Разработка геоинформационной системы технических объектов энергопредприятии г. Алматы

Содержание
Введение
1 Геоинформационные системы в электроэнергетике
1.1 Описание предметной области
1.2 Элементарные и структурированные технические объекты
1.3 Обзор геоинформационных систем
1.4 Обзор используемых программных средств
1.5 Подбор компонент системного ПО
1.6 Выбор комплекса технических средств
2 Проектирование и разработка ГИС «МАНАТ»
2.1 Моделирование прецедентов
2.2 Построение диаграмм последовательноcти
2.3 Разделение по модулям
2.4 Вид с точки зрения развертывания
2.5 Проектирование базы данных
3 Разработка программного обеспечения ГИС «МАНАТ»
3.1 Описание назначения и функций программы
3.2 Проектирование пользовательского интерфейса
3.3 Тестирование системы
4 Технико-экономическое обоснование проекта
4.1 Технико-экономическое обоснование
4.2 Расчет трудоемкости разработки ГИС «МАНАТ»
4.3 Расчет затрат на разработку ГИС «МАНАТ»
4.4 Определение возможной (договорной) цены ГИС «МАНАТ»
4.5 Расчет срока окупаемости ГИС «МАНАТ»
4.6 Оценка социально-экономических результатов функционирования
ГИС «МАНАТ»
5 Безопасность жизнедеятельности
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
5.2 Защитные мероприятия
5.3 Расчет защитного зануления
Заключение
Список литературы
Приложение А Техническое задание
Приложение Б Листинг программы
Геоинформационные системы в электроэнергетике
1.1 Описание предметной области

Предметной областью данной работы является производственно-
технический отдел (ПТО), оперативно-диспетчерская служба (ОДС) ГЭРС и
аналогичные подразделения РЭСов.
Текстовая и графическая информация этих подразделений, размещенная
на бумажных носителях, организуется и переносится в базу данных (БД) на
электронном носителе. Переносу подлежат документы, характеризующие
текущее состояние технических объектов (ТО) и информацию о проведении
ремонтных работ. Под техническими объектами понимаются элементарные и
структурированные из элементарных (СТО) элементы материального учета.
Технические объекты, используемые в ГЭРС, размещаются на складах, в
ремонтных подразделениях, в электросети. Техническая информация о
каждом техническом объекте задается техническим паспортом, техническими
условиями и техническим описанием, которые несут символьную и
графическую информацию. Символьная информация – акты проверки
состояния технических объектов, журналы регистрации проверок,
технические условия, технические паспорта.
Для ведения финансовой и технической истории ТО используются
следующие документы:
В бухгалтерском учете – счет-накладная на получение и учет ТО;
накладная внутреннего перемещения; акт переоценки; акт списания.
Технические объекты, которые используются как основные средства
предприятия облагаемые налогом, распределены по следующим налоговым
группам: 1 – строения; 2 – сооружения; 3 – передаточные устройства; 4 –
силовые машины и оборудование; 5 – рабочие машины. Ведение финансовой
истории, совместно с технической , упрощает капитализацию и налоговый
учет активов.
В техническом учете – техпаспорт ТО; акт обследования состояния ТО;
электросхема ТО; мнемосхема размещения ТО на территории обслуживания;
линейная схема установки ТО в электросеть; мнемоническое изображение ТО;
записи в журналах плановых проверок и измерений параметров ТО,
аварийных событий и восстановлений ТО, изменения режимов использовании
и ремонта ТО. Технический учет (ведение технической истории ТО) –
установки и изменения в документах технического учета. Изменение
состояния ТО, физически, осуществляется в РЭСах электромонтерами и
диспетчерами. Информация об изменении состояния ТО фиксируется
мастерами и инженером по техдокументации. Используется информация
вышеперечисленными лицами, а также руководством служб и РЭСа (старший
мастер, начальник местного диспетчерского пункта, начальник района,
главный инженер района – менеджеры). Изменение состояния (режимов
использования) ТО в ГЭРС осуществляется диспетчерами и службой ремонта.
Информация фиксируется в бумажных документах ОДС и службы ремонта.
Информация из РЭС об изменениях состояния ТО «стекается» в ПТО и там
фиксируется. (см. схема движения информации).
Пользователями
информации в ГЭРС являются работники ОДС и ПТО, а также менеджеры
технических служб и руководство ГЭРС (возможно работники службы
перспективного развития при анализе возможностей – линейные схемы).
Т.о. изменение состояния ТО осуществляется в РЭС и аварийными
событиями эксплуатации. Изменение режимов – диспетчерами РЭС и ГЭРС.
Создание и изменение информации – в РЭС и диспетчерских пунктах.
Использование информации - в РЭС (инженер ТО, ст. мастера, менеджеры), в
ГЭРС – (ОДС, ПТО, менеджеры технических служб и руководство).
Интеграция и анализ информации – в ОДС, ПТО. Пользователями
информационной системы и комплекса являются все перечисленные выше
лица.
Визуализация, графическое представление в компьютере, технических
объектов и связей между ними, построение графического интерфейса –
обусловлено иерархией объектов верхнего уровня, которая представлена на
рисунке 1.1
Рисунок 1.1 - Иерархия верхнего уровня

