Студент группы ИВТ-548 ___ Н.А.Чернов

Преподаватель

В.Н. Цыганенко

подпись, дата

Исполнитель

студент группы ИВТ-548 ___________________________________ Н.А.Чернов

подпись, дата

Омск 2012

Реферат

Отчет 22 с., 1 ч., 1 таб., 9 рис., 3 источ.

ОБЪЕКТ, СТРУКТУРА, МОДЕЛЬ, ПРЕЦЕДЕНТ, ИНТЕРФЕЙС, UML, CASE-CALS, СИСТЕМА, УЧЕТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Предметом исследований является Автоматизированная Система Учета Электроэнергии Бытовых Потребителей. В данной расчетно-графической работе делается дополнительный акцент на подсистему хранения показаний и выдачи заданий (далее просто подсистема хранения показаний).

Цель – аналитический обзор системы, выявление проблем, разработка решения и разработка проектных диаграмм.

В результате работы был разработан комплекс диаграмм, отражающий систему с разных точек зрения, её функциональный состав, способы функционирования, система была разбита на подсистемы и участники, взаимодействующие с этими подсистемами.

Содержание

Введение. 4

1 Аналитический обзор существующей системы.. 5

1.1 Описание системы учета и контроля показаний “Омскэнергосбыт”. 5

1.1.1 Общие положения. 5

1.1.2 Основные задачи учета и контроля. 6

1.2 Анализ существующей системы обработки информации и управления. 7

1.3 Построение дерева проблем.. 7

1.4 Анализ путей решения проблем и обзор аналогов. 8

1.5 Предлагаемое решение. 11

2 Модель системы с точки зрения прецедентов. 12

3 Модель системы с точки зрения проектирования. 2

4 Диаграмма деятельности. 4

4.1 Отправка показаний счетчиков на сервер. 4

5 Предлагаемый способ реализации системы. 6

Введение

Объектно-ориентированная технология покоится на солидной технической основе, элементы которой образуют так называемую объектную модель проектирования (object model of development), или просто объектную модель. К основным принципам этой модели относятся абстракция, инкапсуляция, модульность, иерархия, контроль типов, параллелизм и персистентность[1]. Сами по себе эти принципы не новы, но в рамках объектной модели они существуют в синергическом единстве.

Не подлежит никакому сомнению, что объектно-ориентированный анализ и проектирование в корне отличаются от традиционных методов структурного проектирования: они требуют совершенно иного подхода к декомпозиции и порождают архитектуру программного обеспечения, намного превосходящую возможности структурного программирования.

В данной расчетно-графической работе, предваряющей этап дипломного проектирования, анализ проблем на предприятии и возможных мест внедрения автоматизации увязывается с объектными моделями, где участники, процессы и подсистемы рассматриваются как автономные модули с присущими им свойствами и действиями (методами).

Выразительные средства языка UML позволяют перейти от частных ситуаций и способов функционирования к объектным моделям, отражающим наиболее полно для проектировщика, программиста и инженера структуру предприятия как системы, отобразить решения для внедрения автоматизации.

1 Аналитический обзор существующей системы

Основной вид деятельности ОАО «Омскэнергосбыт» – реализация электрической энергии юридическим и физическим лицам. ОАО «Омскэнергосбыт» является гарантирующим поставщиком электрической энергии на территории Омской области и субъектом оптового рынка электроэнергии и мощности (ОРЭМ). В соответствии с Правилами ОРЭМ, утвержденными Постановлением Правительства РФ №643 от 24.10.2003. Компания покупает электроэнергию на оптовом рынке электроэнергии и мощности и продает ее потребителям[2].

Клиентами компании являются 19 тысяч юридических лиц и 769 тысяч бытовых абонентов электроэнергии. ОАО «Омскэнергосбыт» обеспечивает в общей сложности 70% всей потребности региона в электроэнергии.

В состав ОАО «Омскэнергосбыт» входит 33 абонентских участка сбыта, расположенных во всех районах Омской области, 6 отделов продаж, находящихся в каждом административном округе г. Омска, Центр обслуживания клиентов, оказывающий услуги по организации энергоснабжения[2].

