Материал: Автоматизированная информационная система мониторинга инженерных сетей

Использование систем диспетчеризации позволяет иметь полную информацию о состоянии всех инженерных систем в режиме реального времени. Также позволяет снизить эксплуатационные расходы, сократить количество обслуживающего персонала, гибко реализовывать политику энергосбережения и безопасности в масштабе всего объекта.

Вся информации о работе инженерных систем стекается на компьютер, который находится на диспетчерском пункте. Можно визуализировать накопленную информацию за определенный промежуток времени в виде разнообразных графиков и диаграмм. Анализируя полученную информацию, можно принять оптимальные управляющие решения, которые сэкономят средства и время.

1.2 Обзор существующих систем мониторинга инженерных сетей

Система «КУБ Эксплуатация» [http://www.telesystems.info]

ЗАО «ТелеСистемы» г. Екатеринбург разработали полнофункциональную систему мониторинга работы оборудования и состояния инженерных сетей и управления ими, получившую название «КУБ Эксплуатация», которая призвана обеспечить снижение затрат на эксплуатацию инженерных сетей любого назначения за счет оперативного централизованного контроля и управления параметрами энергоресурсов и состоянием сетей в целом.

Система «КУБ Эксплуатация» позволяет контролировать все инженерные сети населенного пункта по любым необходимым параметрам. Традиционно мониторингу и управлению подлежат:

·  система электроснабжения и электроосвещения (дизель-генераторная установка, трансформаторная подстанция, распределительные устройства, электрообогрев трубопроводов, подъездное освещение);

·              система водоснабжения, водоподготовки, канализации и дренажа (различные станции управления насосами);

·              система теплоснабжения (котельные установки или индивидуальные тепловые пункты);

·              система кондиционирования и вентиляции воздуха (вытяжные и приточные системы, центральные кондиционеры, кондиционеры-доводчики: регуляторы воздушного потока, тепловые завесы);

·              лифтовое хозяйство;

·              система пожарной сигнализации, охранной сигнализации (контроль доступа в служебные помещения и дома) и видеонаблюдения (лифтов, подъездов, дворов).

Функции системы «КУБ Эксплуатация»

·  автоматический сбор данных о состоянии инженерных сетей и работе оборудования, подлежащих контролю, и передача их на компьютер диспетчера;

·              сбор данных о потреблении энергоресурсов с приборов учета и контроль качества энергоресурсов и обработка полученных данных;

·              обработка получаемой информации и анализ текущей ситуации: изменение дискретных сигналов, выход параметра за норму;

·              дистанционное и / или автоматическое управление исполнительными механизмами по заданному алгоритму;

·              отслеживание аварийных и внештатных ситуаций в сетях и на объектах, сигнализация о них на пункт диспетчера и их отработка в автоматическом режиме по заданным эксплуатирующим персоналом алгоритмам;

·              автоматизированное регулирование потребления энергоресурсов (тепловой режим, внутридворовое освещение, освещение в местах общего пользования);

·              документирование и регистрация параметров процессов инженерных систем, ведение журнала событий в автоматическом режиме с персонализацией ответственности за принимаемые диспетчером решения;

·              формирование отчетов, графиков, мнемосхем любой формы в удобном для обслуживающего персонала виде;

·              архивирование данных о функционировании систем в виде отчетов, ведение базы данных, временных трендов технологических параметров;

·              прямая голосовая связь объектов с диспетчерскими пунктами.

Представленная система построена следующим образом. В основе функционирования системы лежит мониторинг состояния инженерных сетей, оборудования и их технологических параметров в реальном режиме времени. В зависимости от значения показателей система выполняет оперативное управление параметрами инженерных сетей и оборудования, обеспечивается их функционирование по оптимальному алгоритму. В случае необходимости возможно дистанционное управление исполнительными механизмами инженерных сетей с АРМ диспетчера в ручном режиме.

В связи с этим стандартная архитектура системы «КУБ Эксплуатация» включает в себя три уровня:

·  полевой уровень, который образуют датчики и исполнительные механизмы;

·              уровень управления, состоящий из контроллеров, которые отслеживают сигналы от датчиков и формируют управляющие воздействия для исполнительных механизмов в соответствии с запрограммированным алгоритмом работы;

·              уровень контроля, представляющий собой рабочую станцию, на которой отображается вся необходимая информация о работе системы и имеется возможность ручного управления.

В отличие от аналогичных предложений других разработчиков автоматизированных систем учета, «КУБ Эксплуатация» обладаем рядом неоспоримых преимуществ.

Во-первых, это ее масштабируемость и модульность, что позволяет подключать новые объекты и наращивать информационную и вычислительную мощность системы, а также аппаратная совместимость, независимость от производителя оборудования.

