Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Основные задачи системного анализа при внедрении новых информационных технологий в электроэнергетике 10
1.1 Задачи определения конфигурации информационной системы электроэнергетического мультикластера 10
1.2 Особенности мультикластерной структуры распределительной сети 30
1.3 Задачи мониторинга в мультикластерных системах 34
1.4 Формулировка цели и задачи диссертационного исследования 37
1.5 Выводы 37
Глава 2 Методика поддержки принятия решений о выборе сетевой тех нологии информационной системы энергокластера 38
2.1 Критерии оценки выбора сетевой технологии 38
2.2 Расчет наилучшего решения при выборе сетевой технологии мульти-кластера 41
2.3 Алгоритм методики поддержки принятия решений о выборе сетевой технологии информационной системы энергокластера 47
2.4 Выводы 48
Глава 3 Методика оптимизации сетевой структуры информационной системы электроэнергетического мультикластера 49
3.1 Описание исходных данных и элементов базовых множеств 49
3.2 Оптимизация сетевой структуры информационной системы электроэнергетического мультикластера 57
3.3 Алгоритм методики оптимизации сетевой структуры информационной системы электроэнергетического мультикластера 77
3.4 Выводы 79
Глава 4 Методика развертывания информационной системы монито ринга электроэнергетического мультикластера 80
4.1 Описание предметной области ИС МЭМ з
4.2 Моделирование предметной области ИС МЭМ 84
4.3 Алгоритм методики развертывания информационной системы мониторинга электроэнергетического мультикластера 113
4.4 Экономическая оценка эффективности от внедрения методики развертывания ИС МЭМ 114
4.5 Выводы 116
Заключение 117
Список использованных источников
- Особенности мультикластерной структуры распределительной сети
- Алгоритм методики поддержки принятия решений о выборе сетевой технологии информационной системы энергокластера
- Оптимизация сетевой структуры информационной системы электроэнергетического мультикластера
- Алгоритм методики развертывания информационной системы мониторинга электроэнергетического мультикластера
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время в области мониторинга параметров распределительных сетей электроэнергии возникает потребность в едином учете и хранении данных, получаемых от подстанций. Это связано, в том числе и с проведением системных мероприятий, направленных на реализацию закона об энергосбережении и энергоэффективности в Российской Федерации, требующих наличие соответствующего методического и информационного обеспечения. На сегодняшний день информационное и методическое обеспечение разрабатывается для каждой сетевой компании отдельно, что усложняет обмен технической информацией в рамках централизованной системы энергоснабжения.
С другой стороны существуют проблемы связанные с увеличением затрат поставщиков электроэнергии, основными причинами которых являются хищение электроэнергии, необоснованные энергозатраты на обеспечение функционирования систем, непредвиденные сбои в работе оборудования. Также, необходимо отметить отсутствие единого информационного обеспечения региональных электроэнергетических сетей, средств поддержки принятия решений при выборе сетевой технологии информационных систем и средств поддержки принятия решений при подборе необходимого оборудования и установки связи между ними в информационной системе. По этим причинам разработка методического аппарата для создания информационного обеспечения региональных электроэнергетических сетей является актуальной и востребованной задачей.
Степень разработанности исследования. Вопросы выбора необходимых параметров или технологий для различного рода задач на основе метода анализа иерархических систем широко освещены в трудах Т. Саати, М. Месарович, Д. Мако, И. Такахара, К. Кернс и других. В меньшей степени это коснулось поддержки принятия решений о выборе сетевой технологии на территориально ограниченном участке распределительной сети, имеющую информационную систему и вычислительную сеть.
Отдельные аспекты, связанные с математическими методами решения задач нахождения наилучших вариантов по различным критериям стоимости, надежности, качества и другим измеряемым параметрам рассмотрены в работах В. В.
Кульба, А. Г. Мамиконова, С. С. Ковалевского, С. А. Косяченко, В. О. Сиротюк, И. А. Ужастова и других. Полученные результаты в данной области нельзя считать исчерпывающими, так как недостаточно глубоко охвачены и проработаны вопросы оптимизации в сложных информационных системах различных сфер деятельности в целом.
