Разработка автоматизированного рабочего места (АРМ) ЭЧК–45 Внуковской дистанции электроснабжения

В настоящее время в связи с прогрессом в компьютерной технике и информационных технологиях, возникает необходимость в автоматизации системы управления электроснабжением железных дорог, и в частности, автоматизации системы управления в подразделениях службы электроснабжения железной дороги. Автоматизированная система хозяйства электроснабжения предназначена для реализации новых информационно-технологических процессов в соответствии с Программой информатизации железнодорожного транспорта. Создание программы направлено на совершенствование организации и технологии управления хозяйством электроснабжения, как части общей инфраструктуры железнодорожного транспорта(1).

Административно-хозяйственное управление в районах контактной сети осуществляется по традиционной бумажной технологии, при которой документы формируются вручную, а обмен документами производится с нарочным или почтой. К таким документам относятся квартальные и годовые отчёты, сведения о ремонтах, заявки на оборудование и материалы(1).

Техническое обслуживание контактной сети, организация и выполнение ремонтных или восстановительных работ осуществляются дистанциями электроснабжения в соответствии с Правилами устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог (ЦЭ-197). Основным документом, регламентирующим организацию работ по текущему и капитальному ремонтам, является годовой план с разбивкой по месяцам. При составлении годового плана используются технологические карты, нормы времени и учитываются данные о техническом состоянии устройств, выявленные при осмотрах и диагностировании устройств. В годовом плане предусматриваются также работы по реконструкции и сооружению новой контактной сети(1).

Учёт выполнения плана ведётся в районах контактной сети и дистанциях электроснабжения. По итогам года дистанция электроснабжения анализирует имевшие место на контактной сети повреждения и допущенные браки в работе(1). В районах контактной сети разрабатывается оперативно-техническая документация. Контроль за правильностью оформления, связанный с эксплуатационной и финансовой деятельностью подразделений и обновления оперативно-технической документации, осуществляется дистанцией электроснабжения. В дистанции электроснабжения ведётся и ежегодно корректируется паспорт контактной сети. Оценка технического состояния контактной сети и качества технического обслуживания производится по удельному числу повреждений и времени перерывов электроснабжения на 100 км. развёрнутой длины контактной сети, в баллах по результатам объездов вагоном-лабораторией, по удельному износу контактного провода и коэффициенту его неравномерности(1).

Работа района контактной сети оценивается по выполнению годового и месячного планов работ, затратам рабочей силы и эксплуатационных расходов на 1 км. развёрнутой длины контактной сети. Техническое обслуживание и ремонт высоковольтных линий и низковольтных сетей с подключёнными к ним устройствами для питания нетяговых потребителей проводится в соответствии с Правилами эксплуатации электроустановок потребителей. Формирование технической документации в дистанциях и службах электроснабжения дорог осуществляют технические отделы. В их обязанности входит формирование годовых планов работ на контактной сети и тяговых подстанциях, планирование текущих и капитальных ремонтов оборудования, составление квартальных и годовых отчётов, заполнение технических паспортов, а также ведение документооборота со службой электроснабжения дороги(1).

В настоящее время сложилась такая ситуация, при которой процесс оперативно-технологического управления электроснабжением оснащён средствами автоматики, телемеханики и ведётся внедрение автоматизированных рабочих мест на энергодиспетчерских пунктах, а управление на административно-информационном уровне ещё отстаёт от уровня современных требований. Дальнейшее совершенствование оперативно-технологического и административно-хозяйственного управления развивается по пути использования современной корпоративной информационной вычислительной сети на принципах INTRАNET - КИВС МПС. Это требует развития существующей инфраструктуры информатизации: практического создания современных локальных сетей передачи данных, внедрения высокопродуктивных и надёжных компьютерных систем, связанных с эксплуатационной и финансовой деятельностью подразделений (1). Информационная среда пользователей представлена разнородными и практически не связанными между собой базами данных, обслуживающими отдельные автоматизированные системы и задачи управления (1). Повышению надёжности будет способствовать сохранение «параллельной» сети передачи данных, функционирующей в рамках хозяйства электроснабжения и охватывающей оперативные уровни управления в пределах железной дороги. Коммуникационная подсеть такой сети базируется на имеющихся телемеханических и телефонных каналах связи. Для упрощения ведения документации и автоматизации процесса контроля, за состоянием обслуживаемых устройств возникла необходимость разработки Автоматизированных рабочих мест (АРМ) для различных специалистов, в том числе, специалистов по контактной сети. Автоматизированное рабочее место специалиста по контактной сети ( АРМ ЭЧК) предназначено для инженеров технического отдела, заместителя начальника дистанции электроснабжения, начальника района контактной сети, инженеров технического отдела и руководства службы электроснабжения (2).

