Автоматизоване енергоефективне керування процесами переробки залізних руд на базі багаторівневої інформаційно-вимірювальної системи з оптичними сенсорами
DOI:
https://doi.org/10.31649/1681-7893-2026-51-1-331-338Ключові слова:
автоматизоване керування, інформаційно-вимірювальна система, операційні системи, промисловий Інтернет речей, бази даних, кібербезпека, цифрові двійники.Анотація
У статті обґрунтовано принципи побудови багаторівневої інформаційно-вимірювальної системи для забезпечення детермінованого збору, транзакційної валідації та логічної абстракції промислової телеметрії. Метою дослідження є підвищення енергоефективності та якості автоматизованого керування процесом переробки залізорудної сировини шляхом розробки архітектури комплексної багаторівневої інформаційно-вимірювальної системи.
Запропонована архітектура інтегрує методи програмної інженерії на трьох рівнях управління. На периферійному рівні обґрунтовано застосування операційних систем реального часу для управління сенсорними вузлами та засобів машинного зору. Це гарантує детермінованість часу обробки апаратних переривань, мінімізує латентність і дозволяє виконувати фільтрацію цифрового шуму безпосередньо біля джерела даних. На рівні логічного керування запропоновано використання парадигми об'єктно-орієнтованого промислового програмування за стандартом IEC 61131-3. Формування шару апаратної абстракції забезпечує створення ієрархічних цифрових двійників агрегатів, що приховує низькорівневу специфіку обладнання та підвищує масштабованість коду. На рівні глобальної агрегації доведено перевагу спеціалізованих баз даних часових рядів. Впровадження механізмів попередньої валідації даних на етапі інгресії гарантує транзакційну цілісність записів. Це автоматично відкидає дублікати, запобігаючи інформаційним штормам тривог та спотворенню роботи предиктивних моделей. Розглянуто захист критичної інфраструктури гірничо-збагачувальних комбінатів через проєктування інформаційно-вимірювальної системи з урахуванням міжнародного стандарту кібербезпеки ISA/IEC 62443. Показано, що комплексна реалізація розробленої архітектури створює базис для переходу до проактивного адаптивного управління. Такий підхід стабілізує роботу технологічних агрегатів за наявності неконтрольованих збурень, дозволяє мінімізувати питомі витрати електроенергії на рудопідготовку та забезпечує підвищення якості залізорудного концентрату.
Посилання
Kondratets V, Matsui A, Brovko D, Demchyshyna O. Study of rock fracture patterns for obtaining the basis for energy-efficient ore ball milling. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science; 1348(1); 2024. p 012052.
Azaryan AA, Trachuk AA, Shvydkyi OV. Operational control of iron content in crushed rock mass. Mining Bulletin 2022;(110):59-67.
Krapyvnyi NS, Azaryan AA, Shvydkyi OV, Shvets DV, Hrytsenko AM. Development of an automated system for preparing mineral raw material samples for discrete analysis. CEUR Workshop Proceedings 3917; 2024. p 237-44.
Dryga VV, Shvydkyi OV, Karachaban AS. Quality control of iron ore raw materials in powder samples using the DzhM3-M1 device. Quality of mineral raw materials 2011:180-4.
Azaryan AA, inventor; LLC "Rudpromgeofizika". Device for automatic determination of magnetite iron content on the conveyor. Pat. Ukraine 36662. 2008 Nov 10.
Tsybulevskyi YuE, Hrytsenko AM, Cherkasov OV, Shvydkyi OV. Increasing the accuracy of radioisotope density meters. Mining Bulletin 2022;(110):125-9.
Porkuian O, Morkun V, Morkun N, Serdyuk O. Predictive control of the iron ore beneficiation process based on the Hammerstein hybrid model. Acta Mechanica et Automatica 2019;13(4):262-70.
Morkun V, Tron V. Automation of iron ore raw materials beneficiation with the operational recognition of its varieties in process streams. Metallurgical and Mining Industry 2014;6(6):4-7.
Doris L, Shad R. Software engineering best practices for developing AI-integrated real-time operating systems. International Journal of Embedded and Real-Time Communication Systems 2025.
Azeta J, et al. Artificial intelligence and robotics in predictive maintenance: a comprehensive review. Frontiers in Mechanical Engineering 2025;11:1722114.
San Emeterio de la Parte M. SISS: Semantic Interoperability Support System for the Internet of Things. IEEE Internet of Things Journal 2025:1-15.
ISA/IEC 62443 Series of Standards [electronic format] [cited 2026 Apr 21]. Available from: URL: https://www.isa.org/standards-and-publications/isa-standards/isa-iec-62443-series-of-standards.
Alvarez-Alvarado MS, et al. Cyber-Physical Power Systems: A Comprehensive Review About Drivers, Standards, and Future Perspectives. Computers and Electrical Engineering 2024.
IEC 61131-3: Programming Languages [electronic format] [cited 2026 Apr 21]. Available from: URL: https://www.plcopen.org/standards/logic/iec-61131-3/.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 0
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
