Платформа диспетчеризации является многоуровневой системой. Это аппаратно-программный комплекс работающий на принципе клиент серверной архитектуры, в котором можно выделить следующие уровни:
1. Самый нижний уровень занимают датчики, счетчики и исполнительные механизмы, работу и состояние которых необходимо контролировать. Этот уровень можно назвать уровнем автоматизации и управления, он не входит в предлагаемую платформу диспетчеризации.
2. Уровнем выше находится контроллер, на который передается информация с датчиков. В контроллере производится первоначальный анализ достоверности показаний датчиков, принимается решение о выходе состояния за допустимые пределы, формируются сообщения для их передачи на верхний уровень. Так же на контроллере лежат задача транспортировки передаваемых данных на верхний уровень (выбор канала связи, переключение на резервные каналы связи). Для точности показаний в контроллере имеются часы реального времени, которые периодически синхронизируются с часами на сервере. Таким образом осуществляется общая синхронизация передачи данных. Питание контроллера и средств связи осуществляется через модуль питания, который имеет возможность питаться как от сети 220В, так и от аккумуляторных батарей, а так же от альтернативных источников энергии, таких как солнечные панели и ветряные генераторы. Каждый контроллер имеет как минимум 2 канала передачи данных: основной и резервный. Как правило это Ethernet и GSM, либо два канала GSM от различных операторов.
3. Следующий уровень – уровень базы данных, куда сохраняются показания технологического процесса со всех контролируемых объектов. На этом уровне так же решается вопрос резервирования каналов связи и безопасности хранения и записи информации, авторизации пользователей для доступа к базам данных.
После установки связи, контроллер начинает периодически передавать данные на сервер. Возможна настройка следующих видов передачи: периодическая, по изменению состояния, при выходе за допустимые диапазоны. Данные сохраняются в базе не менее 1 года. С возможностью архивирования баз за 3-5 лет. Предоставлена возможность пользователю сохранять базы данных для собственных нужд.
4. Верхний уровень – уровень пользователей. Он разделен на две части: ЦДП – центральный диспетчерский пункт и остальные пользователи. Программный комплекс для ЦДП построен на базе промышленной SCADA системы MasterSCADA 4D. Для остальных пользователей разработан web интерфейс для доступа с различных устройств к данным в удобном для контроля виде.
Для разработки такой системы используются следующие среды разработки и языки программирования:
⦁ Уровень контроллеров программируется в IDE от производителя на С/С++ с использованием стандартных компиляторов и Framework.
⦁ Уровень баз данных программируется на SQL. Вопросы связи, резервирования и авторизации решаются на PHP.
⦁ Уровень пользователей разрабатывается на PHP, HTML5. Программная часть для Master SCADA дорабатывается с использованием C#.
Платформа диспетчеризации разрабатывается в соответствии с концепцией Industry 4.0
Платформа строится на объектно-ориентированном подходе. Настройка системы диспетчеризации позволяет использовать стандартные наборы программных модулей (графические модули, алгоритмы контроля, окна управления и т.д.) Шаблоны объектов (котельная, тепловой пункт, ГРП, узел учета, ПГБ, ГРУ) позволяют эффективнее настроить системы диспетчеризации, автоматизировать процесс настройки, сократить время ввода системы в эксплуатацию.
Надежность передачи данных реализуется как на нижнем уровне в контроллере, так и на верхнем уровне. При потере связи с объектом диспетчеризации контроллер объекта пытается связаться с сервером по резервному каналу связи. В случае отсутствия связи и по резервному каналу связи, контроллер связывается с резервным сервером верхнего уровня. В момент отсутствия связи, параметры технологического процесса сохраняются во внутренней памяти контроллера. При восстановлении канала связи, весь архив накопленной информации передается на сервер. Таким образом исключается потеря важных данных.
При разработке платформы применяется вертикальная интеграция, включая локальные контроллеры управления и связи, АРМ-операторов, серверы. Доступ в реальном времени к технологическим данным из любой точки мира посредством сети Internet через любое устройство имеющее веб браузер независимо от аппаратной составляющей и операционной системы. Использование векторной графики позволяет «подстраиваться» под любое разрешение экрана без дополнительных усилий.
Технологические данные могут быть доступны по всей иерархии платформы в режиме реального времени. Платформа поддерживает стандартные протоколы обмена данными и легко интегрируется в сторонние приложения. Для организации обмена данными платформа поддерживает большое количество коммуникационных протоколов:
Платформа имеет современные средства оповещения о возникновении внештатных ситуаций и аварий. Гибкая система настроек позволяет оповещать различные заинтересованные группы: группы обслуживающего персонала установки, руководителей отделов, руководителей предприятия, диспетчеров, операторов, и др. Оповещения могут передаваться через SMS, сообщением в Whatsapp, Telegram. Архив высылаемых сообщений сохраняется на сервере платформы.
Визуализация технологического процесса в режиме реального времени транслируется на АРМ оператора центрального диспетчерского пункта и на персонализированную web страницу объекта. Доступ к просмотру страниц имеют авторизованные пользователи платформы. На таких страницах можно просматривать не только текущие технологические параметры, но и анализировать динамику данных на архивных трендах (графиках), просматривать отчеты и таблицы. Аналитические данные, выведенные в таблицы, позволяют проще и нагляднее представить картину технологического процесса. Мощные визуальные средства и богатая библиотека математической и логической обработки данных позволяет создавать отчеты самой разной сложности. Отчеты можно сохранять в различные форматы: pdf, xls, doc, HTML как в ручном, так и в автоматическом режимах по расписанию.
Для обеспечения безопасности данных платформа имеет высокий уровень защиты от несанкционированного доступа и внесения изменений. Для каждой роли в платформе реализуются правила ограничения доступа. Использование защищенных протоколов связи препятствует несанкционированному доступу к компонентам системы. Для отслеживания изменений проекта реализован механизм контроля целостности файлов, скриптов и прочих объектов с использованием контрольного суммирования и сравнения с эталонными контрольными суммами.
Предусмотрена возможность передачи данных с локальных серверов в диспетчерские службы других организаций или поставщиков услуг.