Содержание к диссертации
Введение
1. Распределённый телемеханический комплекс как система 12
1.1. Система сбора технологической информации 12
1.2. Анализ архитектуры основных распределённых телемеханических комплексов 18
1.3. Исследование архитектуры и функциональности выделенных элементов распределённого телемеханического комплекса 22
1.4. Аспекты применения мобильных Интернет-технологий для задач мониторинга и диагностики работоспособности устройств телемеханики 43
2. Разработка системы мониторинга и диагностики распределённых телемеханических комплексов 48
2.1. Разработка методов представления динамически изменяющейся информации 50
2.2. Выделение критериев качества каналов телемеханики 61
2.3. Разработка алгоритма передачи и представления потоков технологической информации 65
2.4. Оценка актуальности технологической информации в распределённом телемеханическом комплексе 83
2.5. Выводы по второй главе 87
3. Управление настройками микропроцессорных устройств телемеханики 88
3.1. Исследование основных методик удалённого управления настройками 89
3.2. Разработка понятийной модели пользовательского интерфейса.93
3.3. Управление настройками телемеханического комплекса средствами мобильных Интернет-технологий 113
3.4. Выводы по третьей главе 119
Заключение 121
Список литературы 122
Приложение 1 125
- Система сбора технологической информации
- Анализ архитектуры основных распределённых телемеханических комплексов
- Разработка методов представления динамически изменяющейся информации
- Исследование основных методик удалённого управления настройками
Введение к работе
В настоящее время сеть Интернет и сопутствующие технологии показывают высокую динамику развития. Данная диссертационная работа посвящена применению Интернет-технологий для диагностики, мониторинга и управления настройками устройств телемеханики и коммутационных серверов.
Разработка описываемых в работе алгоритмов и методов была начата в 2003 году в рамках проекта системы отображения технологической информации УТМ «МТК-ЗО.КП» и центральной приёмно-передающей станции (ЦППС) «Систел». Дальнейшее развитие системы затронуло аспекты конфигурирования указанных устройств.
Разрабатываемая система может найти применение на различных уровнях системы сбора данных. В процессе разработки учитываются тенденции реформирования отраслей, связанных с телемеханизацией. Программное обеспечение, разработанное с применением предложенных алгоритмов и методик, предоставляет обслуживающему персоналу возможность осуществлять просмотр текущих состояний телесигналов и телеизмерений, анализировать потоки технологической информации, диагностировать работоспособность устройства и каналов связи. Подсистема управления настройками позволяет ускорить процесс ввода устройств телемеханики в эксплуатацию и сократить сроки обучения обслуживающего персонала.
Возможность создания системы подобного рода обусловлена развитием микроэлектроники, программных технологий и телекоммуникаций.
Цель работы. Целью настоящего диссертационного исследования является разработка алгоритмов, методов и программно-технологических средств, направленных на качественное улучшение условий труда обслуживающего персонала и оптимизацию процессов технического обслуживания распределённых телемеханических комплексов.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
Исследовать архитектуру основных распределённых телемеханических комплексов с целью выделения базовых структурных элементов.
Сопоставить выделенным элементам понятия предметной области и разработать на их основе программное обеспечение управления настройками УТМ.
Разработать алгоритм представления потоков диагностической информации, учитывающий пропускную способность канала связи между УТМ и персональным компьютером (ПК) оператора.
Разработать модель оценки актуальности технологической информации в распределенном телемеханическом комплексе.
Исследовать возможность использования мобильных Интернет-технологий для задач диагностики и управления настройками телемеханических комплексов.
Разработать инструментарий диагностики и управления настройками в распределённой телемеханической системе на примере УТМ МТК-ЗО.КП и центральной приёмно-передающей станции (ЦШ 1С) «Систел».
Научная новизна и основные положения, выносимые автором на защиту.