Работа с потребителями ведется по следующим направлениям:

- организация договорной работы с потребителями энергии;

- реализация электрической энергии различным группам потребителей;

- технический аудит потребителей энергии;

- работа с дебиторами, претензионно-исковая работа;

- анализ и прогнозирование режимов энергопотребления;

- работа на оптовом рынке электроэнергии и мощности.

1.1 Описание системы учета и контроля показаний “Омскэнергосбыт”

1.1.1 Общие положения

Кратко работа компании отражена на схеме на рисунке 1 отражающей энергетику в РФ. Детали по реализации, передаче и взаимодействии с отдельными участниками схемы (поставщики, клиенты, сетевые компании) опущены, чтобы сконцентрироваться на функции учета и контроля показаний потребителей. На схеме показана доля и место во всей отрасли сбытовой компании. Снизу под участниками отрасли подписана из основная задача в отрасли, пунктирными линиями со стрелками показано взаимодействие сбытовых компаний с другими, причем взаимодействие ведется на общем для всех участников оптовом рынке энергии. Существует розничный рынок, где и ведет свою деятельность энергосбытовая компания и отсюда и получает выгоду с перепродажи электроэнергии в розницу.

Рисунок 1 – Представление энергетической отрасли в России

Регулярные обходы участков и фиксирование показаний ведется с целью выявления задолженности по электроэнергии и выставления счета (квитанции) физическим лицам. Делается это также и с целью профилактического контроля за исполнением платежей, выявления должников и недобросовестных абонентов. По данным «Омскэнергосбыт», лишь около 30 % абонентов самостоятельно регулярно фиксируют показания на своей площадке и подают данные в свои филиалы с последующей оплатой задолженности. Для остальной части населения требуется обход и снятие показаний. Плюс к этому, эти же 30 % периодически проверяются при обходах.

1.1.2 Основные задачи учета и контроля

Основными задачами агента являются:

- выполнение планов обхода участков;

- запись и оформление показаний приборов учета;

- составление отчетности о результатах обхода;

- подача показаний и отчетных документов в соответствующие филиалы компании.

Задачами операторов являются:

- контроль и поверка подаваемых данных;

- перевод всех данных в электронный вид;

- работа с биллинг-системой, отправка данных на хранение в биллинг-систему.

Задачами контролеров являются:

- просмотр отчетных документов агентов;

- составление заданий для агентов, закрепление агентов за участками;

- контроль деятельности агентов за исполнением своих задач.

1.2 Анализ существующей системы обработки информации и управления

На данный момент работа по учету показаний ведется следующим образом. Имеется персонал агентов, которые обходят закрепленные за ними адреса, снимают показания с приборов учета (счетчики электрической энергии) в соответствии с установленными формами и бланками заполнения, ведут отчетность о проделанной работе. Заполненные формы и отчеты поступают в надлежащие филиалы сбытовой компании, где операторы проводят контроль и поверку подаваемых показаний и вводят информацию в существующую биллинг-систему, переводя все данные в электронный вид. Отчетные формы агентов регулярно изучаются контролерами компании. Таким образом, ведется учет и контроль не только за фиксируемыми показаниями приборов учета, но также и за исполнением своих задач агентов. Повышается эффективность обхода участков, достоверность информации.

Данная система имеет определенные недостатки. Передача задания и показаний между агентом и расчетным центром происходит на бумажном носителе, и отдельно осуществляется передача данных в БД. Для этого требуются дополнительные человеческие ресурсы, скорость передачи также невысока. Увеличивается возможность ошибки при передаче и занесении показаний в базу. Отслеживание деятельности агентов возможно по поданным отчетам, в режиме реального времени или с какой-то более быстрой скоростью чем рабочий день при данной организации рабочего процесса невозможно, поэтому отдельная недоработка и другие смежные проблемы в работе агентов могут регулярно проявляться, это стоит компании денег.

