Функции SCADA

Функциональность пакета SCADA-приложений СК‑2007 включает как стандартные функции централизованного управления и сбора данных, так и большое число дополнительных возможностей, которые расширяют горизонты применения комплекса и позволяют использовать его для решения задач, которые не под силу стандартным SCADA-системам.

ОБМЕН ИНФОРМАЦИЕЙ ПО СТАНДАРТНЫМ ПРОТОКОЛАМ НА БАЗЕ СТЕКА TCP/IP

Сбор данных (DA)

Коммуникационные возможности СК‑2007 позволяют использовать его как в качестве централизованной консолидирующей системы верхнего уровня, осуществляющей сбор информации в центре управления, так и в качестве среднего и нижнего (интеллектуального и транспортного) уровней систем сбора телеметрической информации на объектах.

При использовании комплекса в составе локальных систем автоматизации на объектах он позволяет осуществлять опрос измерительных устройств, присвоение метки времени рождения информации при ее поступлении в систему, ретрансляцию данных в смежные системы и центры управления, а также формировать управляющие воздействия (или осуществлять их прием с вышестоящего уровня) и передавать их на исполнительные устройства.

Сеть обмена информацией представляется в информационной модели СК устройствами и каналами передачи телеметрической информации. К устройствам относится любое оборудование, которое является источником определенной оперативной информации и предоставляет интерфейс доступа к ней. Сеть обмена информацией может иметь произвольную структуру: в виде звезды, иерархическую, магистральную, сложную сетевую.

СК‑2007 осуществляет обмен с устройствами телемеханики по следующим стандартным протоколам, работающим на базе стека TCP/IP:

• IEC 60870-5-104;
• IEC 60870-6-503 (TASE.2 ICCP) версий 1996-08, 2000-08¹;
• FDST;
• MODBUS/TCP;
• SNMP.

Кроме того, обмен телеметрической информацией с внешними системами может быть организован с использованием технологий OPC. СК‑2007 поддерживает спецификации OPC DA (клиент) и OPC XML DA (клиент, сервер).

В случае, если устройство не поддерживает ни один из указанных способов коммуникации, оно может быть подключено к СК‑2007 через посредника — шлюз, сервер телемеханики, конвертер протоколов.

При построении автоматизированных систем на базе СК‑2007 с повышенными требованиями к безопасности информационного обмена и защите периметра вычислительной сети объекта автоматизации используется специальное решение — коммуникационный процессор CK-Proxy, который разворачивается в демилитаризованной зоне и выполняет роль информационного шлюза, обеспечивающего коммуникации со всеми внешними по отношению к объекту автоматизации системами по приведенным выше протоколам. При этом СК‑2007 располагается в защищенной сети и обеспечивает безопасное соединение с CK-Proxy. Связка СК‑2007 — CK-Proxy обеспечивает автоматизированную конфигурацию коммуникационного процессора с использованием информации о сети обмена данными, хранящейся в информационной модели ОИК.

Передача данных

ОИК СК обеспечивает передачу данных по следующим стандартным протоколам, работающим на базе стека TCP/IP:

• IEC 60870-6-503 (TASE.2 ICCP) версий 1996-08, 2000-08;
• FDST;
• IEC 60870-5-104;
• MODBUS/TCP.

При этом обеспечиваются все необходимые регламенты обмена:

• циклический;
• адаптивно-циклический;
• по изменению;
• по расписанию;
• по событию.

Протокол обмена выбирается в зависимости от типа информации, которую необходимо передавать, ширины канала, возможностей получающей стороны в части полноты поддержки того или иного стандарта.

Например, протокол FDST, в отличие от телемеханических протоколов, позволяет передавать временные ряды данных, благодаря чему используется для передачи плановой информации. 

СК‑2007 обеспечивает возможность создания сложной сети передачи оперативных, отчетных, плановых и других данных, которые могут быть: рассчитаны в ОИК, записаны в базу данных ОИК из внешних приложений, получены от объектов управления по каналам обмена, заданы оператором. При этом по каждому направлению может быть настроена передача произвольного числа наборов данных, каждому из которых будет присущ собственный протокол и регламент обмена.

Возможности СК‑2007 по передаче данных полностью поддерживаются при использовании связки СК‑2007 — CK-Proxy, при этом может применяться технология автономной ретрансляции данных через узел CK-Proxy без записи в СК‑2007.

Получение информации из СК‑2007 может быть также организовано с использованием технологий OPC, описанных в предыдущем разделе. Эти технологии обычно используются при построении локальных систем автоматизации, но могут применяться и в распределенных системах с организацией обмена между удаленными узлами по каналам TCP/IP. При этом могут потребоваться дополнительные программно-аппаратные средства для поддержки прикладного уровня такого обмена или должны использоваться определенные спецификации этих стандартов, например, OPC XML.

Телеуправление (SC)

СК‑2007 обеспечивает формирование и передачу команд телеуправления в полном соответствии со стандартом IEC 60870-5-104.

Выбор оборудования осуществляется непосредственно через мнемосхемы объектов управления в пользовательском интерфейсе ОИК СК в соответствии с зонами ответственности эксплуатационного персонала. Тип команды выбирается исходя из физически допустимых вариантов для данного типа оборудования и его текущего состояния.