1.2 Элементарные и структурированные технические объекты

В терминах проекта технические объекты разделяются на два класса –
элементарные и структурированные. Элементарные технические объекты
(ЭТО) возникают в подсистеме учета основных средств, как элементы замены
или установки, с присвоением инвентарного учетного номера. Эти объекты
могут фиксироваться на складе, в ремонтном цехе или в распределительной
сети. Структурированные технические объекты (СТО) создаются
(монтируются) при создании и включении элементарных в электросети. В
подсистеме учета основных средств СТО зафиксированы как подзаписи
объектов учета и поэтому группа записей учета определяет один СТО. В
процессе работы интерфейса комплекса переход от структурированных
объектов к элементарным, осуществляется сверху вниз – по дереву ТО.
Положение технического объекта в глобальной схеме представляется
древовидной структурой и принадлежности ТО к определенной структуре.
Изменения характеристик технического объекта, зафиксированные в
техпаспорте – техническая история технического объекта. Техпаспорт и
технические условия меняются с изменением состояния ТО. Предыдущее
состояние ТО фиксируется в журнале истории ТО.
Начальное состояние технического объекта зафиксировано в
техпаспорте или в акте установки. Текущее состояние технического объекта
определяется квалифицированной комиссией и фиксируется актом проверки
состояния. Элементарные (элементные) объекты это, например:
конструктивные элементы электросхем (элементы замены) – провод, кабель,
муфты, изоляторы, столбы, сваи, выключатели, разъединители, и т.п.
Структурированные объекты – элементы электросети – кабельные и
воздушные линии, опоры линий электропередач, строения, подстанции,
трансформаторные подстанции, измерительные и предупредительные отводы,
секции, ячейки, кабельные ящики и т.п.
Изменения характеристик технического объекта, зафиксированные в
техпаспорте, электросхемах, журналах планирования и регистрации событий,

в актах использования, проверки, восстановления,

– техническая история

технического объекта. Техпаспорт и технические условия меняются с
изменением состояния ТО. Предыдущее состояние ТО фиксируется в журнале
истории ТО.
Подклассом технических объектов являются линии соединения – они
имеют свой набор характеристик, а визуальное представление является
стандартным (линия – сплошная или пунктирная разной толщины).
Графическая информация сопровождается символьными надписям
(спецификация). Символьная информаци
наименования ТО,
профессиональные надписи в текстовых и графических документах, цифровая
информация, даты в актах проверки и т. п.