К проблемам создания информационных систем можно отнести труды Т. А. Пьявченко, В. И. Финаева, Д. В. Манова, Ю. Я. Чукреева, М. И. Успенского, А. А. Денисова, Д. Н. Колесникова, В. Н. Волковой и других. Однако результаты, опубликованные в известных работах, посвященных разработке и автоматизации систем, не в полной мере обеспечивают требуемый уровень анализа и распределенного доступа к данным в информационной системе мониторинга, что требует разработки новых методик.
Проведенные исследования и публикации не исчерпывают всех проблем, связанных с выбором сетевой технологии для информационных систем мониторинга электроэнергетики, оптимальным по критерию минимальной стоимости выбору различного оборудования информационной системы мониторинга и установки связи между ними. Также не рассматриваются новые подходы перехода от существующих информационных систем мониторинга к единой региональной информационной системе мониторинга энергосети. Системный подход к созданию таких систем в современное время имеет активное развитие, а применимость их на практике исчисляется десятилетиями. Вопросы создания, управления и перехода к распределенным системам мониторинга требуют дальнейших исследований и разработок новых методик для создания информационных систем в сфере электроэнергетики. Поэтому существует необходимость изучения и разработки нового методического аппарата для создания информационного обеспечения региональных электроэнергетических сетей.
Объектом исследования является информационная система мониторинга электроэнергетического мультикластера.
Предмет исследования. Теоретические положения системного анализа для создания информационной системы мониторинга электроэнергетического муль-тикластера.
Цели и задачи диссертационной работы. Основной целью диссертационной работы является разработка методического аппарата для создания информа-
ционного обеспечения региональных электроэнергетических сетей. Реализация цели требует решения следующих задач:
-
Разработка методики поддержки принятия решений о выборе сетевой технологии информационной системы энергокластера.
-
Разработка методики оптимизации сетевой структуры информационной системы электроэнергетического мультикластера.
-
Разработка методики развертывания информационной системы мониторинга электроэнергетического мультикластера (ИС МЭМ).
Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке нового методического аппарата для создания информационного обеспечения региональных электроэнергетических сетей. В ходе диссертационной работы были получены следующие результаты:
-
Разработана методика поддержки принятия решений о выборе сетевой технологии информационной системы энергокластера.
-
Разработана методика оптимизации сетевой структуры информационной системы электроэнергетического мультикластера.
3. Разработана методика развертывания ИС МЭМ.
Теоретическая и практическая значимость. Результаты, изложенные в
диссертационной работе, могут быть использованы при проектировании и создании информационных систем мониторинга электроэнергетики, осуществляющих сбор, передачу и хранение распределенных данных, а также и в других различных областях.
Разработанная методика поддержки принятия решений о выборе сетевой технологии информационной системы энергокластера позволяет определить одну наиболее подходящую из всех кластерных технологий по различному роду критериев.
Методика оптимизации сетевой структуры информационной системы электроэнергетического мультикластера позволяет оптимизировать сеть по критерию минимальной стоимости необходимого оборудования и по минимальной стоимости установки связи между всеми элементами информационной системы электроэнергетического мультикластера.
Методика развертывания информационной системы мониторинга электроэнергетического мультикластера позволяет интегрировать информационную си-
стему в электроэнергетическом мультикластере, а также уменьшить трудоемкость создания при проектировании системы в целом.
Методология и методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теории множеств, метод анализа иерархий, теория графов, язык моделирования AMPL, методы целочисленного бинарного линейного программирования, объектно-ориентированный анализ информационных систем.
Информационная система разработана при помощи языка программирования C# (среда разработки приложений Microsoft Visual Studio 2012).
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Методика поддержки принятия решений о выборе сетевой технологии информационной системы энергокластера.
-
Методика оптимизации сетевой структуры информационной системы электроэнергетического мультикластера.
-
Методика развертывания информационной системы мониторинга электроэнергетического мультикластера.
