Диссертация (1137104), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Шлюзотвечает за программно-аппаратное решение. Данные поступившие со шлюзапоступают в приложение, которое обеспечивает связь БМ-БД-Клиентскоеприложение.198Рисунок 4.9 - Структура ПО «Оператор СТС»Стандартами в области ПО БСС являются стек протоколов ZigBee,базирующийся на технологии IEEE 802.15.4, и ОС РВ TinyOS. Эта ОСфункционирует на микропроцессорах с разрядной сеткой от 8 до 32 бит иоперативной памятью 2 Кбайт и выше. В составе TinyOS имеется наборфункций API, позволяющий организовать предварительную обработку данныхнепосредственно на БМ.
Топологией выбранная для СТС - является ячеистаятопология, где все БМ обладают функциями маршрутизации. Возможностисамовосстановления данных сетей в случае выхода из строя некоторых БМпозволяют достаточно быстро формировать сеть с новой конфигурацией.
Всяинформация, собираемая сенсорной сетью, передается на шлюз, который, посути, является таким же БМ, как и все остальные, но с расширеннойфункциональностью. Можно выделить несколько отличий шлюза от обычногоБМ: шлюз связан с корпоративной сетью газотранспортного предприятия199(например, с сервером) с помощью проводной или беспроводной связи; он неимеет в своем составе сенсоров по обнаружению утечек газа; шлюз выполняетрядкоординирующихбеспроводнойфункций,сенсорнойсети.связанныхВспростейшеморганизациейслучаешлюзработыимеетсоответствующий интерфейс (USB-порт, последовательный порт или Ethernetпорт) и подключается к персональному компьютеру, выполняющему функциисервера беспроводной сети.Для осуществления разного рода управляющих операций, в том числесвязывающих уровень БМ и клиентский уровень, используется UNIX-подобнаяоболочка Cygwin, оперирующая командной строкой.Данная подсистема включает в себя БД, которая содержит тривзаимосвязанных таблицы: таблица «Parameter» содержит информацию опараметрах (название, тип, ограничения), которые могут снимать БМ.
В даннойреализации подсистемы работа осуществляется только с одним типомпараметров – импульсным; таблица «Mote» содержит информацию обаппаратных средствах БМ (названия, тип аппаратных средств, координаты,технические характеристики) установленных на участке газопровода; таблица«Values_parameters» содержит значения полученных параметров на устройствахБМ (дата, время, значение). Также в подсистеме есть БД сгенерированная CMSWordPress, которая обеспечивает регистрацию/авторизацию пользователей,хранит сообщения от пользователей, справочное руководство и многое другое.Интерфейсная часть ПО включает в себя набор следующих модулей:•схемеобъектный модуль, предоставляет доступ к электронной технологическойМГ,накоторойсхематичнопредставленыБМ.Дляточногопозиционирования места утечки газа используется привязка БМ к электроннойкарте местности;•сигнализирующий модуль, служит для приема и обработки информации осостоянии уровня концентрации газа в районе диагностирования МГ.
В случае200выявления утечек газа из магистрали, подсистема немедленно информирует обэтом пользователя, звуковой сигнализацией или визуальным отображением;•контролирующий модуль, служит для приема и обработки информации отехническом состоянии устройств БМ и всей СТС в целом. В случае выявленияаномалий, отклонение от нормы или выход из строя технологическогооборудования, подсистема информирует об этом пользователя немедленно;•приемо-передающий модуль, служит для передачи информации порадиосвязи от БМ к шлюзу серверу и далее на ПК где установленаавтоматизированная системы мониторинга по определению техническогосостояния объектов ГТС.•модуль метеоданных, предоставляет доступ к данным, обработанным изаписанным в виде трендов (розы ветров, роза скорости ветра, температурыокружающей среды и др.) с сайта http://www.gismeteo.ru.Пример«Главнойстраницы»Web-сайтаконечногопользователяподсистемы представлен на рисунке 4.10, на ней также представлены вкладкипо трем основным страницам сайта: журнал, карта МГ и руководствопользователя.
Журнал хранит информацию о последних авариях на МГ.Страница «Карта МГ» представляет собой интерактивный объект.Интерфейс управления картой состоит из панели клавиш перемещения по карте,панели управления переключения вида карты, управляющей кнопки, котораявозвращает нас к участку наблюдаемого газопровода. БМ обозначаютсякрасными метками, нажимая на которые можно получить информативноевсплывающее окно, описывающее текущее состояние БМ, а также возможностьдобавления/удаления модуля посредством указания основных характеристикместоположения в виде координат x, y, id параметров, названия участка МГ.Входная информация в ПО представлена массивом данных, собранныхпри помощи БМ, которые с помощью ДУМ улавливают концентрацию газа ипредставляют информацию в виде импульса сигнала.
Данные с БМ поступают201на шлюз сервера и затем, через консольное приложение обеспечивающее связьвсех компонентов СТС, передаются в БД.Выходная информация является формой, на которой представлены:электронная карта местности, на которой происходит контроль БМ; на картунанесены ЛУ МГ; беспроводные модули; фотографии участков мониторинга;индикатор, показывающий состояние СТС (нормальное/аварийное) в текущиймомент времени; отчеты по работе БМ в отдельности и телекоммуникационнойсистемы в целом.Рисунок 4.11 - Внешний вид ПО, работа с картой МГРабота с БД осуществляется через специальную защищенную страницу«Работа с БД», которая представляет в свою очередь следующие возможности:добавление/удаление БМ. К основным характеристикам при добавлении новогоБМ относятся: x, y координата, id параметр и номер, и название ЛУ МГ.
