Автоматизированная информационная система мониторинга инженерных сетей

Автоматизированная информационная система мониторинга инженерных сетей

Введение

Инженерные сети, являясь основой инженерной инфраструктуры, в значительной мере определяют устойчивость развития как промышленных, так и социально-экономических территориальных образований. Надежность функционирования, качество транспортировки технологических и энергетических продуктов при эксплуатации инженерных сетей зависят от эффективности проведения процесса мониторинга их текущего состояния.

Инженерные сети осуществляют централизованное снабжение рассредоточенных потребителей электрической и тепловой энергией, топливом, водой или другими транспортируемыми продуктами. Спектр объектов, представляющих в совокупности инженерную сеть, весьма широк и разнообразен. Кроме того, инженерные сети имеют четкую ведомственную принадлежность, которая диктуется, главным образом, видом транспортируемого продукта, а также технологией его добычи, переработки, транспортировки и потребления.

К инженерным сетям относятся:

·  кабельные сети - электрические воздушные, электрические кабельные подземные, низкого высокого напряжения, контактные сети, телефонные сети; сети передачи данных (электрические, оптоволоконные), телерадиосети;

·              трубопроводные сети - водоснабжение (горячее, холодное), водоотведение (бытовая, ливневая, техническая канализация), теплоснабжение (с разными теплоносителями), газопроводные, нефтепроводные, продуктопроводные, вентиляционные, пневматические;

·              дорожные сети: автомобильные и рельсовые дороги и т.д.

Несмотря на значительные различия в типе транспортируемого продукта и технологиях, используемых эксплуатационными организациями, современные инженерные сети характеризуются рядом общих специфических особенностей:

1)  обширным территориальным распределением и огромным числом элементов, формирующих систему;

2)      непрерывным развитием в пространстве и во времени;

)        сложной иерархической структурой управляемой и управляющих систем и непосредственным наличием субъекта в контуре управления;

)        непрерывностью во времени процессов транспортировки и распределения целевого продукта;

)        высокой степенью централизации управления с одновременной децентрализацией оперативного управления технологическими процессами транспортировки и распределения целевого продукта;

)        инерционностью процессов транспортировки продукта и необходимостью создания его оперативных запасов в резервуарах и хранилищах.

При наличии возможности мониторинга инженерных сетей реализуются следующие важные задачи:

) задача оперативного получения информации об инженерных сетях в любой части интересующей территории, включая здания и сооружения;

) задача совместного представления различных инженерных сетей на едином плане (топооснове), реализуемая с использованием задачи систематизации на топографической основе информации об объектах сетей;

) задачи полного отслеживания неисправностей, регламентных и ремонтно-восстановительных работ, а также контроля их сроков и качества выполнения;

) задача ведения архива документов по всем объектам сети и эксплуатационным событиям, по результатам которой осуществляется сбор данных для решения задачи автоматизации формирования текущих документов и выходных форм отчетности;

) задачи информационного обеспечения для планирования работ по реконструкции и ремонту инженерных сетей, а также автоматическое отслеживание остаточного ресурса оборудования.

Вышеперечисленные задачи необходимо решать различным службам предприятий, эксплуатирующим или проектирующим соответствующий вид инженерных сетей. Сегодня невозможно себе представить, чтобы эти задачи решались без применения современных компьютерных технологий, что подразумевает создание автоматизированной системы управления инженерной сетью.

Автоматизированная информационная система, способная решать вышеперечисленные проблемы управления инженерными сетями того или иного типа, должна включать механизмы реализации формализованного математического описания модели данных геоинформационных систем (ГИС) с широкими возможностями по представлению неметрических отношений между пространственными объектами, а также методы и алгоритмы решения прикладных задач управления инженерными сетями и инструментальные средства для создания и развития программного обеспечения проблемно ориентированных ГИС. Возможным решением описанных выше задач является использование геоинформационных технологий в процессе эксплуатации инженерной сети, предназначенных, прежде всего, для создания базы данных об истинных параметрах и топологии сети [1].

Целью дипломного проекта является создание автоматизированной информационной системы мониторинга инженерных сетей на базе Единой дежурно-диспетчерской службы жилищно-коммунального хозяйства (ЕДДС ЖКХ) Администрации города Новокузнецка.

1. Общая часть. Характеристика объекта автоматизации и действующей системы-прототипа

.1 Современное состояние систем управления инженерными сетями

Современные центры обработки данных - это экономически оправданные решения, консолидирующие ИТ-ресурсы организации и способные значительно сократить общие расходы на ИТ за счет внедрения централизованной модели вычислений. Однако постоянное усложнение ИТ-инфраструктуры, увеличение энергопотребления и тепловыделения в ЦОД накладывают на работу обслуживающих инженерных подсистем ряд дополнительных требований: очень высокая надежность, управляемость, безопасность, адаптивность к изменениям внешней среды.

Системы мониторинга и управления обеспечивают автоматическое управление и диспетчеризацию инженерного оборудования здания, работу агрегатов, поддержание заданных параметров работы оборудования и их оперативного изменения.

Автоматизации и диспетчеризации подлежит следующее инженерное оборудование:

• система вентиляции и кондиционирования воздуха;

• система теплоснабжения;

• система холодоснабжения;

• системы электроснабжения;

• противопожарное оборудование и устройства пожаротушения;

• системы безопасности.

Надежности подобных систем и упреждению будущих проблем сегодня уделяется очень большое внимание. Круглосуточный мониторинг, комплексный анализ параметров оборудования, предупреждение отказов и минимальное время реакции - это важнейшие требования к диспетчерским службам, контролирующим инженерные подсистемы ЦОД, а работа персонала в подобных службах становится все более ответственной.

Автоматизированная система диспетчеризации и управления (АСДУ) представляет собой целостную платформу для управления всеми инженерными подсистемами и создается как многоуровневая автоматическая система, обеспечивающая контроль состояния и управление технологическим оборудованием ЦОД с выводом данных на экраны автоматизированных рабочих мест операторов. АСДУ ведет непрерывный мониторинг инженерных систем с регистрацией основных параметров и обеспечивает контроль и управление инженерным комплексом из единого диспетчерского центра.

Организация диспетчерского центра на основе решения АСДУ позволяет внедрить новые стандарты качества в управление эксплуатационно-обеспечивающим оборудованием, повысить эксплуатационную готовность ЦОД, снизить текущие затраты на управление инженерными системами, обеспечить документирование и протоколирование сбоев, создать базу для оперативного устранения аварийных ситуаций.

Современная АСДУ имеет трехуровневую архитектуру.

Нижний уровень образуют периферийные устройства и инженерное оборудование, формирующие первичные данные.

Второй уровень - контроллеры, принимающие и обрабатывающие информацию, и сеть передачи данных.

Верхний уровень - это ПО, предоставляющее средства визуализации, архивации, публикации поступающие данных.

На рабочие места диспетчеров (АРМ) поступает структурированная консолидированная информация в нужном формате. Аналитический модуль постоянно отслеживает рабочие параметры систем на предмет отклонения от нормы и способен автоматически запускать процедуры согласно заложенным инструкциям, например, подать сигнал тревоги или запустить аварийный дизель-генератор. Важная задача аналитического модуля - заблаговременные предупреждения о грядущих отказах.

Собранные данные можно:

• передать операторам и представить их в легко читаемом виде;

• сохранить в базе данных;

• проанализировать и представить в виде статистических отчетов;

• использовать как управляющий сигнал при реакции на определенные события для запуска систем в автоматическом режиме.

В состав решения может входить система видеонаблюдения, одновременно с сигналом тревоги выводящая картинку с аварийной подсистемой на монитор оператора. Как правило, в системе предусмотрен Web-интерфейс, кроме того, ее можно интегрировать с системами мониторинга ИТ-инфраструктуры ЦОД.

Инженерные системы ЦОД состоят из множества взаимоувязанного оборудования, поэтому при наступлении какого-либо тревожного события бывает трудно определить, где конкретно возникла проблема. Для примера возьмем проблему в контуре питания, между распределительным щитом и активным сетевым оборудованием. Система локализует проблему, определяет уровень возможных последствий и отображает информацию о конкретной системе в окне тревог. Экранная форма со схемой системы показывает отношения между взаимосвязанным оборудованием и возможными последствиями неполадок в отдельных компонентах.

АСДУ централизованно фиксирует событие в базе данных и оповещает диспетчера о возникновении проблемы и необходимости ее разрешения. Далее система определяет уровень серьезности происшествия и присваивает событию определенный приоритет. Приоритет необходим, чтобы повысить эффективность реакции персонала на происшествие. Например, если сработавшая сигнализация говорит о необходимости замены фильтра системы кондиционирования воздуха, оператор должен понимать, в какие сроки и с каким приоритетом разрешить сложившуюся ситуацию.

Одна из важнейших функций АСДУ - своевременное оповещение о возникших ситуациях всех ответственных лиц, обслуживающих подсистемы ЦОД. Система имеет функции оперативного оповещения диспетчеров, администраторов и руководящих лиц объекта по электронной почте или посредством сообщений SMS, а также интегрируется с другими доступными способами сигнализации в соответствии с установленным регламентом.

Система выводит сообщения о выходе отслеживаемых параметров за установленные ранее пределы, а также сообщения о критическом времени наработки эксплуатируемого инженерного оборудования. Например, это могут быть данные о состоянии аккумуляторных батарей, температуре и влажности в стойках. Информация представляется в доступном для администраторов и диспетчеров и легко читаемом виде.

Мониторинг и фиксация критических изменений параметров окружающей среды ЦОД.

Отказ оборудования может быть следствием не только слишком высокой температуры, но и быстрого ее изменения. Система отслеживает температуру и влажность на уровне стоек с оборудованием и оповещает диспетчера о том, что зафиксированы потенциально опасные значения температуры и влажности. Хронологические данные и параметры окружающей среды могут выводиться в виде легко читаемых графиков.

Мониторинг и фиксация изменений в потреблении электропитания активным оборудованием.

По мере появления в ЦОД нового оборудования потребности в электропитании и охлаждении могут превзойти имеющиеся ресурсы, результатом чего станут перебои в работе. В частности, инженерные системы ЦОД требуют дополнительного внимания по мере старения батарей ИБП. Уровень старения батарей зависит от интенсивности их использования и температуры. АСДУ отслеживает потребление тока для каждой ветви цепи или стойки и оповещает ответственных лиц о ситуациях, грозящих возникновением перегрузки. Она также информирует их обо всех ИБП, у которых время автономной работы оказывается меньше минимума или у которых превышается пороговое значение нагрузки.

Отслеживание электропитания оборудования.

Неисправность оборудования или линий подачи электропитания, а также некорректные действия обслуживающего персонала могут привести к обесточиванию оборудования. АСДУ оперативно оповещает диспетчера о наличии или отсутствии питающего напряжения на потребителях.

Отслеживание качественных и количественных характеристик электропитания.

Некачественное электропитание приводит к выходу из строя или преждевременному износу оборудования. Изменение нагрузки на систему электропитания (включение / выключение климатического оборудования, добавление оборудования ЦОД и т.д.) может повлечь за собой ситуацию, когда система бесперебойного электропитания не в состоянии обеспечить резервирование. АСДУ предоставляет обслуживающему персоналу централизованную информацию о качестве электропитания и распределении нагрузки по ЦОД в режиме реального времени, а также сохраняет эту информацию в базе данных для дальнейшего выяснения причин отказа оборудования.

Определение надежности электропитания.

Оперативное отслеживание состояния оборудования, которое обеспечивает гарантированное и бесперебойное электропитание (ИБП, ДГУ), невозможно без централизованного сбора и отображения информации с этих устройств. АСДУ предоставляет диспетчеру централизованную информацию о состоянии обеспечивающего оборудования.

Обеспечение температурного режима работы оборудования.