Обеспечивается контроль, в том числе визуальный, этапов выполнения команд телеуправления:

• захват устройства;
• отправка команды;
• получение подтверждения;
• контроль исполнения команды.

СК‑2007 также позволяет использовать для передачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы протокол MODBUS и технологию OPC.

Дополнительные возможности

Расширения IEC 60870-5-104

IEC 60870-5-104 — коммуникационный протокол, совмещающий в себе комбинацию функций прикладного уровня IEC 60870-5-101 и транспортного уровня TCP/IP, который позволяет организовать прием/передачу данных в двоичных кодах для контроля и управления территориально распределенными процессами. Во многих центрах управления существует задача организации обмена по телемеханическим каналам специфической информацией, не укладывающейся в стандарт IEC 60870-5-104. Это требуется для резервирования транспорта данных по каналам межуровневого обмена, поддержки сложившихся бизнес-процессов, организации обмена дополнительной информацией между центрами и объектами управления без настройки новых сервисов обмена. Для поддержки обмена наборами такой специфической цифро-буквенной информации (ЦБИ) СК‑2007 обеспечивает формирование, прием/передачу дополнительного кадра, протокола IEC 60870-5-104. При этом поддерживается произвольная структура наборов ЦБИ и их обработка в темпе процесса.

Расширения FDST

FDST — протокол прикладного уровня, который работает поверх стека протоколов TCP/IP и предназначен для широкого спектра сервисов (как информационных, так и управляющих), использующихся в системах SCADA. В СК‑2007 этот протокол используется для обмена телеметрической, отчетной и плановой информацией.

Монитор Электрик расширяет протокол FDST для предоставления дополнительных сервисов. Расширения протокола разработаны таким образом, чтобы сохранялась полная обратная совместимость с предыдущими версиями FDST. Все расширения являются опциональными и не нарушают работу существующих каналов обмена. Одним из наиболее востребованных расширений является возможность организации регулярного обмена файлами, содержащими любую информацию с поддержкой динамической компрессии.

ДРУГИЕ СПОСОБЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА

СК‑2007 включает набор стандартных и универсальных средств (коммуникационных адаптеров) для получения оперативной информации из различных источников, не поддерживающих обмен по телемеханическим протоколам.

Файловый импорт/экспорт

Предусмотрена возможность импорта/экспорта в/из комплекса численной информации любого рода с помощью файловых адаптеров для форматов XML, XLS, CSV. При этом обеспечивается возможность настройки гибкого регламента импорта/экспорта информации:

• циклический;
• по изменению;
• по расписанию;
• по событию, включая факт появления файла в папке.

Электронная почта

Обеспечивается обработка электронных писем, приходящих на определенный адрес электронной почты. POP3-адаптер по настроенному регламенту проверяет наличие e-mail сообщений в почтовом ящике на указанном почтовом сервере, производит проверку отправителя по списку разрешенных адресов и сохраняет вложенный в сообщение файл в указанную папку на сервере. Далее файл обрабатывается файловыми адаптерами.

Обеспечивается отправка данных комплекса по электронной почте. SMTP-адаптер по заданному регламенту обеспечивает формирование XML-файла, включающего любую оперативную информацию, и отправку на указанный адрес электронной почты. Эта функция используется также для отправки SMS-сообщений о зафиксированных событиях. Для этого дополнительно организуется SMS-шлюз.

Загрузка данных из СУБД

Для загрузки информации из баз данных определенной структуры используются OLEDB- и ODBC-адаптеры. При этом могут быть заданы следующие основные конфигурационные параметры адаптеров:

• адрес сервера СУБД и данные пользователя;
• регламент загрузки данных.

Загрузка данных web-ресурсов и порталов

На момент создания настоящего документа набор HTTP/HTTPS-адаптеров СК‑2007 позволяет организовать загрузку данных со следующих ресурсов:

• сайт балансирующего рынка ОАО «СО ЕЭС»;
• технологический сайт ОАО «АТС»;
• открытые ресурсы с прогнозной метеорологической информацией (www.rp5.ru, www.gismeteo.ru).

Обработка специализированных макетов XML

Загрузка прогнозных данных из макетов Гидрометцентра России

Адаптер обеспечивает разбор специализированных макетов XML с прогнозными метеоданными Гидрометцентра и загрузку этих данных в комплекс. В СК определяются параметры для хранения метеоданных и связываются с объектами информационной модели, которые соответствуют данным географически.

Получение макетов осуществляется автоматически по электронной почте.

Загрузка данных из макетов АИИС КУЭ

Подсистема загрузки данных коммерческого учета электроэнергии субъектов рынка электроэнергии предназначена для приема результатов измерений, сформированных в АИИС КУЭ. Формат обрабатываемых макетов — XML80020.

Подсистема обеспечивает как локальную загрузку макетов из заданной папки, так и централизованный сбор макетов с удаленных источников по защищенному HTTP-соединению. Для этого организуется web-портал, обеспечивающий возможность загрузки файлов по инициативе передающей стороны, которая использует Интернет-обозреватель (ручная загрузка) или специализированный программный модуль автоматической загрузки.

Подсистема выбирает значения измерений, которые необходимо записать в СК‑2007, производит расчет заданных групповых значений, часовых значений и записывает полученные и рассчитанные данные в комплекс.

ОБРАБОТКА ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

СК‑2007 предоставляет широкие возможности для обработки аналоговых параметров — телеизмерений (ТИ) и дискретных параметров — телесигналов (ТС).