1. Разработан алгоритм передачи и представления потоков технологической информации, расширяющий функциональность существующих алгоритмов за счёт механизма, учитывающего пропускную способность канала связи между УТМ и ПК оператора для предотвращения потерь фрагментов потока.
Известно, что отличительной особенностью телемеханических комплексов является максимальная достоверность и скорость передачи при минимальных искажениях на линии. Учитывая интенсивность информационного потока, классический подход к организации Интернет-ресурсов не позволяет реализовать ПО с требуемыми показателями по скорости обработки потока.
Механизм доставки потока технологической информации на страницу пользователя реализован следующим образом. После запроса на страницу с представлением оперативной информации сервер формирует страницу, дополнительно содержащую апплет доставки и представления потоков технологической информации. Апплет, в свою очередь, организует подписку на информацию по требуемому каналу(ам). После этого все данные начинают поступать клиентам. Задачей апплета, таким образом, является подписка на данные, получение потока и его отображение заданным образом (битовые потоки, логические осциллограммы пакетов данных).
При работе с потоком технологической информации важным критерием становится пропускная способность канала связи между клиентом и сервером. В случае, когда пропускная способность канала до клиента меньше пропускной способности телемеханического канала, запускается механизм резервного сохранения потока с целью его передачи и отображения в полном виде по запросу пользователя.
2. Разработан новый подход к управлению настройками УТМ, основан
ный на визуализации понятийного аппарата предметной области.
Одним из значимых моментов при построении пользовательского интерфейса является языковая основа. Известно, что при использовании в интерфейсе объектов с именами, присущими понятиям предметной области, интерфейс осваивается оператором быстрее. Следовательно, применение объектного подхода и привычного для предметной области понятийного аппарата предоставляет возможность создать интерфейс, сравнительно лёгкий в освоении и в значительной степени автоматизирующий процедуру конфигурации устройств телемеханики, что влечёт за собой уменьшение временных затрат на введение устройства в эксплуатацию и масштабирование его конфигурации.
3. Предложен новый метод оценки актуальности технологической ин
формации в распределённом телемеханическом комплексе. Новизна метода со
стоит в его независимости от технологий связи и ориентированности на
оценку задержек доставки данных в распределённых комплексах.
Так как скорость доставки технологических данных может существенно меняться в процессе работы, требуется методология оценки времени задержки в доставке информации на всех уровнях распределенной системы сбора данных. В качестве основного измеряемого параметра можно выделить усреднённую, задержку на передачу технологической информации. Данный параметр может быть измерен для любой среды передачи и любого используемого протокола передачи. Он обладает свойством аддитивности, т.е. итоговая задержка может быть получена как сумма промежуточных параметров. В некоторых случаях задержка доставки технологических данных может быть крайне неравномерной. Поэтому вторым параметром будет неравномерность задержки. Математически второй параметр определяется как квадрат отклонения времени доставки от среднего.
По мгновенным задержкам вычисляются средняя задержка и ее среднеквадратичное отклонение. Мгновенная задержка определяется запросами на обновление псевдосигналов (в случае унаследованных протоколов). Посылая подобные запросы между различными узлами распределенной системы, можно получить относительно полную картину задержек. Обратим внимание, что для оценки задержки обработки можно посылать запросы узла к самому себе.
Разработанный механизм оценки позволит увеличить степень наблюдаемости системы в целом и предоставит обслуживающему и диспетчерскому персоналу более полную информацию о процессах, протекающих в распределённом телемеханическом комплексе.
Актуальность работы. В последние годы в отраслях, связанных с телемеханизацией, прослеживаются тенденции по увеличению объемов обрабатываемых сигналов и измерений на всех уровнях систем сбора технологической информации. Проводимые в этих отраслях реформы предъявляют повышенные требования к точности обработки информации, наблюдаемости и корректности функционирования системы на всех уровнях.
