Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ современных решений в области автомати зации учета потребляемой электроэнергии и постановка задач исследования 11
1.1 Обзор и классификация существующих АСКУЭ 11
1.2 Процесс электроснабжения бытовых потребителей как объект управления 17
1.3 Постановка задач исследования 25
2 Основные прршципы функционрїрования системы и математріческое моделрпюванрш канала адресного управления 28
2.1 Описание и основные принципы функционирования системы 28
2.2 Обобщенная математическая модель системы 36
2.3 Прогнозирование среднего времени задержки при передаче команд адресного радиоуправления на основе математического моделирования 43
Выводы по главе 2 49
3 Математрическое моделрпюванрїе системы абонентского обслуживания АСКУЭ 50
3.1 Математическая модель системы абонентского обслуживания 50
3.2 Численный метод расчета ожидаемого экономического эффекта от внедрения предлагаемой системы 55
Выводы по главе 3 58
4 Комплекс программ ршформационного сопровождения аскуэ бытовых потребителей 59
4.1 Назначение и структура базы данных программного комплекса «ЭЛИС-Электро» 59
4.2 Проектирование и нормализация структуры базы данных 60
4.3 Клиентская программа «ЭЛИС-Электро» 67
4.4 Управление доступом и безопасностью системы 80
4.5 Программное обеспечение сайта «ЭЛИС-online» 82
Выводы по главе 4 84
Основные результаты работы и выводы 86
Библиографический список
- Процесс электроснабжения бытовых потребителей как объект управления
- Обобщенная математическая модель системы
- Численный метод расчета ожидаемого экономического эффекта от внедрения предлагаемой системы
- Проектирование и нормализация структуры базы данных
Введение к работе
История систем автоматизации энергоучета в нашей стране берет свое начало в 70-х годах минувшего века. Изначально данные системы были ориентированы на оперативный контроль электропотребления на промышленных предприятиях и в энергосистемах СССР [1,2]. Однако, с переходом к рыночным отношениям между производителями и потребителями электроэнергии, возникла необходимость автоматизированного контроля и управления процессом электроснабжения бытовых потребителей и, в частности, в сетях с напряжением 0,4 кВ. С постепенным уходом от существующего в России перекрестного субсидирования и доведением тарифов на электроэнергию до уровня ее себестоимости неуклонно возрастает и потребность предприятий энергосбыта в использовании эффективной системы, которая смогла бы реализовать контроль за энегопотреблением бытовых абонентов, а также обеспечить своевременную и полную оплату ими потребленных энергоресурсов.
Как показывает мировой опыт [3,4], при повышении доли доходов от бытовых потребителей свыше 20 % в общей сумме доходов энергокомпании необходимо принятие дополнительных мер по обеспечению «собираемости» платежей. В числе данных мер предусматривается внедрение эффективной автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) в сетях 0,4 кВ.
В дальнейшем изложении, если иное не оговорено отдельно, под сетями электроснабжения будем понимать электросети с напряжением 0,4 кВ.
В настоящее время насчитывается множество разнообразных модификаций АСКУЭ, большинство из которых еще не получили достаточного распространения. В некоторых случаях это связано с техническими ограничениями заложенного в них метода, в других - с достаточно высокой стоимостью внедрения и затратами на эксплуатацию, которые ставят под сомнение экономическую эффективность внедрения подобных систем. По нашему мнению, это является следствием упущения на этапе их разработки некоторых важных особенностей электроснабжения, характерных для российских электросетей.
Вместе с тем экономическая ситуация в отрасли оставляет совсем мало времени на разработку оптимальной системы, способной упорядочить взаимоотношения бытовых потребителей и электроснабжающих организаций с учетом специфики данного сектора. Об этом свидетельствует как постепенное возрастание доли доходов от электроснабжения бытовых потребителей в общей сумме доходов предприятий энергосбыта, так и тесно связанный с данным процессом рост коммерческих потерь за счет задержки оплаты и неплатежей абонентов.