1.3 Обзор геоинформационных систем

Географическая информационная система (ГИС) – это компьютерная
программа, позволяющая собирать, объединять, сохранять, обрабатывать,
визуализировать и анализировать географически кодированную информацию.
Первоначально ГИС создавались исключительно для автоматизации
картографирования объектов, визуализации расположения объектов на карте
и решения ряда простейших пространственных задач поиска и выбора
объектов по их географической близости. В основном это были автономные
рабочие станции, часто даже не связанные в единую сеть. В настоящее время
ГИС представляют собой мощные программные клиент-серверные
платформы, обеспечивающие решение широкого спектра задач.
Многочисленные пространственные данные хранятся в специализированныбазах, а большинство пользователей имеют доступ к информационным
ресурсам через Интернет.
В связи с тем, что активы энергетических компаний, в первую очередь
электросетевых, характеризуются географической распределенностью, в
деятельности предприятия существует большое количество технологических
задач, для планирования и управления которыми необходимо провести
пространственный анализ взаиморасположения и связи объектов. Это такие
бизнес-процессы, как управление имуществом, проектирование новых
объектов, планирование технического обслуживания, контроль
растительности, эксплуатация линий электропередачи и подстанций,
обслуживание клиентов.
Значение ГИС существенно повышается по мере совершенствования
систем управления сетью (Advanced Distribution Management System, ADMS),
применения автоматических счетчиков (Automated Metering Infrastructure,
AMI), создания «умных сетей» – SmartGrid.
Геоинформационные системы оперируют большими массивами
пространственных данных и часто выполняют сложные вычисления. При этом
ГИС являются интерактивными системами с быстрым откликом на запрос
пользователя. Как следствие, при проектировании ГИС всегда остро стоит
вопрос о мощности вычислительных ресурсов. На помощь могут прийти
последние достижения технологий облачных вычислений, которые, к
сожалению, пока не получили широкого применения среди энергокомпаний.
Общая оценка рынка благоприятна для ГИС. Новые технологии
расширяют функционал ГИС, сферы их применения и увеличивают число
пользователей. А возможность интеграции ГИС с корпоративными
информационными системами обусловливает тенденцию поставок ГИС в
составе более общих информационных контрактов.
Инновации в программном обеспечении ГИС касаются прежде всего
мобильных устройств, поскольку данный рынок растет очень быстро.
Небольшие компании – производители программ нарастили свои ресурсы по
разработке ПО ГИС для потребительских мобильных устройств. Поставщики
корпоративных ГИС интегрируют эти инновации, но внедрение таких
технологий идет медленно, потому что энергетические предприятия
консервативны и не спешат делать инвестиции в приобретение современных
мобильных устройств.
Многие системные интеграторы встраивают возможности ГИС в свои
продукты. Одним из примеров является использование картографического
интернет-сервиса Google Maps, когда карты и космические снимки служат
подложкой под географическое расположение объектов. Такой сценарий быреализован
при создании автоматизированной системы управлени
аварийным резервом (АСУ АР) для одной из электросетевых компаний
России.
АСУ АР предназначена для:
автоматизации процесса управления аварийным резервом, включая

формирование, размещение, учет использования и восполнения аварийного
резерва;
− повышения уровня информационного взаимодействия между всеми
участниками бизнес-процесса управления АР;
− повышения уровня аварийной готовности для любого объекта сети и
моделирования при изменении внешних условий;
− обеспечения возможности наглядного поиска и географической
идентификации мест складирования и объектов электросетевой компании,
увеличения наглядности представления данных;
− оперативного получения и управления данными о запасах и
местонахождении аварийного резерва и прочих ресурсов, привлекаемых к
устранению аварийных ситуаций.
В состав АСУ АР входит картографическая подсистема (КП), которая
обладает следующей функциональностью:
− геокодирование мест расположения аварийных складов;