К основным функциям подсистемы обработки телеметрической информации относятся:

• контроль состояния сети обмена информацией;
• контроль достоверности и восстановление значений ТИ и ТС;
• контроль технологических пределов;
• фильтрация и сглаживание ТИ;
• фиксация аварийно-предупредительных телесигналов (АПТС);
• формирование статистических характеристик поведения ТИ, ТС.

В результате обработки телеметрической информации формируются статусные признаки (признаки состояния и качества) для каждого измерения и сигнала, генерируются различные события, рассчитываются статистические характеристики.

Система обработки данных СК-2007 использует более тридцати базовых статусных признаков, которые поделены на следующие группы:

• отсутствие данных;
• источник данных;
• недостоверность;
• нарушения.

Обеспечивается возможность сохранения в архиве комплекса так называемой «сырой телемеханики», которая без обработки записывается в специальные категории оперативной информации — сырые ТИ и сырые ТС. Эта информация может быть использована для анализа корректности обработки телеметрии, путем сравнения сырых и обработанных данных, а также для анализа незначительных изменений параметров.

Контроль состояния сети обмена информацией

Вопрос определения качества и достоверности телеметрической информации занимает одно из ключевых мест в любой SCADA-системе.

Информационная модель СК‑2007 позволяет подробно описать сеть обмена информацией с указанием всех пунктов прохождения информации — от первичных устройств (датчиков) до конечного адресата. Сеть обмена информацией представляется иерархической структурой источников информации. В этой структуре описываются серверы телемеханики, устройства телемеханики, размещенные на объектах управления, оперативно-информационные комплексы и другие внешние автоматизированные системы, каналы обмена данными, файлы различной структуры.

Каждый источник данных может иметь свою систему диагностики качества информации. В случае обнаружения в отдельно взятом устройстве-источнике факта недостоверности данных или их отсутствия (например, при разрыве телемеханического канала) в системе формируется соответствующий служебный сигнал повреждения устройства-источника.

Сеть обмена информацией предоставляет возможность описания влияния отдельных служебных сигналов на достоверность групп ТИ, относящихся к тому или иному источнику данных.

Для контроля сети обмена информацией, мониторинга, анализа и управления работой узлов обмена оперативной информацией предназначена специальная служебная программа, входящая в состав клиентского программного обеспечения комплекса и используемая администраторами СК‑2007.

Сеть обмена информацией контролируется по комбинации признаков:

• наличие сигнала повреждения устройства-источника;
• непоступление информации;
• необновление информации.

Контроль достоверности и восстановление значений ТИ и ТС

СК‑2007 включает мощную систему достоверизации данных и восстановления значений недостоверных параметров.

Значения ТИ проходят проверку на достоверность по:

• сигналам контроля сети обмена информацией;
• физическим пределам;
• максимально допустимому скачку, величина максимально допустимого изменения параметра между двумя последовательными замерами настраивается индивидуально для каждого ТИ;
• отклонению от дублирующего ТИ;
• признаку ручного недоверия телемеханике;
• отклонению от результатов оценки состояния (при наличии работающей в реальном времени программы оценки).

В случае недостоверности ТИ оно может быть восстановлено из нескольких источников:

• дублирующий источник;
• отчетный параметр;
• плановый параметр;
• параметр краткосрочного прогноза (при наличии работающей в реальном времени программы прогноза);
• ручной ввод: оператор вручную задает значение с/без разрешения замены дублем, с/без указания срока действия ручного ввода.

Значения ТС проходят проверку на достоверность по:

• сигналам о состоянии сети обмена информацией;
• допустимому темпу поступления и количеству быстрых изменений (для устранения эффекта дребезга);
• физическим пределам.

Для обеспечения восстановления данных используется технология вторичных параметров. Вторичные ТИ, ТС — логические параметры, значения которых выбираются среди заданного списка ТИ, ТС, поступающих от наиболее достоверного на данный момент источника с учетом приоритетов.

Контроль технологических пределов

Обеспечивается контроль превышения следующих технологических пределов с формированием соответствующих признаков для ТИ и генерацией событий:

• верхний физический предел;
• нижний физический предел;
• верхний аварийный предел;
• верхний предупредительный предел;
• нижний предупредительный предел;
• нижний аварийный предел.

Фильтрация и сглаживание измерений

Для фильтрации несущественных для пользователей изменений параметров телеметрической информации СК‑2007 поддерживает возможность задания зон нечувствительности — апертур — индивидуально или для целых групп параметров.

Технология позволяет отсеять изменения, происходящие на уровне погрешности измерительной системы-источника данных, или отказаться от приема и обработки несущественных для определенного бизнес-процесса изменений. Таким образом технология позволяет в разы увеличить объемы принимаемых, обрабатываемых и хранимых полезных данных без увеличения вычислительных ресурсов аппаратной платформы.

В СК‑2007 применяются два типа апертур: базовая и интегральная.

Базовая апертура позволяет отслеживать выход значения параметра за заданный коридор нечувствительности.

Интегральная апертура учитывает тенденцию изменения параметра в рамках зоны нечувствительности и позволяет принять в систему новое значение при накоплении интеграла изменения до заданного уровня.