Чтобы частично устранить данные недостатки было предложено автоматизировать систему, упразднить звено операторской деятельности и обеспечить дистанционную передачу показаний (в реальном масштабе времени либо по мере обхода блоками), дистанционное обновление заданий агента, обеспечить более оперативный и четкий контроль за исполнением своих задач агентами.

1.3 Построение дерева проблем

При изучении работы ОЗП были выявлены проблемы, присутствующие при данной системе обработки информации, и следствия вытекающие из них. Данные проблемы и следствия изображены в виде дерева проблем и следствий на рисунке 3. Корневой элемент отображает источник проблем и дополнительных издержек компании при ведении продаж и работы с физическими лицами. Далее вниз от блока к блоку идет причина, ведущая к ситуации (более нижний блок является причиной верхнего, в свою очередь верхний – причина возникновения ситуации в блоке уровнем выше и так далее).

Рисунок 3 – Дерево проблем

1.4 Анализ путей решения проблем и обзор аналогов

Для упразднения звена операторов, а как следствие и исключение ошибок передачи показаний в биллинг-систему, можно внедрить дистанционную систему передачи показаний.

Оперативный и четкий контроль за исполнением задач агентами обеспечивается передачей даты и времени снятия показания контролерам, это возможно при том же введении системы дистанционной передачи показаний, завязанной на работе агента (временные данные помимо передачи в биллинг-систему параллельно другим пакетом идут на ЭВМ контролера). Возможен мониторинг посредством GPS (здесь уже отслеживается и режим работы агента и перемещение).

На сегодняшний день существует много автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ). Главная задача автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии это дистанционный сбор данных о потреблении электроэнергии в различных точках учета. Система может состоять как из одной, так и нескольких точек учета.

Существует множество вариантов построения систем АСКУЭ, но принципиально можно выделить несколько основных элементов:

- узел учета электроэнергии, который представляет собой сертифицированный счетчик электроэнергии с возможностью удаленного доступа к данным о накопленной энергии.

- каналы передачи данных и каналообразующая аппаратура, а так же алгоритмы передачи данных от узлов учета электроэнергии на верхний уровень

- программное и аппаратное обеспечение верхнего уровня, представляющее собой различные коммутационные решения, базы данных, средства отображения информации и т.д.

Узлы учета электроэнергии На сегодняшний день на рынке существует огромное количество различных сертифицированных узлов учета (счетчиков) электроэнергии. Наиболее простой способ сориентироваться в этом разнообразии можно воспользовавшись рекомендациями энергосбытовых компаний, для примера приведем несколько производителей счетчиков, рекомендуемых ОАО «Мосэнергосбыт»:

- ООО "Фирма Инкотекс" (Москва) – счетчики «Меркурий»;

- завод им. Фрунзе (Н. Новгород) – счетчики типа ПСЧ, СЭО, СЭБ;

- Московский завод электроизмерительных приборов МЗЭП (Москва) – счетчики СОЭ;

- Государственный Рязанский Приборный Завод ГРПЗ (Рязань) – счетчики СЭТ, ГАММА;

- ОАО «Концерн Энергомера» (Невинномысск) – счетчики ЦЭхххх;

- ООО «Матрица» (Железнодорожный, МО) – счетчики серии NP;

- ОАО «ЛЭМЗ» (Санкт-Петербург).

Все эти производители выпускают счетчики, имеющие интерфейс RS-485 (или CAN) и поддерживающие многотарифную систему учета. Многие из производителей также выпускают приборы учета, поддерживающие стандарт PLC (передача данных по силовым сетям).

Интерфейс передачи данных системы АСКУЭ. При построении систем АСКУЭ принципиальное значение имеет интерфейс передачи данных – RS-485 либо PLC. Интерфейс RS-485 используется в основном небольших системах АСКУЭ на 1-10 точек учета электроэнергии (АСКУЭ предприятия). RS-485 так же может использоваться в достаточно больших системах на 100-200 точек учета при условии небольших расстояний между точками. К примеру – жилой дом или офисное здание.

