Системы мониторинга и диагностики шахтной подъемной установки

На рис. 3.2 приведена схема физической структуры БД системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки [7]. Рисунок 3.2 — Схема физической структуры БД системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки.

Описание сущностей БД системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки приведено в таблице 3.

1.Таблица 3.1 — Описание сущностей БДСущность.

Идентификатор таблицы.

АтрибутИдентификатор поля.

Тип поля.

Журнал действийJurnal_deistКод действияKod_deistINTEGERДействиеDeistVARCHARДатаDataVARCHARВремяvremVARCHAR (максимальная длина записи).

95 БАЙТПоказателиpokazИДIdINTEGERНомер датчикаNomer_datINTEGERДатчикdatchikVARCHARДата измеренийData_izmVARCHARВремя измеренийvrem_izmVARCHARНормативnormaVARCHARЗначениеznachVARCHAR (максимальная длина записи).

145 БАЙТЖурнал событийJurnal_sobКод событияKod_sobINTEGERСобытиеSobVARCHARДатаDataVARCHARВремяVremVARCHARКритичностьkritVARCHAR (максимальная длина записи).

85 БАЙТСистема классификации и кодирования [9]Под объектом классификации понимается любой предмет или процесс информации. Система классификации объектов — это процедура группировки на качественном уровне, направленная на определение однородных свойств. Свойства информационного объекта определяются информационными параметрами, которые называются реквизитами. Классификация нужна для разработки алгоритмов и процедур обработки информации, представленной совокупностью реквизитов. Классификатор — систематизированный свод наименований и кодов классификационных группировок. При любой классификации необходимо выполнять следующие требования:

полнота охвата объектов в рассматриваемой области;

однозначность реквизитов и возможность включения новых объектов. Разработаны три метода классификации объектов: иерархический, фасетный, дескрипторный. Иерархическая система классификации делит объекты по классификационному признаку на уровни. При этом признаки классификации каждого уровня в последовательности зависят друг от друга. Фасетная система классификации позволяет выбирать признаки классификации независимо друг от друга. Дескрипторная система классификации широко используется в библиотечной системе поиска. Для проектируемой системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки желательно использовать иерархическую систему классификации. При иерархической системе классификации используется порядковое кодирование. Для организации поиска данных в массивах и для их взаимосвязи, информацию находящуюся в массивах информацию необходимо закодировать и классифицировать. Классификаторы используемые в системе: Классификатор событий. Данный классификатор был введён для идентификации событий1.

система кодирования — порядковая 2. количество признаков классификации — 13. объекты кодирования: события4.

длина кода — L=L1=Lg9900=45. показатели оценки классификатора.

Информативность: I=R/L=¼=0,25Коэффициент избыточности: Кизб=Qmax/Qфакт=9999/9900=1,016. структурная формула классификатора.

Классификатор действий оператора.

Данный классификатор вводится для идентификации действий оператора1. система кодирования — порядковая2. количество признаков классификации — 13. объекты кодирования: действия оператора4.

длина кода — L=L1=Lg9900=45. показатели оценки классификатора.

Информативность: I=R/L=¼=0,25Коэффициент избыточности: Кизб=Qmax/Qфакт=9999/9900=1,016. структурная формула классификатора.

Классификатор показаний датчиков.

Данный классификатор вводится для идентификации показаний датчиков1. система кодирования — порядковая2. количество признаков классификации — 13. объекты кодирования: показания4.

длина кода — L=L1=Lg9900=45. показатели оценки классификатора.

Информативность: I=R/L=¼=0,25Коэффициент избыточности: Кизб=Qmax/Qфакт=9999/9900=1,016. структурная формула классификатора.

В таблице 2.2 приведены кодируемые множества.

Таблица 2.2 — Кодируемые множества.

НаименованиеЗначимость кода.

Система кодирования.

События4порядковая.

Действия4порядковая.

Показания4порядковая3.

2 Построение информационно-логической модели.

Информационная модель представляет собой схему, отражающую преобразование информационных реквизитов от источников информации до её получателей или, иными словами, процесс обработки информации в информационной системе. Информационно-логическая модель системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки приведена на рис. 3.2 [11]. Рисунок 3.2 — Информационно-логическая модель системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки.

Как видно из схемы оператор подъемной установки осуществляет управление системой, информация о действиях оператора попадают в таблицу «Журнал действий», показания с датчиков попадаю в таблицу «Показания», информация обо все системных событиях попадают в таблицу «Журнал событий».

3.3 Проектирование пользовательского интерфейса.

Дерево функций и сценарий диалога.

Дерево функций системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки представлено на рис. 3.3 [12]. Рисунок 3.3 — Дерево системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки.