Для увеличения степени наблюдаемости систем в условиях увеличения объёма обрабатываемой информации требуется развитый инструментарий мо-
ниторинга, диагностики и управления настройками устройств телемеханики (УТМ). Что должно ускорить процесс технического обслуживания телемеханических комплексов.
Наличие в составе комплекса инструментов управления настройками УТМ, не предъявляющих особых требований к владению архитектурой комплекса, позволит ускорить процесс обучения обслуживающего персонала и сократить вероятность возникновения ошибок при настройке УТМ оператором.
Разработка методов оценки временных задержек передачи данных в распределённых телемеханических комплексах позволит диспетчерскому и обслуживающему персоналу анализировать актуальность информации и качество каналов связи.
Применение мобильных устройств для задач диагностики и управления настройками УТМ позволит упростить доступ к этим устройствам и уменьшить расходы на обслуживание комплекса.
Практическая ценность работы. На основе предложенных в работе методов и алгоритмов создана система мониторинга, диагностики и управления конфигурацией распределённых телемеханических комплексов.
Сферой применения результатов работы может являться любая распределённая телемеханическая система, имеющая в своём составе микропроцессорные УТМ. В частности, в настоящее время система применяется на объектах электроэнергетики как часть программно-аппаратного комплекса «СИСТЕЛ». Система внедрена на предприятиях электроэнергетики Белгородской и Московской областях, на предприятии филиала ОАО «МОЭСК» Высоковольтные кабельные сети «ВКС», что подтверждается актами о внедрении результатов диссертационного исследования.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на пятой и шестой специализированных научно-технических семинарах-выставках «Современные средства телемеханики, организация рабочих мест и щитов управления» 2004, 2005 годов, на XI и XIII научных конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов в
г. Дубна. Также результаты данного исследования включены в учебный курс «Параллельные и распределённые вычисления» Международного университета природы, общества и человека «Дубна» филиал «Протвино» и специализированный учебный курс на базе ООО «Систел Автоматизация».
Структура, содержание и объем диссертации определены поставленной целью, задачами и логикой исследования. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемой литературы из 70 наименований. Текст диссертации изложен на 127 страницах, включая 10 таблиц, 45 рисунков.
Во введении обоснована актуальность выбранной темы, определена цель и сформулированы решаемые в работе задачи. Перечислены новые научные результаты, приведены основные положения, выносимые на защиту. Показана практическая ценность полученных в диссертации результатов, приведены сведения об апробации результатов диссертационной работы.
В первой главе диссертационного исследования введены основные понятия предметной области. Рассмотрена типовая архитектура распределённого телемеханического комплекса. В качестве примера исследуются комплексы подобного рода в электроэнергетике. Их отличает распределенность (на площадях масштаба области) и сравнительно большой объём информации, передаваемой между уровнями комплекса. По своей структуре комплексы гетерогенны. Как правило, наблюдается применение широкого спектра технологий связи и УТМ различных производителей.
В главе проанализированы основные типы телемеханических комплексов ведущих отечественных и зарубежных производителей. Для дальнейшего анализа выбран комплекс ООО «Систел Автоматизация». Подробно рассмотрена архитектура данного комплекса, в особенности архитектура системы отображения.
Также рассмотрены аспекты переноса ПО системы отображения на платформу мобильных устройств. При этом анализируется функциональность мобильных Интернет-приложений, уровень реализации стандартов в ПО мобиль-
ных браузеров. Предлагаются способы представления динамически изменяющейся информации на мобильных устройствах, основанные на методологии AJAX и реорганизации пользовательского интерфейса под стандартные разрешения дисплеев мобильных устройств.
Во второй главе описана предполагаемая функциональность подсистем диагностики и мониторинга распределённых телемеханических комплексов. Также рассмотрены алгоритмы и технологические особенности реализации данной системы. Особое место уделено описанию алгоритмов передачи и представления потоков технологической информации и механизмам оценки актуальности технологической информации в распределённых телемеханических комплексах. Результатами исследований, проведённых в главе, являются:
разработка алгоритма передачи и представления потоков технологической информации, учитывающего пропускную способность канала связи между УТМ и ПК оператора, для предотвращения потерь фрагментов потока;
реализация метода оценки актуальности технологической информации в распределенном телемеханическом комплексе, не зависящего от технологий связи.