Для компенсации эффекта квантования и больших временных разрывов измерений поддерживается технология сглаживания кривых поведения параметров для всего объема обрабатываемых ТИ, при этом коэффициент и временные интервалы сглаживания могут быть заданы для каждого параметра индивидуально. После сглаживания значения ТИ записываются в отдельную категорию хранилища оперативной информации комплекса с признаками и метками времени, соответствующими исходным ТИ. Доступ к этим измерениям осуществляется с использованием стандартных программных и пользовательских интерфейсов, предоставляемых комплексом.

Фиксация аварийно-предупредительных телесигналов

Комплекс позволяет осуществлять прием и обработку аварийно-предупредительных телесигналов (АПТС). Особенностью обработки таких сигналов является необходимость фиксации факта поступления определенного значения сигнала вне зависимости от его предыдущего значения. В большинстве случаев эти сигналы говорят о том, что на объекте управления произошло определенное событие, в отличие от обычных ТС, которые отражают дискретное состояние оборудования.

Формирование статистических характеристик поведения ТИ, ТС

СК‑2007 поддерживает возможность расчета следующих групп статистических характеристик поведения параметров телеметрической информации:

• экстремумы;
• статистические моменты;
• нарушения пределов;
• характеристики потока изменений;
• недостоверность;
• скачки.

Статистические данные могут рассчитываться для заранее заданных групп параметров. В такие группы могут входить параметры, относящиеся к определенной зоне ответственности, к географическому району, к некоторому классу напряжения, к технологически связанной группе измерений и т.д. Количество различных групп параметров, характеризующих качество режима того или иного объекта, технологического процесса или группы объектов, в комплексе не ограничено. Обобщенные статистические характеристики могут быть представлены с использованием стандартных средств отображения комплекса в любом виде (гистограммы, условные символы спокойствия или тревоги и т.п.).

РАСЧЕТЫ

СК‑2007 предоставляет пользователю богатый арсенал средств для проведения расчетов различной сложности и назначения и включает две основные подсистемы выполнения расчетов:

• базовая подсистема расчетов;
• подсистема сложных аналитических расчетов.

Базовая подсистема расчетов

Любой пользователь с соответствующими полномочиями может описать логику необходимого ему расчета с помощью простого и удобного редактора, входящего в состав системы с использованием любой численной информации ОИК, а также широкого набора специальных функций: математических (sin, cos, sqrt, pow и т.д.), логических (or, and, xor, not, if), бинарных (выделение, сложение, умножение), электротехнических (полная мощность, величина тока), временных (GetSecond, GetDayOfYear, GetDayOfWeek, TPICK, ReplaceSecond, RoundTimeToMinute,) и др.

Помимо этого поддерживается универсальный способ расчета агрегированных величин (интегралы, средневзвешенные, среднеарифметические, экстремумы, суммы) по заданным периодам времени от 1 минуты до 1 года или по заданным временным зонам.

Количество встроенных функций (логических, математических, электротехнических, функций работы с датой и временем) для выполнения расчетов -более 50. Максимальный уровень вложенности формул - 32.

Расчетные данные записываются в хранилище оперативной информации комплекса и доступны так же, как и любые другие данные реального времени для любых целей, например, для отображения, формирования отчетов, составления ретроспективных сводок. 

Любые виды информации могут участвовать в расчете. Выполнение расчета происходит после поступления новой порции информации либо по определенному регламенту. Все рассчитываемые параметры, значения которых прямо или косвенно зависят от вновь поступившей информации, последовательно рассчитываются в соответствии с логикой и порядком, определяемым описанным комплектом расчетных формул. Расчет производится в формате чисел с плавающей точкой двойной точности либо в виде целых значений в зависимости от типов параметров и операций.

Выделяется специальный тип базовых расчетов — локальный расчет. Такие расчеты располагаются непосредственно на пользовательских формах отображения информации и служат для решения локальных задач в рамках одной формы. Локальные расчеты выполняются в контексте форм отображения за время, соответствующее времени просмотра форм. В хранилище оперативной информации результаты локальных расчетов не записываются.

Подсистема сложных аналитических расчетов

Подсистема сложных аналитических расчетов выделена в отдельную функциональную лицензионную опцию СК‑2007 и может быть использована в случаях, когда необходимо обеспечить расширенные возможности анализа оперативной информации с большим числом условий и исходных данных. Например, подсистема может использоваться для анализа ретроспективной информации с целью расчета прогнозных данных по определенному алгоритму, программирования цепочек расчетов, необходимых для автоматизации сложных бизнес-процессов.

Для описания логики таких расчетов используется синтаксис VB Script с поддержкой возможности построчного комментирования алгоритма.

Подсистема использует интеллектуальную буферизацию анализируемой информации и обеспечивает высокую скорость выполнения расчетов.

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ИНТЕРФЕЙС (UI)

Состав стандартных инструментов клиентской части СК‑2007 (клиента СК‑2007), доступных для каждого пользователя, зависит от выполняемой пользователем роли, которая определяется администратором комплекса в системе санкционирования ОИК.

Клиентское программное обеспечение автоматически обновляет свои модули, получая их с сервера ОИК после публикации, поэтому инсталляция клиента СК‑2007 производится только один раз.

Каждая клиентская программа комплекса при запуске автоматически определяет основной сервер ОИК, к которому необходимо подключиться. После подключения к серверу программа проверяет наличие прав на выполнение различных операций текущим пользователем. При необходимости подключение к другому серверу можно выполнить вручную.