Описание дерева функции системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки: к служебным функциям системы относится функция проверки пароля, данная функция реализуется средствами СУБД. Основные функции: Контроль показаний датчиков — данная функция реализована программно, для пользователей системы создано табличное представление;

Контроль системных событий — данная функция реализована программно, для пользователей системы создано табличное представление;

Консоль управления — программный интерфейс дублирует функции пульта управления. Описание работы программных модулей.

Принцип работы программных модулей системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки приведен на блок-схеме, приведенной на рис. 3.4 [16]. Рисунок 3.4 — блок-схема алгоритма работы программы.

Работа программы.

Программная реализация системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки включает в себя две компоненты:

Консоль управления — программное обеспечение для управления работой подъемной установки;

Эмулятор показателей — эмулятор показаний датчиков подъемной установки и системных событий, данная компонента необходима для демонстрации работы программы. Для запуска программы необходимо запустить приложение shahta.exe. Рабочее область программы состоит из четырех вкладок:

Консоль управления — содержит журнал действий оператора и консоль для управления системой, дублирует функции ручного пульта управления;

Показания — содержит журнал показаний датчиков подъемной установки;

Журнал событий — содержит журнал событий системы;

Эмуляция — содержит форму для эмуляции показаний и системных событий. Рисунок 3.5 — Вкладка «Консоль управления» кадр

Панель управления вкладки «Консоль управления» полностью дублирует функции пульта управления подъемной шахтной установки. Для подачи команды управляющему контроллеру необходимо нажать соответствующую клавишу. Рисунок 3.6 — Вкладка «Показания» кадр

Вкладка «Показания» содержит список показаний датчиков подъемной установки, для фильтрации показаний за нужную дату или для нужного датчика (или одновременно), необходимо поставить галочку напротив критерия и ввести значение в соответствующее поле, далее нажать кнопку «Фильтр», для отмены фильтрации нажать кнопку «Показать все».Рисунок 3.7 — Вкладка «Показания» после использования фильтра кадр

Рисунок 3.8 — Вкладка «Журнал событий» кадр

Вкладка «Журнал событий» содержит список системных событий системы, для фильтрации показаний за нужную дату или по уровню критичности (или одновременно), необходимо поставить галочку напротив критерия и ввести значение в соответствующее поле, далее нажать кнопку «Фильтр», для отмены фильтрации нажать кнопку «Показать все».Рисунок 3.9 — Вкладка «Журнал событий» после использования фильтра кадр

Рисунок 3.10 — Вкладка «Эмуляция"Вкладка «Эмуляция» содержит список показаний датчиков и системных событий. Для добавления показателей необходимо заполнить форму и нажать кнопку «Добавить», для удаления записи, необходимо выбрать ее из списка и нажать кнопку «Удалить».Для добавления и удаления системного события необходимо проделать действия описанные выше. Выводы по 3 главе.

В ходе выполнения второй главы была описана модель информационного фонда. Проектирование структуры базы данных осуществлено с использование case-средства ERWinDataModeler. Структура БД включает в себя следующие информационные таблицы:

Журнал действий — список всех действий оператора ПУ;Журнал событий — список всех событий ПУ;Датчики — список датчиков системы;

Операторы — список операторов предприятия, осуществляющих дежурство;

Критичность системных событий — описание уровней критичности событий системы;

Показатели — список показателей датчиков. Описаны используемые системы классификации и кодирования. Разработана инфологическая модель системы управления мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки. Описан алгоритм работы системы, а также контрольный пример работы оператора. Система работоспособна и готова к использованию.

4. Экономическая эффективность проектируемой системы и безопасность жизнедеятельности4.

1 Расчет инвестиций на создание и внедрение АИСВ расчет инвестиций на создание и внедрение АИС (АРМ) включаются все, связанные с этим единовременные затраты:

на приобретение средств автоматизации (вычислительной техники, оргтехники);на создание программного обеспечения;

на обучение персонала (потенциальных пользователей созданного ПО);прочие единовременные затраты.

Результаты расчетов представляются в таблицах (таблицы 4.1 — 4.3).Таблица 4.1 — Расчет стоимости средств автоматизации.

Наименование оборудования.

КоличествоСтоимость единицы, руб. Общая стоимость, тыс. руб.

1. Компьютер120 000 200 002.

Принтер1 200 020 003.

Лицензионное ПО1 500 050 004.

Датчики102 000 200 005.

Контроллер13 000 030 000ИТОГО:

Стоимость создаваемого ПО определяется на основе общей трудоемкости выполненных работ и стоимости 1 требуемого чел. часа (чел. дня).Таблица 4.2 — Расчет общей трудоемкости создаваемого программного обеспечения.

Наименование этапа разработки (операции)Требуемая трудоемкость работ, (чел. х дней).

