Применение облачных технологий для решения задач управления газовым хозяйством

Трудно представить жизнь современного человека без использования информационных технологий. С каждым годом электронные устройства и компьютерные программы все сильнее интегрируется в повседневную жизнь, и как никогда важно использование вычислительной техники в рабочих процессах.
Многие компании активно переносят в "облака" свою производственную деятельность. Одним из первых, кто оценил удобство виртуальных операций, стал банковско-финансовый сектор. В то же время, системы промышленной автоматизации технологических процессов и диспетчерского контроля остаются достаточно закрытыми.
Прежде всего это связано с политикой конфиденциальности корпоративных служб безопасности: используются стандарты обеспечения безопасности доступа к информации, где основным способом ограничения доступа к функциям сбора данных и управления рабочим процессом является локализация и сегментирование используемых проводных локально-вычислительных сетей.
Данный способ не исчерпал своих возможностей в рамках территориально ограниченного предприятия, производственной площадки и т.п., но практически не может применяться в условиях широкого территориального распределения технологических объектов. Одними из представителей таких объектов являются технологические объекты сетей транспортировки и распределения теплоэнергоресурсов, в частности объекты сетей газоснабжения.
И если в самом начале процесса телемеханизации первоочередных и крупных объектов газоснабжения для организации системы передачи данных использовались проводные технологии, то по мере наращивания общего количества оснащаемых объектов на первый план выходит использование беспроводных каналов связи.
Сначала это были радиорелейные системы передачи данных, потом наиболее массовым в применении стал стандарт сотовой связи GSM DATA, а в дальнейшем - GPRS/3G/LTE.
Именно использование передачи данных между объектом и центром сбора данных, также называемым пультом управления системами телеметрии и телемеханики, позволило полноценно рассматривать возможность применения "облачных" технологий и в этой сфере.
Первым шагом к этому можно считать использование SCADA-систем, допускающих возможность использования web-сервера. Одним из примеров такой SCADA-системы, применяющейся в качестве основы для построения Пульта управления системами телеметрии и телемеханики АКТЕЛ разработки ООО "АКСИТЕХ", можно считать программный пакет InduSoft Web Studio 7.1/8.0.
Основное преимущество использования подобной схемы построения систем телеметрии и телемеханики заключается в организации общего сервера сбора и обработки данных в рамках регионального подразделения РГК или ГРО, куда сводится вся информация о работе объектов газового хозяйства. Уже из центра сбора данные предоставляются территориальным подразделениям, включая аварийно-диспетчерские службы или абонентские участки, доступ на которые организован посредством использования web-браузера со специальным плагином.
Основным преимуществом перед локально-распределенными системами, где в каждом территориальном подразделении АДС есть свой сервер или терминал сбора и диспетчеризации данных, является прежде всего экономическая целесообразность. Вместо нескольких центров сбора данных используется только один, то есть и средства на его организацию, эксплуатацию и поддержку затрачиваются меньшие, включая трудозатраты обслуживающего персонала.
Кроме того, используя единую точку входа и обработки данных, можно больше внимания уделить надежности применяемого компьютерного оборудования, резервированию хранилищ данных и дублированию каналов передачи данных для доступа в сеть Интернет.
Стоит отметить, что уже в период с 2007 по 2008 год для защиты данных была использована технология VPN, что позволило обеспечить построение корпоративной сети поверх публичной.
Следующим шагом стала необходимость более глубокого использования получаемых от телеметрических комплексов данных и параметров в организации рабочего процесса предприятия. Основным недостатком использования типовых SCADA-систем можно назвать довольно жёсткую политику лицензирования. Также возникают определенные сложности для интеграции данных в смежные системы и углубленной обработкой этих данных, например, подготовка специализированных отчетных документов, сравнительных графиков параметров текущих и архивных данных и т.п.
Все это ведет к усложнению системы, а так как количество обрабатываемых сигналов и клиентских экранов увеличивается, то повышается стоимость внедрения и обслуживания программного продукта.
В связи с вышесказанным специалисты компании АКСИТЕХ предложили использовать независимую программную платформу в основе которой лежит ядро с базовыми web-сервисами и единая шина обмена данными между поставщиками и потребителями данных.
В качестве шины обмена данными было решено использовать наиболее современный на тот момент промышленный стандарт OPC UA. Также для поддержки клиентской части, выполняющейся под управлением различных операционных системам и web-браузеров, в ядре платформы использовалась кроссплатформенная реализация web-сервиса на базе языка HTML 5.0. Большое влияние было уделено работе с такими внешними программами, как СУБД, а также системами генерации отчетных документов, программами бухгалтерского учета и т.п.
В результате такой программной платформой стала программная разработка компании, "Информационно-отчетная система (ИОС)", которая предназначается для встраивания в программное обеспечение пультов управления АКТЕЛ, выполненных на базе SCADA-системы, как программный модуль для получения дополнительной функциональности.
Система безопасности доступа к данным на основе паролирования интегрирована с программным обеспечением Пульта управления. Иерархическая структура контролируемых объектов предоставляет возможность их паспортизации. Также имеется файловое хранилище данных, в том числе с привязкой документов к конкретным объектам.
Встроенный визуальный SCADA-редактор позволяет отображать контролируемые параметры на графической подложке. Картографический модуль предназначен для отображения объектов и их основных параметров на интерактивной карте с привязкой к координатам объекта и основан на некоммерческом сервисе Open Street Map.
Модуль формирования отчетных документов на основе как текущих, так и архивных параметров предоставляет возможность экспорта в виде файлов популярных офисных приложений: DOC, XLS, RTF, PDF и т.д. Также была расширена функциональность модуля формирования сводок и графиков, реализована возможность выявления зависимости параметров как отдельного объекта, так и параметров различных объектов контроля.