Если202ввод был успешен, подсистема может добавить подобный БМ в сенсорную сеть,о чем будет представлен отчет.Таким образом, подсистема «Оператор СТС» предполагает контрольтехнического состояния объектов ГТС, повышение точности и оперативностипоиска и передачи информации об утечках газа, оценка состояния аппаратныхсредств СТС, что в свою очередь в значительной мере позволит сэкономитьэкономические и технологические ресурсы газотранспортного предприятия приустранении аварий, вовремя осуществлять ликвидацию повреждений, а такжепредотвратить серьезные экологические последствия от утечек газа.4.5.Инженернаяметодикаавтоматизированногомониторингамагистральных газопроводовНаглядная детерминированная модель процесса мониторинга ЛУ МГпосредством БМ распределенной СТС, представленная в виде инженернойметодики и реализованная средства функционального моделирования бизнеспроцессов BPWin [52,69] позволяет упорядочить последовательность всехэтапов проведения работ, сопоставить их с соответствующим обслуживающимперсоналом, используемыми аппаратными средствами, а также с правовыми инормативными документами.
Общий вид контекстной диаграммы инженернойметодики мониторинга МГ представлен на рисунке 4.12 [12,13].Информация, полученная с различных датчиков беспроводных модулей,установленных вдоль трассы МГ, является входной. После того, как этаинформацияпоступилавсистему,онапреобразовываетсянаосновематематического аппарата для обработки данных, сравнивается с эталоннымизначениями (хранящимися в справочнике состояний аппаратных средств), и наосновании правил формирования отказов поступает на выход в видеинформации: о текущих состояниях БМ и его основных элементов (модульвключен, выключен, не заряжается и т.д.); сигнализация нештатных состояний203(звуковое оповещение в режиме реального времени о возникающих событиях,графическоеотображениесостояниясенсорнойтелекоммуникационнойсистемы и ее оборудования на мнемосхеме); о подробностях отказов (если отказимеет место, возможно получение координат места происшествия, номер инаименования сработавшего датчика, текущее значение датчика, техническиехарактеристики и т.д.); об истории отказов (производится выборка отказовоборудования СТС за определенный период времени).Рисунок 4.12 - Контекстная диаграмма автоматизированного мониторингаРаботоспособностьюсистемымониторингауправляетсистемныйадминистратор, который также назначает роли доступа к системе дляоперативного персонала, в свою очередь оперативный персонал – диспетчера,системные аналитики, руководители ремонтных бригад, административныеработники и др., отслеживают показания датчиков, возникающие на выходе из204подсистемы «Оператор СТС», на основе правил по анализу данных иалгоритмов принятия решений принимают оперативные решения в случаеотказов на МГ, моделируют картину вероятного развития аварии.Для более детального изучения необходимо произвести декомпозициюсистемы на отдельные функциональные блоки с приведением иерархическойструктурывсехпроцессовмоделирования:опросмодулей;передачаинформации; обработка информации; накопление информации (рисунок 4.13).Рисунок 4.13 - Декомпозиция детерминированной моделиОпишем взаимосвязь между данными блоками.
Информация с датчиковпоступает в блок «Опрос модулей» (рисунок 4.14). Этот блок содержит правилаопроса системы и контролирует своевременное выполнение данного процесса.Управляющим воздействием являются методы опроса, которые заданы205посредствомматематическогоаппаратаобработкиданных.Контрольнормального функционирования обеспечивает системный администратор.Результатомфункционированияявляютсязначения.Значения–этосистематизированная и обработанная информация, полученная из блока «Опросмодулей», которые в свою очередь являются входными данными для блока«Передача информации»Рисунок 4.14 - Блок «Опрос модулей»Блок «Передача информации» осуществляет доставку значений отмодулей системы к модулям, более близким к шлюзу, либо к самому шлюзу.Далее значения пересылаются на сервер.
Результатом работы модуля являютсясформированные пакеты, являющиеся снимком системы на конкретный моментвремени. Пакеты, сформированные на предыдущем этапе, поступают в блок206«Обработка информации», где происходит их сравнение с эталоннымизначениями,ипроверкаправиламиформированияотказов.Выходнойинформацией данного блока является информация о текущем состояниимодулей, а также данные по отказам, и их подробности, если таковые выявлены.Входной информацией для блока «Накопление» является данные по отказам. Вданном блоке происходит сохранение информации в БД.
Результат работымодуля – история отказов, т.е. возможность произвести выборку поопределенным параметрам и представить эту информацию в виде различныхотчетных документов: графиков, таблиц, текстовой информации.Практическая значимость результатов моделирования заключается внаглядном представлении всех этапов инженерной методики мониторинга МГпосредством БМ СТС, позволяющей повысить оперативность контроля икачество по определению мест утечек газа, что в свою очередь существенноувеличит показатели надежности объектов ГТС, также в значительной мересэкономит ресурсы предприятия и предотвратит серьезные экологическиепоследствия от утечек газа, и внесении предложений по усовершенствованиюсистемы управления и уточнению правил проведения ремонтных работ.4.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