Степень достоверности и апробация результатов. Основные результаты диссертации докладывались на следующих конференциях: II Международной научно-практической конференции молодых ученых посвященной 51-й годовщине полета Ю.А. Гагарина в космос (Филиал ВУНЦ ВВС «ВВА» имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина); III Международной научно-практической конференции «Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского» 18-19 декабря 2012 год (Филиал ВУНЦ ВВС «ВВА» имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина); III Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 52-й годовщине полета Ю.А. Гагарина в космос 12 апреля 2013 года (Филиал ВУНЦ ВВС «ВВА» имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина); IV Международной научно-практической конференции «Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского» 17-19 декабря 2013 года (Филиал ВУНЦ ВВС «ВВА» имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина); IV Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 53-й годовщине полета Ю.А. Гагарина в космос 12 апреля 2014 года (Филиал ВУНЦ ВВС «ВВА» имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина); V Международной научно-практической конференции
«Научные чтения имени профессора Н.Е. Жуковского» 17-18 декабря 2014 года (Филиал ВУНЦ ВВС «ВВА» имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина); V Международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 54-й годовщине полета Ю.А. Гагарина в космос 9-10 апреля 2015 года (Филиал ВУНЦ ВВС «ВВА» имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина).
Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 16 научных работ, из них: 7 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ [–]; 9 статей в научных журналах и материалах конференций. Получено одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ [].
Личный вклад автора. Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно с соавторами, причем вклад диссертанта был определяющим.
В диссертационном исследовании автором обоснованы теоретические положения системного анализа построения информационных систем мониторинга электроэнергетического мультикластера и создан методический аппарат, включающий в себя:
-
Разработанную методику поддержки принятия решений о выборе сетевой технологии информационной системы энергокластера.
-
Разработанную методику оптимизации сетевой структуры информационной системы электроэнергетического мультикластера.
-
Разработанную методику развертывания информационной системы мониторинга электроэнергетического мультикластера.
На основе результатов исследований был разработан методический аппарат для создания информационного обеспечения региональных электроэнергетических сетей.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 141 страница машинописного текста, включая 68 рисунков, 2 таблицы и 4 приложения. Библиография включает 67 наименование на 9 страницах.
Особенности мультикластерной структуры распределительной сети
На сегодняшний день в мире более 80 % компьютеров собраны в различные информационно-вычислительные сети - от локальных сетей в домах и офисах до глобальных сетей на разных промышленных предприятиях. Всемирная тенденция к соединению вычислительных машин в сети связана с рядом очень важных причин, таких, как скорость передачи информации, возможность быстро обмениваться данными между людьми в сети, принимать и передавать сообщения не покидая своих рабочих мест, способность молниеносно получать разную информацию из любого местоположения на земле, а также обмен данными между компьютерами предприятий, работающих под различным программным обеспечением. В электроэнергетике при построении мультикластерных систем используются компьютерные сети [37]. Они выполняют роль коммуникационной основы связи между несколькими энергокластерами [22; 66], входящими в данную систему. Под мультикластером подразумевают энергетическую систему, состоящую из нескольких энергокластеров, объединенных в сеть и использующих специальное программное обеспечение, позволяющее им функционировать как единая вычислительная система, применяемая для решения научных или инженерных задач [63]. В настоящее время при развертывании информационной системы в электроэнергетике актуальной проблемой является отсутствие методики определения наилучшего выбора по критерию минимальной стоимости соответствующего варианта оборудования и по минимальной стоимости связи между местами размещения элементов сети электроэнергетического мультикла-стера. При построении сети электроэнергетического мультикластера, ее конфигурация должна определяться требованиями, предъявляемыми к ней, а также финансовыми возможностями компании-заказчика и базируется на технологиях и принятых во всем мире стандартах построения вычислительной сети [38]. Исходя из требований, в каждом отдельном случае должна быть определена своя индивидуальная конфигурация и выбраны места размещения устройств информационной системы в целом. Первоначальные эксперименты в измерении и управлении работой машин на определенном расстоянии относят к концу XIX века [51]. Тогда-то, в 1905 году, французским ученым Э. Бранли и был предложен термин "телемеханика". Первоначально с понятием "телемеханика"людям представлялось управление по радио военными объектами, находящимися в движении. Были примеры использования техники для боя, оснащенной различными устройствами управления на расстоянии, еще в 1914-1918 гг.
Использование телемеханики в мирных целях началось еще в 1920-х гг. XX века на ж/д ветке: телеуправление стрелками для путей и оповещение было произведено 1927 года в штате Огайо (США) на железнодорожном полотне длиною около 70 км. В 1930 году советский союз запустил первый во всем мире радиозонд с необходимым оборудованием для телеизмерения.