Климатический режим ЦОД может нарушаться из-за неправильных режимов работы климатического оборудования. Из-за неравномерного распределения оборудования в ЦОД иногда возникают зоны локального перегрева, что может потребовать изменений в режимах работы климатического оборудования. Обслуживающий персонал не всегда замечает временный выход температуры или влажности за пределы нормы, что приведет к проблемам при определении причин сбоев в работе активного оборудования. Кроме того, климатический режим ЦОД может нарушаться из-за неправильных режимов работы или аварий на климатическом оборудовании. АСДУ отслеживает температуру и влажность в телекоммуникационных стойках и оповещает диспетчера о том, что они достигли потенциально опасных значений, а также сохраняет эту информацию в БД и выдает ее в удобном для последующего анализа виде. Система предоставляет диспетчеру интерфейс для изменения режимов работы климатического оборудования и оперативно оповещает ответственных о сбоях в его работе.

На АСДУ также возложены функции минимизации последствий пожара в ЦОД. При возникновении пожара несвоевременное оповещение персонала, а также работа кондиционеров и несогласованность работы других подсистем в ЦОД может осложнить работу системы пожаротушения и снизить ее эффективность. АСДУ оповещает диспетчера о срабатывании пожарной сигнализации и станции пожаротушения, а также имеет возможность автоматически отключить кондиционеры и вентиляцию. После срабатывания системы пожаротушения необходимо определять качество воздуха в помещениях и выводить эту информацию на АРМ диспетчера.

Использование систем диспетчеризации позволяет иметь полную информацию о состоянии всех инженерных систем в режиме реального времени. Также позволяет снизить эксплуатационные расходы, сократить количество обслуживающего персонала, гибко реализовывать политику энергосбережения и безопасности в масштабе всего объекта.

Вся информации о работе инженерных систем стекается на компьютер, который находится на диспетчерском пункте. Можно визуализировать накопленную информацию за определенный промежуток времени в виде разнообразных графиков и диаграмм. Анализируя полученную информацию, можно принять оптимальные управляющие решения, которые сэкономят средства и время.

1.2 Обзор существующих систем мониторинга инженерных сетей

Система «КУБ Эксплуатация» [http://www.telesystems.info]

ЗАО «ТелеСистемы» г. Екатеринбург разработали полнофункциональную систему мониторинга работы оборудования и состояния инженерных сетей и управления ими, получившую название «КУБ Эксплуатация», которая призвана обеспечить снижение затрат на эксплуатацию инженерных сетей любого назначения за счет оперативного централизованного контроля и управления параметрами энергоресурсов и состоянием сетей в целом.

Система «КУБ Эксплуатация» позволяет контролировать все инженерные сети населенного пункта по любым необходимым параметрам. Традиционно мониторингу и управлению подлежат:

·  система электроснабжения и электроосвещения (дизель-генераторная установка, трансформаторная подстанция, распределительные устройства, электрообогрев трубопроводов, подъездное освещение);

·              система водоснабжения, водоподготовки, канализации и дренажа (различные станции управления насосами);

·              система теплоснабжения (котельные установки или индивидуальные тепловые пункты);

·              система кондиционирования и вентиляции воздуха (вытяжные и приточные системы, центральные кондиционеры, кондиционеры-доводчики: регуляторы воздушного потока, тепловые завесы);

·              лифтовое хозяйство;

·              система пожарной сигнализации, охранной сигнализации (контроль доступа в служебные помещения и дома) и видеонаблюдения (лифтов, подъездов, дворов).

Функции системы «КУБ Эксплуатация»

·  автоматический сбор данных о состоянии инженерных сетей и работе оборудования, подлежащих контролю, и передача их на компьютер диспетчера;

·              сбор данных о потреблении энергоресурсов с приборов учета и контроль качества энергоресурсов и обработка полученных данных;

·              обработка получаемой информации и анализ текущей ситуации: изменение дискретных сигналов, выход параметра за норму;

·              дистанционное и / или автоматическое управление исполнительными механизмами по заданному алгоритму;

·              отслеживание аварийных и внештатных ситуаций в сетях и на объектах, сигнализация о них на пункт диспетчера и их отработка в автоматическом режиме по заданным эксплуатирующим персоналом алгоритмам;

·              автоматизированное регулирование потребления энергоресурсов (тепловой режим, внутридворовое освещение, освещение в местах общего пользования);

·              документирование и регистрация параметров процессов инженерных систем, ведение журнала событий в автоматическом режиме с персонализацией ответственности за принимаемые диспетчером решения;

·              формирование отчетов, графиков, мнемосхем любой формы в удобном для обслуживающего персонала виде;

·              архивирование данных о функционировании систем в виде отчетов, ведение базы данных, временных трендов технологических параметров;

·              прямая голосовая связь объектов с диспетчерскими пунктами.

Представленная система построена следующим образом. В основе функционирования системы лежит мониторинг состояния инженерных сетей, оборудования и их технологических параметров в реальном режиме времени. В зависимости от значения показателей система выполняет оперативное управление параметрами инженерных сетей и оборудования, обеспечивается их функционирование по оптимальному алгоритму. В случае необходимости возможно дистанционное управление исполнительными механизмами инженерных сетей с АРМ диспетчера в ручном режиме.

В связи с этим стандартная архитектура системы «КУБ Эксплуатация» включает в себя три уровня:

·  полевой уровень, который образуют датчики и исполнительные механизмы;

·              уровень управления, состоящий из контроллеров, которые отслеживают сигналы от датчиков и формируют управляющие воздействия для исполнительных механизмов в соответствии с запрограммированным алгоритмом работы;

·              уровень контроля, представляющий собой рабочую станцию, на которой отображается вся необходимая информация о работе системы и имеется возможность ручного управления.

В отличие от аналогичных предложений других разработчиков автоматизированных систем учета, «КУБ Эксплуатация» обладаем рядом неоспоримых преимуществ.

Во-первых, это ее масштабируемость и модульность, что позволяет подключать новые объекты и наращивать информационную и вычислительную мощность системы, а также аппаратная совместимость, независимость от производителя оборудования.

Во-вторых, каждый узел работает автономно, что предотвращает вероятность сбоя всей системы.

В-третьих, система позволяет также вести автоматизированный технический и коммерческий учет производства и потребления энергоресурсов (тепло, горячее водоснабжение, холодное водоснабжение, газоснабжение, электроснабжение). При желании в систему могут быть заложены нормативы потребления для определения эффективности использования энергоресурсов.

В-четвертых, система не имеет жесткой привязки к определенным каналам связи, каналы передачи информации подбираются под конкретные требования (телефонная линия, GSM/GPRS, Internet и др.).

Кроме того, возможна детализация предоставления данных до необходимого уровня. Наконец, система достаточно проста с точки зрения технического обслуживания и обладает информативным и интуитивно понятным интерфейсом.

В целом, преимущества от внедрения «КУБ Эксплуатация» и аналогичных ей систем заключаются в следующем:

·  получение полной картины состояния и работы инженерных сетей;

·              повышение безопасности и надежности работы оборудования, увеличение срока его эксплуатации и срока службы сетей;

·              сокращение затрат на обслуживание сетей и эксплуатацию оборудования, особенно для удаленных или труднодоступных объектов;

·              повышение эффективности работы сетей, в т.ч. благодаря круглосуточной подконтрольности эксплуатационных служб и за счет исключения «человеческого» фактора;

·              минимизация последствий от аварийных и внештатных ситуаций благодаря оперативному реагированию;

·              возможность прогнозирования развития ситуации и при необходимости принятия соответствующих мер;

·              снижение расходов на энергопотребление благодаря системам регулирования, быстрому и дистанционному устранению неполадок, возможности выявления коммерческих потерь;

·              обеспечение бесперебойности работы сетей и оборудования;

·              оптимизация действий рабочего персонала.

Общая экономия затрат на эксплуатацию инженерных систем может достигать 40%.

Автоматизированная система мониторинга надежности и безопасности сложных технических объектов [#"791978.files/image001.gif">

Рисунок 1.1 - Организационная структура ЕДДС ЖКХ

ЕДДС ЖКХ взаимодействует с Комитетом ЖКХ Администрации города Новокузнецка, основной задачей которого является организация в границах города электро-, газо-, тепло- и водоснабжения населения, а также водоотведения.

ЕДДС ЖКХ непосредственно получает информацию о возникновении ЧС от предприятий, являющихся поставщиками энергоресурсов и занимающихся содержанием и обслуживанием инженерных сетей:

по холодной воде и водоотведению - от ЗАО «Водоканал», ООО «Водосеть-НК», ООО «Ком-Инвест», ООО «ТрансВиК», МКП «Водосеть»;

по тепловой энергии и горячей воде - от «Новокузнецкие тепловые сети» ООО «Энергосбыт», ОАО «Кузнецкая ТЭЦ», ООО «Кузнецктепло-сбыт», МП «Сибирская сбытовая компания», ООО «Городская тепловая компания»;

по электроэнергии - от ЗАО «Кузбассэнергосбыт», МКП «Электроремонтсервис».

Описание действующей системы информатизации

Рассмотрим действующую автоматизированную систему ЕДДС ЖКХ.

Техническая структура службы состоит из: персональных компьютеров, объединенных локальной сетью с сервером и периферийного оборудования.

Основное назначение системы - сбор, упорядочение и обеспечение возможности получения информации, позволяющей принимать решения по поводу любой аварии или нештатной ситуации, возникающей в ЖКХ.

ЕДДС выполняет контроль качества коммунальных услуг в режиме реального времени. В системе аккумулируется вся информация о том, в каком состоянии сейчас, например, трубы теплоснабжения, есть ли аварии, где планируется ремонт, где он был проведен и т.п.

Для этого в систему введены все данные о поставщиках и потребителях городских теплоэнергетических ресурсов, эксплуатирующих и наладочных муниципальных предприятиях, органах местного самоуправления, силовых ведомствах. В единой базе данных - сотни параметров, различная информация, технические подробности. Оперативно вводятся данные о неполадках и проблемах, диспетчеры принимают звонки от жителей. Задача диспетчера - принять от них информацию, что по такому-то адресу не всё в порядке и ввести эти данные в систему. Далее информация передается соответствующим службам для оперативного устранения проблемы.

После введения автоматизированной системы в ЕДДС сократилось время устранения аварий - с нескольких дней до нескольких часов.

ЕДДС позволяет всем участникам коммунального процесса (производитель-транспортировщик-потребитель) оперативно решать проблемы, а жителям даёт возможность быстро получить достоверные сведения о наличии воды, тепла, электроэнергии в своем доме.

Информационное обеспечение

Информационное обеспечение - важнейший элемент информационной системы, предназначено для отражения информации, характеризующей состояние управляемого объекта и являющейся основой для принятия управленческих решений.

На сегодняшний момент существует два подхода к разработке информационных систем, которые обусловлены разными принципами декомпозиции:

·   функционально модульный или структурный - в основу положен принцип функциональной декомпозиции, в котором система описывается в терминах иерархии ее функций и передачи информации между отдельными функциональными элементами;

·   объектно-ориентированный подход - использует объектную декомпозицию. Система описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы в терминах обмена между ними.

В объектно-ориентированном анализе используются различные модели, описывающие:

·   функциональную структуру системы;

·   последовательность выполняемых действий;

·   передачу информации между функциональными процессами;

·   отношения между данными.

В объектно-ориентированном анализе используются в основном методологии:

- SADT (Structured Analysis and Design Technique) - технология структурного анализа и проектирования. Применяется для определения требований (функций) к разрабатываемой системе (нотации IDEF0);

- DFD (Data Flow Diagrams) - диаграммы потоков данных, представляют систему как сеть связанных между собой работ, обычно строятся для наглядного изображения работы системы документооборота организации;

- IDEF3 - данная методология проектирования позволяет описать процессы, фокусируя внимание на течении этих процессов, позволяет рассмотреть конкретный процесс с учетом последовательности выполняемых операций.