− отображение мест расположения

складов аварийного резерва на

электронной карте-схеме;
− обеспечение оперативности доступа к перечням аварийного резерва
благодаря интуитивно понятному интерфейсу (в два клика);
− отображение сетевой инфраструктуры электросетевой компании на
электронной карте-схеме;
− отображение структурных подразделений электросетевой компании и
границ территорий их зон ответственности на электронной карте-схеме;
− организация расчета расстояний между различными объектами на
электронной карте-схеме по траектории, определенной произвольным
набором точек;
− прокладка маршрута от склада аварийного резерва до места аварии с
учетом габарита груза;
− печать фрагмента карты с изображенными на ней объектами
инфраструктуры электросетевой компании и складов аварийного резерва.
На электронной карте-схеме осуществлена визуализация следующих
объектов:
− подстанции;
− линии электропередач;
− собственные склады аварийного резерва;
− склады аварийного резерва подрядчиков;
− структурные подразделения электросетевой компании.
Для экономии дискового пространства и поддержания карт в
актуальном состоянии электронная карта-схема загружается из открытых
обновляемых источников сети Интернет в режиме онлайн.
Подсистема картографического поиска обеспечивает поиск любого
объекта и склада аварийного резерва по наименованию либо по фрагменту
наименования объекта. В результате успешного поиска картографическасистема самостоятельно позиционируется на найденном объекте.
Картографическая подсистема обеспечивает расчет и прокладку маршрутов от
склада аварийного резерва до места аварии с учетом габарита груза с
инструкциями для водителя транспортного средства, а также рассчитывает
длину пути и предположительное время доставки груза, за исключением
«последней мили». Данные о сети транспортных магистралей и дорог России
с грузогабаритными характеристиками периодически загружаются в
картографическую подсистему из открытых источников сети Интернет.
Важнейшим плюсом внедрения ГИС для электросетевых компаний
является моделирование аварийных ситуаций – отражение на 3D-моделях
и/или технологических схемах последовательности событий при аварии. При
интеграции с расчетными системами становится возможным моделирование
вариантов развития аварийных ситуаций с учетом различных факторов:
метеоусловий, конфигурации зданий и сооружений и т. д.
На сегодняшний день специалистам и руководителям служб и
подразделений, участвующим в ликвидации последствий аварийных
ситуаций, как правило, приходится работать в условиях недостатка
информации и исходных данных об объекте. Зачастую принятие решений
задерживается из-за необходимости поиска документации об объекте, ее
обработки, доведения структуры и пространственной компоновки объекта до
рядовых сотрудников служб и подразделений. Скорейшая ликвидация аварий
и минимизация их последствий, эффективное использование имеющихся сил
и средств обеспечиваются принятием оперативных и обоснованных решений,
быстрой и слаженной работой персонала.