В 1933 году Московская энергосистема ввела в эксплуатацию первый прибор телесигнализации. В 1935-36 гг. уже началось практическое применение приборов телемеханики. Также было реализовано телеуправление стрелками и сигналами на Московско-Рязанской железной дороге. В начале 1940 года [51] в городе Москва, введено централизованное телеуправление освещением всех улиц.
Сегодня системы телемеханики широко применяются на предприятиях химической, атомной, металлургической, горнодобывающей промышленности, телемеханизированных электрических станциях и подстанциях, насосных и компрессорных станциях (на нефте- и газопроводах, в системах ирригации и водоснабжения), ж/д. узлах и аэропортах, усилительных и ретрансляционных установках на линиях связи, системах охранной сигнализации, и с каждым годом растет число энергетических объектов, оборудованных средствами телемеханики.
Внедрение системы телемеханики способствует сокращению численности обслуживающего персонала, уменьшению простоя аппаратуры, освобождению человека от работы в экологически вредных для здоровья условиях. Огромный смысл телемеханика получает в связи с созданием автоматизированных систем управления (АСУ).
Также применительно к авиации, ракетной технике и космическим кораблям телеуправление и телеизмерения получили название радиоуправление и ра 12 диотелеметрия. К основным средствам телемеханизации относят устройства телеуправления, телесигнализации, телеизмерения, источники питания, соответствующие диспетчерские пункты и пульты.
Телеуправление – это передача на неопределенное расстояние сигнала, который может воздействовать на исполнительный механизм любой установки. Телеуправление может использоваться на объектах без постоянного контроля персонала, а также может применяться на предприятиях с непрерывным дежурством персонала, естественно при условиях каждодневного и производительного использования. Для телеуправляемых установок операции телеуправления, как и действие устройств защиты и автоматики, не смогут требовать дополнительных переключений на месте. При относительно равных затратах и различных показателях систем лучшим вариантом становится автоматизация перед телеуправлением[46].
Телесигнализация – это передача на расстояние сигналов о состоянии контролируемых установок. Телесигнализация может использоваться: – для показа на положения и состояния основного коммутационного оборудования установок, которые находятся в оперативном управлении или ведении диспетчерских пунктов, имеющих большую значимость для разных режимов функционирования энергосистемы; – для внесения информации в вычислительные аппараты или устройства обработки необходимой информации; – для передачи аварийных и предупреждающих сигналов. Телесигнализация с устройств, находящихся в управлении многих диспетчерских пунктов, может передаваться на диспетчерский пункт с помощью ретрансляции или отбора с нижестоящего диспетчерского пункта.
Передача информации может производиться не больше одной ступени ретрансляции. Для определения положения и состояния установок может использоваться как датчик - один вспомогательный контакт или контакт реле-повторителя.
Алгоритм методики поддержки принятия решений о выборе сетевой технологии информационной системы энергокластера
Места размещения устройств информационной системы электроэнергетического мультикластера Места размещения устройств сбора данных. Устройства сбора данных [47] должны располагаться в легкодоступных для обслуживания и с очень низкой степенью влажности помещениях, в большом и не узком для работы месте с температурой зимой не ниже 0С. Разрешается размещение устройств сбора данных в неотапливаемых помещениях и коридорах распределительных устройств электростанций и подстанций, а также в шкафах наружной установки. При этом имеет место быть их утепление в зимнее время, при помощи утепляющих шкафов, колпаков с подогревом воздуха внутри них электрической лампой или нагревательным элементом для обеспечения внутри колпака положительной температуры не больше +20С.
Устройства сбора данных, предназначенные для учета электроэнергии, вырабатываемой генераторами электростанций, следует устанавливать в помещениях со средней температурой окружающего воздуха +15 — +25С. При отсутствии таких помещений счетчики рекомендуется помещать в специальных шкафах, где должна поддерживаться указанная температура в течение всего года.
Места размещения устройств сбора и передачи данных. УСПД [64] должны располагаться в закрытых помещениях, не имеющих агрессивных паров и газов. Установка и эксплуатация приборов учета электрической энергии должна осуществляться в соответствии с требованиями правил устройства электроустановок и инструкций заводов-изготовителей.