Выбор той или иной методологии зависит от критериев и целей проекта.

Для описания автоматизированной информационной системы по учету компьютерной техники на предприятии построим функциональную схему бизнес-модели организации, опишем все необходимые бизнес-процессы с точностью, достаточной для однозначного моделирования деятельности разрабатываемой системы. Функциональную схему будем строить на основе методологии IDEF0, используя программное средство AllFusion Process Modeler 7 (ранее BPwin).

На основании выбранной методологии IDEF0, начнем с построения контекстной диаграммы, описывающей весь процесс как «черный ящик». Процесс моделирования какой-либо системы в IDEF0 начинается с определения контекста, то есть, наиболее абстрактного уровня описания системы в целом. В контекст, входит определение субъекта моделирования, цели и точки зрения на модель. Целью построения модели является описание процесса учета парка компьютерной техники в целом. Рассмотрим процессы, характерные автоматизируемому предприятию и способы взаимодействия между ними с помощью методологии IDEF0.

Графический язык IDEF0 удивительно прост и гармоничен. В основе методологии лежат четыре основных понятия:

Первым из них является понятие функционального блока (Activity Box). Функциональный блок графически изображается в виде прямоугольника и олицетворяет собой некоторую конкретную функцию в рамках рассматриваемой системы. По требованиям стандарта название каждого функционального блока должно быть сформулировано в глагольном наклонении (например, «производить услуги», а не «производство услуг»).

Каждая из четырех сторон функционального блока имеет своё определенное значение (роль), при этом:

Верхняя сторона имеет значение «Управление» (Control); (стрелки сверху, означающие на основании чего выполняется данный процесс - законы, стандарты, приказы и т.д.);

Левая сторона имеет значение «Вход» (Input); (стрелки слева, - данные или объекты, потребляемые или изменяемые процессом);

Правая сторона имеет значение «Выход» (Output); (стрелки справа, - основные результаты деятельности процесса, конечные продукты);

Нижняя сторона имеет значение «Механизм» (Mechanism) - стрелки снизу, означающие, посредством чего или с помощью кого реализуется данный процесс - материальные и / или кадровые ресурсы, необходимые для процесса (рис. 1.2).

Основой IDEF0 модели является контекстная диаграмма, моделирующая систему наиболее общим образом. Контекстная диаграмма отражает интерфейс системы с внешним миром, а именно информационные потоки между системой и внешними сущностями, с которыми она связана.

Для построения бизнес-процесса была использована IDEF0 диаграмма. Методология IDEF0 предписывает построение иерархической системы диаграмм - единичных описаний фрагментов системы.

Рисунок 1.2 - Пример функционального блока

Сначала проводится описание системы в целом и ее взаимодействия с окружающим миром (контекстная диаграмма). Было построено три уровня диаграммы:

·   Контекстная

·   Функциональная декомпозиция

·   Декомпозиция каждой работы

Техническое обеспечение

Техническое обеспечение - это комплекс технических cpeдcтв, пpeднaзнaчeнныx для paбoты инфopмaциoннoй cиcтeмы, a тaкжe cooтвeтcтвyющaя дoкyмeнтaция нa эти cpeдcтвa и тexнoлoгичecкиe пpoцeccы. В комплекс технических средств входят:

·   компьютеры любых моделей;

·   устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода информации;

·   устройства передачи данных и линий связи;

·   оргтехника и устройства автоматического съема информации;

·   эксплуатационные материалы и др.

Для существующей системы на данный момент достаточно одного рабочего места, на котором будет загружена база данных, где диспетчер сможет заносить в базу данных результаты мониторинга. Под организацией рабочего места понимается его оснащение. Полное и комплектное оснащение рабочего места, а также его рациональная планировка позволяют наилучшим образом организовать трудовой процесс и, как следствие, повысить его эффективность. Рабочее место сотрудника представлено в виде персонального компьютера с установленной на нем операционной системой семейства Windows, а также пакетом офисных программ Microsoft Office. Также оно оснащено устройством вывода информации - принтером для печати различного рода отчетов.

Конфигурация рабочей станции:

 процессор Intel Pentium Dial Core E2200;

оперативная память 512Мб и более;

жесткий диск 80Гб и более;

монитор 19 «Acer Y 193 WDb LCD;

клавиатура, мышь;

принтер, сканер и МФУ.

Для нормальной работы информационной системы все компьютеры рабочих станций объединены в единую корпоративную сеть. Сеть спроектирована по топологии «звезда» и управляется центральным сервером. Конфигурация сервера:

- процессор Intel Xeon Processor E5520;

- оперативная память 12Гб;

жесткий диск 500Гб RAID 1.

Локальная вычислительная сеть построена на коммутаторах фирм D-Link и 3Com. Все рабочие станции в сети имеют доступ в интернет через аппаратный шлюз. Конфигурация шлюза.

- процессор Intel Xeon Processor E5520;

- оперативная память 8Гб;

жесткий диск 250Гб RAID 1.

Для обеспечения надежного хранения данных используется сетевое хранилище данных фирмы Smart Store объемом 2,9 Тб с применением RAID5.

Достоинства и недостатки системы прототипа и систем из обзора

Из анализа работы действующей автоматизированной системы ЕДДС ЖКХ, можно сделать следующие выводы.

Достоинства системы-прототипа:

- простота системы;

легкость ремонта при возникновении поломок приборов.

Недостатки системы-прототипа:

- нет быстрых достоверных данных при возникновении ЧС;

не позволяет производить полностью автоматизированный сбор данных.

Достоинства систем из обзора:

- современная элементная база позволяет вести моментальный учет при возникновении ЧС на сетях, а также производить дистанционное отключение сетей при необходимости;

позволяет производить автоматизированный сбор и передачу данных на центральный сервер энергоснабжающей организации.

Недостатки систем из обзора:

для обслуживания и ремонта компонентов и узлов системы требуется высококвалифицированный обслуживающий и ремонтный персонал.

.4 Техническое задание на создание автоматизированной информационной системы мониторинга инженерных сетей ЕДДС ЖКХ

Общие сведения

Полное наименование системы и ее условное обозначение

Автоматизированная информационная система мониторинга инженерных сетей (АИС МИС) ЕДДС ЖКХ.

Реквизиты разработчика и заказчика системы

Разработчик -

Заказчик - ЕДДС ЖКХ г. Новокузнецк, ул. Орджоникидзе, 36.

Перечень документов, на основании которых создается система

Основанием для разработки системы является приказ «N_____» выполнения от _______ дипломного проекта на разработку АИС МИС ЕДДС ЖКХ.

Плановые сроки начала и окончания работы по созданию проекта

Дата начала работы - 10.04.2014 г.

Дата окончания работы - 10.06.2014 г.

Порядок оформления и представления заказчику результатов работ по созданию системы

Система передается в виде проекта АИС МИС ЕДДС ЖКХ в сроки, установленные в задание. Приемка системы осуществляется комиссией в составе уполномоченных представителей Заказчика и Исполнителя. Производится сдача разработанного Исполнителем комплекта технической документации в виде пояснительной записки и приложением к ней графической части.

Назначение и цели создания системы

Назначение системы

АИС МИС ЕДДС ЖКХ предназначена для мониторинга инженерных сетей города Новокузнецка.

Цели создания системы

Целями создания системы являются:

1) оперативное получение информации об инженерных сетях в любой части интересующей территории, включая здания и сооружения;

) полное отслеживание неисправностей, регламентных и ремонтно-восстановительных работ, а также контроля их сроков и качества выполнения;

) ведение архива документов по всем объектам сети и эксплуатационным событиям, по результатам которой осуществляется сбор данных для решения задачи автоматизации формирования текущих документов и выходных форм отчетности;

) информационное обеспечение для планирования работ по реконструкции и ремонту инженерных сетей, а также автоматическое отслеживание остаточного ресурса оборудования.

Характеристика объекта информатизации

Краткие сведения об объекте информатизации

ЕДДС ЖКХ города Новокузнецка предназначена для повышения готовности администрации города, ее служб и объектов экономики к реагированию на угрозу или возникновение чрезвычайных ситуаций (ЧС), а также для увеличения эффективности сил и средств города при совместных действиях по предотвращению и ликвидации ЧС.

В состав входят органы управления, дежурные по вопросам ЖКХ и оперативный дежурный.

Сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды

Условия эксплуатации оборудования на предприятии характеризуются круглосуточной работой в любую погоду.

Требования к системе

Требования к системе в целом

а) Требования к структуре и функционированию системы

АИС МИС должна обеспечивать быстрое получение информации об инженерных сетях в городе Новокузнецке.

Структура построения и функции системы должны быть технически и экономически обоснованы.

Допускается разделение всей системы входящий в комплекс в целом на функционально самостоятельные составные части (рубежи, участки, зоны и т.п.). При этом построение системы входящий в комплекс должно обеспечивать возможность ее модификации (расширения функциональных возможностей) и устойчивую работоспособность (отказ какого-либо из функциональных участков не должен приводить к отказу всей системы, комплекса в целом).

Проектируемые система или комплекс должны удовлетворять требованиями рациональности, целостности, комплексности, перспективности и динамичности.

Рациональность выбираемого варианта системы входящий в комплекс достигают его условной оптимизацией, означающей минимизацию затрат на реализацию при заданной эксплуатационной надежности.

Целостность выбираемого варианта обеспечивают наилучшим сочетанием и взаимодействием его составных частей, имеющих ограниченные тактико-технические возможности и ресурс.

Комплексность выбираемого варианта предполагает его сбалансированность с учетом общей целевой задачи при оснащении объекта, реальных (в т.ч. финансовых) возможностей пользователя.

Перспективность выбираемого варианта означает, что он должен обеспечивать условия для своего развития с учетом возможных изменений в процессе эксплуатации.

Динамичность выбираемого варианта заключается в гарантированном выполнении им целевых функций в течение заданного срока службы с учетом износа и восстанавливаемости технических средств.

В системе должны быть предусмотрены специальные или обычные средства обнаружения и регистрации как явных, так и скрытых отказов составных частей (приборы, алгоритмы, сигналы и т.п.).

Система должна иметь защиту от ошибок пользователя при ручном управлении (включении). Проверка работоспособности отдельных составных частей системы не должна нарушать нормальную работоспособность всей системы в целом.

Проектирование системы следует проводить с соблюдением действующих правил, норм и требований.

Проектируемая система должна:

быть устойчива к возможным разрушительным воздействиям внешних факторов при эксплуатации: механическим повреждениям, климатическим условиям, влиянию агрессивных сред и т.п.;

учитывать при функционировании возможное влияние помех производственно-технологических процессов, радиоэлектронных, электронагревательных и вентиляционных приборов, транспорта, вероятного присутствия людей в непосредственной близости от работающих приборов пожарной сигнализации.

Информация о допустимых для системы воздействиях помех должна быть отражена в сопроводительной документации (техническом описании, паспорте, инструкции по эксплуатации и т.п.).

Требования к численности и квалификации персонала системы и режиму его работы

а) Требования к численности персонала

Система предназначена для специалистов предприятия ЕДДС ЖКХ.

Для работы с системой необходим один дежурный оператор в смену.

б) Требования к квалификации персонала

Для работы с системой пользователю необходимы базовые знания по эксплуатации автоматизированных систем и образование не ниже среднего профессионального.

в) Требования к режиму работы персонала

Режим работы персонала диспетчерской трехсменный по 8 часов или двухсменный по 12 часов.

Показатели назначения

Система предназначена только для данной организации и должна иметь возможность перераспределения обязанностей или расширения при изменении организационной структуры организации.

Требования к надежности

Надежность системы необходимо обеспечить профилактическим обслуживанием и резервированием. Требуется высокая надежность (не менее 15 тыс. ч наработки на отказ) технических средств и программного обеспечения.