1.4 Обзор используемых программных средств

При разработке проекта будут использоваться следующие программные
средства:
− среда разработки Borland Delphi 2006;
− СУБД Firebird;
Среда Borland Delphi 2006 предназначена для быстрой разработки
прикладного ПО для операционных систем Windows. Благодаря уникальной
совокупности простоты языка и генерации машинного кода, позволяет
непосредственно, и, при желании, достаточно взаимодействовать на низком
уровне с операционной системой, а также с библиотеками, написанными на
C/C++. Созданные программы не зависимы от стороннего ПО, как-то
Microsoft .NET Framework, или Java Virtual Machine. Выделение и
освобождение памяти контролируется в основном пользовательским кодом,
что, с одной стороны, ужесточает требования к качеству кода, а с другой —
делает возможным создание сложных приложений, с высокими требованиями
к отзывчивости (работа в реальном времени).
Преимущества данной среды разработки [9]- быстрая разработка и исключение проблем с обслуживанием при
помощи среды корпоративной разработки для .NET. Переход на следующий
уровень разработки веб-служб, приложений ASP.NET и приложений на
основе Windows Form, основанный на проектировании при помощи среды
ECO III на основе моделей для Microsoft .NET. Использование объектно-
реляционной технологии на основе моделей ECO (Enterprise Core Objects ™)
для создания или сопоставления основных реляционных баз данных
корпоративного класса и последующий переход к базе данных на основе
изменений модели проекта. Создание корпоративных приложений при
помощи нескольких синхронизированных кэшей объектов ECO Space
обеспечивает большую масштабируемость и производительность. Даже
новички могут разрабатывать в ECO III надежные корпоративные приложения
на уровне машин состояния, что позволяет сосредоточиться на разработке
приложений, а не на инфраструктуре;
- все необходимое в одной среде IDE. Благодаря поддержке языков
программирования Delphi, C/C++ и C#, а также Microsoft .NET Framework,
ASP.NET, VCL.NET, VCL и Win32 SDK данная среда является удобным
инструментом для любой работы. Полная поддержка Win32 и . NET в Delphi
2006 позволяет продолжать разработку и обслуживание существующих
приложений Win32 и упростить работу с приложениями Microsoft .NET
Framework и Windows следующего поколения;
- ускорение разработки приложений WINDOWS при помощи самойпроизводительной и надежной среды быстрогопроектированияприложений. Среди новых усовершенствований Delphi 2006 в области
производительности новая оперативная система шаблонов, диспетчер
журналов, панель структуры, улучшенные поставщики баз данных для
упрощения доступа к данным приложений и улучшение применения VCL для
ускорения разработки графических пользовательских интерфейсов (GUI).
Улучшенный рефакторинг для языков программирования Delphi, C/C++ и C#
позволяет быстро автоматически изменять большой объем исходного кода.
Благодаря повышению производительности и качества Delphi 2006 является
наиболее надежной, быстрореагирующей средой быстрого проектирования
приложений (RAD);
- полное управление процессом жизненного цикла приложений при
помощи интегрированного управления требованиями, UML-моделирования,
контроля версий, отслеживания ошибок и инструментов совместной работы
групп. Удобное обслуживание с помощью функций обратного
проектирования Together и быстрое создание макетов в ECO III для
улучшения качества требований.
Отличительные особенности среды разработки Delphi 2006 [5]:
− локальный BackUp. В среде ведётся история разработки проекта до
99-ти версий, включая содержание форм;
− возможность рисования модели проекта в новой среде разработки
Together;− переработанный дизайнер форм (в частности облегчена проблема
стартового размещения формы).
− изменённый функционал редактора кода: подсвечивание кода
(подсветка изменений после последнего сохранения), свёртывание
фрагментов кода, автоматическое составление списка локальных переменных,
автоматическая глобальная замена идентификаторов переменных,
автоматическая расстановка кавычек при вводе длинных значений для
строковых переменных, быстрое комментирование кода;
подсветка/выделение ожидаемого ввода информации, возможность
рефакторинга (автоматическое добавление новых переменных во все
объявления глобальных функций), инспектирование отладочной информации
на этапе отладки в форме всплывающих подсказок.
− возможность автоматически запускать системные задачи перед или
после компиляции программы.
Большинство функций автоматизации процесса редактирования кода
выполняется "живыми шаблонами" и либо выполняются анализатором кода на
лету, либо вызываются из контекстного меню в пункте surround. Наборы
"живых шаблонов" хранятся в XML-файлах. Эти файлы создаются и
подключаются к контекстному меню без необходимости выходить из среды
разработки.
Firebird (FirebirdSQL) – компактная, кроссплатформенная, свободная
система управления базами данных (СУБД), работающая на Linux, Microsoft
Windows и разнообразных Unix платформах.
В качестве преимуществ Firebird можно отметить многоверсионную
архитектуру, обеспечивающую параллельную обработку оперативных и
аналитических запросов (это возможно потому, что читающие пользователи
не блокируют пишущих), компактность (дистрибутив 5Mb), высокую
эффективность и мощную языковую поддержку для хранимых процедур и
триггеров.
Firebird является сервером баз данных. Один сервер Firebird может
обрабатывать несколько сотен независимых баз данных, каждую
множеством пользовательских соединений. Онявляется полностью

свободным от лицензионных отчислений даже для коммерческого
использования.
В качестве оболочки, предназначенной для разработки и
администрирования базы данных Firebird, а также для выбора и изменения
данных, хранящихся в базе будет использоваться IBExpert. Для пользователей
стран бывшего СССР существует специальная сборка IBExpert, которой
можно пользоваться бесплатно.
Firebird полностью поддерживает SQL 92 Entry Level 1 и реализует
большую часть стандарта SQL-99 c некоторыми очень полезными
дополнениями. Это включает выражения DML/DDL, синтаксис объединений
FULL/LEFT/RIGHT [OUTER] JOIN, выражения UNION, DISTINCT,
подзапросы (IN, EXISTS), встроенные функции (AVG, SUM, MIN, MAX,
COALESCE, CASE, ..), ограничения целостности (PRIMARY KEY, UNIQUE,
FOREIGN KEY), и все общие типы данных SQL [8]....