обработки и анализа многомерных данных по технологическим параметрам процессов кондиционирования радиоактивных отходов»

Актуальность темы

Очень сложной и до конца еще не решённой проблемой является обезвреживание и захоронение радиоактивных отходов. Общепризнанно, что избавление человечества от этих отходов — одна из самых острых экологических проблем.

В настоящее время разработаны многочисленные методы утилизации муниципальных радиоактивных отходов, т. е. отходов, не связанных с деятельностью АЭС и военно-промышленного комплекса. Это цементирование, остекловывание, битуминирование, сжигание в керамических камерах, кондиционирование с последующим перемещением продуктов переработки в специальные хранилища («могильники»).

Одним из предприятий, занимающихся захоронением и долговременным хранением радиоактивных отходов (РАО), является ГУП МосНПО «Радон», осуществляющее переработку, кондиционирование и долговременное технологическое хранение радиоактивных отходов в течение времени, за которое захороненные отходы перестанут быть источником опасности для человека и окружающей среды.

В связи с постоянно нарастающим объёмом использованных радиоактивных веществ, подлежащих утилизации, и увеличением в связи с этим количества хранилищ, в связи с длительным периодом дезактивации радиоактивных отходов, огромное значение приобретает вопрос накопления достоверной подробной информации обо всех параметрах технологических процессов, проводимых в процессе кондиционирования и обеспечение её надёжного долговременного хранения.

Это необходимо для оперативного предотвращения возможных нештатных или аварийных ситуаций в отдаленном будущем.

Решение накопления и централизованного хранения информации требует разработки надёжного аппаратного обеспечения, выполняющего бесперебойную передачу и хранение информации, резервное копирование и экспорт данных в открытые форматы для перспективной совместимости, а также разработки регламентов информационного взаимодействия.

Цель и задачи работы

Целью работы является создание информационной системы для обеспечения надёжности хранения и обработки информации на всех стадиях жизненного цикла информационных систем, разработанных для обеспечения экологической безопасности предприятий по кондиционированию и долговременному технологическому хранению радиоактивных отходов, а также разработка регламентов информационного взаимодействия для обеспечения бесперебойной работы системы.

Методы исследования

В основу решения поставленных задач положены методы системного анализа (декомпозиция, классификация, иерархическое упорядочение, абстрагирование, формализация, композиция, моделирование), методология функционального моделирования ЮЕРО, методология моделирования потоков данных РРР, методология проектирования баз данных ЮЕР1Х, теория реляционных баз данных и хранилищ данных.

Научная новизна

1. Выполнен системный анализ технологических процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

2. Разработаны функциональные модели технологических процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

В. Разработаны модели потоков данных для заполнения хранилища данных технологических параметров процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

4. Разработана многомерная информационная модель хранилища данных технологических параметров процессов кондиционирования радиоактивных отходов.

Практическая значимость результатов работы

Разработаны схемы резервирования, долговременного хранения и экспорта данных из хранилища данных на внешние носители;

Определено минимальное время хранения информации о кондиционированных РАО

Разработаны регламенты обработки информации для технологических процессов кондиционирования РАО;

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на XII международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технояогии-2008» (ВлГТУ, Волгоград) и III Молодежной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии-2009» (МИТХТим. М.В.Ломоносова, Москва).

Публикации

По теме диссертации опубликовано б работ, включая 2 статьи в журналах и сборниках трудов, входящих в перечень периодических научных изданий, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, 2 статьи в сборниках научных трудов и 2 тезисов докладов в трудах всероссийских и международных научно-технических конференций.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Пашинцева, Ирина Юрьевна

Вывод:

Тенденции развития электронных микропроцессоров свидетельствуют о том, что новый продукт появляется на рынке в среднем 1 раз в полтора года, а аппаратная поддержка предыдущих версий процессоров имеет место в течение пяти лет с момента появления на рынке.

По итогам анализа истории развития основных элементов аппаратной конфигурации, включая приведённые выше, а также основные интерфейсы и форм-факторы, можно установить срок регулярного обновления через 5 лет. При этом желательно использовать комплектующие, представленные на рынке не менее 6 месяцев, в связи с возможным проявлением скрытых конструктивных дефектов или других факторов, критически влияющих на перспективу долгосрочного использования комплектующих.

4.3.5. Регламенты резервного копирования и экспорта данных

Резервное копирование информации необходимо для обеспечения возможности считать информацию в будущем в случае реализации угроз целостности или доступности информации в основной информационной системе.

