CC BY
102
УДК 519.72
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Г.А. Бирагов, А.Г. Моураов
В статье рассматривается СУБД, используемая при эксплуатации методов диагностирования компонентов автоматизированной информационной системы (ДКАИС) взаимодействия субъектов рынка услуг естественных монополий. Описаны этапы построения, структура информационной системы. Проанализированы существующие в настоящее время подходы к разработке подобных систем
Ключевые слова: диагностирование, система, программный комплекс, база данных
Данные, полученные в ходе разработки, адаптации и эксплуатации системы (ДКАИС), дают возможность провести анализ СУБД в контексте использования их в качестве основной базы данных системы. В качестве критериев оценки используются: скоростные характеристики работы СУБД, программные и аппаратные требования, простота установки и эксплуатации, сервисные функциональные возможности. Следует отметить, что при разработке ДКАИС использовались только стандартные средства и возможности 8рЬ. Использование дополнительных функциональных расширений языка 8рЬ СУБД, упрощает в отдельных случаях реализацию алгоритмов, неизбежно приводит к появлению продукта, привязанного к конкретной платформе СУБД.
Отличительной особенностью хранения данных в 8рь СУБД являются повышенные объемы файлов базы данных. Так, например, превышение объемов в каждом конкретном случае используемых разных платформ СУБД может быть от 3 до 10 раз. Это связано с особым способом представления данных в 8рь СУБД, где они должны быть нормализованы особым образом, что вызывает повышенные требования к объемам. Также, для полнофункциональной работы СУБД, требуется хранение в базе данных различного рода журнальных файлов транзакций и других данных для надежной и безотказной работы, что не может не сказаться на увеличении занимаемых объемов.
Следует также учитывать избыточность, требуемую для надежного хранения данных, что требует двух-четырехкратного увеличения объемов дискового пространства для организации ЯЛГО-массивов. Следует отметить, несколько лет назад организация систем хранения данных с подобными объемами была сопряжена с трудностями, однако в настоящее время аппаратные возможности в целом превышают требования, необходимые для надежной
Бирагов Гурам Анатольевич - СКГМИ (ГТУ), аспирант, тел. 89194251787, е-таП: stink2000@mail.ru
Моураов Алан Георгиевич - СКГМИ (ГТУ), канд. техн. наук, доцент, тел. (8672) 407-115, е-таП: mag@skgmi-gtu.ru
и устойчивой работы пакета прикладных программ комплекса.
Важным моментом при использовании СУБД являются временные показатели программных средств записи, прежде всего срезов ТИ. Следует отметить, что до сих пор при эксплуатации СУБД приблизиться к производительности систем с прямым двоичным доступом так и не удалось. Однако в каждом конкретном случае могут быть реализованы особые подходы, дающие приемлемые результаты. При дискретности измерений в 30, 10 мин. существующая СУБД Oracle справляется с поставленной задачей, однако при переходе минутного порога дискретности существует высокая вероятность потери части данных. При записи 10 секундных срезов ТИ число SQL-запросов вставки данных соизмеримо с количеством ТИ и требуется реализация других методик записи, реализованных с помощью средств прямого доступа к данным, что позволяет решить указанную задачу средствами самой СУБД Oracle.
Высокие требования предъявляются и к скорости чтения данных. Для задач отображения данных достаточно обычных минимальных требований к скорости, а вот алгоритмам статистического анализа, используемых для проведения прогноза требуется получение большого объема данных с сервера СУБД. При этом теряется основное преимущество клиент-серверных систем, когда обработка идет на сервере и на клиентскую машину передаются лишь результаты расчетов. Что возможно реализовать с помощью использования сервера приложений. Реализация сложных алгоритмов расчета и анализа выполняется, в первом случае на клиентских машинах по запросу пользователя, во втором случае программы выполняются на сервере приложений и используются средства терминального доступа компаний Microsoft, Citrix Metaframe установленных на АРМах Операторов и Клиентов автоматизированной системы планирования производственных показателей.