При установке УСПД вне помещений, нужно учитывать степень защиты оборудования от проникновения воды и посторонних предметов. Конструкция крепления должна обеспечивать возможность удобной установки, проверки и съема при замене с лицевой стороны панели. Измерительный комплекс должен быть защищен от несанкционированного доступа для исключения возможности искажения результатов измерений. Места размещения центров обработки данных. Центры обработки данных [49] необходимо размещать в сейсмически неактивных зонах. Если же это не представляется возможным, нужно принять соответствующие меры по обеспечению сейсмической устойчивости здания ЦОД. Так же при выборе места под здание ЦОД необходимо чтобы уровень подземных вод проходит ниже самого низкого уровня здания и коммунальных трубопроводов. Также следует избегать территорий, по которым в последние 100 лет проходили поймы рек, которые расположены вниз по течению от плотины или дамбы, а также заболоченные территории или природоохранной зоны. Также нежелательно размещать ЦОД в районах с высоким риском возникновения торнадо, ураганов, шквальных ветров или песчаных бурь. Если это невозможно, то необходимо обеспечить соответствие требованиям по устойчивости к ветровым нагрузкам всех строительных конструкций на такой местности.
Не следует выбирать для ЦОД место, где работа электрогенераторов будет инициировать проблемы экологического характера. Также не стоит строить ЦОД в местах выше отметки 3000 метров над уровнем моря, поскольку более низкая плотность воздуха существенно ухудшает работу систем охлаждения воздуха. Также при выборе места следует учитывать уровень шумов, создаваемых вспомогательным оборудованием ЦОД, таким, как дизельгенераторная установка и система охлаждения воды башенного типа. Данный уровень шумов должен соответствовать допустимым для выбираемой территории.
Описание устройств технологической сети электроэнергетического мульти-кластера Счетчики, устройства сбора данных. Счетчик — специальный прибор, предназначенный для измерения потребления электроэнергии переменного или постоянного тока. Принцип работы электросчётчика зависит от типа конструкции самого прибора.
Так, в электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика. Магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика. В электрическом счетчике электронного типа переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии [52]. Счетчики электроэнергии классифицируются: По типу подключения: – счетчики прямого включения в силовую цепь; – счётчики трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы. По измеряемым величинам: – однофазные (измерение переменного тока 220В, 50Гц); – трехфазные (380В, 50Гц). Современные электронные трехфазные счетчики поддерживают однофазный учет.
По конструкции[52]:
1. Индукционные (электромеханические электросчетчики) - счетчики, в которых магнитное поле статических токопроводящих катушек действует на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент - это диск, через который проходят токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество потребленной энергии, в данном случае, прямо пропорционально числу оборотов этого диска;
2. Электронные (статический электросчетчик) - счетчики, переменный ток и напряжение которых воздействуют на твердотельные (электронные) части, создающие на выходе импульсы, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. Измерения активной энергии такими электросчетчиками выполняются на преобразовании аналоговых входных сигналов тока и напряжения в счетный импульс. Измерительный элемент электронного электросчетчика служит для создания на выходе необходимых импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии. Механизм счета представляет собой электромеханическое или электронное устройство, состоящее из запоминающего устройство и дисплея;
Оптимизация сетевой структуры информационной системы электроэнергетического мультикластера
Добавить ЦОД в область видимости» - произвести подключение нового ЦОД в область видимости используемого локального ЦОД. За получением информации данный вариант использования обращается к локальной БД PostgreSQL; «Добавить УСПД в область видимости» - произвести подключение нового УСПД, подключённого к используемому локальному ЦОД, в область видимости используемого локального ЦОД. За получением информации данный вариант использования обращается к локальной БД PostgreSQL; «Получить все данные, полученные с определенного УСПД» - произвести вывод в виде сводной таблицы всей информации, собранной с определенного УСПД на определённой точке учёта; «Отправить данные с локального ЦОД для синхронизации с мультикласте-ром» - произвести актуализацию между ЦОД мультикластера посредством отправки пакета синхронизации от локального ЦОД к удалённым ЦОД, зарегистрированных на локальном ЦОД.