Требования безопасности

Требования безопасности определяются документацией завода-изготовителя технических средств, действующими правилами электробезопасности и пожарной безопасности.

Конструкции изделий должны обеспечивать предотвращение или уменьшение до допустимого уровня воздействия на человека электрического тока и электромагнитного излучения.

Все внешние части изделия, находящиеся под напряжением, превышающим переменное напряжение 42 В и постоянное напряжение 110 В по отношению к корпусу, должны иметь защиту от случайных прикосновений обслуживающего персонала при эксплуатации изделий.

Изделия с сетевым питанием в металлическом корпусе должны иметь защитное заземление. Требования пожарной безопасности должны быть приведены в стандартах и технических условиях на изделия конкретных групп и видов.

Требования к эргономике и технической эстетике

В целях оптимизации информационного взаимодействия с техническими средствами должны быть выполнены следующие эргономические требования:

- рациональная компоновка технических средств на рабочих местах;

оптимальное кодирование входной информации;

рациональная организация диалогового режима работы.

Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы

Требования к необходимым площадям для размещения технических средств АИС МИС зависят от типа применяемого оконечного оборудования.

Площади для размещения персонала и технических средств, параметры сетей электроснабжения должны соответствовать Строительным Нормам и Правилам (СНиП).

Количество и квалификационный состав обслуживающего персонала определяется в зависимости от типа технических средств, в соответствии с требованиями завода-изготовителя и действующими нормативными документами.

Обслуживание технических средств АИС МИС осуществляется в соответствии с действующими технологическими процессами в организации с периодичностью, установленной заводами-изготовителями технических средств и согласовывается с фирмами, осуществляющими ремонт и профилактическое обслуживание системы.

Требования к защите информации от несанкционированного доступа

Защита информации в АИС МИС от случайных угроз должна осуществляться путем копирования информации один раз каждые сутки в конце рабочего дня.

Доступ к базам данных должен быть защищен паролями, устанавливаемыми администратором баз данных для конкретных пользователей, что обеспечит защиту передаваемой и хранимой информации от изменения, копирования и уничтожения.

Не должны допускаться неавторизованные попытки доступа к файлам системы и базам данных.

Должен вестись журнал ошибок и действий, угрожающих безопасности информации, таких как попытки несанкционированного доступа.

Политика организации по безопасности информации должна соответствовать Федеральному закону по информации, информатизации и защите информации.

Требования по сохранности информации при авариях, отказах технических средств

Сохранность информации в системе должна обеспечиваться при различного рода авариях, отказах технических средств, сбоях питания. Полное восстановление информации в базах данных должно происходить в течении суток с момента отказа системы. Для этого целесообразно проводить резервное копирование информации из баз данных на дополнительные носители каждые сутки в конце рабочего дня.

Требования к защите от влияния внешних воздействий

При эксплуатации технических средств должно быть обеспечено соблюдение требований завода - изготовителя к параметрам внешней среды.

Требования к патентной чистоте

Проектные решения разрабатываемой АИС МИС не содержат сведения, которые могут быть признаны изобретениями или открытиями.

Требования по стандартизации и унификации

В АИС МИС должно быть предусмотрено создание единых транспортных интерфейсов для графической и алфавитно-цифровой информации.

В АИС МИС предусмотрено применение стандартных пакетов прикладных программ с целью снижения трудоемкости разработки и сопровождения системы и повышения надежности функционирования.

Дополнительные требования

Дополнительных требований для АИС МИС не установлено.

Требования к функциям, выполняемым системой

Автоматизированная информационная система учета расхода воды должна обеспечивать формирование, получение, обработку, передачу и представление в заданном виде потребителю информации о расходе потребителями холодной воды.

Требования к видам обеспечения

Требования к математическому обеспечению

В качестве математического обеспечения используются стандартные алгоритмы, методики и модели.

Требования к информационному обеспечению

В состав информационного обеспечения должны войти инструкции по использованию личным составом подразделения АИС МИС (начальник и диспетчеры).

Основные требования к составу и форме входных документов (поквартирные карточки в электронной форме):

-    простота и удобство заполнения и переноса на машинные носители;

-        возможность получения отчетных данных.

Основным требованием, предъявляемым, к технологии сбора информации является то, что все действия с информацией должны быть зафиксированы в базах данных.

Требования к программному обеспечению

Программное обеспечение должно быть выполнено на языках высокого уровня и обеспечивать функционирование системы в режиме реального времени.

Требования к техническому обеспечению

Программное обеспечение устанавливается на оборудование диспетчерской, которое состоять из IBM совместимых компьютеров класса «AMD Athlon» с рабочей частотой не менее 2600Mhz, имеющие ОЗУ не менее 2000 Mb и видеопамятью не менее 512Mb. Помещения, в которых эксплуатируется вычислительная техника, должны соответствовать требованиям компьютерных технических систем по температурно-влажностному режиму, запыленности и уровню электромагнитных полей.

Требования к организационному обеспечению

В структуре АИС МИС необходимо создание службы сопровождения и эксплуатации, обеспечивающей круглосуточную работу системы.

При вводе системы в эксплуатацию необходимо провести обучение персонала работе с данной системой.

Лингвистическое обеспечение

Система не предусматривает специальных языковых средств. Диалоговый режим работы должен обеспечить ввод и обработку информации в естественном для персонала виде, за исключением администратора системы, который непосредственно не занят вводом и обработкой информации, а обеспечивает исключительно администрирование системы.

Состав и содержание работ по созданию системы

1. Предпроектное обследование объекта:

- изучение организационной структуры;

-        изучение информационных потоков;

         изучение существующих технологий обработки информации;

         изучение входных и выходных документов;

2. Проектирование:

- разработка технического обеспечения;

-        разработка информационного обеспечения;

         разработка программного обеспечения;

- разработка организационного обеспечения

3. Ввод в эксплуатацию:

- опытная эксплуатация;

- анализ результатов опытной эксплуатации;

-        корректировка организационного, информационного и программного обеспечения;

         ввод в эксплуатацию.

Порядок контроля и приемки системы

Разрабатываемая система должна пройти испытания на исправность, надежность и соответствие цели создания системы.

В процессе разработки и ввода в действие АИС МИС должна пройти следующие этапы испытаний:

а) автономная отладка компонентов;

б) комплексная отладка АИС МИС;

в) пуско-наладочные работы и опытная эксплуатация на реальном объекте.

Во время опытной эксплуатации АИС МИС производится проверка функционирования ее в эксплуатационных режимах, соответствие функциям ТЗ, проверка на безопасность эксплуатации технических средств и выявления возможности ввода в эксплуатацию. Программа и методика проведения работ согласуется с заказчиком.

Для проведения приемо-сдаточных испытаний назначается комиссия, состоящая из представителей Заказчика и Исполнителя.

Комиссия проводит испытания в соответствии с утвержденной программой и методикой испытаний и настоящим техническим заданием.

Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в эксплуатацию

При выполнении ряда работ по вводу в эксплуатацию АИС МИС необходимо выделить два основных периода:

- организационно - подготовительный;

-        опытную эксплуатацию.

В организационно - подготовительный период необходимо:

- обеспечить подготовку помещений;

-        провести монтаж, наладку и испытание системы непосредственно на рабочих местах;

         провести обучение персонала работе с системой в соответствии с должностными и технологическими инструкциями, особенно обратив внимание на их действия в случаях сбойных ситуаций и выхода из них.

Целью опытной эксплуатации является отработка действий всех служб, участвующих в эксплуатации системы.

По окончании работ разработчик предъявляет заказчику документы, подтверждающие создание системы, а также документацию на саму систему.

Таблица 1 - План-график работ по созданию системы

Стадии разработки	Этапы и содержание работ	Ориентировочные сроки	Ответственный
1. Формирование требований к системе	1.1. Обследование объекта и разработка основных технических решений	10.04-10.05	Проектировщик
2. Техническое задание на АИС МИС	10.04-10.05	Проектировщик
3. Рабочая документация на АИС МИС	3.1. Разработка технической документации	10.05-10.06	Проектировщик

Требования к документации

Эксплуатационная документация на АИС МИС должна быть достаточной для ввода системы в действие и эффективной её эксплуатации.

Эксплуатационная документация должна содержать сведения, необходимые для быстрого и качественного освоения и правильной эксплуатации средств автоматизации АИС МИС, содержать указания по действиям персонала в аварийных ситуациях или при нарушении нормальных условий функционирования системы, не содержать сведений, допускающих неоднозначное толкование.

Перечень документации, предъявляемой разработчиком АИС МИС:

техническое задание на АИС МИС;

технорабочий проект;

инструкции по эксплуатации для пользователей системы.

В зависимости от содержания этапов работы документы могут комплектоваться на систему в целом, составляющие ее задачи или комплексы функций.

Подлежащие разработке документы должны соответствовать требованиям стандартов на АСУ и межотраслевым НТД.

Перечисленная документация должна быть передана в печатном варианте и дополнительно в электронном виде.

Программное обеспечение должно быть представлено на CD-RW или DVD дисках.

Источники разработки

ГОСТ 34.602-89 Техническое задание на создание АС.

ГОСТ 34.601-90 Информационные технологии. Автоматизированные системы. Стадии создания.

2. Специальная часть. Разработка автоматизированной информационной системы мониторинга инженерных сетей

.1 Характеристика проблемы

инженерный программный автоматизированный управление

В настоящий момент в ЕДДС ЖКХ отсутствует единая система мониторинга инженерных сетей, так же не реализована концепция единой справочной информации в данной предметной области. В связи с тем что, компьютеризация стала неразрывным спутником предприятия, необходимость разработки и внедрения подобной системы в данный момент ощущается особенно остро.

Проанализировав существующую систему по учету состояния инженерных сетей, были выявлены следующие проблемные места и недостатки:

·   нет возможности отслеживать в реальном времени возникновение аварийных ситуаций на инженерных сетях и принимать срочные меры по их локализации и ликвидации;

·   отсутствие возможности производить автоматизированный сбор данных о состоянии инженерных сетей;

·   отсутствие автоматического создания графика проведения технического обслуживания и ремонта сетей;

·   слабо организован поиск необходимой информации;

·   нет возможности генерации отчетов.

.2 Постановка задач

На основании пожеланий и анализа существующих недостатков в процессе мониторинга инженерных сетей были сформулированы требования к разрабатываемой АИС МИС. Разрабатываемая система должна отвечать следующим требованиям:

1.  Система должна иметь клиент-серверную архитектуру и использовать существующую базу данных под управлением СУБД MS Access.

2. Обеспечение многопользовательской работы: решение всех основных задач по мониторингу инженерных сетей в рамках единой информационной системы с возможностью быстрого доступа к необходимым данным для любого участника, в соответствии с его индивидуальными правами.

. Охват всех этапов процесса мониторинга инженерных сетей, включая сбор и хранение данных о состоянии сетей, возникновении нештатных ситуаций, формирование отчетов, автоматическая подготовка документов в электронном виде (экспорт в Excel).

Постановка задачи построения базы данных

Дано:

1) Существующая база данных

2) СУБД MS Access

3) Методика построения реляционной базы данных

4) Недостатки существующей базы данных

5) Ограничение: модернизацию БД необходимо сделать с помощью существующих технических средств

6) Критерий: среднее время, необходимое для поиска информации и её выдачи:

τ^ср = τ_п^ср + τ_в^ср

где τ_п^ср - среднее время, затрачиваемое на поиск информации;

τ_в^ср - среднее время, затрачиваемое на выдачу информации.

Требуется:

Модернизировать базу данных с тем, чтобы она удовлетворяла ограничению и минимизировала критерий.

Постановка задачи построения автоматизированной информационной системы мониторинга инженерных сетей

Дано:

1)  Действующая система сбора информации о состоянии инженерных сетей здания Администрации города Новокузнецка.

