Введение к работе
з
Актуальность проблемы. Управление технологическими процессами трубопроводного транспорта газа осуществляется автоматизированными системами диспетчерского управления (АСДУ), представляющими магистральное направление развития АСУТП.
Формирование АСДУ для региональных газотранспортных обществ (ГТО) было непрерывно связано с историей развития каждого ГТО. В отсутствие единых стандартов каждое ГТО разрабатывало своё решение по АСДУ. Количество контролируемых объектов в АСДУ транспортом газа оценивается сотнями единиц, а количество обрабатываемых параметров - десятками тысяч. Единый подход к созданию АСДУ транспортом газа практически был начат только после выхода в 1998 году документа «Отраслевая система оперативно-диспетчерского управления (ОСОДУ) ЕСГ России; общесистемные технические требования».
За последние 20-25 лет появились АСДУ, которые успели не только сформироваться, но и устареть с учетом научно-технического прогресса (НТП), что определило появление новой проблемы - проблемы модернизации АСДУ.
Модернизация АСДУ — процесс совершенствования системы автоматизированного диспетчерского управления для приведения ее с учетом накопленного опыта эксплуатации и развития функционала задач управления в соответствие с новейшими, современными требованиями и нормами.
Решая задачи дальнейшего развития АСДУ, необходимо сформулировать системные проблемы, без решения которых модернизация будет иметь лишь кратковременный успех. Поэтому основным объектом развития (модернизации) должно быть базовое программное обеспечение (ПО) АСДУ транспортом газа.
Базовое ПО АСДУ транспортом газа - совокупность программных средств, необходимых для выполнения АСДУ своих функций. К базовому системному ПО АСДУ относятся: операционная система (включая систему разработки ПО, сервисные средства), SCADA-система (в частности, система управления базами данных реального времени (СУБД РВ)), драйверы связи с внешними системами, средства интеграции базового ПО (ядро).
Особая роль в базовом ПО АСДУ отводится средствам интеграции ПО,
4 которые обеспечивают взаимодействие ОС, СУБД РВ и внешних систем, взаимодействие диспетчера и вычислительной среды с помощью интерфейса.
В последние годы были сформулированы основные положения системной интеграции. Однако для развития АСДУ технологическими процессами, и, в частности, транспортом газа, соответствующие научно-методические основы еще не были разработаны. В течение жизненного цикла (ЖЦ) крупных проектов автоматизации, процедуры модернизации ПО происходят несколько раз, в то время как необходимость в обновлении аппаратной платформы возникает реже. Модернизация программно-технических средств становится практической задачей, которая должна периодически решаться с учетом достижений в области информационных технологий, являющихся катализатором НТП.
Возрастающая сложность АСУ определяет необходимость создания научно-методических основ модернизации систем управления. Трудность решения этой проблемы усиливается: ограниченностью теоретических знаний о сути интеграционных процессов, составляющих основу эволюции; и отсутствием теоретических основ построения и развития гетерогенных систем управления, к которым относится АСДУ.
В этих условиях разработка научно-методических основ модернизации базового программного обеспечения АСДУ представляется актуальной, а создание средств интеграции позволит повысить эффективность организации и ведения информационного и программного обеспечения АСДУ (п.9 паспорта специальности 05.13.06).
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка научно-методических основ модернизации базового ПО автоматизированных систем диспетчерского управления транспортом газа и средств интеграции (т.е. разработка новых сервисных функций, программного обеспечения на основе предложенной методики и др.). Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие связанные между собой задачи: анализ проблемы модернизации базового ПО АСДУ; разработка принципов и требований, которым должно удовлетворять проектируемое на этапе модернизации программное обеспечение;
определение и формулировка задач модернизации базового ПО АСДУ транспортом газа, определение очередности их реализации;
разработка (в соответствии с научно-методическими рекомендациями по модернизации базового ПО АСДУ транспортом газа) новых сервисных функций и архитектуры прикладного программного обеспечения;
разработка объектной модели, обеспечивающей переход от сформулированных требований и очередности решения задач к реализации программного обеспечения;
разработка модели оценки уровня организации АСДУ (с учетом нового программного обеспечения).
Методы исследования. В работе были использованы следующие методы исследований: системный анализ, информатика, теория автоматизированного управления, объектно-ориентированное проектирование, методы нечеткого моделирования и др..
Научная новизна. В диссертационной работе показано, что на современном этапе развития производства и достижений НТП для модернизации программно-технических систем автоматизированного управления трубопроводным транспортом газа необходимо создание ее научно методических основ. В работе впервые предложены научно-методические основы модернизации базового ПО АСДУ транспортом газа, обеспечивающие совместимость и интеграцию всех компонентов АСДУ транспортом газа.
Научно-методические основы модернизации базового программного обеспечения АСДУ составляют:
сформулированные принципы и требования, которым должно соответствовать проектируемое ПО, учитывающие модернизацию базового программного обеспечения;
рекомендации по составу задач модернизации базового ПО и очередности их реализации;
объектная модель, обеспечивающая переход от сформулированных принципов и требований к базовому ПО АСДУ к программной реализации совокупности предложенных задач модернизации.
6 модель оценки уровня организации АСДУ, позволяющая учесть проведенную модернизацию базового ПО.
Также разработаны соответствующие средства интеграции.
Практическая ценность работы. Результаты работы использованы при проектировании и разработке программного обеспечения (ООО «Ииформтрансгаз», ООО «Газпром трансгаз Москва»).
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: IV Международная научно-техническая конференция «Компьютерные технологии поддержки принятия решений в диспетчерском управлении газотранспортными и газодобывающими системами» (D1SCOM-2009) (апрель 2009 г., г. Москва.), Международная научно-техническая конференция «Автоматический контроль и автоматизация производственных процессов», (октябрь 2009 г., г. Минск).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК для защиты докторских и кандидатских диссертаций.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и приложения; изложена на 168 страницах, содержит 12 таблиц, 43 рисунка, список литературы из 122 наименований.