Важным вопросом при эксплуатации программ комплекса является вопрос установки и сопровождении СУБД. При этом большая часть работ ложится на сотрудников отделов АСУ, в обязанности которых входят работы по резервированию данных, мониторингу производительности сервера и т.п. Часто возникает нехватка специалистов, имею-
щих опыт работы с соответствующей СУБД. В таких условиях важным является вопрос о простоте использования СУБД. Производители многих СУБД двигаются в направлении упрощения работы пользователей со своими продуктами. Следует отметить, что работа с такими СУБД как Огас1е практически может быть начата с нуля пользователями, имеющими достаточно общие представления о работе клиент-серверных СУБД и сетевых технологиях. Процесс установки указанного продукта прост, к тому же существует достаточное количество литературы по вопросам эксплуатации указанной СУБД Огас1е.
Привязка к комплексам ОИК и АСКУЭ
При внедрении программ комплекса важным этапом внедрения является привязка к оперативным измерительным (информационным) комплексам (ОИК) и комплексам АСКУЭ для получения данных значений ТИ, состояния оборудования, показаний счетчиков. При этом следует отметить, что эти данные загружаются в базу данных ДКАИС в процессе и возникают две параллельные базы данных с различной структурой и глубиной архивов. Привязка программ комплекса непосредственно к базам данных ОИК (через драйвер) невозможна по ряду причин, хотя для задач отображения данных и простых расчетных алгоритмов такой подход вполне возможен. Следует отметить, что комплексы ОИК имеют различную функциональность в отношении представления объектов и оборудования - от простых систем, содержащих лишь данные по ТИ и ТС до достаточно проработанных, с наличием элементов специализированных классификаторов оборудования. При этом модели представления данных различаются, что существенно осложняет привязку к комплексам ОИК. Примером может являться, существенно отличающаяся описательная часть ТИ, может быть также различным способ идентификации ТИ - от простого идентификационного номера до более сложных способов идентификации, связывающих ТИ с местом и способом измерения. При этом подчас не имеется единственного уникального номера ТИ, что, конечно же, затрудняет программную и аппаратную привязку с ОИК комплексами ДКАИС.
Адаптация программ к технологическим особенностям расчетов в энергосистеме.
Необходимость унификации и стандартизации информационного и программного обеспечения
При внедрении программ комплекса требуется гибкая настройка программных средств, для обеспечения необходимой функциональности. Программные средства хранения должны учитывать различия в структуре объектов и составе оборудования энергетических объектов. Однако и сама структура данных этих объектов может варьироваться для различных энергосистем. В этом смысле программные средства комплекса разрабатывались с учетом возможного изменения в представлении объектов и оборудования. Важным моментом при внедрении комплекса является возможность простой и гибкой настройки под существующий порядок планирования, принятый службами энергосистемы. Так, выходные макеты и отчетные формы, средства табличного и графического отображения отличаются по
структуре и составу данных. Программные средства комплекса позволяют гибко настраиваться под эти особенности.
Вопрос адаптации программ к конкретной энергосистеме тесно связан с важным вопросом создания единой информационной среды функционирования программного комплекса, и, как следствие, с вопросом унификации и стандартизации программного обеспечения используемого на разных этапах планирования производственной деятельности энергосистемы. В настоящее время на предприятиях отрасли энергетики функционирует большое количество программ и баз данных самых разных форматов. Вследствие отсутствия унифицированных стандартов данных и программного обеспечения большие затраты труда и средств расходуются на разработку различных конверторов, шлюзов, обменных блоков, для привязки различных программно-аппаратных комплексов к друг другу, что приводит к значительной потере времени и большим погрешностям.
Вопрос об увязке программных продуктов, баз данных можно решить введением отраслевых стандартов и соответствующей сертификации. В течение определенного времени разработчиками могут быть проведены необходимые доработки и пройдена соответствующая процедура сертификации. В первую очередь должны подвергнуться стандартизации форматы хранения данных комплексов ОИК и АСКУЭ, поскольку они обеспечивают необходимой информацией задачи оперативного, краткосрочного и долгосрочного управления и планирования. К решению этой задачи следует приступать немедленно, поскольку разнообразие форматов данных стремительно увеличивается по мере появлении новых субъектов на рынке энергоресурсов, внедряющих собственные ОИК и АИИСКУЭ. Тесно связан с этим вопрос унификации классификаторов и кодификаторов объектов и оборудования.
Подготовка объектной информационной структуры хранения данных для расчетов энергопотребления и балансов
Разработка объектной структуры базы данных ДКАИС основывается на опыте разработки и внедрения в энергосистемах России различных проектов по планированию балансов мощности, электроэнергии, тепловой энергии, расчета потерь. База данных с набором модулей администрирования представляет информационную систему корпоративного назначения для решения производственных, экономических и других задач. При проектировании базы данных использовались объектные подходы, средства моделирования, СУБД реляционного типа с 8рь доступом, так и средства хранения данных.