2)      СУБД MS Access

3)  Критерий: средние потери (тыс. руб.) от появления возможных нештатных ситуаций в инженерных сетях, зарегистрированные за 1 месяц.

4)      Ограничение: система должна быть построена в рамках имеющихся технических средств в диспетчерской ЕДДС ЖКХ. В данный момент диспетчерская оснащена сервером, персональными компьютерами, принтерами.

Требуется:

Построить автоматизированную информационную систему мониторинга инженерных сетей, которая удовлетворяет ограничению и минимизирует критерий.

.3 Характеристика объекта информатизации

Объект представляет собой 4-х этажное административное здание с цокольным этажом и техническим этажом (6 этажей). Объект включает в себя помещения общего назначения, служебные помещения администрации и инженерно-технического персонала, помещения общественного питания и коммерческие помещения.

Здание оснащено следующими инженерными системами, подлежащим диспетчеризации с центрального диспетчерского поста (ЦДП):

вентиляция и кондиционирование:

электроснабжение и электроосвещение;

тепловой пункт;

водоснабжение;

лифты;

системы автоматической противопожарной защиты здания.

Структурная схема инженерных систем приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Структурная схема инженерных систем здания

На объекте предполагается создание автоматизированной информационной системы мониторинга инженерных сетей (АИС МИС) на базе технологии LONWORKS с центральным диспетчерским постом (ЦДП) на первом этаже у главного входа в здание. Автоматизированное рабочее место оператора оборудуется персональным компьютером и специализированным программным обеспечением.

Технология LONWORKS позволяет создать полностью распределенную систему автоматизации и диспетчеризации объекта. Основанная на специализированном протоколе обмена, эта технология обеспечивает высокую отказоустойчивость и помехозащищенность. Ведущие производители промышленного оборудования поддерживают данную технологию и обеспечивают полную совместимость.

2.4 Структурная схема АИС МИС

Структура АИС МИС состоит из девяти взаимосвязанных блоков и приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Структурная схема АИС МИС

1) Инженерные сети: представлены системами тепло- и водоснабжения, вентиляции и кондиционирования, электроснабжения и электроосвещения и т.д. Датчики, установленные в системах, служат первичным источником информации для системы мониторинга.

) Система сбора и обработки показаний с датчиков: контроллеры принимают и обрабатывают информацию с датчиков, установленных в инженерных системах здания.

) Трансляция информации в базу данных: для передачи данных на сервер диспетчерской службы предназначен контроллер, установленный в подвальном помещении или на чердаке здания. Для приема информации в диспетчерской установлен Web-сервер, имеющий возможность принимать сигнал от контроллера здания через GSM-модуль или по сети Ethernet.

) База данных: Web-сервер передает полученную от контроллеров информацию в базу данных для дальнейшей обработки и хранения.

) Блок анализа: выполняет обширный перечень задач, которые необходимы для обеспечения надежной работы инженерных систем объекта.

Задачи блока анализа:

а) Моделирование работы оборудования объекта:

отслеживание параметров оборудования, состоящее в регистрации и накоплении значений основных параметров оборудования, позволяющих проводить ретроспективный анализ их изменения. Это дает возможность предупреждать выход оборудования из строя, оценивать и учитывать его индивидуальные особенности;

отслеживание конфигурации сети во времени, заключающееся в накоплении информации обо всех изменениях режима работы элементов сети. Данная информация позволяет проводить ретроспективные анализы работы диспетчеров и режимов сети.

б) Эксплуатационный анализ:

прямой расчет потокораспределения, составляющий основу решения большинства задач. Входными данными в задаче являются параметры оборудования и объектов сети, состояния коммутаторов, значения нагрузок абонентов. Результатом расчета является потокораспределение целевого продукта внутри инженерной сети. Прямой расчет потокораспределения дает информацию о функционировании сети и качестве обеспечения абонентов услугой;

расчет режима, в котором входными данными являются параметры оборудования и объектов сети, текущие состояния коммутаторов, значения нагрузок абонентов и список управляемых параметров оборудования, доступных для регулирования. Результатом расчета является режим. Расчет режима позволяет получить информацию о величине воздействия на сеть, которая необходима для ввода в режим, удовлетворяющий поставленным эксплуатационным и абонентским требованиям;

расчет требуемых технологических параметров, для которого входными данными являются параметры оборудования и объектов сети, текущие состояния коммутаторов, значения нагрузок абонентов и список технологических параметров оборудования, доступных для изменения. Результатом расчета будет являться режим и набор измененных технологических параметров. С помощью данного расчета могут быть определены параметры оборудования для вновь создаваемой или реконструируемой сети, а также решена режимная задача при изменении регулируемых параметров элементов сети;

расчет потерь, в котором входными данными являются показатели потокораспределения. Результатом расчета является набор значений энергетических, тепловых, мощностных или иных потерь для всех элементов сети и для сети в целом. Расчет потерь предоставляет информацию об эффективности функционирования сети. Кроме того, он позволяет выявлять «узкие места» сети и проводить экономическое обоснование для изменения конфигурации или параметров оборудования;

поиск участков сети с заданной топологией, для которого входными данными являются показатели конфигурации сети, а выходными - участки сети с заданной топологией (например, односвязные участки);

оптимизационные расчеты, в которых входными данными являются параметры оборудования и объектов сети, текущие состояния коммутаторов, значения нагрузок абонентов. Оптимизация производится по потерям, расходуемой энергии либо другим критериям. Результатом является оптимальный режим и набор измененных технологических параметров. Оптимизационные расчеты предоставляют информацию по оптимальному конфигурированию сети: выбор режима, в котором оборудование действует с максимальной эффективностью; возможная замена оборудования для достижения оптимального результата.

) Результаты анализа и представление их диспетчеру: оформление результатов в удобной для восприятия таблично-графической форме и представление диспетчеру для выбора дальнейших действий.

) Принятие решения: в случае штатной работы всех систем диспетчер производит отправку данных на журнализацию. При возникновении нештатных ситуаций формируется задание на устранение дефекта. После устранения дефекта так же производится отправка данных с указанием времени, места и причины возникновения дефекта, а также принятых мерах.

) Задание на устранение дефекта: в зависимости от места возникновения нештатной ситуации происходит выработка управляющего сигнала обесточивание электросистемы здания, перекрытие клапанов на системе подачи водо - теплоснабжения, активация спринклерной или дренчерной системы пожаротушения.

) Журнализация действий (событий): вся поступающая информация по событиям и действиям систематизируется в удобной для хранения форме.

2.5 Модернизация базы данных

Для полноценного функционирования автоматизированной информационной системы мониторинга инженерных сетей обязательным условием является наличие базы данных, которая будет хранить всю необходимую информацию. База данных должна удовлетворять всем необходимым требованиям предъявляемым системой. Основная задача базы данных состоит в обеспечении целостности хранения всей информации в требуемом виде и с требуемой надежностью.

Разработка модернизированной модели базы данных

В данной информационной системе база данных предназначена для учета и хранения информации о работе инженерных систем в штатных и нештатных режимах.

Для проектирования модернизированной модели базы данных необходимо четко определить, исходя из описания предметной области, какую именно информацию она должна хранить. Все данные хранятся в виде взаимосвязанных между собой сущностей. Каждая сущность является множеством подобных индивидуальных объектов, называемых экземплярами. Каждый экземпляр индивидуален и должен отличаться от всех остальных экземпляров. Атрибут выражает определенное свойство объекта. С точки зрения базы данных (физическая модель) сущности соответствует таблица, экземпляру сущности - строка в таблице, а атрибуту - колонка таблицы.

Построение модернизированной модели данных предполагает определение сущностей и атрибутов, то есть необходимо определить, какая информация будет храниться в конкретной сущности или атрибуте. Сущность можно определить как объект, событие или концепцию, информация о которых должна сохраняться. Сущности должны иметь наименование с четким смысловым значением, именоваться существительным в единственном числе, не носить «технических» наименований и быть достаточно важными для того, чтобы их моделировать.

Инфологическое проектирование

Инфологическое проектирование представляет собой процесс построения семантической модели предметной области. Результатом данного процесса является построенная логическая модель новой базы данных, определение всех сущностей и их атрибутов.

Модернизированная база данных, используемая в АИС мониторинга инженерных систем построена на СУБД Access и состоит из 74 сущностей. Приведем некоторые из них:

. Сущность «АЦП» содержит информацию об аналого-цифровых преобразователях системы. Перечень полей, их атрибуты и ограничения сущности «АЦП» представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Сущность «АЦП»

Атрибут	Тип данных (длина)	Ограничение
TimeVal	Дата/время	>01.01.2010 г.
IndexZone	Числовой	Not null
IndexDevice	Числовой	>0
ComputerlD	Числовой	>0
LogID	Числовой	>0
ADC	Числовой	>0
Status	Числовой	>0
GUID	Числовой	>0

2. Сущность «Порты компьютера» содержит характеристики компьютерных портов системы. Перечень полей, их атрибуты и ограничения сущности «Порты компьютера» представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Сущность «Порты компьютера»

АтрибутТип данных (длина)Ограничение
ComputerlD	Числовой	Not null
Number	Числовой	>0
Adaptor	Числовой	>0
PrAdaptor	Числовой	>0
PortType	Числовой	>0
AdaptorAddress	Поле MEMO (>256)
IP Address	Поле MEMO (>256)
ProtokolType	Числовой	>0

. Сущность «Компьютеры сетевой группы» содержат данные по компьютерам, включенным в локальную сеть. Перечень полей, их атрибуты и ограничения сущности «Компьютеры сетевой группы» представлен в таблице 4.

Таблица 4 - Сущность «Компьютеры сетевой группы»

АтрибутТип данных (длина)Ограничение
Gindex	Числовой	Not null
Name	Поле MEMO (>256)
Psevdonim	Поле MEMO (>256)
TCP IP	Поле MEMO (>256)
Gtype	Числовой	>0
Priority	Числовой	>0
Works	Числовой	>0
TypeEvents	Числовой	>0
IpReservSrv	Поле MEMO (>256)

4. Сущность «Устройства» содержит характеристики устройств системы. Перечень полей, их атрибуты и ограничения сущности «Устройства» представлен в таблице 5.

Таблица 5 - Сущность «Устройства»

АтрибутТип данных (длина)Ограничение
ComputerlD	Числовой	Not null
DevicelD	Числовой	>0
Address	Числовой	>0
GIndex	Числовой	>0
Name	Поле MEMO (>256)
Comment	Поле MEMO (>256)
GType	Числовой	>0
ItemType	Числовой	>0
State	Числовой	>0
Command	Числовой	>0
TimeOutControl	Числовой	>0

. Сущность «Датчики» содержит характеристики датчиков системы, которые передают контрольные показания системе. Перечень полей, их атрибуты и ограничения сущности «Датчики» представлен в таблице 6.

Таблица 6 - Сущность «Датчики»

АтрибутТип данных (длина)Ограничение
Name	Поле MEMO (>256)
CountShl	Числовой	Not null
CountKey	Числовой	>0
CountReader	Числовой	>0
Comment	Поле MEMO (>256)
Face	Числовой	>0
Icon	Числовой	>0
ProtokolType	Числовой	>0
Interfaces	Числовой	>0
WorkLib	Поле MEMO (>256)

6. Сущность «Элементы устройств» содержит характеристики элементов устройств системы. Перечень полей, их атрибуты и ограничения сущности «Элементы устройств» представлен в таблице 7.

Таблица 7 - Сущность «Элементы устройств»

АтрибутТип данных (длина)Ограничение
DeviceType	Числовой	Not null
DeviceVersion	Числовой	>0
ElementType	Числовой	>0
Name	Поле MEMO (>256)
CountShl	Числовой	>0
CountKey	Числовой	>0
CountReader	Числовой	>0

. Сущность «События» содержит перечень всех возможных ситуаций в системе. Перечень полей, их атрибуты и ограничения сущности «События» представлен в таблице 8.