В третьей главе рассмотрены основные подходы к удалённому конфигурированию УТМ. Затрагиваются аспекты влияния понятийного аппарата интерфейса на время его освоения оператором. Выделены базовые объекты конфигурирования. Приведено сравнение объектного и структурного подходов к построению пользовательских интерфейсов на примере интерфейса «Конфигуратор МТК-ЗО.КП». Рассмотрены аспекты переноса объектной модели ПО на мобильную платформу.
Результатом исследований является механизм управления настройками телемеханических комплексов, основанный на понятийном аппарате предметной области. Перечислены этапы и технологические особенности применения данного подхода на платформе мобильных устройств.
Система сбора технологической информации
Рассмотрим в качестве примера отрасли, где применяются телемеханические комплексы, электроэнергетику. От других отраслей она отличается большей степенью распределенности и значительным объёмом передаваемых данных между уровнями системы, поэтому, решения для энергетики будут обладать большим потенциалом функциональности, в силу большей сложности анализируемой системы. Следовательно, алгоритмы и методы, предложенные в данном исследовании, будут применимы и в других отраслях телемеханизации с поправкой на специфику отрасли.
Для начала рассмотрим иерархическую структуру энергосистемы нашей страны и её базовые элементы.
Наиболее общей является Электроэнергетическая система, представляющая собой совокупность параллельно работающих электростанций, электрических сетей и приемников электрической энергии, объединенных общим режимом с единым централизованным оперативно-диспетчерским управлением.
Таким образом, несколько параллельно работающих электроэнергетических систем при централизованном оперативно-диспетчерском управлении являются объединенной электроэнергетической системой (ОЭЭС). Параллельно работающие ОЭЭС при централизованном оперативно-диспетчерском управлении ими образуют Единую электроэнергетическую систему (ЕЭС) страны [12].
Работа электроэнергетических систем, обеспечивающих электроснабжение потребителей электроэнергией требуемого качества, характеризуется специфическими особенностями: непрерывностью процесса производства и потребления электроэнергии, которая определяется необходимостью обеспечить выработку электростанциями мощности, равной мощности потребляемой нагрузкой; режимной взаимозависимостью параллельно работающих электростанций и линий электропередачи, т.е. изменением нагрузки электростанций и перетоков мощности между ними при изменении мощности или отключении одной из электростанций; быстротой протекания переходных процессов, распространяющихся за доли секунды на огромные расстояния.
В состав ЭЭС входят три подсистемы: подсистема генерации, включающая электростанции разных типов, производящие электрическую и тепловую энергию; подсистема передачи и распределения электрической энергии, включающая линии электропередачи и подстанции электрической сети; подсистема потребления, состоящая из разнообразных потребителей электрической энергии [15].
Из перечисленных подсистем нас более всего будет интересовать подсистема передачи и распределения электрической энергии. Для передачи электроэнергии от электростанций к центрам потребления и распределения ее между электроустановками потребителей используются линии электропередачи и подстанции с установленными на них трансформаторами, автотрансформаторами, устройствами компенсации реактивной мощности и коммутационными аппаратами. Передача мощности должна осуществляться без опасной перегрузки генераторов, трансформаторов, автотрансформаторов и другого оборудования. Однако изменяющееся распределение перетоков активной и реактивной мощностей может вызывать перегрузку как вследствие изменения режима или состава работающего оборудования в подсистемах генерации или потребления, так и вследствие внезапного отключения или включения элементов рассматриваемых подсистем.