Настоящая диссертационная работа посвящена решению научной проблемы в области коммерческого учета электроэнергии, состоящей в разработке как математических моделей, так и комплекса программ, направленных на снижение коммерческих потерь и повышение эффективности использования электроэнергии с применением АСКУЭ. Диссертация выполнена в рамках приоритетного направления развития науки, технологий и техники Российской Федерации (Пр-577 от 30.03.2002 г.) «Энергосберегающие технологии».
В первой главе диссертации проведен необходимый анализ сложившейся ситуации в сфере электроснабжения бытовых потребителей. Здесь же представлен обзор наиболее типичных решений в области автоматизации учета электроснабжения и их классификация с учетом специфики управляющих воздействий. Далее выделены основные особенности процесса энергоснабжения бытовых потребителей и определяется наиболее значимые требования, предъявляемые к АСКУЭ. В завершение, на основании проведенного анализа, сформулированы цель и задачи исследования.
Вторая глава посвящена построению обобщенной математической модели функционирования АСКУЭ на основе современного математического аппарата живых сетей Петри, а также разработке численных алгоритмов управления технологическим процессом электроснабжения потребителей, направленных на снижение коммерческих потерь, предприятия энергосбыта. Кроме того, подробно рассмотрена математическая модель канала адресного радиоуправления, по-
зволяющая более точно прогнозировать величину среднего времени задержки при передаче управляющих команд.
В третьей главе диссертации на основании полученных экспериментальных данных построена адекватная процессу математическая модель системы абонентского обслуживания рассматриваемой АСКУЭ, учитывающая использование современных методов платежей по скретч-картам оплаты с применением голосовых IVR-сервисов и Интернет-сайта. Созданная модель позволила определить оптимальные уровни обслуживания по каждому из узлов рассматриваемой системы, что служит одним из этапов при разработке бизнес-плана по внедрению системы на предприятии энергосбыта. Кроме того, показана возможность поэтапного ввода системы и проведен численный расчет экономической эффективности АСКУЭ.
Ядро четвертой главы диссертации представляет собой разработанный программный комплекс, обеспечивающий эффективное информационное сопровождение функционирования предложенной структуры АСКУЭ. Он является универсальным программным обеспечением, сочетающим модули диспетчерского управления, технической службы, отдела по работе с абонентами и дилерских пунктов приема платежей. Используемая система безопасности и проверки подлинности пользователей позволила ограничить или полностью запретить доступ к отдельным разделам системы для каждой из групп пользователей. Четвертая глава содержит подробное описание разработанного интернет-клиента, позволяющего организовать прием платежей за потребленную электроэнергию через защищенное SSL-соединение в глобальной сети Интернет.
Часть работ, касающаяся проведенных исследований, разработки и последующего внедрения электронного счетчика электроэнергии АСКУЭ с дистанционным управлением по радиоканалу, выполнялась автором в рамках госбюджетной НИР 0120.0 501376. В качестве производственной базы для проведения исследования были выбраны ОАО «Мытищинский электротехнический завод» (г.Мытищи, Московская область) и ООО «НПФ "Электронные информационные системы"» (г.Шахты, Ростовская область). В результате тесного со-
7 трудничества со специалистами вышеуказанных компаний были сформулированы, обобщены и решены ряд актуальных для производства задач.
На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:
1. Обобщенная математическая модель функционирования АСКУЭ,
дающая возможность определить устойчивость рассматриваемой системы
управления при внешних воздействиях.
Математическая модель обработки команд адресного радиоуправления в АСКУЭ, позволяющая добиться наиболее точного прогноза средней задержки при передаче управляющего трафика по симплексному радиоканалу, а также алгоритмы управления технологическим процессом электроснабжения потребителей с использованием АСКУЭ, позволяющие снизить коммерческие потери предприятия энергосбыта.
Способ выявления несанкционированного потребления электроэнергии с использованием рассматриваемой АСКУЭ.
Математическая модель центра приема платежей, учитывающая возможности оплаты путем внесения наличных средств в офисах обслуживания абонентов и альтернативные способы оплаты.
Разработанное автором программное обеспечение комплекса «ЭЛИС-Электро» и сайта информационной поддержки АСКУЭ.