Таблица 8 - Сущность «События»

АтрибутТип данных (длина)Ограничение
CharlD	Поле MEMO (>256)
Contents	Поле MEMO (>256)
Comment	Поле MEMO (>256)
RealEvent	Числовой	Not null
State	Числовой	>0
Category	Числовой	>0
FormatView	Числовой	>0
SoundNumber	Числовой	>0
AlarmLevel	Числовой	>0
GpEvent	Числовой	>0

. Сущность «Повторное событие» содержит информацию только о повторных событиях в системе. Перечень полей, их атрибуты и ограничения сущности «Повторное событие» представлен в таблице 9.

Таблица 9 - Сущность «Повторное событие»

АтрибутТип данных (длина)Ограничение
ComputerlD	Числовой	Not null
Source	Числовой	>0
EventType	Числовой	>0
UnitID	Числовой	>0
ScriptID	Числовой	>0
Data	Числовой	>0

. Сущность «Доступ в систему» содержит информацию о пользователях и данных для входа в систему. Перечень полей, их атрибуты и ограничения сущности «Доступ в систему» представлен в таблице 10.

Таблица 10 - Сущность «Доступ в систему»

АтрибутТип данных (длина)Ограничение
GroupID	Числовой	Not null
Mode	Числовой	>0
AccessID	Числовой	>0
Config	Числовой	>0
TimeZone	Числовой	>0
Anbpassback	Числовой	>0
PardonTime	Дата/время	>01.01.2010 г.
ConfirmID	Числовой	>0
ConfirmID2	Числовой
Flags	Числовой	>0

. Сущность «Групповые объекты» содержит информацию о группах однотипных объектов в системе. Перечень полей, их атрибуты и ограничения сущности «Групповые объекты» представлен в таблице 11.

Таблица 11 - Сущность «Групповые объекты»

АтрибутТип данных (длина)Ограничение
GIndex	Числовой	Not null
ComputerlD	Числовой	>0
Name	Поле MEMO (>256)
Comment	Поле MEMO (>256)
State	Числовой	>0
Config	Числовой	>0
AlarmKey	Числовой	>0

Физическое проектирование

Этап физического проектирования модернизированной базы данных предусматривает принятие разработчиком окончательного решения о способах реализации новой базы. Поэтому физическое проектирование обязательно производится с учетом всех особенностей выбранной СУБД.

Созданные в базе данных MS Access таблицы, названия которых соответствуют именам сущностей инфологической модели, строки (поля) таблиц соответствуют атрибутам соответствующей сущности, показаны на рисунке 2.3. Это так называемая физическая модель базы данных. База данных проектируемой системы имеет разветвленную структуру с отношениями «один-ко-многим».

Рисунок 2.3 - Физическая модель базы данных (фрагмент)

.6 Совершенствование технических средств в системе мониторинга

Системы вентиляции и кондиционирования

Автоматизации подлежат приточно-вытяжные системы вентиляции и холодильная машина для системы кондиционирования.

В качестве воздухоподготовительных установок используются агрегаты под управлением контроллеров LP-FX15072-000С производства Johnson Controls. Автоматика агрегата управляет вентиляторами, регенератором тепла, регулирует температуру, расход воздуха, время и режимы работы и выполняет много других внутренних и внешних функций, включая функции тревоги. Связь осуществляется по протоколу LonTalk технологии LonWorks.

Холодильная машина ХМ1 имеет собственную встроенную микропроцессорную систему управления. Для подключения к автоматизированной системе диспетчеризации предполагается использовать релейные контакты.

В автоматизированном режиме (из ЦДП) осуществляется контроль работы и управление параметрами (значения установок) оборудования. Управление данными системами осуществляется с целью поддержания тепловлажностных условий в помещениях здания, определяемых заданием Заказчика, требованиями санитарных норм, и, возможностью установленного на объекте технологического оборудования вентсистем.

Электроснабжение и электроосвещение

АИС МИС должна контролировать состояние сети электроснабжения и работы электрооборудования. В случае сбоев в системе электроснабжения информация поступает на ЦДП и сохраняется в архиве тревог.

Для управления работой систем освещения здания используются дополнительные контакты магнитных пускателей в электрических щитах.

АИС МИС также осуществляет ведение технического учета потребления электроэнергии на главных вводах ГРЩ.

Тепловой пункт

В тепловом пункте находится следующее оборудование, подлежащее диспетчеризации: насосные станции под управлением контроллеров Danfoss ECL200 и ECL300, имеющие встроенный Lon интерфейс, и тепловычислитель фирмы «Логика», датчики обнаружения воды в дренажных приямках для сбора воды.

Аварийные сигналы о работе насосного оборудования АИС МИС получает от контроллера Logo с интерфейсом Lon, установленного в тепловом узле.

Водоснабжение

От насосной станции системы водоснабжения информация в АИС МИС поступает через интерфейс RS485.

Лифтовое оборудование

Здание оборудовано 2-мя лифтами. АИС МИС необходимо контролировать работу и возникновение аварийных ситуаций в лифтовом оборудовании. Контроль оборудования лифтов осуществляется с клеммных колодок шкафов автоматики в шахтах на площадках последних этажей.

Кроме того, для обеспечения переговорной связи между каждой кабиной лифта и ЦДП используется специальный телефонный аппарат.

Системы автоматической противопожарной зашиты здания

Сигналы о тревогах и неисправностях систем АППЗ регистрируются на ЦДП.

2.7 Описание функций системы

Работа АИС МИС удовлетворяет следующим требованиям:

работает в непрерывном, автоматическом, круглосуточном режиме;

структура АИС МИС обеспечивает возможность поэтапного наращивания объема автоматизации, без изменения базовой концепции в процессе всего цикла эксплуатации данного здания;

имеет возможность адаптации к изменению состава технологического оборудования инженерных систем;

форма представления информации обслуживающему персоналу является наглядной, а работа с ней не требует специализированных знаний и навыков;

способы передачи данных между средствами сбора информации и ЦДП обеспечиваются посредством использования сетей передачи данных, обеспечивающих необходимую производительность и надежность;

обеспечивается получение, отображение и сохранение в архивах всей информации поступающей от инженерных систем на ЦДП.

Главное окно системы на экране компьютера в ЦДП показано на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Главное окно системы

Вентиляция и кондиционирование

Система обеспечивает полностью автоматический (без участия оператора) режим работы оборудования систем общеобменной приточной и приточно-вытяжной вентиляции с поддержанием заданной температуры воздуха в помещениях здания, в зависимости от внешних погодных условии и временного графика.

Предусмотрен дистанционный контроль вентсистем на ЦДП. Оператор имеет возможность контролировать параметры работы вентсистем.

Системы приточно-вытяжной вентиляции позволяет производить:

пуск / остановка приточных установок;

контроль температур приточного, вытяжного и наружного воздуха;

возможность задания установки температуры приточного воздуха;

сигнализация на ЦДП:

о загрязнении воздушных фильтров установок;

состояние приточных вентиляционных установок («Работает», «Не работает»);

сигналы об авариях вентиляторов и насосов;

сигнализация о состоянии ХМ1 («Работает», «Не работает»).

Внешний вид шкафа локальной автоматики показан на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Шкаф локальной автоматики

Экран системы вентиляции и кондиционирования показан на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 - Экран системы вентиляции и кондиционирования

 

Электроснабжение и электроосвещение

АИС МИС позволяет диспетчеру контролировать из помещения ЦДП электроснабжение и электроосвещение здания.

В случае сбоев в системе электрооборудования, информация поступает на диспетчерский пост и сохраняется в архиве тревог.

Главные распределительные щиты:

контроль наличия напряжения;

учет потребления электроэнергии питающей сети на вводах ГРЩ.

Управление освещением:

контроль и управление группами освещения из ЦДП;

возможность включения освещения по таймеру.

Рисунок 2.7 - Экран системы для управления освещением

 

Тепловой пункт

Тепловой пункт контролируется контроллерами Danfoss ECL200 и ECL300. На диспетчерском посту диспетчер получает значения:

температура наружного воздуха;

температура прямой воды системы отопления;

температура обратной воды системы отопления;

температура прямой воды системы вентиляции;

информация о заданных значениях;

температура прямой воды системы ГВС;

работа насоса системы ГВС.

Предусмотрено снятие показаний тепловычилителя фирмы «ЛОГИКА»:

температура прямой воды в тепловой сети;

температура обратной воды в тепловую сеть;

давление в прямом трубопроводе:

давление в обратном трубопроводе:

расход теплоносителя в прямом трубопроводе;

расход теплоносителя в обратном трубопроводе;

потребление теплоты зданием;

суммарное потребление теплоты.

Предусмотрено предупреждение диспетчера о проникновении в помещение теплового пункта.

Рисунок 2.8 - Оборудование индивидуального теплового пункта

Рисунок 2.9 - Экран системы ИТП

Водоснабжение

Насосная станция контролируется контроллером Siemens Logo. На диспетчерском посту диспетчер получает значения о состоянии и авариях следующих систем:

системы отопления:

теплоснабжения приточных установок;

подтягивающие насосы первичного контура;

обогрев бассейна.

Насосная объекта обменивается информацией с системой АИС МИС по интерфейсу RS-485.

Диспетчер получает информацию о:

работе оборудования;

давлении воды на входе и выходе.

Дренажные приямки: предусмотрена сигнализация на ЦДП сигналов от датчиков наличия воды.

Лифтовое оборудование

Для контроля работы лифтового оборудования предусмотрена:

переговорная связь между кабинами лифтов и ЦДП;

сигнализация об открытии дверей шахты при отсутствии кабины на этаже;

сигнализация о срабатывании цепи безопасности лифта.

Противопожарная зашита

Предусмотрено получение следующих сигналов от щита управления систем АППЗ:

тревога «пожар»;

неисправность ОПС;

неисправность АПТ;

состояние пожарных насосов пожаротушения;

состояние системы дымоудаления;

доступ разблокирован;

лифты находятся на нижнем этаже.

2.8 Реализация аппаратной части

В качестве основной аппаратной базы для построения системы распределённого ввода-вывода выбрано оборудование компании WAGO серии 750 системы WAGO I/O. Протоколом взаимодействия составных элементов системы был определён протокол LonTalk.

Структура системы:

• полевая шина LonWorks со свободной топологией TP/FT-10, программируемые контроллеры 750-819 и базовые контроллеры 750-319 в качестве узлов сети;

• сетевой интерфейс (Remote Network Interface) iLON 100 компании Echelon;

• ОРС-сервер Easylon L компании Ge-sytec для сетей LonWorks;

• SCADA-система Citect (сервер и клиент).

Среди номенклатуры контроллеров серии 750 передачу данных по протоколу LonWarks поддерживают две модели: базовый контроллер 750-319 и программируемый контроллер 750-819.

Контроллер 750-819 является обычным программируемым контроллером, написание программ и конфигурирование которого осуществляются стандартным средством CoDeSys.

Базовый контроллер 750-319 не программируется и позволяет только напрямую преобразовывать сигналы на входах и выходах контроллера в сетевые переменные LonWorks.

Для создания и конфигурирования сетей LonWsrks, для добавления в проект контроллеров WAGO I/O используется стандартное средство компании Echelon - сетевой менеджер LonMaker. Для настройки и конфигурирования контроллеров 750-319 и 750-819 в проекте LonMaker применяется плагин (plugin) TOPLON-PR10 компании WAGO.

Максимальное количество сетевых переменных, которое поддерживает один контроллер. - 52. Соотношение между входными и выходными сетевыми переменными определяется стандартными шаблонами (template), которые устанавливаются вместе с плагином. Возможные соотношения (52 выходные переменные или 42 выходные переменные и 10 входных и т.д.) определяются выбранным шаблоном и не могут быть изменены произвольно. Шаблоны для контроллеров 750-319 и 750-819 отличаются: для 750-319 - RIO (remote input/output), для 750-819-PRIO (programmable remote input/output); конфигурирование контроллеров в плагине также немного отличается.