Для устранения возникшей при этом опасной или нежелательной (по условиям экономичности) перегрузки применяются следующие мероприятия: изменение (уменьшение или увеличение) загрузки или отключение генераторов электростанций; изменение схемы электрической сети - отключение перегруженных и включение резервных линий, трансформаторов, автотрансформаторов и другого оборудования, деление сети; воздействие на регулируемые элементы электрической сети; снижение потребляемой мощности, в частности путем снижения напряжения на шинах питающих подстанций их отключения части потребителей [15].
Важной задачей ведения режима электрической сети является поддержание в установленных пределах уровней напряжений в контролируемых точках электрической сети. Техническое обеспечение задач наблюдения за состоянием работоспособности основных узлов осуществляет автоматизированная система диспетчерско-технологического управления.
Территориальная схема энергосистемы Брянской области. Система предназначена для оперативно-диспетчерского и эксплуатационно-технологического управления основным и вспомогательным оборудованием подстанций в стационарных, переходных и аварийных режимах работы электроэнергетических систем. Данная система осуществляет контроль за подстанциями 6-10-35-1 ЮкВ. В качестве примера на рис. 1.1. приведена схема линий
Анализ архитектуры основных распределённых телемеханических комплексов
Результатом изучения предметной области в разделе 1.1 является описание границ исследуемой системы. Исследование системы сбора технологической информации позволило выявить следующие базовые архитектурные и понятийные сущности (структурные элементы).
Контролируемый пункт (КП) — это место размещения объектов контроля и управления, а также аппаратура, выполняющая функции контроля и управления. Современные КП вместе с базовыми функциями (ТС, ТИ, ТУ) обеспечивают интеграцию в систему различных электронных устройств: приборов учета энергии, устройств релейной защиты и автоматики.
Центральная приёмно-передающая станция (ЦППС) решает задачи приема данных с использованием множества протоколов, преобразует форматы и типы данных для локальной обработки и передачи в систему вышестоящего уровня, реализует функции ПУ. Характерной особенностью ЦППС является информационное объединение разнородных систем, отличающихся друг от друга как используемыми каналами связи, так и протоколами передачи данных. В настоящее время термин ЦППС может заменяться понятием «коммуникационный сервер».
Для детального рассмотрения архитектуры базовых элементов были выбраны распространённые на отечественном рынке комплексы: «Деконт» (компания ДЭП), Телеканал М2 (Системы связи и телемеханики), Компас 2.0 (Юг-система плюс), КП ИСЕТЬ (НТК Интерфейс), ИУТК «РТС»(РИССА-ТелеСистемы), SmartKP (РТСофт), МТК-30 (Систел Автоматизация).
Изучение структуры УТМ и ЦППС, а также нормативных документов отрасли позволило определить функциональность этих элементов. В рамках исследования были изучены режимы работы комплекса, способы взаимодействия обслуживающего персонала с устройствами телемеханики и задачи, решаемые персоналом. Подробно рассмотрена функциональность средств мониторинга и диагностики. Изучены основные способы реализации средств подобного рода.
Отличительной особенностью всех изученных архитектур является атомарное представление комплекса. Телемеханический комплекс рассматривается не как единая система, а как набор элементов, соединённых каналами связи. То есть интегративные связи не развиты. Каждый из рассмотренных комплексов обладает собственными средствами диагностики и управления настройками. Однако, некоторая функциональность недоступна в удалённом режиме работы. По результатам оценки проведённого исследования предложена концепция собственной системы мониторинга, диагностики и управления настройками. Главными отличиями предлагаемой концепции являются: развитые интегративные связи (телемеханический комплекс как система), развитый распределённый инструментарий оценки актуальности информации и ориентация на современные технологии визуализации.
Для апробации результатов исследования потребуется интеграция системы мониторинга, диагностики и управления настройками в архитектуру одного из представленных в начале раздела комплексов. Для сравнительного анализа были выбраны критерии, позволяющие определить оптимальную архитектуру для интеграции.