Новизна научных результатов, полученных в диссертационной работе, состоит в следующем:
Разработанная обобщенная математическая модель функционирования системы отличается от существующих рассмотрением АСКУЭ в качестве дискретной системы управления.
Предложенная математическая модель обработки команд адресного радиоуправления, отличается от существующей модели на основе системы массового обслуживания с экспоненциальным распределением времени обработки команд, тем, что позволяет повысить точность оценки среднего времени задержки управляющего трафика.
Построенная математическая модель центра приема платежей отличается от существующих тем, что позволяет оценить оптимальные уровни обслуживания абонентов с учетом использования альтернативных методов оплаты, путем решения условно экстремальной оптимизационной задачи методом неопределенных множителей Лагранжа.
Предложенные численные алгоритмы выявления несанкционированного потребления электроэнергии абонентами являются новыми (патент РФ № 2251703).
Разработанный комплекс программ «ЭЛИС-Электро» и программное обеспечение сайта АСКУЭ, основанные на предложенных в диссертационной работе моделях, принципах и алгоритмах, являются новыми, что подтверждается свидетельствами об официальной регистрации № 2005612103 и 2005612104.
Практическая значимость состоит в разработке и последующем внедрении универсального программного комплекса управления АСКУЭ, объединяющего в едином модуле технологические, организационные и диспетчерские функции, а также создание программного обеспечения сайта информационной поддержки с учетом возможности приема платежей по скретч-картам оплаты в режиме реального времени.
По результатам диссертационной работы был получен патент Российской Федерации №2251703 на способ выявления несанкционированного потребления электроэнергии, использующий алгоритм, предложенный в диссертации.
Программное обеспечение комплекса «ЭЛИС-Электро» зарегистрировано в государственном реестре программ для ЭВМ, а на каждый из двух программных продуктов получено свидетельство об официальной регистрации в Федеральном институте промышленной собственности Российской Федерации.
Результаты диссертационной работы были внедрены в производство на ОАО «Мытищинский электротехнический завод» при организации серийного производства компонентов АСКУЭ. Кроме того, они успешно используются в учебном процессе при преподавании ряда дисциплин студентам, магистрантам
9 и аспирантам Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса и Волгодонского института сервиса ЮРГУЭС.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения системы с использованием предложенных математических моделей, численных алгоритмов и разработанного в диссертации программного обеспечения составляет 857,9 тыс. рублей за счет снижения коммерческих потерь при организации учета потребляемой электроэнергии.
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
I-III Всероссийских симпозиумах по прикладной и промышленной математике. Секция «Нелинейное моделирование и управление» (г.Сочи, Самара, Йошкар-Ола, 2000-2002 гг.);
II-III Всероссийских научно-технических конференциях «Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве». Секции «Компьютерные технологии в математических исследованиях» и «Моделирование информационных процессов и систем» (г.Нижний Новгород, 2000-2001 гг.);
II Международной научно-практической конференции «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах». Секция «Математическое моделирование и алгоритмизация технических процессов» (г.Новочеркасск, 2001 г.);
Международной научно-практической конференции «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике». Секция «Математическое моделирование информационно-измерительных систем» (г.Новочеркасск, 2001 г.);
XIV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях». Секция «Информатизация технических систем и процессов» (г.Смоленск, 2001 г.);
Межвузовской научной конференции «Информационные технологии в науке и образовании». Секция «Математическое моделирование технических процессов и систем» (г.Волгодонск, 2001 г.);
I Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы математики и естествознания». Секция «Математическое моделирование и программирование» (г.Нижний Новгород, 2002 г.);
Международной конференции «Общие проблемы управления и их приложения». Секция «Математическое моделирование технических систем и процессов» (г.Тамбов, 2003 г.);
XVI Международной научной конференции ММТТ. Секция «Компьютеризация и интеллектуализация технологических процессов» (г.Ростов, 2003 г);
VI Межрегиональной конференции с международным участием
«Управление в технических, социально-экономических и медико-
биологических системах». Секция «Математическое моделирование информа
ционно-измерительных систем» (г.Новочеркасск, 2005 г.);
XVIII Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях». Секция «Математическое моделирование»(г.Казань, 2005 г);
Выездной сессии секции энергетики ОЭПП РАН «Альтернативные и ес-тественновозобновляющиеся источники энергии и энергосберегающие технологии, экологическая безопасность регионов». Секция «Математическое моделирование технологических процессов» (г.Ессентуки, 2005 г.);
3 международных конференциях, ежегодных научно-технических конференциях и семинарах на базе ЮРГУЭС (г.Шахты, 1999-2005 гг.).
