Мережні технології
Мережа складається з вузлів (комп’ютерів, мікропроцесорних пристроїв) і каналів зв’язку між ними.
Мережні з’єднання: 1) точка-точка 2) точка-многоточка. Для другого типу адресація інформації виконується 2 способами: 1) комутація каналів (як у телефонній мережі) 2) комутація пакетів (як у обчислювальних мережах). В енергетиці використовують мережі збору даних/керування (наприклад, телемеханічні) й обчислювальні комп’ютерні мережі.
Види комп’ютерних мереж:
· локальні (ЛОМ – локальна обчислювальна мережа): вузли розташовані на відстані 10-100 м, швидкість передачі даних максимальна, досягає 1-10 Гбіт/с; окрема частина локальної мережі є сегментом; мережне обладнання ЛОМ складаеться з пасивного (кабелі зв’язку) й активного (концентратори, комутатори, маршрутизатори);
· глобальні (відстань не обмежена, швидкість обмежена каналом зв’язку, в сучасних мережах 64-2048 кбіт/с).
Топологія мереж: 1) радіальна («зірка»), 2) магістральна (шина, централь), 3) кільце. В сучасних ЛОМ використовують радіальну топологію.
Фізичне середовище: для дротяних мереж – мідна вита пара (TP – twisted Pair), оптоволокно (FO – Fiber Optics). Як правило, оптоволокно використовують для магістральних каналів зв’язку, а також при наявності завад.
Види ЛОМ: найбільш розповсюджений стандарт Ethernet. Він має декілька версій: Ethernet 10BaseT (10 Мбіт/с), FastEthernet 100BaseTX, 100BaseFX (100 Мбіт/с), Gigabit Ethernet (1000 Мбіт/с). Ethernet також використовують в найбільш сучасних мережах збору даних нижнього рівня, але ці мережі як правило побудовані на базі RS485/RS422 (до 115200 біт/с).
Мережні протоколи: TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX для ЛОМ, для мереж збору даних найбільш розповсюдженим є Modbus.
Багато мереж з протоколом TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol) об’єднані в глобальну мережу Інтернет, яка надає декілька способів обміну інформацією, найбільш відомий - WorldWideWeb, що базується на мові гіпертекстових посилань HTML.
Існуюча в Україні галузева телекомунікаційна мережа «Енергія» призначена для забезпечення обміну інформацією підприємств енергетики.
Це таке використання комп’ютерної системи, що складається з центральної ЕОМ (сервера чи мейнфрейма) і користувацьких терміналів, коли термінал використовують тількі для введення та виводу інформації (у тому числі для підтримки зв’язку мережею), а всю обробка виконують на сервері.
Види термінального доступа: текстовий і графічний. Найбільш розповсюджений вид термінального текстового доступу мережею TCP/IP - Telnet. Переваги й недоліки термінального доступу: мінімальні вимоги до апаратних ресурсів терміналів і просте обслуговування (адміністрування) системи, тому що всі прикладні програми встановлені та працюють на сервері, а на терміналах працюють тількі комунікаційні програми й програми інтерфейсу ЕОМ-людина. Але не всі прикладні програми придатні для використання в режимі термінального доступу, також затримки при роботі залежать від каналу зв‘язку й можуть досягти декілька секунд.
Програмне забезпечення термінального доступу: серверне та клієнтське. Серверне ПЗ графічного термінального доступу:
· Windows Terminal Services (NT, 2000, 2003, протокол RDP).
· Citrix Metaframe (сумісно з Windows Terminal Services, протокол ICA).
· UNIX: X-Window, X-термінали.
Сервер прикладних програм – це стратегія використання прикладних програм на центральнії ЕОМ (сервері), коли клієнтські робочі станції використовують для введення-виводу даних. Реалізуєтья за допомогою технологій WEB, термінального доступу, клієнт-серверної архітектури.
2. БАЗИ ДАНИХ
2.1. Бази даних і системи керування базами даних.
2.2. Види баз даних.
2.3. Реляційні і об'єктні бази даних.
2.4. Бази даних реального часу.
2.5. Основні програмні продукти в області БД
Причини появи баз даних (БД).
