Разработка геоинформационной подсистемы для программного комплекса Scada Infinity

Айдаров, Шукурдин Бахтиярович Отделение информационных технологий (ОИТ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования является геоинформационная система, предназначенная для отображения технологических объектов и информации о состоянии технологического процесса на географической карте. Основная цель системы – повысить эффективность введения мониторинга территориально распределенных и мобильных объектов. В настоящей работе рассматриваются вопросы, возникающие при проектировании и реализации проектов по созданию геоинформационных систем, предназначенные для визуализации информации о состоянии технологического процесса, и ведения мониторинга территориально распределенных и мобильных технологических объектов. Особое внимание уделено определению архитектурного стиля, проектированию и реализации системы.

Введение ………………………………………………………………………………………………………. 14
1 Аналитический обзор…………………………………………………………………………………. 17
1.1 Обзор существующих решений …………………………………………………………. 17
1.1.1 GISize Wonderware ………………………………………………………………………….. 17
1.1.2 Геоинформационный модуль ПК PcVue ………………………………………….. 20
1.1.3 Астра: ГИС-SCADA ……………………………………………………………………….. 23
1.2 Варианты решения задачи и их анализ ………………………………………………….. 24
1.2.1 Применение существующей ГИС ……………………………………………………. 24
1.2.2 Разработка настольного приложения ………………………………………………. 25
1.2.3 Разработка настольного клиента элемента управления ActiveX и веб-
сервера ……………………………………………………………………………………………………. 25
1.3 Обзор источников картографических данных ……………………………………….. 26
1.3.1 Информационно-поисковый сервис Google Maps …………………………….. 27
1.3.2 Поисково-информационный картографический сервис Яндекс.Карты 27
1.3.3 Картографический сервис Bing Maps ………………………………………………. 28
1.3.4 Картографический сервис OpenStreetMap ……………………………………….. 29
1.4 Обзор инструментов разработки геоинформационных систем ………………. 30
1.4.1 Инструменты ArgGis ………………………………………………………………………. 30
1.4.2 MapXtreme .Net ………………………………………………………………………………. 31
1.4.3 Quantum GIS …………………………………………………………………………………… 32
1.4.4 XtraMap ………………………………………………………………………………………….. 33
1.4.5 GMap.Net………………………………………………………………………………………… 33
2 Проектирование …………………………………………………………………………………………. 35
2.1 Определение целей, потребителей и ограничений архитектуры …………….. 35
2.1.1 Определение варианта развертывания …………………………………………….. 36
2.2 Основные варианты использования системы ………………………………………… 37
2.3 Определение архитектурного стиля и типа приложений ……………………….. 38
2.4 Архитектура системы …………………………………………………………………………… 38
2.4.1 Уровень источников данных …………………………………………………………… 41
2.4.2 Уровень сервера приложений ………………………………………………………….. 45
2.4.3 Уровень клиентов …………………………………………………………………………… 55
2.4.3.1 Компоненты пользовательского интерфейса …………………………………. 55
2.4.3.2 Компоненты логики представления ………………………………………………. 59
2.4.3.3 Модели представления …………………………………………………………………. 60
Реализация……………………………………………………………………………………………………. 63
3.1 Реализация веб-сервера ………………………………………………………………………… 63
3.2 Реализация клиентов…………………………………………………………………………….. 66
3.2.1 Реализация компонента ActiveX ……………………………………………………… 66
3.3 Unit-тестирования ………………………………………………………………………………… 70
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …….. 75
4.1 Задачи экономического исследования …………………………………………………… 75
4.2 Оценка коммерческого потенциала и перспективности разработки с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………….. 76
4.2.1 Потенциальные потребители результатов проекта ……………………………… 76
4.2.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………… 77
4.2.3 Диаграмма Исикавы …………………………………………………………………………… 79
4.2.4 QuaD – анализ ……………………………………………………………………………………. 79
4.1.5 SWOT–анализ ……………………………………………………………………………………. 81
4.3 Определение возможных альтернатив проведения разработки ………………. 83
4.4 Планирование научно-исследовательских работ …………………………………… 84
4.4.1 Организационная структура проекта ……………………………………………….. 84
4.4.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………………… 86
4.4.3 Бюджет научно-технического исследования ……………………………………. 91
4.5 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования …………………………………………….. 97
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ……………………………………………………. 101
5.1 Производственная безопасность …………………………………………………………. 101
5.1.1 Повышенный уровень электромагнитных излучений …………………….. 102
5.1.2 Электрический ток ………………………………………………………………………… 104
5.2 Экологическая безопасность……………………………………………………………….. 105
5.3 Безопасность в чрезвычайных случаях ………………………………………………… 106
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 107
Заключение ………………………………………………………………………………………………… 110
Conclusion …………………………………………………………………………………………………… 112
Список использованных источников …………………………………………………………… 113
Приложение А. Часть магистерской диссертации, выполненный на иностранном
языке ………………………………………………………………………………………………………….. 116
Приложение Б. Технические требования …………………………………………………….. 129
Приложение В. Схема базы данных …………………………………………………………….. 136
Приложение Г.Основные варианты использования ……………………………………… 145
Приложение Д. Диаграмма класоов слоя доступа к данным…………………………. 146
Приложение Е. Диаграмма классов предметной области ……………………………… 148
Приложение Ж. Диаграмма классов слоя сервисов ……………………………………… 151
Приложение З. Краткое описание REST API ……………………………………………….. 152