Внедрение АРМа во Внуковской дистанции электроснабжения позволит существенно облегчить работу технического отдела и начальникам районов контактной сети (в дипломном проекте составляются базы данных для ЭЧК-45):

1. После внедрения ускоряется и упрощается процесс поиска информации по устройствам контактной сети.

2. Составление месячных и квартальных отчетов будет занимать не несколько дней, а несколько минут.

3. Упрощается передача данных в вышестоящее подразделение (передача осуществляется по локально вычислительной сети).

4. Возможность построения схем питания и секционирования в графической и табличной формах по составленным базам данных.

5. Составление графиков планово-предупредительного и капитального ремонтов.

1. Разработка Автоматизированного рабочего места ЭЧК-45 Внуковской дистанции электроснабжения

1.1 Структура многоуровневой системы управления электроснабжением

Система электроснабжения является большой интегрированной многоуровневой, она характеризуется автономностью входящих подсистем, имеющих самостоятельные цели и задачи управления и общую цель для всей системы, наличием внутренних и внешних связей у каждой подсистемы (1).

Организационная структура службы электрификации и электроснабжения ЖД приведена на рисунке 1. Её информационная структура характеризуется уплотнением информации при движении её вверх по иерархической структуре управления.

По организационному признаку система управления электроснабжением железной дороги является четырехуровневой(1):

1-й уровень – линейные подразделения электроснабжения; сюда входят тяговые подстанции, районы контактной сети, посты секционирования, станции со входящими в их состав устройствами электроснабжения.

2-й уровень – дистанции электроснабжения, являющиеся совокупностью линейных подразделений.

3-й уровень – служба электрификации и электроснабжения.

4-й уровень – департамент электрификации и электроснабжения.

Структурная схема многоуровневой системы управления на рисунке 1.

Основные информационно-управляющие потоки циркулируют как между уровнями системы электроснабжения по вертикали, так и по горизонталям, с соответствующими предприятиями других служб железной дороги. Кроме того, существуют внешние информационные потоки – с предприятиями и службами энергосистем, а также с посторонними потребителями электроэнергии.

Рисунок 1. Структурная схема многоуровневой системы управления.

Информационно-управляющие потоки по характеру могут быть разделены на два вида (1):

оперативно-технологические;

административно-хозяйственные.

На первом уровне осуществляется в основном оперативно-технологическое управление тяговыми подстанциями и устройствами секционирования контактной сети. Инструментом технологического управления являются устройства дистанционного управления и система телемеханики, благодаря которым реализуется централизованное управление рассредоточенными вдоль линии объектами из участкового энергодиспетчерского пункта. Информационные потоки передаются на энергодиспетчерский пункт (1):

· по каналам телесигнализации в автоматическом режиме

· дежурным персоналом линейных подразделений, с использованием телефонных каналов (дуплексных и (или) селекторных).

Автоматизированное рабочее место специалиста по контактной сети является звеном в автоматизированной системе для хозяйства электроснабжения железной дороги (то есть, разработка АРМа для ЭЧК-45 Внуковской дистанции электроснабжения является лишь частью программного пакета внедряемого на дистанции). Все функции реализуемые АРМ ЭЧК должны соответствовать требованиям программы «Разработки автоматизированной системы для хозяйства электроснабжения железной дороги».

1.2 Общие положения

В соответствии с программой «Разработки автоматизированной системы для хозяйства электроснабжения железной дороги» к автоматизированному рабочему месту специалиста по контактной сети (АРМ ЭЧК) предъявляются следующие требования (1):

· ведение технической документации по контактной сети;

· ведение нормативно-справочной документации;

· формирование и контроль выполнения плана ремонтно-профилактических работ;

· обработка диагностических данных по состоянию устройств контактной сети;

· учёт материалов на ремонтные и восстановительные работы;

· представление информации вышестоящему уровню управления.