1.Разработка ТЗ32. Проектирование системы73.Разработка программной реализации44. Внедрение25.Опытная эксплуатация7Итого23 В расчете на требуемую трудоемкость работ определяется сумма затрат, связанных с созданием ПО: Таблица 4.3 — Расчет затрат на создание ПО и определение его стоимости Элемент затрат.

Сумма, руб.

1.Основная заработная плата разработчика400 001.

1.Отчисления от фонда заработной платы40 000 * 30% = 120 002.

Материальные затраты2.

1.Э/энергия23 * 8 часов * 3,7 руб./кВТ * 0,5 кВТ/час = 340,4 3. Амортизация 20 000 руб. * 0,33 * 23 дн / 365 дн = 396 4. Прочие затраты40 000 * 80% = 32 000.

Итого затрат84 736,4Стоимость ПО33 894,56Стоимость 1 чел.*часа460,5Стоимость 1 требуемого чел.*часа определяется делением полученной суммы затрат на создание ПО на общую трудоемкость работ. Стоимость ПО определяется как произведение общей суммы затрат («итого затрат») на планируемый коэффициент премии (40%).

4.2 Расчет дополнительных эксплуатационных затрат.

АИСВ ходе выполнения этих расчетов учитываются только те текущие годовые затраты, которые возникнут в связи с использованием АИС (таблица 4.4):Таблица 4.4 — Дополнительные текущие затраты, связанные с использованием АИСЭлементы затрат.

Сумма, руб.

1. Основная и дополнительная заработная плата 12 * 30 000 = 3 600 002.

Отчисления от фонда заработной платы360 000 * 30% = 1 080 003.

Материалы15 004.

Энергия365 * 8 часов * 3,7 руб./кВТ * 0,5 кВТ/час = 54 025.

Амортизация 20 000 руб. * 0,33 = 60 006.

Прочие (ремонт, обслуживание, износ по нематериальным активам (созданное ПО), накладные расходы).

360 000 * 80% = 288 000.

Итого7 689 024.

3 Оценка эффективности внедрения АИСИсточники экономической эффективности:

Прямой эффект — снижение трудоемкости выполнения операции по контролю работы подъемной установки (один оператор может управлять работой нескольких подъемных установок через программный интерфейс);Косвенный эффект — снижение количества простоев, вследствие повышения оперативности и эффективности устранения неполпдок подъемной установки. Для оценки целесообразности разработки сравним внедряемую систему с существующей на предприятии. Сравнительные характеристики представлены в таблице 4.5 [14]. Таблица 4.5 — Сравнение систем.

Недостатки существующей системы.

Устранение недостатков в существующей системе.

Нет возможности просмотреть показания датчиков через терминал ИСЕсть возможность просмотреть показания датчиков через программный интерфейс.

Нет возможности подать команду контроллеру через терминал ИСЕсть возможность подать команду контроллеру через программный интерфейс.

Внедрение системы позволит управлять вентилированием удаленно с любого компьютера.

1) абсолютное снижение трудовых затрат (Т) в часах за год: Т = Т0 — Т1, где Т0 — трудовые затраты в часах за год на анализ показаний датчиков и подачу команд контроллеру; Т1 — трудовые затраты в часах за год на анализ показаний датчиков и подачу команд контроллеру с использованием ИС. Дежурство оператор ведет посменно круглосуточно. В месяц приходится регистрировать показания датчиков около 1000 раз, затраты на обход всех терминалов и регистрацию показаний составляет 30 мин (0,5 час), с использованием системы удаленного контроля показания системы отображаются виде таблицы, просмотр занимает 5 мин (0,08 часа).Также в месяц приходится отдавать контроллеру порядка 2000 команд, подача команды через пульт занимает порядка 15 мин (0,25 часа), с использованием системы — 5 мин (0,08 часа) Т0=(1000*12*0,5)+(2000*12*0,25)=12 000 часов, Т1=(1000*12*0,08)+(2000*12*0,08)=2880 часов.

Т=12 000;2880=9120 часов2) коэффициент относительного снижения трудовых затрат (КТ):КТ =Т / T0 * 100%=76%3) индекс снижения трудовых затрат или повышение производительности труда (YT):YT = T0 / T1=4,17Абсолютное снижение стоимостных затрат: C=Т*СМЧВ дежурства ходят три сотрудника, оклад сотрудника 50 000 руб./месяц, тогда.

ЗП=3*50 000*12=1 800 000 рублей.

Т=Т0=12 000 часов.

СМЧ=1 800 000/12000=150 руб./час.

Тогда C=9120*150=1 368 000 руб./год.