К основной информационной системе относятся хранилище данных, содержащее полную информацию обо всех процессах переработки и параметрах хранения, параметрах установок и т. п., а также операционные реляционные СУБД, предназначенные для обслуживания ввода информации в хранилище данных и выполнение запросов, связанных с формированием, хранением и выводом обобщённой информации, необходимой для анализа работы предприятия, поддержки принятия решений об изменении технологических процессов, анализа и предсказания аварийных ситуаций. Все этапы резервирования используют данные, полученные на предыдущем этапе, таким образом, снимается нагрузка с основных серверов, и проводится дополнительная проверка целостности информации и возможности её восстановления.

Первый этап резервирования предусматривает работу серверов репликации, содержащих копию (с учётом задержки на отработку по журналу транзакций) текущего состояния хранилища данных и дублирующий в независимой конфигурации с меньшим числом физических серверов основной кластер. Резервирование на этом этапе осуществляется в полностью автоматическом режиме, вмешательства пользователей и администраторов не требуется.

Второй этап резервирования включает осуществляемый по расписанию экспорт данных в простой текстовый формат с разметкой, соответствующей стандарту XML. Процесс осуществляется при помощи программного обеспечения, выполняемого на резервном сервере один раз в сутки в 3:00 часа. Это связано с тем, что время выбирается таким образом, чтобы в период выполнения резервного копирования не осуществлялось операций, связанных с внесением изменений в структуру и объём данных. Текстовые данные архивируются с избыточностью архива для восстановления в случае частичного повреждения. Данные за каждый день хранятся в отдельных архивах.

Третий этап предусматривает ежемесячное копирование архивов с данными в формате XML на резервный носитель — BD диски в 2 экземплярах, обслуживаемые роботизированной библиотекой. Такая форма хранения информации является конечной и была выбрана в связи с тем, что BD диски имеют достаточно большой (100 лет) срок хранения без потери информации, относительно высокий уровень защиты от неблагоприятных внешних воздействий.

Каждые 30 лет данные, хранящиеся на ЕЮ дисках извлекаются, проходят г проверку целостности, и записываются на новый носитель. Ежегодно по расписанию, ПО, обслуживающее хранилище данных удаляет из хранилища детальные данные о параметрах переработки и захоронения РАО, содержащиеся в записях старше 50 лет. В течение 20 лет после удаления из хранилища, данные остаются доступными в виде архива файл-сервера, после чего существуют только в виде архивов на ВЭ дисках.

Обобщённые данные хранятся в СУБД для расчёта обобщённых показателей хранения, и срок давности определяет только уровень агрегации данных. В рамках данной работы этот вопрос детально не рассматривался.

В случае возникновения аварийных ситуаций, данные со сроком давности 0-30 лет для точного анализа обстановки восстанавливаются из резервного хранилища, со сроком 30-50 лет — из архивов файл-сервера, боле старые данные восстанавливаются с дополнительного носителя.

4.3.6. Регламенты информационного взаимодействия

Первичная информация поступает на предприятие на бумажном носителе.

Для помещения записи о переработке и захоронении РАО, необходимо выполнение ряда этапов по обработке информации, частично связанных с технологическими процессами.

1. Создание записи в соответствии с паспортом партии РАО - оператор

2. Ввод информации с бумажного носителя - оператор

3. Проверка и подтверждение введённой информации - оператор

4. Ввод информации о результатах сортировки - оператор

5. Перемещение информации в запись сортированных РАО, подготовленных к технологическому процессу переработки - оператор

6. Ввод информации о технологических параметров установки — оператор + И С предприятия

7. Ввод информации о результатах переработки и выходных параметрах РАО — оператор + ИС предприятия

8. Формирование записи о кондиционируемых РАО - оператор

9. Очистка информации, включающая удаление информации, не имеющей значения для хранения, сравнение и проверку информации о переработанных РАО на предмет выявления возможных ошибок оператора — ПО сервера ХД

10. Помещение информации в хранилище данных.

11. Формирование обобщённых показателей для анализа эффективности работы предприятия и помещение информации в реляционную СУБД

Заключение

В диссертационной работе получены следующие результаты:

Выполнен системный анализ технологических процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

Разработаны функциональные модели технологических процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

Разработаны модели потоков данных для заполнения хранилища данных технологических параметров процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

Разработана многомерная информационная модель хранилища данных технологических параметров процессов кондиционирования радиоактивных отходов;

Разработаны схемы резервирования, долговременного хранения и экспорта данных из хранилища данных на внешние носители;

Определено минимальное время хранения информации о кондиционированных РАО;

Разработаны регламенты обработки информации для технологических процессов кондиционирования РАО.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пашинцева, Ирина Юрьевна, 2010 год

1. Антонов A.B. Системный анализ. Учеб. для вузов/А.В. Антонов. 2-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2006.