Средства объектной базы обеспечивают решение следующих задач:
• учет состава и состояния технологического оборудования, производственных и административных объектов, подготовка классификаторов и справочников;
• сбор, обработка и анализ данных о состоянии объектов оборудования и измеряемых параметрах с любой дискретностью хранения;
• подготовка отчетов о состоянии объектов и оборудования, суточной ведомости и других видов отчетности;
• обмен данными между различными объектами и административными уровнями управления;
• выполнение технологических расчетов.
Первым этапом построения информационной
системы является загрузка информации по составу технологического оборудования, производственных и административных объектов. Для решения этой задачи используются программные средства менеджера объектов и менеджера оборудования региональной энергосистемы. Они предназначены для ввода и коррекции данных по различным типам объектов и оборудования. Объектами являются предприятия, входящие в состав региональной энергосистемы (предприятия электрических сетей, подразделения), энергетические объекты - электростанции, подстанции, а также информация по объемам электроэнергии, закупаемым на рынке. Объектами оборудования являются единицы тепломеханического оборудования электростанций, линии электропередач, оборудование подстанций. Программные средства загрузки состава оборудования реализованы в виде определенных экранных форм, вызываемых из главной панели менеджера энергообъектов и оборудования.
Данные по объектам и оборудованию могут быть использованы в дальнейшем для решения ряда технологических задач (расчет балансов энергопотребления, расчет рабочего уровня энергопотребления, расчет потерь и балансов потребления энергоресурсов по данным приборов учета, системные ограничения).
На основе загруженных данных по объектам и оборудованию средствами комплекса генерируется структура различного вида баланса мощности и электроэнергии, структура полезного отпуска электроэнергии.
Исследование и разработка общей структуры программного комплекса ДКАИС
Проведенный ранее в работе анализ предъявленных к ДКАИС требований, а также структурных и функциональных особенностей, разработанных в ходе работы машинно-ориентированных алгоритмов, позволил выявить и сформировать общие требования к разрабатываемой общей структуре программной системы комплекса ДКАИС (рис. 1), в качестве базовых включающей информационное и программное обеспечение.
Программное обеспечение разделяется на две группы: обеспечивающее и функциональное. Обеспечивающее программное обеспечение необходимо для работы базовых функций программной системы (организация ввода-вывода, взаимодействие с пользователем, управление работой подсистем). Функциональное программное обеспечение состоит из подсистем решения задач расчета и др.
ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДКАНС
ПРОГРАММНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
^ БД N 1'ОДСИС1еМ ^
/ ЛОбщая база \ у данных ГТ1 Общие [ у («блицы
Г~\ БДмета- 1 Информации Г”А Слра-1 у еочни»и
/ * Таблицы
г-д БДупрао ( 0 ляадщеи ^подсистемы /—% Таблицы 1 У мета-ии формации
Г СУБЯ 1 / От «рашиныи
1
I Вспомогательные | I «онпонимш
Общвсис I емное программное оОеслечемие
Фумицйонйимкм
программное
оОеспечемие
Подсистема
организации
диалога
Управляющая
подсистема
Пользователь
с* не интерфейсы
ЭкСПОр! ДЛИНЫ) Поиск данных Отчеты ЦИИМОбЯМ
Подсистема № N
Рис. 1. Общая структура программного комплекса ДКАИС
Структурно информационное обеспечение комплекса составляет банк данных, состоящий из БД функциональных подсистем, БД метаинформации и БД управляющей подсистемы. Главные особенности функциональной и структурной реализации информационного обеспечения комплекса описаны ниже в данной главе.
На основании проведенного анализа состава решаемых системой ДКАИС задач, особенностей используемых при этом машинно-ориентированных алгоритмов, взаимосвязей отдельных подсистем, реализующих решение поставленных задач в различных режимах функционирования комплекса, выделены следующие особенности разрабатываемой системы:
1. Большое количество информационных массивов.
2. Необходимость обеспечения возможности расширения функциональных возможностей (увеличение количества и изменение состава решаемых задач), за счет ввода новых расчетных модулей, при условии возможности их взаимодействия с использованием общего банка данных.