Лицом любого комплекса SCADA является система отображения.

Настройка комплекса на объект управления производится при помощи набора редакторов. Все редакторы входят в общий пакет редакторов комплекса — «Студию НСИ», где они объединены в группы по технологическому признаку. Количество групп не ограничено, в то время как один и тот же редактор может входить в состав нескольких групп, что делает эту структуру более удобной.

Создание и редактирование пользовательских форм отображения осуществляется с помощью редакторов форм, позволяющих использовать все типы оперативной информации и условно-постоянные данные для представления информации в виде графиков, схем или таблиц в различных комбинациях. После создания формы она публикуется на сервере ОИК и становится доступной всем пользователям ОИК с учетом уровней доступа.

Панель управления

Система отображения СК‑2007 — это многооконная графическая система, использующая все преимущества операционной системы MS Windows. Она предназначена для работы как с индивидуальными (в том числе мультимониторными), так и с коллективными средствами отображения информации высокого разрешения, принципы управления системой отображения при этом одинаковы.

Управление отображением информации на клиентском рабочем месте СК‑2007 осуществляется с помощью панели управления «Монитор отображения СК‑2007» — центральной части интерфейса пользователя СК‑2007, которая координирует работу всех модулей, входящих в состав системы отображения. Панель управления выполнена в виде всплывающего окна. Параметры всплывания (расположение, задержка, скорость) настраиваются по желанию пользователя. При помощи панели управления вызываются формы отображения, производится подписка на определенные типы событий и извещений.

Монитор отображения СК‑2007 обеспечивает:

• установку и автоматическое поддержание соединения с основным сервером в домене ОИК;
• предоставление пользователю доступа ко всем формам отображения информации, опубликованным на сервере, и доступным для него в соответствии с определенными в системе санкционирования правами;
• автоматическое обновление форм на стороне клиента при их изменении на сервере, в том числе в режиме просмотра;
• управление выводом информации на формах: масштаб, время, состав информации и др.;
• навигацию между экземплярами связанных форм;
• разнообразные средства для оперативного графического и табличного анализа поступающих данных;
• запуск стандартных клиентских приложений СК‑2007 и сторонних приложений в контексте текущего представления информации;
• печатать форм с отображенными на них данными;
• настройку фильтров событий ОИК, о возникновении которых необходимо получать уведомления;
• создание, редактирование и удаление импульс-архивов;
• настройку системы звуковых оповещений о событиях;
• многое другое.

Система отображения централизованно (на сервере) хранит индивидуальные настройки отображения (состав, масштаб, расположение форм, параметры просмотра графиков и наборов данных, визуальное и звуковое оформление событий и др.) для каждого пользователя с привязкой к разрешению рабочей области экрана, что позволяет, в том числе, организовать удобную работу сменного персонала на одном или нескольких рабочих местах.

Для удобства работы с большим количеством форм отображения в Мониторе отображения они организованы в виде дерева, что позволяет сгруппировать их как по типу, так и по общим функциям. Выбор нужной формы производится либо путем навигации по дереву (при этом возможно применение фильтров и поиска по названию), либо при помощи командной строки в панели управления. Обеспечивается возможность организации индивидуального — пользовательского — дерева форм. Предусмотрена ветка дерева «Автозагрузка», куда помещаются формы, которые необходимо автоматически открывать при запуске Монитора отображения.

Предусмотрена возможность размещения в дереве форм любых внешних по отношению к ОИК ресурсов: программ, документов любого рода, ссылок на ресурсы корпоративной информационной системы или Интернет и т.д. После того, как внешний ресурс описан, его можно вызывать из дерева форм как обычную форму отображения, ссылаться на него через механизм гиперссылок на формах. При настройке можно задавать режим окна: обычный размер окна, развернутое на весь экран, свернутое в значок, без окна; рабочую папку, параметры командной строки.

Формы отображения

Все формы отображения СК‑2007 подразделяются на следующие типы:

• графические формы (мнемосхемы);
• табличные формы и тренды;
• динамические наборы;
• специализированные формы.

Графические формы

Для динамического отображения информации в виде мнемосхем в составе СК‑2007 используется пакет для работы с векторной графикой TOPAZ Graphics (компания «Школа-Инфо»­­­, г. Воронеж). Этот пакет предоставляет гибкие возможности по отображению информации и позволяет обеспечить высокоскоростной вывод информации как на локальные средства отображения, так и на средства коллективного пользования с высоким и сверхвысоким разрешением.

СК‑2007 позволяет создавать мнемосхемы как отдельных объектов управления, так и сетей объектов управления с использованием перекрестных ссылок между мнемосхемами или различными частями больших схем для быстрой навигации и перехода от одного уровня представления к другому.

Один и тот же объект на разных уровнях может быть представлен с разной степенью подробности.

Обеспечивается возможность гибкого масштабирования схем для наилучшего соответствия разрешению монитора у конкретного пользователя, при этом реализована возможность привязки уровня детализации представления к масштабу отображения: при изменении масштаба детализация динамически изменяется, прореживаются мелкие элементы, несущественные на том или ином уровне представления.

Любые элементы на схемах могут динамически меняться в зависимости от состояния объекта управления. Система TOPAZ позволяет работать с графическими блоками, реализующими элементы интеллектуального поведения изображений объектов в зависимости от значения привязанных к ним параметров оперативной информации (текущих, архивных), включая сложные алгоритмы поведения, раскрытия или сокрытия деталей.