Наличие ОС. Наличие на устройстве телемеханики встраиваемой операционной системы позволяет разработчикам комплекса и обслуживающему персоналу более оперативно управлять настройками программного обеспечения, добавлять в архитектуру комплекса новые программные компоненты. Таким образом, наличие ОС на УТМ и ЦППС позволяет создать некоторое общее оперативное информационное пространство. Также наличие ОС открывает доступ к использованию стандартизованных сетевых протоколов (telnet, ssh, tcp, ping).
Наличие ЦППС собственной разработки. Для реализации полноценного распределённого инструментария мониторинга и диагностики требуется управляющее программное обеспечение со схожей функциональностью на различных уровнях системы сбора технологической информации. Интеграция тре буемых инструментальных средств в УТМ и ЦГШС позволит оценить качество телемеханической информации по различным направлениям информационных потоков. В случае когда производители устройств различны, интеграция и оценка качества телемеханической информации становятся затруднительными.
Управляющее ПО собственной разработки. Некоторые производители устройств телемеханики не считают необходимым разрабатывать собственное управляющее программное обеспечение. В таком случае процесс масштабирования программного обеспечения не зависит напрямую от развития архитектуры УТМ. Следовательно, разработка прикладного клиентского ПО мониторинга, диагностики и управления настройками займёт большее время и не позволит в полном объёме использовать преимущества архитектуры комплекса.
Наличие Web сервера в программной архитектуре УТМ. Web сервер может выступить в роли механизма обмена технологической, конфигурационной и диагностической информацией. На базе Web-серверов в архитектуре УТМ и ЦГШС можно реализовать единое технологическое информационное пространство и интегрировать его в портал предприятия. Тем самым мы можем обеспечить мониторинг системы в целом. Наличие инструментов распределённого мониторинга позволяет повысить надёжность и эксплуатационные характеристики комплекса. Изначальное отсутствие WEB-сервера в конфигурации можно компенсировать наличием на УТМ операционной системы. В этом случае предоставляется возможность использования Web-серверов сторонних производителей (Apache и т.п.).
Возможность удалённого конфигурирования. Наличие инструментов конфигурирования может говорить о развитом интерфейсе доступа к настройкам комплекса. На сегодняшний день удалённое изменение настроек является одним из основных критериев при выборе устройства телемеханики.
Разработка методов представления динамически изменяющейся информации
Перед обсуждением типов телемеханической информации было бы целесообразно привести определение термина «телемеханика». Телемеханика — область науки и техники, предметом которой является разработка методов и технических средств передачи и приёма информации (сигналов) с целью управления и контроля на расстоянии. Телемеханика отличается от других областей науки и техники, связанных с передачей информации на расстояние (телефония, телеграфия, телевидение и др.) рядом специфических особенностей, важнейшие из которых — это передача очень медленно меняющихся данных; необходимость высокой точности передачи измеряемых величин (до 0,1%); недопустимость большого запаздывания сигналов; высокая надёжность передачи команд управления (вероятность возникновения ложной команды должна быть не более 10" —10"10); высокая степень автоматизации процессов сбора и использования информации (телемеханика допускает участие человека в передаче данных только с одной стороны тракта передачи); централизованность переработки информации. Указанные особенности обусловлены спецификой задач, решаемых телемеханикой. Как правило, телемеханизация применяется тогда, когда необходимо и целесообразно объединить разобщённые или территориально рассредоточенные объекты управления в единый производственный комплекс (например, при управлении газо- и нефтепроводом, энергосистемой, ж.-д. узлом, сетью метеостанций), либо когда присутствие человека на объекте управления нежелательно (вследствие того, что работа на объекте сопряжена с риском для здоровья, например в атомной промышленности, на некоторых химических предприятиях) или невозможно (из-за недоступности объекта управления, например, при управлении непилотируемой ракетой, луноходом).