Период окупаемости Ток = КП /C, где КП — затраты на создание проекта, при расчетах этого показателя не будем брать в учет: амортизационные затраты, затраты на электроэнергию, так как данные затраты значительно меньше затрат на заработную плату программистов. По смете затраты на разработку ПО составил 84 736,4 рублей. Тогда Ток=84 736,4/1 368 000=0,06 года, то есть внедряемая система окупится через 1 месяц.

Заключение

.

В ходе дипломного проектирования был разработан прототип ИС мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки. ИС позволяет контролировать показатели всех датчиков шахтной подъемной установки, оперативно исправлять неисправности, управлять работой установки через программный интерфейс системы. Для корректной работы ИС была создана структура информационного фонда системы. Программная реализация ИС мониторинга и диагностики работы шахтной подъемной установки имеет в своем составе две компоненты: «Эмулятор показаний датчиков» и «Консоль управления». Работоспособность обеих компонент проверена. В первой главе пояснительной записки осуществлено изучение предметной области, а именно: оргштатной структуры компании, системы управления шахтной подъемной установки. Во второй главе дано описание концептуальной модели системы. В третьей главе были даны проектные решения по всем видам обеспечения: информационному обеспечению системы, программному обеспечению системы, технологическому обеспечению системы. В четвертой главе осуществлен расчёт показателей экономической эффективности проекта. Даны рекомендации по охране труда. Выявленные недостатки существующей системы были устранены: появилась возможность просмотра показаний системы в ИС, возможность управления системой удаленно через программный интерфейс, возможность просмотра журнала действий оператора установки. Полученные результаты полностью соответствуют поставленному заданию на курсовое проектирование. Цель работы можно считать достигнутой, задачу решенной. Полученные результаты предполагается использовать в деятельности компании «Качканарский ГОК» при работе дежурного оператора подъемной установки. Дальнейшее развитие программного модуля ИС возможно в следующем направлении: создание экспертной системы подачи команд управляющему контроллеру при отклонении показаний за допустимый интервал.

список использованных источников

.

Бежок В.Р., Грузутин Р. Я., Калинин В. Г., Чайка Б. Н., «Неисправности шахтных подъемных установок"Управление программными проектами: достижение оптимального качества при минимуме затрат.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2004.

Интернет — маркетинг: Учебник. Успенский И. В. — СПб.: Изд-во СПГУЭиФ, 2003.

Экономическая информатика: Введение в экономический анализ информационных систем: Учебник. — М.: ИНФРА-М, 2005.

Шафер Д.Ф., Фартрел Т., Шафер Л. И. Управление программными проектами: достижение оптимального качества при минимуме затрат.: Пер. с англ. — М.: Вильямс, 2004.

Марка Д. А., Мак.

Гоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования SADT. Проектирование экономических информационных систем: учеб. / под ред. Ю. Ф. Тельнова. М., 2005.

Автоматизированные информационные технологии в экономике: Учебник/Под ред. проф. Г. А. Титоренко. — М.: Компьютер, ЮИНИТИ, 2006.

Маклаков С. В. Моделирование бизнес-процессов с AllFusionProcessModeler (BPwin 4.1). М., 2003.

Маклаков С. В. Создание информационных систем с AllFusionModelingSuite. — М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2005.

Маклаков С.В. BPwin и Erwin. CASE-средства разработки информационных систем. — М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000.

Фаулер М. UML в кратком изложении: применение стандартного языка объектного моделирования: пер. с англ. / М. Фаулер, К. Скотт. М., 2001.

Фаулер М. UML — основы. Руководство по стандартному языку объектного моделирования.: Пер. с англ. — СПб.: Символ, 2006.

Калянов Г. Н. Консалтинг при автоматизации предприятий (подходы, методы, средства) // М.: СИНТЕГ, 1997.

Петров Ю.А., Шлимович Е. Л., Ирюпин Ю. В. Комплексная автоматизация управления предприятием: Информационные технологии — теория и практика. — М.: Финансы и статистика, 2001.

Хомоненко А.Д. и др. Базы данных: Учебник для вузов / Под ред. проф. А. Д. Хомоненко. — СПб.: КОРОНА принт, 2004 — 736 с.

Смирнова Г. Н. и др. Проектирование экономических информационных систем: Учебник / Под ред. Ю. Ф. Тельнова. — М.: Финансы и статистика, 2002 — 512 с. Смирнов И. Н. и др. Основные СУБД.

— М.: Наука, 1999 — 320 с. ГОСТ 34.602−89 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы»;ГОСТ 34.601−90 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы.

Автоматизированные системы. Стадии создания".

20.Гультяев.

А. К., «MicrosoftOfficeProject 2007.

Управление проектами: практическое пособие. «- СПб.: КОРОНА-Век, 2008 — 480с, ил. 21. Атре Ш. Структурный подход к организации баз данных. — М.: Финансы и статистика, 1998.