Результаты работы докладывались и получили положительную оценку на научных семинарах кафедры «Прикладная математика» ЮРГТУ и Лаборатории математических исследований ИПМИ ВНЦ РАН и ЮРГУЭС.
По материалам диссертации опубликована 21 работа, из них 12 научных статей (в том числе 5 без соавторов), 8 докладов на научных конференциях (в том числе 2 без соавторов).
Автор выражает глубокую признательность кандидату технических наук, доценту Сапронову Андрею Анатольевичу, выступившему в качестве научного консультанта по данной работе.
Процесс электроснабжения бытовых потребителей как объект управления
В отличие от промышленных систем контроля и учета электроэнергии, которые ориентированы преимущественно на организацию рационального использования энергоресурсов, перед АСКУЭ бытовых потребителей ставятся несколько иные задачи, главной из которых является снижение потерь электроэнергии. Отметим, что в целом фактические потери электроэнергии (т.е. разница между отпущенной в сеть и оплаченной электроэнергией) складываются из четырех составляющих [3, 22, 23]:
а) Технические потери электроэнергии, обусловленные физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям и выражающимися в преобразовании части электроэнергии в тепло в элементах сетей;
б) Расход электроэнергии на собственные нужды подстанций, необходи мый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и жизнедеятельности обслуживающего персонала [23];
в) Потери электроэнергии, обусловленные инструментальными погреш ностями ее измерения;
г) Коммерческие потери, обусловленные хищениями электроэнергии, не соответствием оплаты за электроэнергию бытовыми потребителями показаниям счетчиков, задержкой платежей; неоплатой счетов и другими причинами в сфе ре организации контроля за потреблением электроэнергии. Их значение опре деляют как разницу между фактическими (отчетными) потерями и суммой пер вых трех составляющих, представляющих собой технологические потери.
Структура фактических потерь электроэнергии в энергосистемах схематически показана на рис. 1.2 [22].
В настоящее время во многих компаниях наблюдается рост потерь электроэнергии [24, 25]. В отдельных АО-энерго относительные потери достигли 15-20 %, а в муниципальных городских и районных электрических сетях их доля составляет 25-50 % [22, 24]. Основной причиной сложившейся ситуации является рост коммерческих потерь, большая часть которых приходится на электрические сети с напряжением 0,4 кВ [4, 25].
Условно в структуре коммерческих потерь предлагается выделять четыре группы составляющих [22, 25]:
а) Потери из-за погрешностей системы учета электроэнергии (дополни тельные инструментальные потери), обусловленные заниженными классами точности, а также ненормированными условиями работы измерительных транс форматоров тока, напряжения и счетчиков. По оценочным данным [25, 26], 33 % индукционных счетчиков уже через год работы начинают искажать показа ния, а через 2 года их количество увеличивается до 97 %. При этом они могут лишь недоучитывать потребленную электроэнергию [26], что со временем при водит к потерям в размере до 7-10 % [27].
б) Потери при выставлении счетов, обусловленные недостаточной или ошибочной информацией о заключенных договорах, использовании специаль ных тарифов и льгот. Их доля в структуре коммерческих потерь минимальна [26].
в) Потери из-за хищений электроэнергии, обусловленные несанкциониро ванным подключением потребителей, мошенничеством с приборами учета и аналогичными факторами. Их доля в структуре коммерческих потерь часто сравнима с дополнительными инструментальными потерями. Стоит отметить, что в сельской местности и районах индивидуальной жилой застройки уровень потерь из-за хищений электроэнергии, как правило, выше, чем для городских многоэтажных кварталов [4, 25].
