Разработка методического аппарата для создания баз данных автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии

Мировой опыт свидетельствует, что затраты на внедрение энергосберегающих проектов в 3−5 раз меньше затрат на добычу и производство первичных энергоисточников, эквивалентных по объему сбереженным. Проблема широкого внедрения энергосберегающих технологий в России назрела давно.

Сейчас управление и контроль за потреблением [8,9,11,29] энергоресурсов становятся предметом все большего внимания как со стороны производителей энергоресурсов, так и со стороны потребителей. В настоящее время в России преобладает принцип «самообслуживания» энергопотребителя при оплате за потребленные энергоресурсы [57]. Удорожание энергоресурсов для потребителей неизбежно приводит к увеличению неплатежей и хищений энергоресурсов. Для решения данных проблем одним из эффективнейших путей является внедрение автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии [41,47].

В настоящее время, в связи с созданием оптового и розничного рынков электроэнергии, а также дальнейший переход к реализации электроэнергии на данных рынках по многоставочным и дифференцированным тарифам [47], изменилась вся структура коммерческого и технического учета электроэнергии. Эти изменения выявили множество существенных недостатков в том числе:

• низкий класс точности приборов учета электрической и тепловой энергии и их недостаточная эксплуатационная надежность;

• невозможность измерения коммерческих значений мощности электроэнергии за заданные интервалы времени, что не позволяет использовать этот параметр в условиях функционирования рынка;

• архаичность организации учета с ручным съемом показаний приборов учета за календарный месяц, приводящей к неодновременности снятия показаний счетчиков, и, как следствие, невозможность получения достаточно точного баланса по выработке и потреблению электроэнергии;

• несовершенство существующих нормативных документов, определяющих организационные и технические аспекты учета;

• отсутствие автоматизированного обмена информацией между первичным учетом энергии и финансово-расчетными системами на всех уровнях;

• отсутствие современной информационной среды в системе автоматизированного учета, позволяющей объединять различные подсистемы учета и контроля потребления электроэнергии.

С другой стороны развитие современных средств вычислительной техники и компьютерных технологий, создали предпосылки для создания и совершенствования автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ).

4.6. Выводы.

1. Помимо теоретико-множественного и графового представления базы данных для унификации представления БД АСКУЭ целесообразно использовать представление в модели «сущность-связь» и представление в реляционной модели, что позволяет использовать существующее программное обеспечение для создания конкретной базы данных.

2. Методика проектирования БД АСКУЭ в данном случае сводится к выработке единых подходов для последовательного приведения информационных составов групп от теоретико-множественного описания предметной области до формирования нормализованных отношений, реализованных в терминах языка реляционных баз данных SQL и частичной (экспериментальной) реализации их в конкретной СУБД.

3. ПО для АСКУЭ состоит из двух групп ПО: программное обеспечение общего назначения и специализированное программное обеспечение АСКУЭ. Специализированное ПО для АСКУЭ представлено тремя основными группами программ, которые в зависимости от построения и состава конкретной АСКУЭ могут быть объединены в одну программу, существовать независимо друг от друга или иметь множество разновидностей перечисленных программ, ориентированных на множество пользователей АСКУЭ (ПО для всевозможных АРМ, ПО для диспетчера, ПО для бухгалтера и т. д.): программа конфигурации, программа оперативного сбора, программа автоматизированного сбора.

4. Методика создания ПО для АСКУЭ представляет собой комплекс действий включающих: реализацию спроектированного SQL скрипта для БД АСКУЭ на одной из СУБДпостроение алгоритма формирования данных, имитирующих энергопотреблениесоздание программного комплекса на языке программирования высокого уровня для формирования данных об энергопотреблении реализующего вышеуказанный алгоритмпроверка работоспособности и тестирование экспериментального программного обеспечениясоздание нескольких версий БД с различными даннымиисследование динамики изменения размера БД АСКУЭсоздание программного обеспечения на языке высокого уровня реализующего на основе требований ГОСТа интерфейс пользователя АСКУЭ.