Во-вторых, каждый узел работает автономно, что предотвращает вероятность сбоя всей системы.

В-третьих, система позволяет также вести автоматизированный технический и коммерческий учет производства и потребления энергоресурсов (тепло, горячее водоснабжение, холодное водоснабжение, газоснабжение, электроснабжение). При желании в систему могут быть заложены нормативы потребления для определения эффективности использования энергоресурсов.

В-четвертых, система не имеет жесткой привязки к определенным каналам связи, каналы передачи информации подбираются под конкретные требования (телефонная линия, GSM/GPRS, Internet и др.).

Кроме того, возможна детализация предоставления данных до необходимого уровня. Наконец, система достаточно проста с точки зрения технического обслуживания и обладает информативным и интуитивно понятным интерфейсом.

В целом, преимущества от внедрения «КУБ Эксплуатация» и аналогичных ей систем заключаются в следующем:

·  получение полной картины состояния и работы инженерных сетей;

·              повышение безопасности и надежности работы оборудования, увеличение срока его эксплуатации и срока службы сетей;

·              сокращение затрат на обслуживание сетей и эксплуатацию оборудования, особенно для удаленных или труднодоступных объектов;

·              повышение эффективности работы сетей, в т.ч. благодаря круглосуточной подконтрольности эксплуатационных служб и за счет исключения «человеческого» фактора;

·              минимизация последствий от аварийных и внештатных ситуаций благодаря оперативному реагированию;

·              возможность прогнозирования развития ситуации и при необходимости принятия соответствующих мер;

·              снижение расходов на энергопотребление благодаря системам регулирования, быстрому и дистанционному устранению неполадок, возможности выявления коммерческих потерь;

·              обеспечение бесперебойности работы сетей и оборудования;

·              оптимизация действий рабочего персонала.

Общая экономия затрат на эксплуатацию инженерных систем может достигать 40%.

Автоматизированная система мониторинга надежности и безопасности сложных технических объектов [#"791978.files/image001.gif">

Рисунок 1.1 - Организационная структура ЕДДС ЖКХ

ЕДДС ЖКХ взаимодействует с Комитетом ЖКХ Администрации города Новокузнецка, основной задачей которого является организация в границах города электро-, газо-, тепло- и водоснабжения населения, а также водоотведения.

ЕДДС ЖКХ непосредственно получает информацию о возникновении ЧС от предприятий, являющихся поставщиками энергоресурсов и занимающихся содержанием и обслуживанием инженерных сетей:

по холодной воде и водоотведению - от ЗАО «Водоканал», ООО «Водосеть-НК», ООО «Ком-Инвест», ООО «ТрансВиК», МКП «Водосеть»;

по тепловой энергии и горячей воде - от «Новокузнецкие тепловые сети» ООО «Энергосбыт», ОАО «Кузнецкая ТЭЦ», ООО «Кузнецктепло-сбыт», МП «Сибирская сбытовая компания», ООО «Городская тепловая компания»;

по электроэнергии - от ЗАО «Кузбассэнергосбыт», МКП «Электроремонтсервис».

Описание действующей системы информатизации

Рассмотрим действующую автоматизированную систему ЕДДС ЖКХ.

Техническая структура службы состоит из: персональных компьютеров, объединенных локальной сетью с сервером и периферийного оборудования.

Основное назначение системы - сбор, упорядочение и обеспечение возможности получения информации, позволяющей принимать решения по поводу любой аварии или нештатной ситуации, возникающей в ЖКХ.

ЕДДС выполняет контроль качества коммунальных услуг в режиме реального времени. В системе аккумулируется вся информация о том, в каком состоянии сейчас, например, трубы теплоснабжения, есть ли аварии, где планируется ремонт, где он был проведен и т.п.

Для этого в систему введены все данные о поставщиках и потребителях городских теплоэнергетических ресурсов, эксплуатирующих и наладочных муниципальных предприятиях, органах местного самоуправления, силовых ведомствах. В единой базе данных - сотни параметров, различная информация, технические подробности. Оперативно вводятся данные о неполадках и проблемах, диспетчеры принимают звонки от жителей. Задача диспетчера - принять от них информацию, что по такому-то адресу не всё в порядке и ввести эти данные в систему. Далее информация передается соответствующим службам для оперативного устранения проблемы.

После введения автоматизированной системы в ЕДДС сократилось время устранения аварий - с нескольких дней до нескольких часов.

ЕДДС позволяет всем участникам коммунального процесса (производитель-транспортировщик-потребитель) оперативно решать проблемы, а жителям даёт возможность быстро получить достоверные сведения о наличии воды, тепла, электроэнергии в своем доме.