г) Потери при востребовании оплаты, обусловленные оплатой позже ус тановленной даты, долговременными или «безнадежными» долгами и неопла ченными счетами.
Как показывает практика, в структуре финансовых потерь электроснаб-жающей организации значительную роль играют именно потери, относящиеся к последней группе (т.е. обусловленные неоплатой электроэнергии и задержками платежей) [3,4,26].
При этом, по оценкам специалистов [24, 25, 28], уровень оплаты электроэнергии населением колеблется по отдельным энергоснабжающим предприятиям в широких пределах - от 30 до 95 %, - составляя в среднем по стране 65-70 %.
По мнению специалистов энергосбыта [22, 24, 28], бытовых потребителей электроэнергии можно условно разделить на четыре категории (рис. 1.3). К первой, составляющей около 50 %, относятся абоненты, стабильно оплачивающие электроэнергию до 10 числа следующего месяца (т.е. в сроки, оговоренные договором). Условно абонентов данной категории можно назвать «образцовые плательщики».
Вторая категория — «забывчивые плательщики» — включает в себя платежеспособных абонентов, готовых своевременно оплачивать потребленную электроэнергию при наличии постоянных или периодических напоминаний. По приблизительным подсчетам [28] к этой группе относится до 32 % от общей абонентской базы.
Обобщенная математическая модель системы
Рассматриваемая АСКУЭ представляет собой дискретную систему, для описания которой в качестве базовой информации можно использовать данные о логической взаимосвязи событий и условий их совершения [62, 63, 113].
Преимуществом данного метода является возможность абстрагироваться от конкретных физических и функциональных особенностей компонентов системы. Такого рода представление приводит к построению асинхронной модели функционирования АСКУЭ, позволяющей избежать ряд недостатков, свойственных синхронным моделям дискретных систем, в числе которых [64, 112]:
а) Необходимость учитывать состояние всех компонентов при каждой смене ее общего состояния, что делает модель громоздкой, особенно в тех слу чаях, когда локальные изменения касаются небольшого фрагмента системы;
б) Исчезновение информации о причинно-следственных связях между со бытиями в системе. В синхронных моделях затруднительно выразить конфлик ты между компонентами (из-за ресурсов) или ожидание одним компонентом результатов работы других компонентов. Кроме того, при совершении двух со бытий одновременно такая модель не может дать ответ, имеется ли в этом фак те какой-то функциональный смысл, или же это просто совпадение;
в) В ряде случаев при разработке моделей дискретных систем представ ляется затруднительным указать точное время реализации событий. Это объяс няется многообразием предваряющих события условий, сложностью их полно го учета и верного описания, а также действием сложной и запутанной системы причин и следствий, определение которых на временной шкале чрезвычайно затруднительно или не представляется возможным.
При построении и последующем анализе асинхронной математической модели АСКУЭ воспользуемся математическим аппаратом сетей Петри [64-68] как наглядным и эффективным способом изучения сложной системы.
Построение модели в терминах сетей Петри заключается в представлении дискретной системы как структуры, образованной элементами двух типов - событиями и условиями [64]. События выражают действия, реализация которых управляет состояниями системы. Состояния задаются в виде сложных условий, формулируемых как предикаты с переменными в виде простых условий. Таким образом, возможность наступления событий обеспечивается только в том случае, когда соответствующие предикаты принимают истинное значение. Условия, выполнение которых обеспечивает истинность предикатов, называют «до-условиями» (или предпосылками). В результате реализации события объявляются истинными все простые условия, связанные с данным событие отношением «выполняется после». Данные условия называют «пост-условиями» (или прямыми следствиями) [65, 69]. Графическое описание процесса функционирования системы в виде сети Петри осуществляется при помощи абстрактных символов из двух непересекающихся алфавитов, называемых множеством переходов и множеством мест, которые соответствуют событиям и условиям [64]. Последовательная реализация событий в системе отображается в сети в виде последовательного срабатывания переходов. При этом срабатывание перехода сопровождается изъятием из всех входных мест по одному маркеру и объявлением истинными всех постусловий.