Одним из основных мероприятий по увеличению пропускной способности поездов является электрификация (3). При электрификации железных дорог используют две системы электрического тока. При электрификации железных дорог по обеим системам применяются одинаковые строительные конструкции, технология, методы и способы ведения работ. Это и дает возможность создания единой базы данных по всей сети железных дорог и упрощает работу с базами данных в локальной сети (3). В связи с этим, АРМ ЭЧК разработан для всей сети железных дорог независимо от рода тока и типа подвески, поэтому после внедрения на него возлагаются многие функции.

1.3 Цели и задачи

Система автоматизированных рабочих мест отражает отраслевые информационные потребности и представляет собой совокупность взаимодействующих между собой многоуровневых систем баз данных, сгруппированных по комплексам информационных технологий в соответствии с Концепцией информатизации железнодорожного транспорта России в виде единой информационной среды. Система в целом построена в соответствии с принципами открытых систем, т.е. её оборудование, программное и информационное обеспечение должны обладать следующими свойствами (1):

· расширяемость/масштабируемость;

· мобильность/переносимость;

· способность к взаимодействию с другими системами;

· дружественность к пользователю, в том числе лёгкая управляемость.

Прикладное программное обеспечение является «прозрачным» для пользователя. Это означает, что пользователь может одинаково свободно работать со всеми необходимыми ему данными и функциями, независимо от их физического размещения, технических способов доступа и территориальной удалённости источника данных в информационной сети. Для выполнения этого условия необходима единая логическая концепция хранения и доступа к информации (1). Информационная система должна базироваться на серверах приложений и серверах данных с использованием современных систем управления базами данных (СУБД) с архитектурой «клиент-сервер», которая разделяет систему на клиентов, серверы приложений и серверы данных. Для нормального функционирования системы необходимо обеспечить полноту, непротиворечивость и согласованность всех данных информационной среды. Требуется регламентировать состав и структуру основных информационных объектов и объектов нормативно-справочной информации, требования к разработке прикладных баз данных, требования к способам хранения и передачи данных в единой информационной системе (1).

Автоматизированная система электроснабжения должна обеспечивать переносимость приложений между серверами. Прикладная функция или логический сервер приложений может присутствовать на произвольном количестве серверов приложений, а выполняться – на том физическом сервере, который наилучшим образом подходит для этого. Система должна корректно поддерживать многопользовательскую работу. Требуется задействовать механизмы разделения доступа, защиты информации, резервирования устройств и данных. Цель создания автоматизированного рабочего места специалиста по контактной сети (ЭЧК-45) - повышение эффективности процессов планирования и управления эксплуатационной работы, использования материальных и трудовых ресурсов, за счет решения следующих задач (2):

· контроль состояния обслуживаемых устройств;

· перспективное планирование ремонта и замены обслуживаемых устройств;

· автоматизированное составление и ведение графика планово-предупредительного ремонта (ППР) и плана капитального ремонта (КР);

· учет и движение материалов на ППР и КР;

· автоматизированное ведение нормативных документов;

· графическое построение и отображение планов контактной сети, схем питания и секционирования;

· организация быстрого доступа к введенной информации и целостности данных.

Автоматизированное рабочее место специалиста по контактной сети для выполнения всех вышеперечисленных задач, делится на отдельные взаимосвязанные базы данных. В них информация может записываться в одно подразделение, а указываться в нескольких.

2. Структура автоматизированного рабочего места специалиста по контактной сети

Автоматизированное рабочее место специалиста по контактной сети разработано фирмой «Ресурс - АКС» по заказу Департамента электрификации и электроснабжения. В настоящее время это самая удачная разработка из АРМов по контактной сети. АРМ ЭЧК позволяет объединять данные, введенные в различных подразделениях (организациях). Например, данные различных ЭЧ могут быть объединены в Э. Для обеспечения возможности объединения данных, необходимо чтобы каждое ЭЧ, ЭЧК и ТП имела уникальный код в пределах дороги. Кодом ЭЧ, ЭЧК и ТП является его номер. Каждое ЭЧ, ЭЧК и ТП должно иметь уникальный код-номер в пределах дороги. То есть на дороге может быть только одно ЭЧК с номером “45”, но может быть также одна ТП с таким же номером - “45”. Кроме того, для каждого ЭЧ, ЭЧК и ТП его код должен быть идентичным (одинаковым) во всех экземплярах справочников подразделений АРМ ЭЧК, установленных в различных подразделениях (организациях). Структуру подразделений автоматизированного рабочего места специалиста по контактной сети приведенную на рисунке 1, можно рассматривать, как наглядную структуру функций пакета автоматизированного рабочего места специалиста по контактной сети. А также как схематическое описание предметной области и представление информации для обоснования выбора видов моделей и структур данных, которые в дальнейшем будут использованы в системе (4).