Вариант использования «Получить все данные, полученные с определенного УСПД» включает в себя: «Получить все данные, полученные с локального УСПД» - произвести вывод в виде сводной таблицы всей информации, собранной с определенного УСПД, расположенного на локальном ЦОД, на определённой точке учёта. За получением информации данный вариант использования обращается к локальной БД PostgreSQL; «Получить все данные, полученные с удалённого УСПД» - произвести вывод в виде сводной таблицы всей информации, собранной с определенного УСПД, расположенного на удалённом ЦОД, на определённой точке учёта. За получением информации данный вариант использования обращается к удалённой БД PostgreSQL. Вариант использования «Отправить данные с локального ЦОД для синхронизации с мультикластером» включает в себя: «Сформировать пакет о локальном ЦОД для синхронизации» - произвести построение пакета методом сериализации в который будет включена информация о локальном ЦОД и УСПД, привязанных к локальному ЦОД. Информация для формирования пакета берётся из локальной БД PostgreSQL; «Отправить пакет о локальном ЦОД удалённому ЦОД» - произвести отправку пакета в который будет включена информация о локальном ЦОД и УСПД, привязанных к локальному ЦОД, на известные удалённые ЦОД. Данный пакет в процессе передачи отправляется по протоколу TCP/IP актёру в удалённый ЦОД.
Кроме Аналитика инициатором для вариантов использования может выступить и удалённый ЦОД. Удалённый ЦОД может инициировать вариант использования «Получить данные с удалённого ЦОД для занесения в локальную БД» - произвести получение пакета, отправленного по протоколу TCP/IP от актёра в удалённый ЦОД.
Вариант использования «Получить данные с удалённого ЦОД для занесения в локальную БД» включает в себя: «Распаковать данные полученные с удалённого ЦОД» - произвести десе-риализацию пакета в модель данных в которую будут входить модель ЦОД и модели связанных с ним УСПД; «Занести данные с удалённого ЦОД в локальную БД» - произвести сохранение модели данных в локальную БД PostgreSQL. Под локальной БД понимается БД, расположенная на той же ЭВМ, что из развёрнутый сервис NetGRID.
Рисунок 16 Структурная схема информационной системы электроэнергетических подстанций (мультикластера) региона
Структурная схема информационной системы мониторинга электроэнергетического мультикластера, позволяющей осуществлять систематический сбор и обработку информации, полученной с территориально разных точек учета всей энергосистемы, имеющей распределенный доступ к данным с одного узла на другой для последующего принятия управленческих решений и одновременно может являться информационной системой региона представлена на рисунке 16. 4.2 Моделирование предметной области ИС МЭМ
Проанализировав поставленные задачи в концептуальную модель были включены следующие объекты: ЦОД, УСПД, Момент сбора данных, Место развертывания. Перечень атрибутов выделенных объектов: ЦОД: Состояние, Время изменения, Имя; УСПД: Состояние, Модель, Серийный номер; Момент сбора данных: время сбора данных, снимаемые параметры. Снимаемые параметры в свою очередь делятся на: частоту тока, активную мощность, реактивную мощность, полную мощность;
В концептуальной модели между отношениями отсутствуют связи типа «многие ко многим». Однако, в данной концептуальной модели встречаются связи «1:1». Для упрощения данной модели, а также из-за особенностей данной связи (ЦОД и УСПД могут располагаться только в одном месте развертывания, причем без возможности развертывания на одном месте развертывания одновременно ЦОД и УСПД) связь «Расположен» и объект «Место развертывания» упраздняются, а атрибуты объекта «Место развертывания» переносятся в объекты «ЦОД» и «УСПД». Также в данной модели встречаются поля объектов которые не являются атомарными. Так как атрибут «Снимаемые параметры» не является атомарным, а его отношение с объектом «Момент сбора данных» эквивалентно связи типа «1:1», данный атрибут упраздняется, а его атрибуты: «Частота тока», «Полная мощность», «Активная мощность» и «Реактивная мощность» переносятся в объект «Момент сбора данных». После дальнейших аналогичных упрощений связей получена следующая концептуальная модель (рис. 18).
В процессе нормализации на каждом этапе производится анализ первоначальных отношений на наличие нежелательных зависимостей между атрибутами каждого отношения. При обнаружении таких зависимостей в структуру БД вносятся изменения, позволяющие избавиться от этих нежелательных зависимостей между атрибутами [32].
В БД атрибуты отношений имеют атомарные значения, а следовательно, все отношения находятся в 1НФ. В данной БД нет отношений, в которых какой-либо атрибут транзитивно зависит от первичного ключа, следовательно, отношения находятся в 3НФ. Для создания таблиц используются команды на языке PL/pgSQL.