Таким образом, сеть представляет собой тройку (P,T,F), где Р - непустое множество элементов сети, называемых местами, Т- непустое мнжество элементов сети, называемых переходами, F — отношение инцидентности: FcPxTuTxP. (2.1) Для данной сети выполняются следующие условия [64]: 1)РпГ = 0; 2) (F 0) л (V є Р и Т, Зу є Р и Т: xFy v yFx); # ш
3) если для произвольного элемента сети хеХ обозначить через хмножество его входных элементов { I FJC}, а через х - множество его выходных элементов {_y;cFy},TO
УРі.Рг єР:( 1=,р2)л(р1" =/ ;)= (A = А )-Для дальнейшего анализа системы необходимо построить математическую модель рассматриваемой АСКУЭ в виде сети Петри, - то есть представить ее в виде совокупности событий и условий. Начнем с рассмотрения подсистемы управления, реализованной на базе исполнительного абонентского устройства (ИАУ, см. стр. 14), которой соответствует сеть, представленная на рис.2.4, на котором места соответствуют следующим ситуациям: рх - штатный режим работы ИАУ (без ограничения потребляемой мощности); р2 - выдача на экран ИАУ предупреждения о необходимости пополнения счета денежными средствами; рг - поступление средств (или подтверждения об их поступлении) в базу данных предприятия энергосбыта; рл — получение ИАУ абонента радиокоманды пополнения лимита на сумму, соответствующую размеру поступившего платежа; р5 - информация о предстоящем введении «щадящего» режима ограничения мощности с указанием ее порогового значения; Рб» Pz информирование абонента (путем индикации на экране ИАУ) о необходимости пополнения лицевого счета; р7 - изменение текущих показаний ИАУ ниже уровня L2; р9 - изменение текущих показаний ИАУ ниже уровня L3; р10 — работа ИАУ в режиме отключения нагрузки абонента (на входе устройства присутствует напряжение питания, что позволяет информировать абонента о величине возникшей задолженности и способах ее ликвидации, однако до пополнения лимита напряжение 220 В на выход ИАУ не подается).
Численный метод расчета ожидаемого экономического эффекта от внедрения предлагаемой системы
Экономический эффект, ожидаемый от внедрения описанной АСКУЭ, складывается из уменьшения коммерческих потерь при востребовании оплаты Пот (1.1), а также от сокращения числа пунктов приема платежей за счет предоставления абонентам возможности производить оплату через дилерские пункты и при помощи карт экспресс-оплаты. Причем, вторая составляющая занимает в общей сумме экономической эффективности относительно незначительную часть, - в то время как сокращение коммерческих потерь дает значительный выигрыш.
В соответствии с данными, приведенными в первой главе настоящей работы, сумма коммерческих потерь составляет в среднем около 22 % от общего объема отпущенной электроэнергии, из них 80 % приходится на потери при востребовании оплаты (1.1). Таким образом, в идеальном случае внедрение рассматриваемой АСКУЭ способно снизить потери предприятия энергосбыта в среднем на 0,22 0,8 = 0,176 или 17,6 % от общего объема отпущенной электроэнергии.
Здесь стоит отметить, что экономический эффект от внедрения системы в значительной степени зависит от выбора территории (город, пригород, поселок), количества потребляемой электроэнергии и социальной обстановки в регионе.
Для дальнейших расчетов возьмем данные по г. Шахты, для которого по данным за сентябрь 2003 г. объем отпущенной электроэнергии составил 24 291 527 кВт-ч при наличии 152 451 точек учета. При этих показателях средняя величина суммарных коммерческих потерь достигла величины 9 435 824 кВт-ч, что составляет 39,46 % от общего количества электроэнергии, отпущенной потребителям.
Рассчитаем теперь затраты на внедрение системы и найдем период ее окупаемости. Для этого примем соотношение количества городской (многоэтажной) застройки к коттеджной как 4:6.