Для базового контроллера 750-319 плагин позволяет подтвердить или скорректировать состав контроллерной сборки, изменить имена и типы сетевых переменных, связать выходные сетевые переменные с физическими входами контроллера, а входные сетевые переменные - с физическими выходами, осуществить нормирование значений сетевых переменных при их связывании с физическими входами и выходами. Нормирование позволяет определить, какое значение будет принимать сетевая переменная при том или ином состоянии входа или выхода; нормирование выполняется и для дискретных, и для аналоговых значений.

Для программируемого контроллера 750-819 процесс конфигурирования выглядит следующим образом:

• стандартным образом создаётся проект в среде программирования CoDeSys;

• определяется состав контроллерной сборки:

• создаётся необходимая программа;

• определяются переменные, которые должны быть видны в качестве сетевых в сети LonWorks; для этих переменных в разделе Resources/PLC Configuration/Hardware configuration/Fieldbus variables выделяется адресное пространство в соответствии с их типами;

• при компилировании проекта генерируется символьный файл с расширением SYM, в котором содержится информация по выбранным переменным:

• этот файл подгружается в плагине программы LonMaker при настройке контроллера 750-819.

Далее процесс конфигурирования аналогичен конфигурированию контроллера 750-319.

Для программируемого контроллера 750-819 плагин предоставляет также возможность загрузки программы по самой сети LonWorks. Для этого при компилировании проекта должен быть сгенерирован файл программы с расширением HEX, который затем может быть загружен в контроллер через плагин.

На рис. 2.10 и 2.11 приведены экраны конфигурирования контроллеров.

Рисунок 2.10 - Конфигурирование базового контроллера в TOPLON-PRIO

Рисунок 2.11 - Окно LonMaker для контроллера 750-819

.9 Кабельная система и электропитание оборудования

Кабельная система позволяет осуществить создание системы любой топологии. Это объясняется тем, что в данном проекте предусмотрена возможность изменения, как в составе оборудования подлежащего диспетчеризации, так и в определении мест, где может находиться оборудование.

Таким образом, кабельная система представляет собой набор щитов автоматики, связанных многожильным медным кабелем с главным щитом автоматики в ЦДП. Для магистралей используется кабель UTP4P-24AWG. В щитах организуется необходимая топология системы путем коммутации магистральных кабелей. Компьютер оператора (диспетчера) подключается к системе через Главный щит.

На основании выбранных типов оборудования подлежащего диспетчеризации формируется состав коммутационного оборудования. Шкафы выбираются с резервом в расчете на расширение системы.

Монтаж коммутационного и активного оборудования, контроллеров автоматики производится в монтажных шкафах Шкафы должны закрываться на ключ. Для помещений с влажными процессами, необходимо использовать шкафы в исполнении ГР 54.

Маркировка шкафов автоматики:

Каждый шкаф имеет присвоенный номер. Маркер состоит из префикса ЩА. номера этажа, и порядкового номера на этаже. Маркировка наносится на шкаф при помощи этикеток.

Пример маркировки: ЩА-2.1, где: 2 - номер этажа, 1 - номер шкафа.

Маркировка соединительных коробок:

Каждая соединительная коробка имеет присвоенный номер. Маркер состоит из префикса СК, номера этажа, и порядкового номера на этаже. Маркировка наносится на коробку при помощи этикеток.

Пример маркировки: CK-2.1, где: 2 - номер этажа, I - номер шкафа.

Многожильные медные кабели разделываются внутри шкафов автоматики или соединительных коробок. Кабели магистральной подсистемы подлежат обязательной маркировке. Кабель маркируется в соответствии с кабельным журналом. (Кабельные маршруты двух кабелей считаются идентичными, если кабели исходят из одного и того же шкафа и оканчиваются в одном и том же шкафу).

Кабель должен прокладываться без использования инструментов (запрещается использовать рычаги, блоки, лебедки).

Максимальный изгиб медного кабеля не должен быть меньше S-ми его внешних диаметров. При протяжке медного кабеля радиус его изгиба не должен быть меньше 16-ти внешних диаметров. Сгиб кабеля допускается под углом не более 90 град. Кабельные проводки выполняются в ПВХ трубах по стенам или потолку.

Подключение кабелей осуществляется методом под винт, соединение кабелей выполняется в коммутационных коробках или щитах.

Электропитание оборудования автоматики производится от сети выделенного электропитания или электросети аварийного освещения.

Все используемое оборудование, имеющее металлические корпуса подлежит заземлению. Заземление оборудования производится отдельными кабелями сечением не менее 6 мм² к общему контуру заземления здания.

3. Экономическая эффективность проекта

Создание автоматизированной информационной системы мониторинга инженерных сетей имеет большое значение с точки зрения получения экономического эффекта для предприятия, так как внедрение системы позволить получать экономию денежных средств.

Создание автоматизированной информационной системы мониторинга инженерных сетей позволит:

производить оперативный контроль и управление устройствами жизнеобеспечения объекта непосредственно с центрального диспетчерского поста;

отключать инженерные системы непосредственно после получения сигнала о возникновении неисправностей в этих системах;

фиксировать нарушения работы всех систем в базе данных, что позволяет произвести необходимый анализ нарушений и принять меры по их устранению.

Таким образом достигается сокращение затрат на устранение аварийных ситуаций в инженерных системах здания, связанных с ликвидацией последствий аварий, повышается уровень обслуживания систем за счет своевременного принятия мер по предотвращению аварийных ситуаций.

3.1 Планирование выполнения работ

Разработка проекта потребовала усилий двух человек: руководителя проекта, инженера-проектировщика. Для более планомерного выполнения весь объем работ разбит на несколько этапов.

На первых из них необходимо осознать основные моменты поставленной задачи, определить последующий ход действий, сроки, составить техническое задание.

Далее следует найти и изучить информацию по данной теме, включающую сведения о методиках проектирования автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП), специфике работы ЕДДС ЖКХ.

Следующие этапы наиболее трудоёмкие - они включают: выбор системы, проектирование системы, настройку.

Ход работ показан в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Перечень этапов выполнения работ

Этапы работы	Исполнитель	Коэффициент Загрузки, %	Стоимость, чел./час	Трудозатраты чел./час	Срок исполнения, день
Постановка задачи и определение хода работ	Руководитель	80	101,2	13	2
	Инженер-программист	20	77,4	3
Анализ поставленной задачи	Инженер-программист	100	77,4	24	3
Изучение объекта автоматизации	Инженер-программист	100	77,4	40	5
Обзор литературы по теме проекта	Руководитель	10	101,2	4	6
	Инженер-программист	90	77,4	44
Составление плана работы	Руководитель	30	101,2	7	3
	Инженер-программист	70	77,4	17
Разработка информационного обеспечения	Инженер-программист	100	77,4	168	21
Отладка и тестирование	Руководитель	20	101,2	6	4
	Инженер-программист	80	77,4	26
Оформление проекта	Инженер-программист	100	77,4	56	7
Проверка проекта	Руководитель	100	101,2	32	4
Итого:				440	55

3.2 Состав сметы затрат на разработку информационной системы

В состав затрат на проектирование и создание автоматизированной информационной системы включается стоимость всех расходов для реализации комплекса работ в рамках данной разработки.

Затраты, необходимые для реализации системы, рассчитываются следующим образом:

З_пр = С_з\п + С_ВГФ + С_эл.эн + С_н.р + С_пр, (3.1)

где С_з/п - заработная плата исполнителей проекта руб.;

С_ВГФ - отчисления во внебюджетные государственные фонды, руб. (34% от фонда оплаты труда);

С_{эл. эн} - стоимость электроэнергии, руб.;

С_нр - накладные расходы, руб.;

С_пр - прочие затраты, руб.

Затраты на заработную плату и социальные отчисления разработчикам проекта

Предварительно были рассчитаны трудозатраты и стоимость часа работы участника проекта (чел./час). Расчеты производились по формуле 3.2 и 3.3.

Т_ор = Д_i * Д_раб,                                                         (3.2)

где Т_ор - затраты рабочего времени на выполнение определенного вида работ, час;

Д_i - количество рабочих дней, затраченных на выполнение i-го этапа работы, дни;

Д_раб - продолжительность рабочего дня, час.

С_чч = О_м/(К_рд*Д_раб),                                                 (3.3)

где С_чч - стоимость чел./часа, руб.;

О_м - месячный оклад, руб.;

К_рд - количество рабочих дней за месяц;

Д_раб - продолжительность рабочего дня, час.

Продолжительность разработки системы - 55 рабочих дней.

В разработке системы принимали участие два человека, поэтому расчет производится для 2-х рабочих мест.

Средняя заработная плата руководителя проекта составляет 25000 руб. в месяц. Вычисляем стоимость человеко-часа:

С_чч = 25000/(21*8) = 148,8 руб.

Средняя заработная плата инженера-программиста составляет 20000 руб. в месяц, тогда:

С_чч = 20000/(21*8) = 119,1 руб.

Отчисления на заработную плату в рамках проекта будут рассчитываться для каждого этапа по формулам 3.4-3.7:

С_з/п = С_окл + (С_окл * 0,3),                                          (3.4)

где С_окл - зарплата по окладу, руб.;

,3 - районная надбавка 30%

С_окл = С_ч * Т_зат                                                        (3.5)

где С_ч - среднечасовая оплата, руб.;

Т_зат - трудозатраты за весь срок работы, час

С_ч = О_м/(40* Р_н)                                                      (3.6)

где О_м - месячный оклад, руб.;

Р_н - продолжительность рабочей недели, час

Расчет приведен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Расчет заработной платы

Должность исполнителя	Месячный оклад, руб.	Рабочая неделя, час.	Средне-часовая оплата, руб.	Трудо-затраты, чел.-час.	Зарплата по окладу, руб.	Районный коэф-т, 30%	Всего зарплата, руб.
Руководитель	25000	40	148,8	62	9225,6	2767,68	11993,28
Инженер-программист	20000	40	119,1	378	45019,8	13505,94	58525,74
Итого:							70519,02

С_ВГФ составляет 34% от заработной платы. Страховые взносы рассчитываются по формуле 3.7:

С_ВГФ = С_з/п * 0,34                                                    (3.7)

Таким образом, С_ВГФ = 70519,02 * 0,34 = 23976,47 руб.

Затраты на электроэнергию

Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле 3.10.

С_{эл. эн} = Р_i * Т_фi * Ц_элi * К_i,                                       (3.8)

где P_i - мощность i-го токоприемника, кВт/ч,

Т_фi - время фактического использования, ч,

Ц_элi - цена на электроэнергию за 1 кВт/ч;

В таблице 3.3 приведен расчет затрат на электроэнергию.

Таблица 3.3 - Расчет затрат на электроэнергию

Наименование токоприемника	Мощность, кВт	Время работы, ч	Стоимость, руб./кВт-ч	Коэф-т использования, %	Затраты
Компьютер (2 шт.)	0,45	440	1,85	0,9	732,60
Освещение рабочих мест (10 шт. ламп)	0,06	440	1,85	0,6	488,40
Итого:					1221,00

Накладные и прочие расходы

Накладные расходы принимаем в размере 10% от суммы заработной платы участников проекта и ВГФ.

С_нр = 0,1* (70519,02 + 23976,47) = 9449,55 руб.

Прочие затраты принимаем в размере 3% от суммы всех затрат, кроме накладных

С_пр = 0,03 * (70519,02+23976,47+1221,00) = 2871,49 руб.