Под телемеханической информацией будем понимать информацию, принимаемую в рамках комплексной телемеханической системы «телеуправления, телесигнализации и телеизмерения» (система ТУ-ТС-ТИ). Данная система, согласно определению большой советской энциклопедии, предназначена для управления объектами и контроля за их состоянием на расстоянии и обычно предусматривает возможность телерегулирования (ТР). Системы ТУ — ТС — ТИ являются наиболее распространённым типом телемеханических систем, так как обеспечивают наиболее полное выполнение диспетчером функций управления. При агрегатном способе построения комплексной системы в ней легко изменять соотношение между числом обслуживаемых объектов и объёмом командной и контрольной информации. При больших объёмах контрольной информации её обработка производится ЭВМ, для связи с которой в систему дополнительно вводится устройство сопряжения [20].
Современные устройства телемеханики кроме традиционных функций (телеуправление, телеизмерение, телесигнализация, телерегулирование и передача статистической информации) могут осуществлять предварительный отбор информации после её сбора, образовывать сигналы, оптимальные для передачи по данному каналу связи, принимать решения для управления местной автоматикой, выдавать по выбору и повторно информацию диспетчеру для визуального контроля и регулирования и т.д.
Устройства телеизмерения (ТИ) осуществляют передачу на расстояние значений измеряемых величин, их регистрацию или ввод данных в автоматическое устройство. Все системы ТИ подразделяют на аналоговые и дискретные. Дискретные системы ТИ наиболее близки по принципам построения схем и используемой аппаратуре к системам телеуправления. Характерная особенность дискретных систем — осуществление в передающем устройстве операции квантования по уровню. При этом вместо передачи непрерывного ряда значений измеряемой величины передаётся конечное её значение (уровень), каждому из которых соответствует при кодировании определённая кодовая комбинация. В зависимости от принципа кодирования различают частотно-импульсные (использующие числовой код) и кодо во-импульсные (использующие многоэлементный код) дискретные системы
К аналоговым системам принято относить такие системы ТИ, в которых каждому из непрерывного ряда значений измеряемой величины соответствует вполне определённый сигнал ТИ.
Основное преимущество дискретных систем по сравнению с аналоговыми - незначительное влияние изменения параметров линии связи и помех в каналах связи на передаваемые сигналы.
К преимуществам кодово-импульсных систем ТИ следует отнести высокую помехоустойчивость и отсутствие принципиальных ограничений для повышения точности телепередачи, обусловленные дискретным характером сигналов. Кроме того, такие системы приспособлены для вывода информации в цифровой форме.
В кодово-импульсных системах кодируется либо угол поворота стрелки первичного измерительного прибора, либо унифицированный электрический параметр (ток или напряжение), в который предварительно преобразуется измеряемая величина [13].
В рамках интерфейса АРМ Телемеханика текущие значения ТИ представляются в виде форм показанных на рис. 2.1 и рис. 2.2. Как видно из рисунков, присутствуют 2 типа отображения текущих показаний: горизонтальная панель с отображением базовой информации и вертикальная таблица с более полной информацией. Оба типа представления имеют свои преимущества. Так, горизонтальное представление позволяет осуществлять мониторинг большего количества сигналов на экране монитора. Более быстро обнаруживаются сигналы с повреждённым статусом, сигналы от неисправных измерительных приборов, дребезг измерительных модулей, либо измерительных приборов. Для отображения статуса в таблице введены специализированные графические образы (список графических примитивов статуса представлен в таблице П. 1.4). Вертикальное представление позволяет осуществлять мониторинг поступления данных по временным меткам.
Исследование основных методик удалённого управления настройками
Современный уровень развития микроэлектроники и вычислительной техники позволяет создавать компактные, масштабируемые телемеханические комплексы. На момент написания данного исследования большинство телемеханических комплексов имеют в комплекте поставки локальные или удаленные средства программного конфигурирования. Эти средства позволяют согласовать работу аппаратной и программной частей комплекса для ввода в эксплуатацию на определенном объекте. Процедура согласования подразумевает воздействие на информационные структуры (БД, XML, и т.п.), хранящие в себе настройки аппаратного окружения, настройки управляющего ПО и информацию об уровне доступа пользователей к вышеозначенной информации.