Для определения экономической эффективности внедрения АСКУЭ в результате модернизации сети приема платежей (абонентский отдел) с учетом рекомендаций, приведенных в предыдущем параграфе, воспользуемся следующей формулой [98]: где Э- годовой экономический эффект; С,- себестоимость одной платежной транзакции при использовании традиционной системы расчетов за электроэнергию; С2 - себестоимость платежной транзакции при использовании
АСКУЭ; Кх - удельные капиталовложения до внедрения АСКУЭ и унифицированного способа расчетов; К2 — удельные капиталовложения после внедре ния АСКУЭ; є - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений, рассчитываемый по формуле ф 8 = \1ток = {сх-с2)1{к2-кх\ Q - годовой объем транзакций (будем считать данную величину постоянной до и после внедрения АСКУЭ).
Себестоимость платежной транзакции до внедрения АСКУЭ определяется по формуле [98-100]: C /Q, (3.5) где 3j - годовые затраты (эксплуатационные расходы) на обработку транзак Ф ций до внедрения АСКУЭ.
Себестоимость транзакции после внедрения системы можно определить по формуле [98-99, 114]: c2=ZVe С3-6) где 32 - годовые затраты на обработку платежной информации после внедрения АСКУЭ.
Отметим, что сумма затрат 3 включает в себя прямые и косвенные за траты: 2-і з/пл + Зам + Зпом + Зэл + Звспоб + орем + Зпркосв, (3.7) где Зз/пл — годовой фонд основной и дополнительной заработной платы персонала с учетом отчислений на социальное страхование; 3 — сумма годовых амортизационных отчислений от стоимости оборудования; Зэл - стоимость электроэнергии для производственных нужд; 3 — годовая стоимость ремонта оборудования; Зпом - стоимость содержания помещения; Звспоб — стоимость материалов и запасных частей; Зпркосв - годовая сумма прочих косвенных (общехозяйственных) расходов.
Таким образом, с учетом стоимости компонентов АСКУЭ, период окупаемости проекта составит 2,89 года. А экономический эффект - 857 920 рублей.
1. Разработана математическая модель центра приема платежей, отли чающаяся от существующих тем, что позволяет оценить нагрузку на систему обслуживания абонентов предприятия энергосбыта с учетом использования альтернативных методов оплаты наряду с традиционными платежами через кассы предприятия энергосбыта.
2. На основании рассмотрения многоканальной системы (М/М/с): (GD/oo/oo) и с применением метода неопределенных множителей Лагранжа бы ли получены расчетные выражения для вычисления оптимального уровня об служивания по каждому их каналов абонентского обслуживания АСКУЭ. Кор ректное применение данной математической модели позволяет снизить время ожидания обслуживания в системе и оптимально распределить нагрузку на сеть управления.
3. Ожидаемый экономический эффект от внедрения системы зависит от специфики ее внедрения, территории обслуживания, количества точек учета и ряда других факторов. Применительно к сети учета потребления электроэнер гии бытовыми потребителями г. Шахты (152451 точка учета) экономический эффект составляет 857 920 руб/год.
Проектирование и нормализация структуры базы данных
При проектировании базы данных реляционной СУБД основной целью разработки логической модели данных является создание точного представления данных, связей между ними и требуемых ограничений. Для достижения этой цели необходимо было, прежде всего, определить подходящий набор таблиц. Метод, который был использован для решения последней задачи, называется нормализацией.
Наиболее важные на практике нормальные формы отношений основываются на фундаментальном в .теории реляционных баз данных понятии функциональной зависимости. Для дальнейшего анализа и проектирования введем несколько определений [114].
В таблице R атрибут Yфункционально зависит от атрибутаХ(Хи Смогут быть составными) в том и только в том случае, если каждому значению X соответствует в точности одно значение Y:R.X(r)R.Y. При этом функциональная зависимость R.X (г) R. Y называется полной, если атрибут Гне зависит функционально от любого точного подмножествах
Функциональная зависимость R.X - R. Y называется транзитивной, если существует такой атрибут Z, что имеются функциональные зависимости R.X - R.Z и R.Z - R.Yn отсутствует функциональная зависимость R.Z - R.X.