Затраты на этапе проектирования

Смета проектных затрат приведена в таблице 3.4

Таблица 3.4 - Смета затрат

№ п/п	Наименование затрат	Сумма, руб.
1	Расходы на заработную плату (Сз/п)	70519,02
2	Страховые взносы во внебюджетные государственные фонды(СВГФ)	23976,47
3	Расход на электроэнергию (Сэл. эн)	1221,00
4	Накладные расходы (Снр)	9449,55
5	Прочие расходы (Спр)	2871,49
	Итого	108037,53

З_пр = 108037,53 руб.

3.3 Расчет эксплуатационных затрат

Эксплуатационные затраты Зэкс, руб. определяются по формуле 3.9:

З_экс = С_рем + С_ам + С_з/п + С_ВГФ + С_эл.эн + С_н.р + С_пр                          (3.9)

где З_экс - эксплуатационные затраты, руб.;

С_рем - затраты на ремонт и содержание оборудования, руб.;

С_ам - амортизационные отчисления, руб.;

С_эл.эн - стоимость электроэнергии, руб.,

С_пр - прочие затраты, руб.

Расчет суммы амортизационных отчислений

Годовая норма амортизации составляет 33,36% от первоначальной стоимости оборудования:

С_ам = 1750000*0,3336 = 583800,00 руб.

В таблице 3.6 приведены амортизационные отчисления.

Таблица 3.6 - Амортизационные отчисления

Наименование оборудования	Кол-во	Первоначальная стоимость единицы, руб.	Амортизационные отчисления, руб.
Комплект оборудования для мониторинга инженерных систем здания	1	1750000	583800
Итого:		1750000	583800

 

Затраты на ремонт

Затраты на ремонт и содержание оборудования составляют 2,5% от стоимости основных средств:

С_рем = 0,025*1750000 = 43750,00 руб.

Расчет затрат на электроэнергию

Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле 3.12:

С_эл.эн =Р*Т*К_р*К_т*С_эл,                                          (3.12)

где Р -0,1 кВт/ч - средняя потребляемая мощность;

Т - время работы токоприемника, час;

К_р - коэффициент использования по мощности (0,93-0,95);

К_т - коэффициент использования по времени;

С_эл - 1,85 руб. - цена за электроэнергию за 1 кВт/ч.

Работа оборудования рассчитана на круглосуточный режим в течение года:

Т = 365*24 = 8760 ч

Затраты на электроэнергию приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Затраты на электроэнергию

Наименование	Кол-во, шт.	P	Tpi	KMi	KTi	Сэл, руб.	Сэл.эн, руб.
Комплект оборудования для мониторинга инженерных систем здания	1	0,6	8760	0,95	0,3	1,85	2771,22
Итого:							2771,22

Прочие затраты

Прочие затраты составляют 3% от суммы всех предшествующих затрат:

С_пр =0,03 * (583800 + 43750 + 2771,22) = 18909,64 руб.

Смета эксплуатационных затрат приведена в таблице 3.8.

Таблица 3.8 - Смета эксплуатационных затрат

№ п/п	Наименование затрат	Сумма, руб.
1	Затраты на амортизацию (Сам)	583800,00
2	Затраты на ремонт (Срем)	43750,00
3	Затраты на электроэнергию (Сэл.эн)	2771,22
4	Прочие затраты (Спр)	18909,64
	Итого:	649230,86

З_экс = 649230,86 руб.

3.4 Расчет экономической эффективности разработки внедрения системы

До внедрения системы передача информации о состоянии инженерных сетей осуществлялась по телефону и электронной почте, что приводило к большим временным затратам сотрудников.

Экономическая целесообразность внедрения системы определяется экономическим эффектом, который выражается в экономии средств за счет автоматизации бизнес-процессов по мониторингу состояния инженерных сетей.

Внедрение разработанной системы позволит снизить материальные затраты на выявление и устранение аварийных ситуаций в инженерных сетях, а также последствий аварийных ситуаций в результате своевременно не принятых мер.

Годовой экономический эффект от внедрения системы определяется по формуле 3.13:

Э_год = Э_авар - З_экс,                                                   (3.13)

где Э_год - годовая экономия, руб.;

Э_авар - экономия в год за счет сокращения затрат на устранение последствий аварийных ситуаций, руб.;

З_экс - эксплуатационные затраты, руб.

В данном случае годовой экономический эффект является производной от величины предотвращенного экономического ущерба в результате принятия своевременных мер по предотвращению и устранению аварийных ситуаций на инженерных сетях.

По данным Госстроя России, учитывая износ коммунальных сетей в ЖКХ, ежедневно происходят десятки аварий, в целом по году этот показатель в России на сетях, возраст которых превышает 15 лет, достигает 25 тысяч, а с учётом мелких инцидентов - 100 тысяч (в среднем 200 аварий на каждые 100 км сетей теплоснабжения и 70 аварий на 100 км сетей водоснабжения). Величина ущерба, причиненного административным и производственным зданиям и сооружениям в результате несвоевременно принятых мер оценивается в среднем в 150 тысяч рублей.

Таким образом, исходя из протяженности сетей водо- и теплоснабженияв здании Администрации г. Новокузнецка, рассчитаем годовую экономию за счет сокращения затрат на устранение последствий аварийных ситуаций:

Э_авар = (2 * 1,5 + 0,7 * 3) * 150000 = 765000 руб.

Э_год = 765000 - 649230,86 = 115769,14 руб.

Экономическая эффективность единовременных затрат на создание системы определяется показателями Т_р и Е_р, где Т_р - расчетный срок окупаемости единовременных затрат на создание системы в годах, Е_р - расчетный коэффициент эффективности единовременных затрат на создание системы, коп/руб.:

Е_р = Э_год/З_пр                                                          (3.15)

Е_р = 115769,14/108037,53 = 1,07 коп/руб.

Т_р = З_пр/Э_год                                                          (3.16)

Т_р = 108037,53/115769,14 = 0,93 года

Условие экономической эффективности проекта:

Е_р ≥ Е_н (3.17)

где Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности проекта, Е_н = 0,25-0,33 коп/руб.

Т_р ≤ Т_н (3.18)

где Т_н - нормативный срок окупаемости проекта, Т_н = 3-4 года.

Расчетный коэффициент эффективности единовременных затрат на создание системы составляет 1,07 коп, следовательно, Е_р ≥ Е_н.

Расчетный срок окупаемости проекта - 0,93 года, следовательно, Т_р ≤ Т_н.

Таким образом, условие экономической эффективности проекта соблюдается.

В таблице 3.9 приведены технико-экономические показатели.

Таблица 3.9 - Технико-экономические показатели

№	Наименование показателя	Сумма	Единицы измерения
	Проектные затраты
1	Расходы на заработную плату	70519,02	руб.
2	Страховые взносы во внебюджетные государственные фонды	23976,47	руб.
3	Расход на электроэнергию	1221,00	руб.
4	Накладные расходы	9449,55	руб.
5	Прочие расходы	2871,49	руб.
	Итого	108037,53	руб.
	Эксплуатационные расходы
6	Расходы на амортизацию	583800,00	руб.
7	Расходы на ремонт	43750,00	руб.
8	Расходы на электроэнергию	2771,22	руб.
9	Прочие расходы	18909,64	руб.
	Итого:	649230,86	руб.
10	Годовая экономия	115769,14	руб.
11	Коэффициент окупаемости	1,07	коп/руб.
12	Срок окупаемости	0,93	года

Заключение

В дипломном проекте рассмотрена автоматизированная информационная система мониторинга инженерных сетей на базе ЕДДС ЖКХ Администрации города Новокузнецка.

Из анализа работы действующей автоматизированной системы ЕДДС ЖКХ, можно сделать следующие выводы, что достоинства системы-прототипа - простота системы; легкость ремонта при возникновении поломок приборов.

Недостатки системы-прототипа - нет быстрых достоверных данных при возникновении ЧС; не позволяет производить полностью автоматизированный сбор данных.

Также были рассмотрены различные системы-аналоги, имеющиеся сегодня на рынке автоматизированных систем мониторинга инженерных сетей.

Предложенная для применения автоматизированная информационная система мониторинга инженерных сетей в значительной мере свободна от недостатков, присущих существующим системам. Предлагаемая система имеет следующие отличия:

- работает в непрерывном, автоматическом, круглосуточном режиме;

структура АИС МИС обеспечивает возможность поэтапного наращивания объема автоматизации, без изменения базовой концепции в процессе всего цикла эксплуатации данного здания;

имеет возможность адаптации к изменению состава технологического оборудования инженерных систем;

форма представления информации обслуживающему персоналу является наглядной, а работа с ней не требует специализированных знаний и навыков;

способы передачи данных между средствами сбора информации и ЦДП обеспечиваются посредством использования сетей передачи данных, обеспечивающих необходимую производительность и надежность;

обеспечивается получение, отображение и сохранение в архивах всей информации поступающей от инженерных систем на ЦДП.

Список использованных источников

1.   http://www.sea.com.ua

2.      http://infoteclab.ru

3.      http://teplovodokhran.ru

4.      http://www.mnppsaturn.ru

5.   ГОСТ 34.602-89 «Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированных систем».

6.      ГОСТ 34.601-90 «Информационные технологии. Автоматизированные системы. Стадии создания».

.        Проектирование экономических информационных систем. Учебник / Г.Н. Смирнова, А.А. Сорокин, Ю.Ф. Тельнов. - М.; Финансы и статистика, 2001. - 350 с.

.        Советов Б.Я. Информационная технология: Учебник для вузов по специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления», - М.: Высшая школа, 1994. - 368 с.

.        Свириденко С.С. Современные информационные технологии. - М.: Радио и связь, 1999. - 304 с.

.        Автоматизированные информационные технологии в экономике. Учебник. М., Финансы и Статистика, 1999. - 420 c.

.        Информационные системы и технологии в экономике. М., Финансы и Статистика, 2004. - 320 c.

.        Автоматизированное рабочее место для статистической обработки данных / В.В. Шураков. - М.: Финансы и статистика, 2002. - 190 с.

.        Информационные системы / Петров В.Н. - СПб.: Питер, 2003. - 688 с.

.        Журба, М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Инженерные системы. Проектирование автоматизированных систем / М.Г. Журба, Л.И. Соколов, Ж.М. Говорова. - M.: Издательство ACB, 2003. - 288 с.

.        Автоматизация энергетических систем: Учебное пособие для вузов / О.П. Алексеев, В.Л. Козис, В.В. Кривенков и др.; Под ред. В.П. Морозкина и Д. Энгелаге. - М.: Энергоатомиздат, 1999. - 448 с.

.        Трегуб, В.Г. Ладанюк, А.П., Плужников Л.Н. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматизации в энергетике / В.Г. Трегуб, А.П. Ладанюк, Л.Н. Плужников. - М.: Агропромиздат, 1999. - 352 с.

.        Автоматика и автоматизация производственных процессов / М.М. Благовещенская, Н.О. Воронина, А.В. Казаков и др. - М.: Агропромиздат, 1999. - 239 с.

18. Великанов К.М. и др. Экономика и организация производства в дипломных проектах. - Л.: Машиностроение, 1987. - 200 с.

19. Экономика предприятия: учебник для ВУЗов /Л.Я. Аврашков и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Банки и биржи, ЮНИТИ, 1998. - 742 с.

20.    Безопасность жизнедеятельности. Под редакцией Белова С.В. - М.: Высшая школа, 1996. - 462 c.

.        Методика расчета естественного и искусственного освещения в помещениях с видеодисплейными терминалами. - М.: Госкомсанэпиднадзор Россия, 1996 - 20 с.

.        СанПиН 2.2.2.542-03 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы».

.        ГОСТ 12.1.004-91 «ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования».

.        ГОСТ 12.4.046-03 «ССБТ. Методы и средства вибрационной защиты. Классификация».

.        ГОСТ 12.4.124.83 «ССБТ. Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования».

.        ГОСТ 12.4.154-05 ССБТ «Устройства экранирующие для защиты от электрических полей промышленной частоты. Общие технические требования, основные параметры и размеры».