Для распределенных объектов, объединенных едиными линиями электропередач 0,4 кВ и имеющих одну или несколько (до 3х) трансформаторных подстанций используются каналы PLC (передача данных по силовым линиям). Примером таких систем могут быть распределенные на большой территории промышленные предприятия, деревни, коттеджные поселки.

В распределенных (более 1000 м.) системах учета насчитывающих от 2 до 50 точек учета используют стандарт GSM CSD. К примеру заказчиками таких систем могут выступать различные Холдинги с множеством офисов или сетевые супермаркеты.

Для систем, насчитывающих более 50 точек учета электроэнергии, также используют системы диспетчеризации на основе GSM GPRS каналов связи. Заказчиками таких систем могут быть различные энергосбытовые компании.

Верхний уровень АСКУЭ Реализация верхнего уровня систем так же разнообразна и может ограничиваться только фантазией и бюджетом заказчика. Существует несколько основных направлений:

- учет на бытовом уровне для контроля расхода электроэнергии абонентами, а так же контроля оплаты электроэнергии. Эти системы устанавливаются в основном в бытовом секторе или в частных зданиях, предоставляющих помещения в аренду.

Рисунок 4 – Одна из схем построения АСКУЭ

- учет электроэнергии на промышленных предприятиях, который часто интегрируется с системам технического учета электроэнергии, а так же системами коммерческого учета энергоресурсов предприятия. Такие системы требуют наиболее основательной подготовки так как программное обеспечение, используемое в системах часто индивидуально для каждого заказчика, кроме того – система часто необходима для выхода предприятий на оптовый рынок электроэнергии;

- программное обеспечения для энергосбытовых компаний. Системы для сбытовых компаний не так сложны в части программного обеспечения. Основное требование – это надежность передачи данных и простота настройки точки учета.[2]

Рисунок 5 – Схема построения АСКУЭ для энергосбытовой компании

Существует система Chekker Предложенная фирмой Zenner. Система контроля показаний водосчетчиков работает следующим образом. Счетчик воды оснащается модулем Chekker (Visio), который специальным образом шифрует реальное показание водосчетчика. Потребитель сообщает поставщику не показание счетчика, а контрольное число, считываемое с модуля Chekker, при этом обеспечивается 100% проверка правильности переданных потребителем показаний. Конечно, применение такого принципа возможно и к учету электроэнергии. Применение данной системы является достаточно простым и эффективным способом контроля показаний, однако он может быть применен только с узкой номенклатурой.

1.5 Предлагаемое решение

У предложенных на рынке систем учета электроэнергии есть один значительный минус. Для их реализации необходимо использовать счетчики с модулями передачи данных и организовывать канал передачи данных. Если на каких-либо предприятиях это применимо, то в бытовом секторе это не так просто реализовать в связи с высокой стоимостью соответствующей аппаратуры.

Разрабатываемая система не предполагает кардинальных изменений в текущей системе работы предприятия и по сути должна встраиваться в существующую организацию. По сути, автоматизации на начальном этапе подвергается только схема передачи данных. Подразумевается создание серверной части, взаимодействующей с биллинговой системой предприятия. И клиентской, передающей и принимающей информацию на сервер. Клиентская часть будет представлять собой коммуникатор либо смартфон с установленным на него специальным программным обеспечением.

Кратко опишем принцип работы в разрабатываемой системе. Учет так же будет производиться в несколько этапов:

- агент на клиентской части авторизуется в системе;

- агенту из базы данных онлайн высылается задание в электронной форме с тем же содержанием что и использующиеся сейчас;

- агент в оффлайн режиме заполняет показания счетчиков для всех абонентов из задания;

- после завершения снятия показаний они сохраняются в памяти устройства. Далее, при подключении к сети, агент должен отправить с клиента на сервер снятые показания;

- после этого на серверной части происходит обработка полученных результатов, они анализируются, сохраняются в базу данных и используются как и ранее. Система биллинга в свою очередь производит по этим показаниям расчет.