При создании ПК ДКАИС учтена необходимость обеспечения высокой устойчивости комплекса в условиях накладываемых возмущений по составу и структуре входной информации, для чего архитектура как системы в целом, так и отдельных ее подсистем должна допускать возможность изменений, прежде всего, наращивания, функциональных возможностей. Для этого необходимо обеспечить условия гибкости и устойчивости системы, когда требования к содержательной части выполняемых процедур при решении изменяющегося по составу функционального наполнения комплекса также меняются.
Разработка архитектуры программного комплекса ДКАИС
При анализе существующих в настоящее время подходов к разработке подобных систем выявлено, что задачи создания больших программных комплексов и информационных систем решаются чаще всего с использованием двух подходов. Первый подход предусматривает реализацию ПК в виде совокупности отдельных программных систем, свя-
занных друг с другом посредством процедур экспорта-импорта результатной информации, второй подход - представление ПК в виде системы с единым интерфейсом и базой данных, с обеспечением возможности подключения подсистем в качестве библиотек динамической компоновки.
Основной недостаток первого подхода - отсутствие общей базы данных и высокая вероятность возникновения противоречий при взаимодействии отдельных подсистем по входным данным. Главным достоинством этого подхода является возможность автономной разработки подсистем при установленной спецификации данных. Недостатком второго подхода к разработке ПК является высокая зависимость отдельных подсистем от центральной системы. Такие системы, как правило, представляются крайне громоздкими при жесткой структуре системы управления и при относительно большой размерности. Это может привести к значительным трудностям при ее использовании, а также к большим срокам разработки.
Как уже указано выше, в соответствии с требованиями обеспечения универсальности и гибкости разрабатываемого ПК, архитектура системы и ее подсистем должна иметь возможность необходимого наращивания функциональных возможностей в отношении проведения расчетов, анализа, формирования отчетов и т.д., при обязательном условии сохранения работоспособности созданных ранее программных подсистем.
В ходе работы было определено, что наиболее эффективным из рассмотренных подходов к организации комплекса ДКАИС в заданных условиях следует считать вариант реализации децентрализованной архитектуры программного комплекса. Это дает возможности успешной реализации условия автономности входящих в состав ПК функциональных подсистем. При такой организации каждой подсистеме соответствует свой самостоятельно функционирующий программный комплекс с уникальными для нее функциональным программным обеспечением и БД (рис. 2).
Северо-Кавказский горно-металлургический институт (Государственный технологический университет)
FORECAST BUILDING ON THE BASE OF FUZZY COMPENSATOIN THEORY
G.A. Biragov, A.G. Mouraov
The article is devoted SMDB, used at operation of methods of diagnosing of components of the automated information system (DCAIS) interactions of subjects of the market of services of natural monopolies. Construction stages, structure, information system are described. Approaches existing now to working out of similar systems are analyses Key words: diagnostic, system, program complex, database
Рис. 2. Архитектура программного комплекса ДКАИС
Интерфейс взаимодействия пользователя и БД может быть одинаковым для всех функциональных подсистем ПК, при этом основной функцией управляющей подсистемы является объединение информационных ресурсов подсистем в единый банк данных. Это обеспечивает возможность создания единого информационного пространства для работы всех функциональных подсистем.
При выбранной (рис. 1) архитектуре функционирование ПК упрощенно можно описать следующим образом. Для решения текущей задачи обеспечивающее ПО управляющей подсистемы вызывает необходимую подсистему. Обеспечивающее ПО подсистемы организует процесс решения задачи: диалог с пользователем, ввод и вывод данных, запуск функционального ПО подсистемы. По окончании работы подсистемы, результаты ее работы используются управляющей и другими подсистемами. Из центрального банка данных путем репликации данные переходят в базу данных той подсистемы, где они требуются. Если изменения в одной из подсистем приводят к изменению общих для всех данных, такие изменения, благодаря единому адресному пространству, отражаются на работе всех подсистем. В итоге разработанная архитектура программной системы при решении конкретных задач работает как единый программный комплекс.
Литература
1. Каган Б.М., Мкртумян И.Б. Основы эксплуатации ЭВМ.
2. Волков А.П. К вопросу об автоматической генерации диагностических средств.
3. Орлов В.А., Бурляев Д.М. Эксплуатация и ремонт ЭВМ. Организация работы ВЦ.