Информационное обеспечение

Информационное обеспечение - важнейший элемент информационной системы, предназначено для отражения информации, характеризующей состояние управляемого объекта и являющейся основой для принятия управленческих решений.

На сегодняшний момент существует два подхода к разработке информационных систем, которые обусловлены разными принципами декомпозиции:

·   функционально модульный или структурный - в основу положен принцип функциональной декомпозиции, в котором система описывается в терминах иерархии ее функций и передачи информации между отдельными функциональными элементами;

·   объектно-ориентированный подход - использует объектную декомпозицию. Система описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы в терминах обмена между ними.

В объектно-ориентированном анализе используются различные модели, описывающие:

·   функциональную структуру системы;

·   последовательность выполняемых действий;

·   передачу информации между функциональными процессами;

·   отношения между данными.

В объектно-ориентированном анализе используются в основном методологии:

- SADT (Structured Analysis and Design Technique) - технология структурного анализа и проектирования. Применяется для определения требований (функций) к разрабатываемой системе (нотации IDEF0);

- DFD (Data Flow Diagrams) - диаграммы потоков данных, представляют систему как сеть связанных между собой работ, обычно строятся для наглядного изображения работы системы документооборота организации;

- IDEF3 - данная методология проектирования позволяет описать процессы, фокусируя внимание на течении этих процессов, позволяет рассмотреть конкретный процесс с учетом последовательности выполняемых операций.

Выбор той или иной методологии зависит от критериев и целей проекта.

Для описания автоматизированной информационной системы по учету компьютерной техники на предприятии построим функциональную схему бизнес-модели организации, опишем все необходимые бизнес-процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности разрабатываемой системы. Функциональную схему будем строить на основе методологии IDEF0, используя программное средство AllFusion Process Modeler 7 (ранее BPwin).

На основании выбранной методологии IDEF0, начнем с построения контекстной диаграммы, описывающей весь процесс как «черный ящик». Процесс моделирования какой-либо системы в IDEF0 начинается с определения контекста, то есть, наиболее абстрактного уровня описания системы в целом. В контекст, входит определение субъекта моделирования, цели и точки зрения на модель. Целью построения модели является описание процесса учета парка компьютерной техники в целом. Рассмотрим процессы, характерные автоматизируемому предприятию и способы взаимодействия между ними с помощью методологии IDEF0.

Графический язык IDEF0 удивительно прост и гармоничен. В основе методологии лежат четыре основных понятия:

Первым из них является понятие функционального блока (Activity Box). Функциональный блок графически изображается в виде прямоугольника и олицетворяет собой некоторую конкретную функцию в рамках рассматриваемой системы. По требованиям стандарта название каждого функционального блока должно быть сформулировано в глагольном наклонении (например, «производить услуги», а не «производство услуг»).

Каждая из четырех сторон функционального блока имеет своё определенное значение (роль), при этом:

Верхняя сторона имеет значение «Управление» (Control); (стрелки сверху, означающие на основании чего выполняется данный процесс - законы, стандарты, приказы и т.д.);

Левая сторона имеет значение «Вход» (Input); (стрелки слева, - данные или объекты, потребляемые или изменяемые процессом);

Правая сторона имеет значение «Выход» (Output); (стрелки справа, - основные результаты деятельности процесса, конечные продукты);

Нижняя сторона имеет значение «Механизм» (Mechanism) - стрелки снизу, означающие, посредством чего или с помощью кого реализуется данный процесс - материальные и / или кадровые ресурсы, необходимые для процесса (рис. 1.2).

Основой IDEF0 модели является контекстная диаграмма, моделирующая систему наиболее общим образом. Контекстная диаграмма отражает интерфейс системы с внешним миром, а именно информационные потоки между системой и внешними сущностями, с которыми она связана.

Для построения бизнес-процесса была использована IDEF0 диаграмма. Методология IDEF0 предписывает построение иерархической системы диаграмм - единичных описаний фрагментов системы.

Рисунок 1.2 - Пример функционального блока

Сначала проводится описание системы в целом и ее взаимодействия с окружающим миром (контекстная диаграмма). Было построено три уровня диаграммы:

·   Контекстная

·   Функциональная декомпозиция

·   Декомпозиция каждой работы

Техническое обеспечение

Техническое обеспечение - это комплекс технических cpeдcтв, пpeднaзнaчeнныx для paбoты инфopмaциoннoй cиcтeмы, a тaкжe cooтвeтcтвyющaя дoкyмeнтaция нa эти cpeдcтвa и тexнoлoгичecкиe пpoцeccы. В комплекс технических средств входят:

·   компьютеры любых моделей;

·   устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации;