Научная статья на тему 'Применение GPS– и GSM–технологий на предприятиях по газоснабжению и газификации'

Применение GPS– и GSM–технологий на предприятиях по газоснабжению и газификации Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
485
106
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Дудолад Александр Стефанович, Седак Владимир Степанович, Дзешульский Евгений Станиславович

Рассматривается необходимость и практическое применение автоматизации системы управления газораспределительными сетями на базе геоинформационных систем с использованием таких новых технологий как радиомодемная связь на базе GSM-модемов и GPS-навигации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Дудолад Александр Стефанович, Седак Владимир Степанович, Дзешульский Евгений Станиславович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Using GPS- and GSM-technologies at the enterprises on gas supply and gasification

The problem of the providing reliable and accident-free operation of the gas network in condition of greater industrial Ukrainian cities, every year becomes more important. The important and urgent aspects of this problem concerning management in an emergency are considered. The existing problems in emergency service work are analyzed and the ways of their decision are offered concerning the pilotproject of the definition of the cars condition of the Emergencyrestoration service work.

Текст научной работы на тему «Применение GPS– и GSM–технологий на предприятиях по газоснабжению и газификации»

ИНФОРМАЦИОННЫЕ

УДК[519.95+518.5] :622.692.4

ПРИМЕНЕНИЕ GPS- И GSM-ТЕХНОЛОГИЙ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПО ГАЗОСНАБЖЕНИЮ И ГАЗИФИКАЦИИ

ДУДОЛАД А.С., СЕДАК В.С.,

ДЗЕШУЛЬСКИЙ Е. С._________________________

Рассматривается необходимость и практическое применение автоматизации системы управления газораспределительными сетями на базе геоинформационных систем с использованием таких новых технологий как радиомодемная связь на базе GSM-модемов и GPS-навигации.

Введение

Система газоснабжения г. Харькова - одна из крупнейших и старейших в Украине. Только сеть распределительных газопроводов составляет более 4 тыс. км, из которых 360 км эксплуатируются более 40 лет.

Трудности эксплуатации газовой сети в большом промышленном центре связаны также и с разветвленной сетью метрополитена, трамвайных и железнодорожных путей, из-за работы которых часто возникают аварии на газопроводе вследствие электрохимической коррозии.

Целью данного исследования является повышение оперативности и эффективности управления в аварийной ситуации для обеспечения надежной и безаварийной работы газовой сети. В первую очередь это относится к Службе аварийно-восстановительных работ (САВР), которая должна в кратчайшие сроки прибыть на место аварии, локализовать её и устранить угрозу для населения, возникшую вследствие утечки газа.

В ходе исследования решаются следующие задачи: обнаружение местоположения аварийной ситуации, рациональная локализация аварийного участка, планирование оптимального газораспределения.

1. Использование информационно-графической системы в ОАО «Харьковгоргаз»

В последнее время многие компании, работающие в области производства коммуникационного оборудования, предлагают навигационные устройства (GPS-навигаторы), которые используют спутниковую глобальную систему позиционирования Global Position System (GPS). Модуль GPS-навигатора может быть встроен в ноутбук, карманный ПК и в более простые устройства. Соответственно, набор функций у различных устройств с GPS-навигатором варьируется в достаточно широком диапазоне. Однако предлагае-

мые аппаратно-программные решения не удовлетворяют условиям нашего предприятия в сфере применения устройств данного класса.

Для решения этих задач на предприятии ОАО «Харьковгоргаз» внедряется информационно-графическая система (ИГС). На базе этой системы предусмотрена организация ряда автоматизированных рабочих мест, в том числе для диспетчеров САВР. Это позволяет более оперативно, эффективно и качественно решать основные задачи управления в случае возникновения аварийной ситуации на газопроводе.

I этап - задача обнаружения местоположения аварийной ситуации. Наиболее часто - это звонок от населения. Использование ИГС на этом этапе позволяет быстро зарегистрировать заявку, а также оперативно получить наиболее полную и достоверную информацию об аварийном участке, как справочную, так и графическую - на мониторе у диспетчера после ввода адреса появляется карта города заданного масштаба с изображением аварийного участка газопровода. В дальнейшем программа позволяет вести, закрывать и хранить заявки, а также получать по архиву заявок разнообразную статистику (количество и характер повреждений, выполнение работ, рекомендации по замене участков труб или ЭХЗ и т.д.). Критерий управления на данном этапе - минимальное время обнаружения аварийной ситуации.

На II этапе решается задача рациональной локализации аварийного участка. Информационно-графическая система предоставляет диспетчеру сведения о запорной арматуре, отключающей данный участок от сети газоснабжения с минимальным ущербом. Диспетчер может получить информацию об отключенных потребителях на локализованном участке, паспортные данные закрываемых запорных устройств, карту города с расположением запорной арматуры, где цветом отмечены аварийный участок газопровода, а также его участки, отключенные от системы газоснабжения после локализации аварии.

Однако при работе в условиях крупных городов существуют объективные обстоятельства, затрудняющие действия САВР по локализации аварийной ситуации и связанные с разветвлённостью и состоянием автомобильных дорог, а также с интенсивностью движения транспорта в городе, которая, возрастая до пиковых значений, приводит к «пробкам» на дорогах.

Очевидно, что в таких условиях необходимо решение задачи выбора оптимального маршрута следования к месту аварии или к запорным устройствам на газопроводе и, в соответствии с этим, оперативный выбор ближайшего автомобиля с бригадой аварийной службы.

Обслуживание такой структуры как система газоснабжения города требует наличия парка специализированной автомобильной техники. Координация действий автомобилей САВР возможна только при наличии эффективной диспетчерской системы, содержа-

76

РИ, 2006, № 2

щей данные о состоянии и положении интересующей техники в городе в режиме реального времени.

2. Программно-аппаратный модуль определения положения автомобилей САВР

На нашем предприятии создан пилот-проект подобной диспетчерской системы. Основой для графического отображения положения автомобилей САВР служит ИГС, используемая в ОАО «Харьковгоргаз».

Положение автомобилей САВР определяется с помощью спутниковой системы GPS (рис. 1).

Рис. 1. Использование спутниковой глобальной системы позиционирования (GPS)

При помощи системы сотовой связи информация о местоположении передаётся диспетчерской системе (рис. 2).

Рис. 2. Положение автомобилей САВР в диспетчерской программе на карте города

Каждый автомобиль должен быть о борудован приёмником системы GPS, приёмо-передающим устройством, поддерживающим стандарт GSM, и программно-аппаратным модулем для координации взаимодействия устройств, входящих в состав комплекса (рис. 3).

В рамках разработанного на предприятии пилот-проекта определения положения автомобилей САВР был построен специализированный программно-аппаратный комплекс (схема). В составе комплекса GPS-навигатор Magellan, GSM-модем Siemens C35i, ноут-

РИ, 2006, № 2

бук с установленным коммуникационным программным обеспечением, программный модуль, обеспечивающий управление комплексом и взаимодействие с информационно-графической системой. Концепция построения комплекса и необходимое программное обеспечение были разр аботаны сотрудниками отдела АСУП ОАО «Харьковгоргаз».

I

Рис. 3. Аппаратура комплекса

Программное обеспечение состоит из двух модулей. Один из них предназначен для использования непосредственно в автомобиле САВР и осуществляет считывание навигационных данных, получаемых от GPS-навигатора, и передачу их через GSM-модем в диспетчерскую.

Другой модуль устанавливается в диспетчерской, его функциями являются приём навигационных данных по GSM каналу, преобразование и передача их информационно-графической системе.

Разработанное программное обеспечение использует протокол NMEA (National Marine Electronic Association) для считывания навигационных данных, получаемых GPS-навигатором.

Передача данных между подвижным объектом и диспетчерской осуществляется по протоколу GSM (Global System for Mobile). Соответственно, разработанное программное обеспечение реализует протокол обмена данными при помощи GSM-модема.

При разработке программной части были использованы принципы объектно-ориентированного программирования; применялись современные CASE (Computer Added Software Engineering) средства.

Такие сущности пространства решаемой задачи как GPS-навигатор, GSM-модем, информационно-графическая система представлены программными классами, содержащими необходимый набор методов и полей для реализации интерфейса этих объектов. Программные модули используют механизм многопоточности для обеспечения удобства и надёжности их использования.

В перспективе планируется заменить дорогостоящий ноутбук, входящий в состав комплекса, на специализированный микроконтроллер. Контроллер будет построен на базе однокристальной микро-ЭВМ, обладающей необходимым набором встроенной периферии и достаточным быстродействием. Такая замена позволит повысить надёжность всего комплекса и при этом значительно уменьшит его стоимость.

77

Внедрение этих технологий позволит повысить эффективность управления в аварийных ситуациях, а также оперативность устранения аварий, следовательно - повысить безопасность и стабильность работы газовой сети, снизить ущерб от прямых потерь газа и уменьшить затраты на работу автомобилей САВР.

3. Планирование газораспределения

Наконец, III этапом при управлении в аварийной ситуации является задача планирования газор аспределения в сети по критерию минимума суммарных избыточных давлений на входах потребителей (для структуры сети, возникшей в результате локализации аварийного участка). Для решения этой задачи в ИГС реализована возможность моделирования с закрытием запорной арматуры на газопроводах и гидравлического расчета для полученной модели газовой сети. Если же в результате аварии возник дефицит газа, то на этом этапе решается также задача управления региональной газовой сетью в условиях дефицита газа.

Выводы

Таким образом, для обеспечения непрерывной и безаварийной подачи газа потребителям в требуемых количествах и в заданном диапазоне давлений необходима автоматизация системы управления газораспределительными сетями на базе геоинформационных систем с применением новейших технологий.

Научная новизна исследования: в ОАО «Харьковгор-газ» впервые в Украине создана диспетчерская система, которая, используя технологии GSM-связи и GPS-навигации, позволяет осуществлять мониторинг

всех автомобилей САВР одновременно и отображать их местоположение на электронной карте города.

Практическая значимость работы связана с актуальностью внедрения данных технологий не только в крупных городах, но и в региональных газовых хозяйствах с большой протяженностью газовых сетей и р азветвленной транспортной сетью.

Перспективы исследования: планируется модернизация комплекса для повышения его надёжности и уменьшения стоимости, что позволит широко применять его для решения диспетчерских задач в газовых и других аварийных службах.

Литература: 1. Макаренко А. И., Седак В. С. Рациональное управление газовым хозяйством области. К.: ИСМО, 1998. С. 12-15. 2. Серпинас Б. Б. Глобальные системы позиционирования. М.: ИКФ “Каталог”, 2002. С.23-24, 37-41. 3. RichardB. Langley. RTKGPS. // GPS World. 1999. №1 С.7. 4. Якунин К. А., Акулов В. А., Корнев Ю. С. Математические модели местности в задачах управления движением наземных транспортных средств с применением GPS-технологий // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. сер. физико-математические науки. 2002. № 16. С. 6. 5. Вахтанов А. С. Исследование компьютерных технологий обновления топографических карт по материалам космической съемки (масштабы 1:25 000 - 1:200 000): Автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2003. С. 20-22. 6. КарсянМ. Г., Неграфонтов С. А. Мобильные ГИС. Опытная эксплуатация ArcPad. // ARCREVIEW. Современные геоинформационные технологии. 2001. № 1. С. 4. 7. Баделин А. В. Мобильные ГИС на геологическом факультете Санкт-Петербургского государственного университета // ARCREVIEW. Современные геоинформационные технологии. 2005. № 4. С. 17.

Поступила в редколлегию 21.04.2006

Схема

78

РИ, 2006, № 2

Рецензент: д-р техн. наук, проф. Самойленко Н. И.

Дудолад Александр Стефанович, председатель правления ОАО «Харьковгоргаз».Научные интересы: новые

технологии в нефтегазовой отрасли. Адрес: Украина, 61000, Харьков, ул. Октябрьской Революции, 57/59, к.т. 80572-23-47-14.

Седак Владимир Степанович, канд. техн. наук, доцент, профессор, первый заместитель председателя правления ОАО «Харьковгоргаз» - главный инженер. Научные

УДК 519.688

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОЛОГИИ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯЗЫКА UML

ЕСИЛЕВСКИЙ В.С., НЕТЁСА П.С.,

КЛИМОВА М.В._______________________________

Рассматриваются вопросы проектирования распределенных информационных систем реального времени. Обсуждается методология объектно-ориентированного проектирования, основанная на применении языка моделирования UML. Предлагаемый подход обеспечивает решение проблем создания программного обеспечения на этапе проектирования, что повышает надежность создаваемых сложных программных систем.

1. Введение

В настоящее время создание программного продукта во многом является искусством. Это означает, что конечный результат всегда зависит от профессиональных качеств исполнителей и множества случайных факторов. В силу того, что требования к программному обеспечению (в отличие от предметов искусства) чаще всего конкретны и строги, а результат проектирования должен быть предсказуем, разработчики ищут промышленные технологии проектирования.

Ответом на эти вопросы на сегодня является методология объектно-ориентированного анализа, проектирования и программирования, предложенная основоположниками этого подхода - Бучем, Рамбо и Дже-кобсоном. Основным ее звеном является представление о жизненном цикле программного обеспечения, в котором выделяются отдельные этапы, причем этап анализа и проектирования отделен от этапа программирования.

Проектирование представляет собой способ графического представления проекта, понятного как эксперту, так и программисту. Методология определяет не только перечень графических диаграмм и способы их оформления, но и процесс его создания. Способ графического проектирования программного обеспечения доведен до стандарта в виде унифицированного языка моделирования - UML (Unified Modeling Language).

интересы: новые технологии в нефтегазовой отрасли. Адрес: Украина, 61000, Харьков, ул. Октябрьской Революции, 57/59, к.т. 8-057-783-94-73.

Дзешульский Евгений Станиславович, заместитель начальника службы аварийно-восстановительных работ ОАО «Харьковгоргаз». Научные интересы: средства коммуникации, мультимедийные технологии. Адрес: Украина, 61000, Харьков, ул. Октябрьской Революции, 57/59, к.т. 8-057-733-07-19.

Целью данной работы является описание процесса анализа и проектирования распределенных систем реального времени, а также исследование применимости для этой цели методологии объектно-ориентированного моделирования на основе языка UML.

В силу большого объема полной проектной документации в статье в качестве базового объекта проектирования используется только одна из подсистем информационно - аналитической системы, разрабатываемой для коммунального предприятия «Харьковкому-ночиствод». Это - автоматизированная подсистема сбора и обработки телеметрической информации с группы канализационных насосных станций городских служб водоотведения на основе радиомодемной GSM-связи

2. Постановка задачи

Неотъемлемой частью системы коммунальных служб городского хозяйства является подсистема водоотведения (канализация) и очистки сточных вод. В ее состав входит канализационная сеть, коллекторы и насосные станции (КНС), обеспечивающие подачу сточной воды для очистки.

Насосные станции, рассматриваемые как активная часть канализационных сетей, являются сложными технологическими объектами с большим количеством параметров контроля и управления. В настоящий момент функционирование насосных станций обеспечивается персоналом в ручном режиме с использованием локальных измерительных средств. Для увеличения эффективности их эксплуатации особенно актуальной является задача централизованного сбора и обработки телеметрической информации с группы насо сных станций.

Формально задача может быть поставлена следующим образом: разработать в графической нотации языка UML проект распределенной системы реального времени централизованного сбора и обработки информации, реализуемый средствами объектноориентированного языка программирования в рамках многозадачной операционной системы.

Принципиальным является то, что множество КНС распределено географически по территории города и информация от них необходима в реальном времени. Для этого нужно создать распределенную информационную систему реального времени, в которой предполагается наличие компьютеров или микроконтроллеров на стороне насосных станций (нижний уровень)

РИ, 2006, № 2

79

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.