Использование неограниченного количества слоев представления информации с обеспечением их ручного или автоматического (при масштабировании) отображения и скрытия предоставляет возможность совмещения в рамках одной формы статических и динамических данных из различных источников, включая растровые изображения различных форматов. Растровые подложки могут, например, использоваться для совмещения географической и технологической информации, реальных фотографий объектов управления и т.д.

TOPAZ Graphics обеспечивает документированные интерфейсы межпрограммного взаимодействия, которые позволяют получать и визуализировать на формах данные из внешних автоматизированных систем.

Табличные формы и тренды

Табличные формы — наиболее распространенный тип форм отображения. При помощи таблиц можно строить достаточно сложные изображения с привлечением любой информации, хранящейся в базе оперативных данных ОИК (телеметрической, отчетной, плановой и т.д.). Табличные формы также позволяют обеспечить ввод информации оператором вручную. Каждому элементу формы можно задать свой стиль отображения, индивидуальное время (сдвиг относительно всей формы), оформить ее цветом, линиями и т.д. Для построения регулярных таблиц, показывающих изменения параметров во времени, имеются удобные инструменты, включая разнообразные сдвиги по времени индивидуально для указанной строки или столбца, локальные расчеты по столбцам, по аналогии с электронными таблицами и др.

Функция построения графиков (трендов) позволяет визуально отслеживать изменения величин во времени. Возможна настройка формата отображения в широком диапазоне, включая трехмерные эффекты, градиентную заливку, настройку шага шкал, настройку способа соединения точек (горизонтальными отрезками или по кратчайшей прямой). В трендовом виде может быть представлен любой набор параметров. Система отображения позволяет получать данные по графику при помощи вертикальной визирной линии. При этом в нижней части формы выводится информация, соответствующая положению визирной линии: время (соответствует положению по оси абсцисс) и значения ординат для всех кривых, представленных на экране. Кроме того, предусмотрена возможность определения значений экстремумов каждого параметра.

Выделяя прямоугольный фрагмент графика, пользователь имеет возможность увеличить масштаб отображения нужной области, а также запросить подробную информацию за выделенный период.

Предусмотрена возможность комбинирования табличного представления информации и трендового на одной форме.

Динамические наборы

Динамические наборы — это удобное средство для мгновенного графического анализа значений параметров оперативной информации. Технология позволяет выбрать на формах отображения группу параметров, и отобразить динамику их изменения в виде табличного и графического (трендового) представления.

Наборы создаются индивидуально для каждого пользователя и централизованно хранятся на сервере.

Обеспечивается просмотр наборов за период в прошлом или мониторинг изменений в темпе процесса (слежение).

Предусмотрена возможность экспорта данных из набора в MS Excel и вывод на печать.

Работа с данными на формах

Возможности системы отображения СК‑2007 позволяют использовать широкий спектр сервисных функций для оперирования данными непосредственно на формах отображения:

• выбор категории телеизмерений, отображаемых на форме (сырые, обработанные, оцененные, фильтрованные);
• быстрый поиск параметров и объектов на формах;
• установка в виде значков диспетчерских пометок на объектах мнемосхемы;
• отображение отклонений от нормального состояния (нормальной схемы);

• отображение отклонений от планового состояния;
• управление отображением слоев представления на мнемосхеме;
• управление масштабом, цветом и яркостью формы;
• получение справочной информации об отображенных на формах параметрах и объектах;
• ручной ввод значений параметров, объявление недоверия качеству данных;

• отображение истории изменений значения телесигнала, привязанного к выбранному объекту;
• отображение ремонтных состояний, открытых или плановых ремонтов оборудования с возможностью вызова детальной информации по ремонтным компаниям для данного оборудования;
• вызов внешнего приложения с информацией о контексте вызова в качестве параметров запуска;
• отображение статистической информации по выбранному объекту;
• вызов расшифровки расчета: формулы расчета параметра, представленного на форме, с указанием значений аргументов;
• другие возможности.

Ручной ввод данных

В ОИК СК‑2007 предусмотрена возможность ручного ввода значений всех категорий оперативной информации за исключением событий и «сырых» телеизмерений и телесигналов. Технология ручного ввода обеспечивает возможность ввода данных оператором за текущее, будущее или прошлое время.

Для ручного ввода значений телеизмерений и телесигналов предусмотрены дополнительные возможности:

• постановка параметра на ручной ввод с блокировкой поступления телеметрии;
• принудительный переход на дублирующий параметр;
• объявление недоверия телемеханике;
• ручной ввод по расписанию, когда можно задать дату и время начала и завершения ручного ввода или только один из этих параметров.

Обеспечивается возможность ручного ввода данных из:

• табличных форм;
• графических форм;
• программы «Анализ данных»;
• внешних программ.

Для обеспечения возможности ручного переключения состояния групп связанных объектов разработаны специальные средства, позволяющие в специальном режиме открыть мнемосхему, на которой представлена интересующая пользователя группа объектов, установить необходимое состояние этих объектов и сохранить эту комбинацию в виде директивы группового управления с привязкой к любому (обычно родительскому) объекту — управляющему объекту. Может быть задано любое количество комбинаций и, соответственно, директив для объекта в информационной модели и на мнемосхеме. В дальнейшем директивы группового управления вызываются непосредственно на формах отображения, где представлены управляющие объекты.

