Введение к работе
Актуальность работы. Надежное, полнообъемное энергообеспечение потребителей, эффективность энергопроизводства предопределяется состоянием основных производственных фондов. Учитывая, что основной ввод энергетических мощностей был осуществлен в 1960-70 г.г., в последние годы в электроэнергетике России неуклонно обостряется проблема физического и морального старения оборудования электростанций, тепловых и электрических сетей.
Очевидно, что внедрение систем автоматизации на различных уровнях предприятия позволяет в значительной мере оптимизировать бизнес-процессы и сократить время на принятие решений. Однако на сегодняшний день в теплоэнергетике основное внимание уделяется разработке и внедрению современных АСУ ТП, в то время, как верхний уровень управления фактически отделен от нижнего как в информационном плане, так и в постановке и решении оптимизационных задач общестанционного и системного характера.
Верхний уровень АСУ предприятия используется в основном для снижения доли рутинной работы, что дает руководству несколько преимуществ: во-первых, уменьшается время принятия решений, т.к. информационной системе нужно немного времени для подготовки аналитического отчета, основанного на первичной информации; во-вторых, снижается доля ручного труда в общем объеме работ, следовательно, снижается и стоимость этого труда для компании, и штат сотрудников.
Как отмечают эксперты, основными особенностями рынка автоматизации энергетических компаний является большое количество разрозненных систем, работающих на предприятиях ранее, и сложность их интеграции друг с другом, в том числе существует проблема автоматизации обмена информацией внутри слабосвязанных систем. С другой стороны, особенностью управления генерирующими энергетическими компаниями в России заключается в территориальной удаленности объектов управления (электростанций) друг от друга и от управляющей компании, что требует повышенных требований к надежности и защищенности систем обмена информацией.
Традиционно на всех уровнях автоматизации предприятий, в том числе и энергетических, используется программное обеспечение с закрытым исходным кодом и закрытой же моделью разработки. Очевидно, у такого подхода есть свои преимущества, в том числе: большой штат программистов, работающих на компанию-разработчика решения; подробная техническая документация и руководства пользователей; «известность» и опыт работы производителя программного обеспечения (ПО) в этой области и т.д. Вместе с тем, у закрытой модели есть ряд и существенных недостатков. Самые главные: отсутствие исходных кодов всей системы и, как следствие, невозможность свободной модификации
под конкретные нужды энергетического предприятия. У открытого программного обеспечения также есть свои недостатки, однако, в стратегически важных отраслях, к которым относится и энергетика, целиком полагаться на закрытое информационное обеспечение зарубежных производителей было бы неразумно.
Эффективность работы системы в целом обеспечивается путем объединения в единую локальную вычислительную сеть (ЛВС) всей вычислительной техники при помощи физическиз линий связи, или среды передачи данных. При рассмотрении процедур межсетевого взаимодействия всегда опираются на стандарты базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем (OSI), разработанные International Standard Organization (ISO). Несмотря на огромную популярность и широкое использование эталонной модели OSI вместе со стандартными высокоуровневыми протоколами обмена информацией эта модель и протоколы изначально проектировались без учета вопросов информационной надежности как передаваемых по сетям данных, так и непосредственно инфраструктуры сети. Эти особенности проектирования со временем привели к открытию целого ряда недостатков эталонной модели, присущих ей по «проекту», что накладывает определенные ограничения на применение стандартных протоколов внтури разработанной методологии построения автоматизированных систем управления предприятием в отрасли энергетики. Для предотвращения подобных ситуаций необходим определенный комплекс мер, направленных на снижение риска компроментирования системы в целом.
В связи с вышеуказанным, создание АСУ П, состоящей целиком из открытых программных компонент, проработка методологии построения таких систем и ее реализация на примере энергетического предприятия представляет большой научный и практический интерес. Вместе с тем очевидно, что существует ряд проблем, решение которых представляет собой непростую задачу. Например, сегодня на рынке энергетики практически полностью отсутствует оборудование с открытыми спецификациями, а также соответствующее программное обеспечение. С другой стороны, открытые инструменты проектирования таких систем также практически отсутствуют, как отсутствует и понимание необходимости создания этих инструментов.
Естественно, задачу подобного масштаба невозможно решить на всех уровнях автоматизации в рамках одного исследования, поэтому также стоит задача объединения независимых специалистов для разработки полномасштабной полностью открытой системы АСУ П и АСУ ТП в энергетике. Подобная система позволяет значительно снизить издержки на лицензионные отчисления, а также избавиться от недостатков, присущих закрытым продуктам.
Цель диссертационной работы Разработка и исследование методического и программно-алгоритмического обеспечения информационной системы АСУ энергетического предприятия на базе открытых программных компонент.
Задачи, требующие решения в рамках поставленной цели:
Обзор стандартных алгоритмов передачи данных в локальных вычислительных сетях;
анализ систем ввода исходных данных в систему, выбор свободного программного обеспечения для создания электронных документов и форм реквизитов;
выбор открытой операционной системы, на базе которой обеспечивается функционирование компонент АСУ;
создание методологии построения единой системы управления предприятием и комплекса открытого информационного обеспечения для реализации этой методологии;
обеспечение надежности на всех этапах движения информации внутри единой информационной системы энергетической компании;
реализация информационной системы на базе открытых компонентов на примере создания модели надежности энергетической компании.
Научная новизна работы.
Разработана методология построения единой системы управления предприятием и выбран комплекс открытого информационного обеспечения для реализации этой методологии;
решена задача обеспечения надежности на всех этапах движения информации в единой информационной системе открытыми и свободными средствами;
решена задача создания отдельных элементов модели надежности энергетической компании, которая использует только открытые компоненты.
Практическая значимость работы.
Решена задача выбора свободного программного обеспечения для создания электронных документов и форм реквизитов;
создана методология построения единой системы управления предприятием и выбран комплекс открытого информационного обеспечения для реализации этой методологии;
решена задача обеспечения надежности на всех этапах движения информации в единой информационной системе открытыми и свободными средствами;
решена задача создания отдельных элементов модели надежности энергетической компании, которая использует только открытые компоненты.
К результатам этой работы проявляют интерес российские генерирующие и сетевые энергетические компании.
Достоверность и обоснованность результатов. В основе работы лежат как теоретические, так и экспериментально-практические исследования, в которых используются методы вероятностно-статистического моделирования, структурный и системный анализ, а также методы идентификации и компьютерного моделирования.
Апробация работы. Материалы, основные разделы и положения диссертации докладывались и обсуждались на XII и XIII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиотехника, электротехника и электроника» в марте 2006 и 2007 года. Также отдельные результаты работы внедрены в следующих организациях:
ООО «Аи-Мед», Россия;
ООО «Пульсар-Инжиниринг», Россия;
ООО «Пульсар-Трейдинт», Россия;
«Waygate Publishing» LTD, Великобритания.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять работ, среди которых две статьи в рецензируемых изданиях.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 77 наименований, содержит 214 стр. печатного текста, 25 рисунков.