При традиційному файловому підході до обробки даних (тобто з використанням алгоритмічних мов програмування) для опису кожного екземпляра об'єкта використовують поняття запису, яке складено з полів (атрибутів). Сукупність записів при цьому становить файл, що описує об'єкт предметної області. Найпростіший підхід до обробки даних складається в розробці для кожної області своєї бази даних, програмно пов'язаної з конкретним файлом.
Мінуси файлового підходу до зберігання даних:
• Програма залежить від даних (будь-які зміни в даних впливають на програми, так що їх треба переробляти). Незалежність може бути фізична й логічна.
• Надмірність даних, тому що ті самі дані можна зберігати в різних файлах, у результаті обсяг даних значно зростає.
• Суперечливість даних. Через наявність надмірності, зміни в даних цілком не можна здійснити. В результаті про один і той самий об'єкт зберігається різна інформація.
• Неможливість спільного використання даних.
• Неможливість обробки нерегламентованих запитів. Щоб одержати доступ до даних треба написати програму.
• Неефективність зберігання даних і складність у керуванні.
БД - це сукупність взаємозалежних даних що описують стан якоїсь предметної області.
Рис. 2.1 - Бази даних
СУБД- програмна система призначена для роботи із БД і створення прикладних програм.
Предметна область - сукупність об'єктів що мають значення для певної діяльності.
Види БД:
· Ієрархічні: 60-е рр., IMS IBM
· Мережні: 60-е рр., жорстко задана структура даних
· Реляційні (РБД): 1970, Э. Кодд - застосування реляційної алгебри для організації зберігання даних. РБД базують на таблицях і відносинах.
Перша РБД: IBM System/R.Для роботи з даними РБД використовують мову структурованих запитань SQL.
Приклади багатокористувацьких РБД: DB/2 (корпорація IBM, платформи MVS, AS-400, Windows); Oracle (корпорація Oracle, платформонезалежне), Interbase/Firebird, MS SQL Server, MSDE. Найбільший виробник РБД - Oracle (існує з 1977).
РБД для персональних комп’ютерів: DBase, FoxPro, Paradox, Clarion, MS Access (DOS, Windows), MySQL (Linux).
· Об'єктні БД: Cache (в складі типового ОІК СК-2003, Росія);
· БД реального часу - в складі SCADA (дивись розділ 6) або окремо; існує стандарт програмного інтерфейсу для контролю технологічних процесів OPC (доступ до даних реального часу - DA, доступ до архивів - HA, тривоги - Alarms). Як правило розробники сучасних мікропроцесорних вимірювальних пристроїв забезпечують доступ до вимірюваних даних за допомогою OPC-сервера, що додається до пристрою.
· Архівні (ретроспектива сигналів) - iHistorian, PI Systems.
СУБД - це складна програмна система для накопичення й обробки даних.
Типи даних у БД – чисельні, символьні та текстові, двійкові, дата-час.
Права й ролі (групові права) користувачів визначають їхні можливості на читання та зміну даних у БД.
Збережені процедури (у деяких РБД - функції) дозволяють розробляти користувацькі алгоритми обробки даних.
Програмні інтерфейси до баз даних:
· DDE (Data Dynamic Exchange) та ODBC (Open DataBase Connectivity) — не дуже швидкі, відносно застарілі, але розповсюджені;
· OLE DB (Object Linking and Embedding for DataBases) — сучасний універсальний інтерфейс;
· OPC (OLE for Process Control) – для БД реального часу (дивись више).
Архітектура систем із БД
Незалежність програм від даних (головна мета при використанні СУБД) досягається за рахунок введення проміжного рівня - концептуальної моделі, пов'язаної з одного боку з фізичною базою даних, а з іншого боку - з усіма користувальницькими моделями. Якщо зміниться фізична база даних, то змінюється тільки відображення, за допомогою якого воно пов’язано з концептуальною моделлю. Найбільш важлива ланка в цій моделі - концептуальна модель (КМ).