Алгоритм методики развертывания информационной системы мониторинга электроэнергетического мультикластера
Метод анализа иерархий является систематическим подходом для иерархического представления компонент, определяющих суть проблемы. Решение проблемы есть процесс поэтапного установления приоритетов при помощи принципа декомпозиции, представленной в виде иерархии. В итоге будет выражена относительная интенсивность взаимодействия компонент в иерархии, которые затем могут выражаться числами. МАИ включает в себя процессы синтеза множественных суждений, обретения преимущественных критериев и поиска из одного и более списка решений [56].
Представим задачу выбора сетевой технологии для энергокластера в иерархической форме (рисунок 8). выбор подходящей кластерной технологии. На втором уровне – критерии, характеризующие качество каждой технологии. На третьем уровне представлены альтернативные кластерные технологии – их нужно оценить по отношению к критериям второго уровня. Рассмотрим множество критериев оценки решения задачи: Где 1 – стоимость; 2 – удобство развертывания; 3 – расширяемость; 4 – удобство использования; 5 – простота программирования.
Критерий стоимости складывается из стоимости аппаратного и программного обеспечения. Серийно выпускаемые суперкомпьютеры будут дороже, чем сети, собранные из доступных компьютеров (к тому же, например, технология Beowulf позволяет использовать старое аппаратное обеспечение), точно так же и кластеры, основанные на ОС Linux, будут дешевле кластеров на Windows просто ввиду того, что Linux – бесплатная система.
Критерий 2 - «Удобство развертывания» Удобство развертывания предполагает возможность использования популярных архитектур, сетевых протоколов и операционных систем, простоту настройки программного обеспечения. Удобно развертываемый кластер использует простую топологию вычислительной сети. Удобно развертываемый кластер допускает использование различных архитектур. Несоответствие хотя бы половине этих критериев позволяет считать, что кластер не является удобно развертываемым.
Критерий 3 - «Расширяемость» Расширяемость системы означает наличие возможности добавления в нее новых элементов – в данном случае – узлов вычислительной сети. Добавление новых узлов для хорошо расширяемой системы не должно составлять никаких трудностей.
Критерий 4 - «Удобство использования» Субъективное свойство, означающее наличие большого количества функций, при этом в сочетании с простым для освоения и использования интерфейсом. Критерий 5 - «Простота программирования» Простота программирования системы означает низкий порог вхождения в разработку приложений для системы. Различные кластерные технологии подробно описаны в [14] и представлены множеством: Где 1 – DCS система распределенных вычислений. Клиент-серверная система, основанная на продуктах корпорации Microsoft, имеющая много возможностей для настройки, обеспечивающая параллелизм по данным. В то же время, отличается высокой стоимостью, а настройка достаточно сложна;
OpenVMS-кластер – кластер, основанный на архитектурах Alpha или VАX. По данной технологии можно создавать системы любого размера и сложности. В то же время, данные архитектуры являются не слишком распространенными, а масштабирование системы представляет собой дорогое и сложное мероприятие;
TruCluster – основывается на среде Digital Unix. Эта ОС имеет закрытую лицензию и является платной – что, в сравнении с описанной ниже технологией Beowulf, является минусом для большинства систем. В то же время, TruCluster имеет высокую степень масштабируемости и позволяет применять решения на основе промышленных стандартов (что является достоинством, т. к. в данной работе подбирается технология именно для промышленного использования);
Digital-кластер – также имеет высокую степень масштабируемости, кроме того, при отказе любого узла системы система продолжит функционировать. Так же, кластер позволяет использовать как архитектуры Intel, так и Alpha. Минусом является то, что все узлы должны иметь одинаковую архитектуру; массивно-параллельные суперкомпьютеры серии CRАY T3. Данные компьютеры отличаются высокой производительностью – но, соответственно, высокой же ценой и труднодоступностью; кластерные системы класса Beowulf. Важнейшее достоинство системы – независимость от аппаратного обеспечения. Главное чтобы на компьютерах-узлах сети могла работать операционная система Linux. Beowulf -кластер представляет собой вычислительную сеть со стандартной архитектурой, но составляющие ее узлы пассивны, и вся система работает как один компьютер.