2 Модель системы с точки зрения прецедентов

На рисунке 6 представлена диаграмма прецедентов[3], показывающая то, как и кто ведет свою работу по внесению показаний в биллинговую систему. Сервер-посредник представляет на диаграмме подсистему хранения показаний. Это может быть комплекс ЭВМ с установленным программным комплексом или выделенный сервер, подключающийся как периферйный комплекс к существующей биллинговой системе (также отмечена на диаграмме в виде действующего лица). В любом случае, устанавливается асинхронное общение биллинговой системы, сервера-посредника и агента, пользующегося техническими средствами сбора и передачи показаний на сервер-посредник.

Жилец также влияет на ход работы системы, предоставляя или не предоставляя агентам доступ к счетчикам. Здесь возможно составление отчетов о причинах отказа дачи показаний или иные информационные процессы.

Рисунок 6 – Диаграмма прецедентов системы учета и контроля показаний “Омскэнергосбыт”

3 Модель системы с точки зрения проектирования

Представим подсистему хранения показаний на диаграмме классов на рисунке 6. Класс для работы с хранилищами данных, независимый от реализации этих хранилищ (реляционные БД, файлы с разделителями, Excel-файлы или другие формы хранения) представляет собой интерфейс – Data Access Object. От него наследуются классы DBAccess для работы с данными из БД, DocumentAccess для работы с данными в виде текстовых, табличных или иных стандартизированных представлений.

Таким образом, объекты класса TaskProvider, работая с данными через интерфейс Data Acces Object даже не имеют представления о первоначальной форме извлеченных данных. Таким образом обеспечивается параллельная разработка частей подсистемы хранения показаний и также разделяемость её на четкие отлаживаемые модули (конкретные реализации способов работы с данными и обобщенный компонент доступа к ним).

Класс, работающий с показаниями – ReadngsManager читает со специальных объектов в JSON-представлении все необходимые данные о счетчиках, их разрядности, показания, номер счета абонента счетчика, затем через Data Access Object сохраняет эти показания, предварительно проверив их корректность (validate), в случае чего сформировав ответное сообщение об успешном снятии показаний в хранилище или провале операции с возможными причинами.

Класс Network – обертка над низкоуровневым протоколом сетевого взаимодействия (HTTP, FTP, общение с БД и так далее). Как вариант, язык Java предлагает готовые каркасные реализации таких оберток в виде сервлетов, EJB-компонентов, а также ORM-технологии (фреймворк Hibernate).

TaskProvider отвечает за выдачу заданий по запросу агента, взяв в качестве ключа - идентификатор агента (число, строка, любые уникальные идентификационные данные, проверяемые сервером).

Рисунок 7 – Диаграмма классов подсистемы

4 Диаграмма деятельности

4.1 Отправка показаний счетчиков на сервер

Диаграмма деятельности[3] представляет собой блок-схему, которая показывает, как поток управления переходит от одной деятельности к другой, при этом внимание фиксируется на результате деятельности. Результат может привести к изменению состояния системы или возвращению некоторого значения.

Диаграмма деятельности процесса взаимодействия агента через свое устройство с сервером системы представлена на рисунке 8.

На диаграмме в частности показан способ отправки показаний счетчиков на сервер. Массив записей преобразуется в JSON-структуры, которые группируются в блоки, а затем поблочно отправляются через HTTPS-соединение на сервер. Таким образом обеспечивается сохранность отправляемых данных в случае сбоя на стороне клиента или сервера. Неотправленные блоки сохраняются во временной буфер и при восстановлении соединения позже отправляются на сервер.

Данная диаграмма служит ориентиром на создание API (прикладных библиотек) для взаимодействия с подсистемой хранения показаний с её серверной частью, а также определяет типовой сценарий работы подсистемы сбора показаний, когда выполняется наиболее значимая часть задач, возложенных на систему – сбор показаний с последующей их отправкой на хранение.

Рисунок 8 – Диаграмма деятельности

Дата добавления: 2015-07-25