В нынешнем мире информационных технологий сложно представить
современное производство без использования SCADA-системы. Основными
функциями данных систем являются сбор, первичная обработка, накопление,
архивирование и отображение информации о параметрах и ходе
технологического процесса, обнаружение аварийных ситуаций и оперативное
управление технологическим процессом. Внедрение и эксплуатация подобных
систем позволяет контролировать и управлять сложными технологическими
процессами, экономить средства, повышать эффективность и безопасность
производства.
Одной из таких SCADA-систем является отечественный программно-
инструментальный комплекс для реализации систем управления
технологическими процессами SCADA Infinity, относящаяся к разработкам
компании ЭлеСи.
Технологический процесс ряда отраслей характерен наличием
распределенных и мобильных технологических объектов. Особенно это
характерно для предприятий, работающих в таких отраслях, как нефтегазовая,
транспортная, энергетическая и т.д. Для подобных технологических процессов
существует потребность в ведении мониторинга за территориально
распределенными и мобильными объектами и их состояниями, для обеспечения
оперативного реагирования при возникновении на них событий.
До недавнего времени не было потребности в данной функциональности,
но с появлением новых рынков и инновационных проектов появилась
потребность в расширении ПК SCADA Infinity функциональностью отображения
технологических объектов и информации о состоянии технологического
процесса на географической карте.
Целью данной системы является расширение возможностей ПК SCADA
Infinity функциями отображения технологических объектов и информации о
состоянии технологического процесса на географической карте в ГИС-
ориентированном интерфейсе. Также обеспечение конкурентного преимущества
перед отечественными SCADA-система и поддержание общего тренда развития
зарубежных SCADA-систем.
Для достижения поставленной цели требуется решить ряд задач: изучение
и анализ предметной области, выявление и документирование требований к
системе, проектирование архитектуры, пользовательского интерфейса и базы
данных, а также реализация намеченных функциональных возможностей.
В настоящей работе рассматриваются вопросы, возникающие при
проектировании и реализации проектов по созданию геоинформационных
систем, предназначенные для визуализации информации о состоянии
технологического процесса и обеспечению мониторинга технологических
объектов. Особое внимание уделено определению архитектурного стиля,
проектированию и реализации архитектурного решения системы.
В первом разделе проведены обзоры существующих решений, источников
картографических материалов и инструментов разработки геоинформационных
системы. А также выполнен анализ вариантов решения, с учетом всех
ограничений и требований, задачи отображения технологических объектов и
информации о состоянии технологического процесса на географической карте.
Во втором разделе описан этап проектирования системы. Определены
типы приложений, архитектурный стиль, основные варианты использования и
развертывания. Приведены структурные схемы компонентов системы, эскизы
пользовательского интерфейса и диаграммы UML.
В третьем разделе рассмотрен процесс реализации системы. Приведены
диаграммы зависимостей сборок компонентов, фрагменты исходного текста и
структура модульных тестов.
В четвертом разделе приведены результаты оценки финансового
менеджмента и ресурсоэффективности и ресурсосбережения проекта.
В пятом разделе представлены результаты анализа социальной
ответственности.
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