2. Анфилатов B.C., Емельянов A.A., Кукушкин A.A. Системный анализ в управлении. -М.: Финансы и статистика, 2002.

3. Волкова В.Н., Денисов A.A. Основы теории систем и системного анализа. СПб.: СПбГТУ, 1999.

4. Браун Т., Лемей Г.Ю. Химия в центре наук. М.: Мир, 1983.

5. Дорохов, И. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Интеллектуальные системы и инженерное творчество в задачах интенсификации химико-технологических процессов и производств / И. Н. Дорохов, В. В. Меньшиков. -М.: Наука, 2005.

6. Ахунов В.Д., Брыкин С.Н., Попова Ю.Н., Серебряков И.С., Якушев С.А. Организация учета и контроля радиоактивных веществ и радиоактивных отходов. «Атомная энергия», №2, 2001.

7. Гейн К., Сарсон Т. Системный структурный анализ: средства и методы. М.: Эйтекс, 1992.

8. Гершанов И.В., Пелихов В.П. Методы оценки полноты информационного описания предметной области. «Проблемы управления безопасностью сложных систем», N97, 1997.

9. ГОСТ 17606-81. Переработка и захоронение радиоактивных отходов. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1981.

10. Дмитриев С.А., Пантелеев В.И, Демкин В.И., Адамович Д.В., Свитцов A.A. Способ переработки жидких радиоактивных отходов Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2004127180/06 (029548) от 07 октября 2005 г

11. Ефимов K.M., Гембицкий П.А., Варлаков А.П., Горбунова O.A., Баринов A.C. Биоцидный цементный раствор. Патент РФ № 2197760 С2 , приоритет от 25.04.01.-Комитет РФ по патентам и товарным знакам, 2003, бюл. №3.

12. Карлин Ю.В., Чуйков В.Ю., Адамович Д.В. и др. Переработка жидких радиоактивных отходов с помощью мобильных модульных установок //Атомная энергия, 2001г., т.90, вып.1.

13. Никифоров A.C., Куличенко И.И., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. Энергоатомиздат, Москва, 1985.

14. Силин В. Tamino. Информационный сервер для электронного бизнеса, http://www.citforum.ru/internet/xml.shtml

15. Грейвс М., Проектирование баз данных на основе XML. M.: Вильяме, 2001.

16. Товмасян A.B. Разработка формализованных методов анализа задач обработки данных и синтеза типовых модульных систем обработки данных: ил РГБ ОД 61:85-5/562

17. Брайан Ливингстон, Пол Таррот Секреты Microsoft Windows Vista = Windows Vista Secrets. — M.: «Диалектика», 2007. — С. 456. — ISBN 0-7645-7704-2

18. Пол Мак-Федрис Microsoft Windows XP SP2. Полное руководство = Microsoft Windows XP Unleashed. — M.: «Вильяме», 2006. — С. 880. — ISBN 0-672-328B3-X

19. Home page for the Windows family of products and technologies. URL: https://www.microsoft.com/windows/default.aspx

20. Документация — Windows URL: http://www.compdoc.ru/os/windows/

21. Сэм P. Алапати. Oracle llg: руководство администратора баз данных = Expert Oracle Database llg Administration. — M.: Вильяме, 2009. — 1341 с. — ISBN 978-5-8459-15924

22. Рик Гринвальд, Роберт Стаковьяк, Гэри Додж, Дэвид Кляйн, Бен Шапиро, Кристофер Дж. Челья. Программирование баз данных Oracle для профессионалов = Professional Oracle Programming. — М.: Диалектика, 2007. — С. 784. — ISBN 0-7645-7482-5

23. Томас Кайт. Oracle для профессионалов: архитектура, программирование и особенности версий 9i и 10g = Expert Oracle Database Architecture: 9i and lOg Programming Techniques and Solutions. — M.: Вильяме, 2007. — С. 848. — ISBN 159059-530-0

24. Сайт Oracle URL: http://www.oracle.com/ru/

25. Журнал Oracle Magazine URL: http://www.oracIe.com/global/ru/oramag/

26. Антон Платов. Компьютерные корпорации.' История Oracle URL: http://msk.nestor.minsk.by/kg/2005/26/kg52614.html

27. Наталия Елманова, Алексей Федоров. Oracle и Microsoft SQL Server: прошлое, настоящее и будущее. КомпьютерПресс № 2001-07 URL: http://www.interface.ru/fset.asp?Url=/oracle/ormic.htm

28. Эви Немет, Гарт Снайдер, Трент Хейн. Руководство администратора Linux. Установка и настройка = Linux Administration Handbook. — 2-е изд. — М.: Вильяме, 2007. — 1072 с. — ISBN 0-13-148004-9