Неключевым атрибутом называется любой атрибут таблицы, не входящий в состав первичного ключа. Два или более атрибута взаимно независимы, если ни один из этих атрибутов не является функционально зависимым от других.
В проектируемой базе данных программного комплекса «ЭЛИС-Электро» можно выделить следующие разделы: 1. Абоненты АСКУЭ; 2. Финансовые расчеты с абонентами; 3. Технологические данные процесса управления; 4. Настройка безопасности программного комплекса «ЭЛИС-Электро».
Рассмотрим необходимые таблицы для хранения информации об абонентах АСКУЭ. Для хранения информация о личных данных абонентов, представляется целесообразным создать таблицу «Абоненты». В это отношение должны входить первичный ключ (уникальный код абонента), ФИО, паспортные данные абонента и другие атрибуты, которые связаны с абонентом связью «один к одному» (1:1).
Для хранения информации об услугах, доступных абонентам, необходимо создать таблицу «Услуги», связанную с таблицей «Абоненты» связью многие ко многим ( : ). В таблицу «Услуги» должны входить первичный ключ, полное название услуги и ее дополнительные атрибуты. Для создания связи «многие ко многим» между таблицами «Абоненты» и «Услуги» необходимо создать дополнительную таблицу «Абоненты-Услуги», состоящую из первичного ключа и внешних ключей «Код_Абонента» и «Код_Услуги». Таблицы «Абоненты», «Услуги», «Абоненты-Услуги» и их связи приведены нарис. 4.1.
Рассмотрим степень нормализации данных таблиц. Так таблицы «Абоненты» и «Услуги» содержат только один первичный ключ, а все атрибуты этих таблиц не входящий в состав первичного ключа характеризуются полной функциональной зависимостью от этого первичного ключа, то данные таблицы находятся во второй нормальной форме (2NF).
Для того чтобы нормализовать таблицу «Абоненты» до третьей нормальной формы необходимо, чтобы каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависел от первичного ключа. В таблице «Абоненты» присутствует транзитивная зависимость атрибута «ПараметрТарифного Плана» от атрибута «Тарифный-План», поэтому нужно провести декомпозицию таблицы и выделить из нее таблицу Тарифы. Таблица «Абоненты» связана с таблицей «Тарифы» связью один ко многим (1: ). Итоговая схема связи таблиц раздела «Абоненты АСКУЭ» представлена на рисунке 4.2.
Так как на схеме отсутствуют многозначные зависимости между таблицами и все таблицы содержат возможный ключ, то таблицы находятся в пятой нормальной форме, что является итогом процесса нормализации.
Раздел «Финансовые расчеты» тесно связан с разделом «Абоненты» и должен включать в себя таблицы для хранения истории оплаты абонента и использованных им карт оплаты. Для этого необходимо создать таблицу «Оплата», содержащую первичный ключ, внешний ключ «Код_Абонента» для связи многие к одному ( :1) с таблицей «Абоненты» и такие атрибуты оплаты, как дата, сумма и способ оплаты. В этом случае таблицы находятся в пятой нормальной форме, но для устранения избыточности в текстовом атрибуте «Спо-собОплаты» имеет смысл произвести декомпозицию таблицы «Оплата» и вынести перечень способов оплаты в таблицу «СпособыОплаты», связав ее с таблицей «Оплата» связью один ко многим (1: ).
Таблица «СпособыОплаты» является открытой для редактирования администратором системы, что обеспечивает дополнительную гибкость и возможность использования новых способов приема платежей.
Для хранения данных о картах оплаты необходимо создать таблицу «Кар-тыОплаты», которая будет содержать первичный ключ, такие атрибуты карты, как стоимость, секретный ключ, признак использования и дату выпуска. Для хранения связи о картах оплаты, использованных абонентами необходимо добавить в таблицу атрибут «Код_Абонента», являющийся внешним ключом для связи многие к одному ( : 1) с таблицей «Абоненты».