В данной работе рассмотрен процесс разработки геоинформационной
системы для отображения технологических объектов и информации о состоянии
технологического процесса на географической карте.
В ходе работы, был выполнен обзор существующих SCADA-систем,
объединяющие функции мониторинга и управления технологическим процессом с
функциями геоинформационных систем. Выполнен обзор картографических
сервисов с целью определения потенциальных преград, которые могут возникнуть
при использовании материалов этих сервисов. Также проведен анализ вариантов
реализации систем, и определен наиболее эффективный вариант реализации. Кроме
этого проделан краткий обзор программных платформ и инструментов,
предоставляющие компоненты, в которых реализована функциональность,
относящая к ГИС.
На этапе проектирования были определены цели архитектуры,
архитектурный стиль системы, типы приложений, основные варианты
использования и развертывания, учитывающие все ограничения. Созданы
структурные схемы компонентов системы, диаграммы UML, эскизы
пользовательского интерфейса и абстрактные модели, позволяющие упростить
понимание системы и перейти к этапу реализации. Также спроектирован REST
интерфейс, обеспечивающий взаимодействие компонентов системы.
На этапе реализации созданы структура базы данных и компоненты доступа
к данным. Реализован веб-сервер, предоставляющий функциональность
централизованного хранения и доступа к данным для совместного использования
клиентами, а также компонент ActiveX, обеспечивающий интеграцию с программой
Infinity HMI, следствием которого является организация единого
автоматизированного рабочего места.
Результатом диссертации является геоинформационное приложение,
обеспечивающий отображении технологических объектов и информации о
состоянии технологического процесса на географической карте.
CONCLUSION

In this work, the process of developing a geoinformation system for displaying
technological objects and information on the state of the technological process on a
geographic map is considered.
The review of existing SCADA-systems, combining the functions of monitoring
and control of the technological process with the functions of geoinformation systems,
was performed. An overview of mapping services was performed to determine the
potential barriers that may arise when using the materials of these services. Also, an
analysis of the implementation options for the systems was carried out, and the most
effective implementation option was identified. In addition, a brief overview of software
platforms and tools providing components in which GIS functionality is implemented is
provided.
At the design stage, the objectives of the architecture, the architectural style of the
system, the types of applications, the main uses and deployments that took into account
all the constraints were defined. The structural diagrams of the system components, UML
diagrams, user interface sketches and abstract models have been created, which make it
easier to understand the system and go to the implementation phase. A REST interface
has been designed to ensure the interaction of system components.
At the implementation stage, a database structure and the data access components
have been created. A web server has been implemented that provides the functionality of
centralized storage and data access for customer sharing, and an ActiveX component that
integrates with the Infinity HMI program, which results in a single automated workstation.
The result of the work is a geoinformation application that provides mapping of
technological objects and information about the state of the technological process on a
geographical map.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа

    Другие учебные работы по предмету

    Модернизация системы автоматизации АСУ ТП АО «Farg’onaazot»
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Интеграционный сервис передачи данных между АСУ ТП и MES
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Методы сегментации новообразований головного мозга
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)