5. Оценка эффективности применения методического аппарата при разработке унифицированной БД показывает снижение трудозатрат в пределах 30%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе предложен, сформулирован, разработан, математически обоснован, успешно апробирован на практике и внедрен в производство новый методический аппарат для разработки баз данных и программного обеспечения АСКУЭ. Основные теоретические и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Определено современное состояние вопросов проектирования и создания программного обеспечения и БД АСКУЭ, выявлены и исследованы существенные особенности и недостатки применяемых методов. В настоящее время разработка баз данных для АСКУЭ производится различными производителями на основе существующих в настоящее время средств проектирования, создания и поддержки БД. При этом вопросу унификации и типизации баз данных для АСКУЭ, а также созданию универсального программного обеспечения уделяется недостаточное внимание. Существующие информационные среды позволяют функционировать АСКУЭ в локальном режиме, без использования возможностей интеграции в другие подобные системы. Базы данных для них в большинстве случае разработаны с использованием различных технологий БД, что не позволяет применять в полной мере возможности объединения баз данных в единое информационное пространство.

2. Обобщен опыт создания баз данных и программного обеспечения АСКУЭ, выявлены основные элементы и их характерные взаимосвязи внутри АСКУЭ, наиболее характерные черты АСКУЭ. Разработка различных структур БД и их нормализация производится проектировщиками на основе подходов и методов теории множеств, теории графов, теории оптимизации и реляционной алгебры. Структура АСКУЭ представляется в виде иерархии технических и программных средств. На нижних уровнях иерархии располагаются устройства сбора и передачи данныхна верхних уровнях располагаются центры обработки и хранения информациисвязующим звеном между нижними и верхними уровнями является канальный уровень.

3. Разработана и внедрена методика исследования, моделирования, анализа предметных областей АСКУЭ, которая позволяет исследовать и описывать типичные структуры информации в АСКУЭстроить аналитические, теоретико-графовые модели предметной области типичных АСКУЭпроводить анализ полученной модели, выявлять избыточные и противоречивые элементы модели.

4. Разработана и внедрена методика нормализации информационных структур предметных областей АСКУЭ. Данная методика позволяет выявлять дублируемые структурные элементы и избыточные взаимосвязи между ними, выделять в группах данных типы информационных элементов — ключи и атрибуты.

5. Разработана и внедрена методика создания канонической структуры унифицированной базы данных АСКУЭ, позволяющая создавать каноническую структуру базы данных АСКУЭ соответствующую третьей нормальной форме реляционных баз данных.

6. Разработана и внедрена методика создания унифицированных БД АСКУЭ реляционного типа. Данная методика позволяет создавать унифицированные базы данных АСКУЭ реляционного типа на основе канонической структуры, которые описываются при помощи языка реляционных баз данных SQL и реализуются при помощи уже существующих систем управления базами данных.

7. Разработана методика создания программного обеспечения для АСКУЭ, включающая в себя выбор языковых средств программирования, выявления особенностей реализации базы данных в конкретной системе управления базами данных и методики построения графического интерфейса программного обеспечения АСКУЭ.

8. Создано тестовое программное обеспечение для демонстрации применения методического аппарата. Данное программное обеспечение представляет собой программный комплекс, реализующий методику создания ПО АСКУЭ, созданный в среде программирования C++Builder фирмы Borland. Элементы созданного ПО использовались при создании АСКУЭ в ОАО «РИТЭК-Союз». Листинги программ представлены в приложениях Г, Д.

9. Произведена оценка эффективности использования методического аппарата. При расчете эффективности использования методического аппарата рассчитывались трудоемкости двух вариантов построения АСКУЭ (включая разработку базы данных и программного обеспечения): 1. вариант построения АСКУЭ без использования методического аппарата- 2 вариант построения АСКУЭ с использованием методического аппарата. Для расчета трудоемкости АСКУЭ использовался отраслевой стандарт нормативов трудоемкости при создании автоматизированных систем. Расчетным путем показано, что трудозатраты второго варианта построения АСКУЭ на 30% меньше первого.