В общем случае комплекс программного обеспечения удаленного конфигурирования предполагает наличие двух базовых частей: серверной и клиентской. В нашем случае серверной частью будет являться программное обеспечение УТМ, а клиентской - ПК обслуживающего персонала, выполняющего процедуру конфигурирования. Данное утверждение основано на том, что основной поток запросов на доступ к конфигурационным файлам, либо к некоторым частям этих файлов будет направлен от ПК обслуживающего персонала к УТМ.
Применение модели клиент-сервер предъявляет некоторые требования к архитектуре устройства телемеханики. Данное устройство должно обладать вычислительными мощностями, оперативной памятью, ПЗУ и интерфейсами, допускающими установку операционной системы. Устанавливаемая ОС должна осуществлять поддержку базовых сетевых библиотек стека протоколов TCP/IP. В случае несоответствия архитектуры УТМ вышеозначенным требованиям применение современного управляющего ПО становится затруднительным.
Как правило, структура интерфейсов конфигурирования является прямым отражением структуры конфигурационных данных, оптимизированных для эффективной работы ПО УТМ. Таким образом, оператор, приступая к конфигури рованию, должен иметь представление о структуре конфигурационных данных УТМ. В энергетике эксплуатируются устройства различных производителей, поэтому изучение конфигурационных структур является далеко непростой задачей. Выделим три основных подхода к осуществлению процедуры конфигурирования
Первый подход (рис. 3.1.) — это конфигурирование, производимое на рабочем месте оператора, для чего с УТМ выгружаются незаполненные, либо заполненные частично конфигурационные данные (файлы, таблицы). Результат, в свою очередь, загружается обратно на УТМ.
протоколы передачи файлов (ftpl) и протоколы удалённого управления компьютером (ssh2 [35], telnet3 [42] и т.п.).
Указанный способ начал применяться ранее всех остальных и не утратил своей актуальности и по сей день. Он может быть эффективен при первичной настройке однотипных устройств (например, настройка УТМ с единым набором функциональных блоков). Максимальную эффективность данный подход даёт вкупе с 3-м подходом, когда стандартную конфигурацию требуется незначительно модифицировать. Данный подход также эффективен при организации внешнего по отношению к УТМ хранилища конфигурации.
При втором подходе оператору предоставляется ПО для удалённого доступа к конфигурации УТМ. При этом структура представления конфигурацион ной информации не меняется. В общем случае, применяя данный подход, мы имеем редактор файлов (таблиц) формата, которым оперирует управляющее ПО УТМ. Если обслуживающий персонал, либо специалисты предприятия разработчика владеют данным форматом, наличие инструмента ускоряет процесс настройки по сравнению с предыдущим подходом, так как пользователю не приходится тратить время на выгрузку и загрузку файлов.
Два перечисленных подхода объединяет следующее: структура конфигурационных данных отражает структуру ПО. Таким образом, пользователю приходится оперировать тем понятийным аппаратом, которым руководствовались разработчики ПО, и иметь представление о структуре конфигурационной информации. Все действия по сопровождению процесса конфигурирования также делегируются обслуживающему персоналу (сохранение предыдущих настроек для отката, слежение за целостностью данных и их непротиворечивостью). Два рассмотренных выше подхода кажутся естественными для специалистов фирм-производителей, однако у пользователей отнимают много времени на освоение ПО. Поэтому, в последнее время стал формироваться иной подход к процедуре конфигурирования УТМ.
При третьем подходе настройка УТМ осуществляется в терминах предметной области. Конфигурирование включает в себя добавление, удаление или из