29. Кристофер Негус. Linux. Библия пользователя = Linux Bible. 2005 Edition. — М.: Диалектика, 2006. — 704 с. — ISBN 0-7645-7949-5

30. Скотт Граннеман. Linux, карманный справочник. Необходимые коды и команды. — М.: Вильяме, 2008. — 211 с. — ISBN 978-5-8459-1118-6 (рус)

31. Маттиас Калле Далхаймер. Запускаем Linux. — М.: Символ-Плюс, 2008. — 992 с. — ISBN 978-5-93286-100-4 (рус)

32. В. А. Костромин. История Linux в России, 10 мая 2005 года. URL: http://rus-linux.net/kos.php?name=papers/history/lh-05.html

33. IBM developer Works. Раздел no Linux. Статьи, обзоры, учебные пособия URL: http://www.ibm.com/deveIoperworks/ru/linux/?STACT=105AGX99&SCMP=GR01

34. Сравнительный анализ основных лицензий Open Source: GPL, LGPL, BSD, MIT, Mozilla public license, Apache software license URL: http://www.libertarium.ru/Iibertarium/18586

35. Richard Stallman. Why «Open Source» misses the point of Free Software (англ.). Free Software Foundation (7 октября 2008) URL: http://www.gnu.org/philosophy/open-source-misses-the-point.html

36. Иерархия взаимоотношений дистрибутивов , Linux URL: http://linuxhelp.blogspot.com/2006/04/mind-map-of-linux-distributions.html

37. Linux ext3 FAQ (русская версия) URL: http://www.nixp.ru/articles/linuxext3faqrussian

38. Систематика и обобщение методологий моделирования и языков URL: http://computer20.euro.ru/5morf.htm

39. Tsisa.ru — ресурс о теории систем и системном анализе URL: http://tsisa.ru/

40. Георгий Лыскин. Социальная структура виртуальных • сетевых сообществ разработчиков программного обеспечения с открытыми кодами (автореферат диссертации) URL: http://www.isn.ru/public/open.doc

41. Технологии Linux Open Source //Труды международной школы-семинара, М.: 2006.

42. Дэвид Хантер, Джефф Рафтер и др. XML. Базовый курс = Beginning XML. — M.: Вильяме, 2009. — 1344 с. — ISBN 978-5-8459-1533-7

43. Сергеев А. П. HTML и XML. Профессиональная работа. — М.: Диалектика, 2004. — 880 с. — ISBN 5-8459-0676-8

44. Роберт Тейбор. Реализация XML Web-служб на платформе Microsoft .NET = Microsoft .NET XML Web Services. — M.: Вильяме, 2002. — 464 с. — ISBN 0-672-32088-6

45. Официальная спецификация стандарта XML 1.1 URL: http://www.w3.org/TR/xmlll

46. Краткий учебник по XML Описание возможностей языка XML, а также базовые правила, позволяющие грамотно составлять XML документы. URL: http://sytchev.ru/xml/xml

47. Классификация компьютеров (энциклопедия Алфёрова) URL: http://www.computer-encyclopedia.ru/main.php?n=2&f=14

48. Технологии флеш-памяти iXBT URL: http://www.ixbt.com/storage/flash-tech.shtml

49. CPP: Архив новостей о SSD-накопителях URL: http://www.cpp.com.ua/?cat=30

50. Боухьюз Г., Браат Дж., Хейсер А. и др. Оптические дисковые системы = Principles of Optical Disc Systems. — M.: Радио и связь, 1991. — 280 с. — ISBN 5-256-00378-Х

51. Марк Л. Чемберс. Запись компакт-дисков и DVD для «чайников» = CD & DVD Recording For Dummies. — 2-е изд. — M.: Диалектика, 2005. — 304 с. — ISBN 0-76455956-7

52. Э. Таненбаум. Современные файловые системы = Modern file systems. — 2-е изд. — Питер, 2006. — 1037 с. — ISBN 0-13-031358-0

53. Принципы работы устройств воспроизведения оптических дисков URL: http://www.b-t.org.ua/statiobyitovoytehnike/cd-proigryivateli/ osnovnyieprintsipyiustroystvvosproizvedeniyakompaktdiskov.php

54. Альтернативная версия разработки компакт-дисков http://www.membrana.ru/articles/simply/2004/04/20/150100.htm

55. Барри Брэй Микропроцессоры Intel: 8086/8088, 80186/80188, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro Processor, Pentium 4. Архитектура, программирование и интерфейсы = The Intel Microprocessors 8086/8088,58.