КМ являє собою абстрактний опис предметної області, що відбиває узагальнене й погоджене подання різних користувачів про базу даних. Фактично, це опис об'єктів, їхнього взаємозв'язку, властивостей без вказівки конкретних способів їх використання в комп'ютері. Для побудови КМ використовують моделі, що описують семантику предметної області: модель «сутність/зв'язок», мережні й фреймові моделі.
Для досягнення головної мети в застосуванні СУБД - забезпечення незалежності програм від даних у системі із БД використовують два рівні відображення:
• між зовнішнім і концептуальним – логічна залежність;
• між концептуальним і внутрішнім – фізична залежність.
3. ЗАСТОСУВАННЯ ГЕОГРАФІЧНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ СИСТЕМ В ЕНЕРГЕТИЦІ
3.1. Поняття ГІС
3.2. Області застосування ГІС в енергетиці
Стрімкий розвиток засобів обчислювальної техніки й телекомунікацій, систем супутникової навігації, цифрової картографії, успіхи мікроелектроніки й інші технологічні досягнення, безперервне вдосконалення стандартного, прикладного програмного й інформаційного забезпечення створюють об'єктивні передумови для все більш широкого застосування й розвитку якісно нової області знань - геоінформатики. Вона виникла на стику географії, геодезії, топології, обробки даних, інформатики, інженерії, екології, економіки, бізнесу, інших дисциплін і областей людської діяльності. Найбільш значимими практичними додатками геоінформатики як науки є геоінформацийні системи (ГІС) і створені на їхній основі геоінформаційні технології (ГІС-технології).
Абревіатура ГІС існує вже більше 20 років і спочатку належала до сукупності комп’ютерних методів створення й аналізу цифрових карт і прив'язаної до них тематичної інформації для керування муніципальними об'єктами.
Уже перші досвіди використання ГІС як інформаційно-довідкові системи у вітчизняних електричних мережах показали безумовну корисність і ефективність такого використання як при проектуванні нових, так і для експлуатації існуючих мереж:
· паспортизація встаткування мереж з їхньою прив'язкою до цифрової карти місцевості й різних електричних схем: нормальної, оперативної, поопорної, розрахункової й т.п.;
· облік й аналіз технічного стану електротехнічного встаткування: ліній, трансформаторів і т.п.;
· визначення місця пошкоджень (ВМП) ЛЕП;
· облік і аналіз платежів за спожиту електроенергію;
· позиціонування й відображення на цифровій карті місця знаходження оперативно-виїзних бригад, оптимізація маршрутів і т.п.
Ще більші перспективи відкривають в застосуванні ГІС-технологій при вирішенні завдань: оптимального планування розвитку й проектування; ремонтного й експлуатаційного обслуговування електричних мереж з урахуванням особливостей рельєфу місцевості; оперативного керування мережами й ліквідацією аварій з обліком просторової, тематичної й оперативної інформації про стан мережних об'єктів і режими їхньої роботи. Для цього вже сьогодні необхідне інформаційне й функціональне ув'язування ГІС, технологічних програмних комплексів АСДУ електричних мереж, експертних систем і баз знань за вирішенням перерахованих завдань.
В останні роки намітилася цілком певна тенденція розробки інтегрованих систем інженерних комунікацій на єдиній топографічній основі міста, району, області, що включають в себе теплові, електричні, газові, водопровідні, телефонні й інші інженерні мережі.
При використанні ГІС-технологій для вирішення завдання позиціонування (місцезнаходження) об'єктів використовують комерційну систему глобального позіціонування GPS.
Супутникова навігаційна система GPS (Global Positioning System) або Глобальна система позиціонування, точніше - її космічний сегмент, являє собою сузір'я з 24 супутників. Система GPS (офіційна назва - NAVSTAR) розроблена на замовлення і перебуває під керуванням Міністерства оборони США. У 1980-х систему відкрили для цивільного використання. Система GPS працює при будь-яких погодних умовах в усьому світі 24 години на добу. З її допомогою можна з високим ступенем точності визначати координати й швидкість рухливих об'єктів. За користування послугами системи GPS не стягують ні абонентську плату, ні плату за підключення. Усе, що потрібно для користування системою GPS - це придбати GPS-приймач.