Рисунок 2. Структура подразделений АРМ ЭЧК.

Она отображает связи между существующими основными функциями программы, причем каждая из функций имеет набор таблиц, которые в свою очередь связаны по одному или нескольким полям. На данном листе представлено несколько видов связей:

· Связь один к одному - определяет такой тип связи между функциями, например, «графическая часть» и «устройствами контактной сети». Когда к одному параметру функции привязан один и только один параметр другой функции.

· Связь один ко многим – определяет тип связи между функциями, например, «нормативные документы» и несколькими другими. Когда к одному параметру функции привязаны параметры нескольких других функций.

· Связь многие ко многим – определяет тип связи между функциями, например, «заявка на материалы» и «капитальный ремонт», когда параметру одной функции

Автоматизированное рабочее место построено таким образом, что пока не будет выбрано подразделение, находящееся выше в иерархической структуре, в низшее подразделение ввод или изменение данных невозможно. Вся информация по устройствам контактной сети записывается в различные справочники по устройствам и подразделениям и содержится там. В свою очередь, справочники взаимодействуют между собой, а информация из них переписывается автоматически.

3. Разработка справочников для автоматизированного рабочего места специалиста по контактной сети ЭЧК-45

3.1 Регистрация и открытие нового доступа

В АРМ ЭЧК пользователи могут обладать различными правами доступа к информации. Для каждого зарегистрированного пользователя администратор устанавливает уровень доступа к разделам АРМ ЭЧК. В зависимости от этого, пользователь будет иметь либо полный доступ к информации раздела (с правом заносить, изменять, удалять информацию), либо только право просмотра информации (2). Администратор - это лицо, имеющее право полного доступа ко всем разделам АРМ ЭЧК и право устанавливать пароли и допуск к информации для остальных пользователей АРМ ЭЧК. Для открытия доступа новому пользователю необходимо:

1.Зарегистрироваться, как администратор, нажать кнопку «Новый польз.» в этой же форме.

2. В появившейся форме указать имя пользователя (поле «Пользователь») и дважды ввести пароль, который будет присвоен новому пользователю.

3. Нажать кнопку «Да». Имя нового пользователя появится в списке пользователей.

Для регистрации необходимо в меню # выбрать команду «Регистрация». В появившейся форме «Процедура регистрации и организации доступа» выбрать из списка «пользователи» свое имя и нажать кнопку «Регистрация».

В появившемся окне ввести свой пароль и нажать клавишу «Enter». В списке «Доступ» высветится перечень устройств и работ, которые можно вводить и модифицировать. Все остальное можно открыть только в режиме просмотра

3.2 Разработка справочников подразделений

Справочники подразделений содержат информацию о структуре подразделений. Эти справочники позволяют создать нижний уровень этой структуры (2): перегон/путь/анкерный участок.

Для вызова справочника перегонов и станций нужно выбрать команду «Перегоны и станции» в меню «Справочники». На экране появится форма «Перегоны и станции». В списке этой формы будут показаны перегоны по ЭЧК - 45 (рисунок 3).

Рисунок 3. Форма перегоны и станции

Ввод нового перегона производится в следующей последовательности:

1.Указывается в списке перегон, рядом с которым будет располагаться вновь вводимый, например, перегон Латышская – Ворсино расположен после станции Латышская.

2. Нажмите кнопку «Вставить». Появится форма «Вставка перегона (станции)». В форме нужно будет указать следующие данные (2):

· Наименование перегона (Латышская – Ворсино).

· Место расположения относительно выбранного (перед или после).

· Перегон это или станция, ставится символ напротив необходимого

· Род тока (ставится символ напротив переменный или постоянный)

· Длина перегона в км.

· Год электрификации

· Гололедный район

· Максимальная зафиксированная для данного перегона толщина стенки гололеда в миллиметрах и год, когда был произведен замер

· Ветровой район

· Максимальная зафиксированная скорость ветра в метр\секунда и год замера

· Район по атмосферному загрязнению изоляции

· Характер загрязнения атмосферы химически активными веществами

После ввода информации необходимо нажать кнопку «Ок» в противном случае информация не сохранится. После ввода информации по перегонам и станциям необходимо ввести информацию по путям. В справочнике путей различаются четыре вида путей, которые приведены в таблице 1.

Таблица 1. Обозначение номеров путей.