Диспетчерские пометки

СК‑2007 предоставляет пользователям возможность установки на мнемосхемы специализированных значков (диспетчерских пометок), несущих дополнительную информацию о состоянии объекта управления.

Обеспечивается учет иерархии объектов в информационной модели: при установке пометки на объект она отображается также рядом с объектом верхнего уровня, включающим объект, на который установлена пометка.

Пометки связываются с объектами, на которые они установлены, и отображаются на всех формах, где представлен соответствующий объект или его родитель.

Пользователь, устанавливающий пометку, имеет возможность добавить к ней текстовый комментарий, с которым могут ознакомиться все пользователи, имеющие доступ к формам отображения, где отображается пометка.

В комплексе может быть создано любое количество пометок, их состав изменяется с помощью соответствующего редактора.

Получение справочной информации об отображенных на формах параметрах и объектах

Существует стандартный набор параметров и характеристик объектов на формах, предоставляемых по запросу пользователя. Например, для параметра оперативной информации могут отображаться:

• идентификатор и наименование параметра;
• идентификатор и наименование объекта, к которому относится параметр;
• тип параметра;
• единицы измерения;
• сырое значение;
• время поступления в систему;
• время рождения;
• источник;
• статусные признаки;
• уровень важности;
• зона нечувствительности;
• коэффициент сглаживания;
• предупредительные, аварийные и физические пределы;
• виды контроля качества;
• масштабный коэффициент
• и др.

Кроме того, обеспечивается доступ с форм отображения к дополнительной информации, которая может быть описана для каждого объекта в универсальном справочнике информационной модели СК‑2007. Этот справочник позволяет задать иерархическую структуру дополнительных параметров и характеристик объектов информационной модели (в виде XSD-схемы) для каждой категории объекта информационной модели.

Информация из универсального справочника по выбранному на схеме объекту отображается в области «Дополнительные параметры» стандартного паспорта объекта с использованием закрепленного за объектом в универсальном справочнике способа представления данных (в виде схемы XSLT-преобразования).

Web-интерфейс

Web-интерфейс СК‑2007 предназначен для просмотра информации комплекса по протоколу HTTP с помощью web-браузера. Он используется для обеспечения доступа пользователей к формам отображения СК‑2007 в сетях, конфигурация которых не позволяет реализовать необходимые для работы клиента СК‑2007 условия, или полный доступ к функциям ОИК не целесообразен. Работа с web-сервером ОИК характеризуется небольшим объемом информации, передаваемой между клиентом и сервером, что дает возможность просмотра форм ОИК по каналам с низкой пропускной способностью. В качестве клиентского программного обеспечения можно использовать любой web-браузер (рекомендуется использовать Microsoft Internet Explorer версии не ниже 6.0).

С помощью web-интерфейса можно получить доступ как к текущей информации в режиме слежения с заданной частотой обновления данных, так и к исторической информации за выбранное время. Частота обновления информации настраивается на стороне сервера администратором ОИК. Ввод данных в комплекс с помощью web-интерфейса не предусмотрен.

Для доступа к информации используется тот же набор форм отображения, что и для обычного пользователя СК‑2007.

Как и все подсистемы СК‑2007, web-интерфейс обеспечивает санкционирование доступа к информации ОИК отдельно для всех категорий и ролей пользователей.

Дополнительные средства представления и визуального анализа информации

Технология многоуровневого динамического отображения информации на средствах коллективного пользования — Process Dynamic Projection (PDP)

Внедрение динамических средств коллективного пользования (видеостен) открывает возможности для внедрения современных и эффективных подходов к решению задачи отображения информации о состоянии объектов управления.

В 2006 году компанией Монитор Электрик совместно с ОАО «ВНИИЭ» разработана технология многоуровневого ситуационного динамического отображения информации на средствах коллективного пользования PDP.

 

 

 

Основным назначением новой технологии является обеспечение отображения большого объема поступающей информации с учетом возможностей человека по ее восприятию; адекватное отображение отклонений в процессах, мониторинг которых осуществляется, степени напряженности аварийных ситуаций, динамики их развития; ускорение восприятия и оценки текущего режима процесса, в конечном счете, повышение оперативности и надежности мониторинга и управления.

Основными отличиями нового подхода к системе отображения являются:

• отображение состояния и динамики процессов в привязке к объектам мнемосхемы;
• обобщенно-ситуационное отображение параметрических изменений режима процесса;
• активное привлечение внимания к существенным изменениям режима;
• изменение объема отображаемой информации в зависимости от текущей ситуации;
• иерархический принцип представления информации — от общего к частному;
• экономичное использование динамического пространства видеостены;
• соответствие характеристик отображения международным стандартам (ISO) по эргономике и положениям инженерной психологии;
• использование новых форматов отображения.

Технология базируется на пакете TOPAZ Graphics и включает:

• набор специализированных библиотек графических элементов, которые расширяются и модифицируются под задачи каждого проекта;
• программный графический процессор, который располагается на видеосервере, осуществляющем вывод изображения на экран коллективного пользования;
• клиентское приложение, позволяющее управлять выводом информации на экран, осуществлять поиск информации и др.

Подсистема визуального анализа иерархически связанных объектов — Visual Analysis for Hierarchical Objects (VAHO)

Для группового анализа характеристик иерархически связанных объектов в рамках СК‑2007 используется подсистема VAHO.

Она позволяет создавать группировки объектов с вложеной древовидной структурой для их совместного мониторинга от общего к частному, автоматического расчета групповых характеристик, задания частных и общих уставок и ограничений с целью контроля иерархически связанных процессов. Условия контроля гибко настраиваются и поддерживают, в том числе, возможность использования сдвигов по времени и сравнения контролируемых характеристик с динамическими уставками, значения которых определяют параметры оперативной информации.

Подсистема позволяет создавать неограниченное число контейнеров и характеристик объектов, настраивать графические представления контейнеров и графические индикаторы нарушений.

Программа «Анализ данных»

Большой объем хранящейся в базах ОИК информации, наличие множественных связей между объектами и параметрами, сложная иерархия расчетных формул иногда могут затруднять анализ информации. Для облегчения работы с большими объемами оперативной информации комплекса предназначена универсальная программа «Анализ данных». Она обладает широкими возможностями просмотра и выборки данных и событий, анализа иерархии формул и входящих в них параметров, фильтрации по различным критериям, запроса данных из архива, получения подробного паспорта любого параметра.

С ее помощью можно:

• просмотреть значения параметров выбранной категории оперативной информации за различные периоды времени с возможностью управления форматом представления значений;
• поддерживать подключение к двум серверам ОИК одновременно. Функция может использоваться для сравнения архивов данных серверов, а также быстрого переключения между двумя серверами ОИК;
• запускать стандартные диалоги просмотра паспорта параметра, постановки на ручное управление, расшифровки расчетов;
• анализировать наличие выбранного параметра в наборах обмена информацией и на формах отображения, а также его участие в качестве аргумента в расчетных формулах;
• анализировать вхождение выбранного параметра либо всех параметров в описание характеристик объекта;
• отслеживать в темпе процесса изменения выбранных параметров оперативной информации или событий с помощью окна мониторинга данных или наборов данных;
• производить статистический экспресс-анализ поведения выбранного параметра за указанный интервал времени своими средствами: сумма, среднее, минимум, максимум, среднеквадратичное отклонение, дисперсия, эксцесс, коэффициент асимметрии; а также, произвести экспорт в MS Excel и с помощью его средств построить гистограммы изменений;
• принудительно запускать расчет отклонений от заданных плановых показателей, отчетных и интерполированных значений, агрегированных величин за текущее время или указанный период для заданных или всех параметров выбранной категории;
• фильтровать данные и события по различным критериям: статусным признакам, категориям, источникам формирования, типам, состоянию и значению параметров, принадлежности к объектам и устройствам-источникам сети обмена информацией;
• работать с шаблонами запросов для анализа нормативно-справочной информации;
• экспортировать результаты запроса данных в различные форматы;
• выводить на печать результаты запросов данных.

Получение информации о событиях

Отображение событий

Пользователи комплекса имеют возможность подписаться на получение уведомлений о наступлении различных событий, которые можно разделить на две группы:

• базовые события — генерируются различными подсистемами комплекса;
• пользовательские события — генерируются при наступлении заданных пользователем условий.

Набор базовых событий предопределен при установке комплекса и при необходимости может быть расширен любым количеством пользовательских событий. Генерация новых событий может осуществляться дополнительными приложениями автоматизированной системы или подсистемой оповещений СК‑2007 при выполнении или нарушении заданного условия.

Описание условий осуществляется с помощью редактора расчетов, что позволяет использовать весь арсенал возможностей базовой подсистемы расчетов комплекса. Кроме того, предусмотрена возможность настройки регламента генерации пользовательских событий при наступлении заданного времени, что позволяет реализовать функцию напоминаний.

Отображение событий осуществляется в специальном окне извещений, размер и расположение которого настраивается пользователем. Квитирование события производится пользователем непосредственно в окне извещений (при наличии соответствующих прав).

Определение списка интересующих пользователя событий производится при помощи индивидуального многоуровневого фильтра. При необходимости может быть использован механизм централизованного распространения фильтров событий.

Все события, фиксируемые комплексом, доступны для просмотра в журнале событий. Обеспечивается возможность фильтрации событий по нескольким критериям: уровень важности, тип события, объект, к которому событие относится и др.

Звуковое сопровождение событий

События, фиксируемые комплексом, могут сопровождаться звуковой сигнализацией.

С помощью редактора звуков СК‑2007 обеспечивается возможность централизованной настройки звуковой системы оповещения о событиях для всех пользователей комплекса с возможностью указания индивидуального сигнала для каждого события.

Для каждого события можно задать уровень важности: информационный, предупредительный, аварийный. При настройке подсистемы извещений на своем рабочем месте пользователь может указать, для событий какого уровня важности необходимо включить звуковую сигнализацию.

Система звукового оповещения обрабатывает ситуации массированного наступления событий. В подобных случаях принимается во внимание приоритет событий, ограничивается общее количество звуков, ожидающих своей очереди на воспроизведение (менее важные замещаются более важными), выдерживается пауза между звуками и т.д.

В подсистеме звукового сопровождения могут использоваться звуковые файлы всех распространенных форматов, поддерживаемых операционной системой MS Windows: waw, mp3, wma, mid.

• Печать