Модуль математической обработки позволяет производить математические и некоторые логические операции с получаемыми данными, например, сделать сводку балансов и т.п.
Существуют модули для организации контроля обслуживания объектов, планирования работ, оповещения пользователей при возникновении событий и аварийных ситуаций на объектах по e-mail, SMS, а также с помощью Push-Up уведомлений. Есть возможность подключения модулей, выполненных по требованию Заказчика.
Таким образом, ИОС позволяет как дублировать информацию, получаемую диспетчером на Пульте управления СТМ, так и предоставлять ее прочим заинтересованным лицам, в формате привычном тому или иному подразделению РГК или ГРО.
Следующим программным продуктом, помогающим в эксплуатации объектов, стал web-портал "Диагностика работоспособности оборудования", предназначенный для автоматизированного наблюдения за работоспособностью технологического и телеметрического оборудования. Данный web-портал был интегрирован в современную HelpDesk систему, ориентированную на работу служб поддержки и сервисного сопровождения.
Web-портал "Диагностика работоспособности оборудования" позволяет осуществлять мониторинг работоспособности системы: контроллеров, каналов связи, сетевого оборудования, серверов и рабочих станций. Он проводит удаленную диагностику работоспособности систем телеметрии и телемеханики, а также контролируемого оборудования.
Создается единая база данных объектов с возможностью предоставления полной информации, включая состав шкафа телеметрии, серийные номера оборудования, версии прошивки контроллера и т.п.
Настраиваемая система автоматически формирует отчеты о работоспособности оборудования с привязкой к различным параметрам, таким как тип оборудования, регион внедрения и дата.
Рассмотренные выше продукты устанавливаются, как правило, в сетевом пространстве филиала РГК или ГРО, то есть они функционируют в так называемом "корпоративном облаке", и подключение к этим сервисам доступно при помощи организации защищенного доступа удалённого пользователя в корпоративную сеть.
Дальнейшим развитием платформы ИОС стала онлайн система мониторинга и управления технологическими объектами "WEB-Телеметрия". Данное программное решение предназначено для использования в публичной сети Интернет и предназначено для тех, кто не имеет возможности содержать свой дата-центр и соответствующее программное обеспечение или хочет сэкономить на этом.
В конечном итоге, пользователю систем мониторинга и телеметрии важна информация о технологическом процессе и текущем состоянии самого объекта, а затраты на эксплуатацию самого телеметрического оборудования для него являются не профильными. Клиенту нет необходимости заниматься приобретением, поддержкой и обслуживанием собственной инфраструктуры по сбору и обработке данных, что, в конечном счете, уменьшает общие издержки производства. Все процедуры по резервированию и сохранению целостности данных производятся провайдером "облачного" центра, который не вовлекает в этот процесс клиента и его персонал.
Стоит отметить, что несмотря на множество плюсов, сбои в работе дата-центров и каналов связи, обеспечивающих клиенту доступ в Интернет, возможны. Повышение надежности и отказоустойчивости - это цена услуги, за которую готов платить пользователь, и он сам вправе выбрать степень надежности и оптимизировать свои затраты. Но кроме этого, особо актуальными являются вопросы, связанные с безопасностью информации.
Безопасность при хранении и организации доступа является одним из самых основных вопросов при работе с "облаком" в отношении конфиденциальных, приватных и технологических данных, учитывая существующий уровень киберпреступности. Поэтому при организации "облака" вопросам безопасности уделяется особое внимание. Для ответственных систем данные передаются по защищенному каналу, а также с использованием алгоритмов шифрования, как коммерческих (AES, CAST, DES), так и ГОСТ.
Представленные выше решения позволяют эффективно решать вопросы, связанные с контролем технологического процесса и эксплуатацией оборудования, но охватывают лишь объекты одной принадлежности, то есть объекты того или иного филиала РКГ или ГРО. Одним из немаловажных вопросов является метрологическое обеспечение, в частности применение технических средств для обеспечения единства и требуемой точности измерений оборудования контролируемых объектов. Наиболее востребованной такой операцией является поверка средств измерений и подтверждение их соответствия метрологическим характеристикам. Прежде всего это касается средств учета расхода энергоносителей, в частности приборов учёта расхода газа.
Услуга поверки обычно никак не связана с функционированием филиалов РКГ или ГРО, кроме обязательного требования предоставления документов о ее выполнении на приборе учета, по которому происходят коммерческие расчеты по поставке энергоносителей. Услуги поверки оказывают и независимые компании, имеющие в своем составе сертифицированных специалистов и необходимое оборудование. Учитывая количество приборов учета расхода газа у юридических и физических лиц, РГО и РГК заинтересованы в систематизации данного процесса и в автоматизации процесса отслеживания поверенных приборов для исключения возникновения споров и судебных разбирательств по вопросам оплаты за поставку ресурса.
Именно для этих целей компанией АКСИТЕХ был разработан информационно-сервисный портал "Поверка Измерительных Средств". Портал эксплуатируется компанией "АМК-ЮГ", которая занимается предоставлением услуг поверки как промышленных, так и бытовых приборов учета расхода газа, а также прочих средств измерений.
В настоящий момент на портале "Поверка Измерительных Средств" реализована организация работ по поверке бытовых и промышленных приборов учета газа, ведение базы данных абонентов и реестра используемых приборов учета и их текущего статуса. Прием заявок автоматизирован и ведется их распределение по исполнителям работ. Выполнение и результат работ, включая фотофиксацию и геометку, контролируется. Формируются отчетные документы, происходит сбор и обработка статистики. интеграция данных в системы управления предприятием.
Еще одной немаловажной операцией, обеспечивающей безопасную эксплуатацию газового оборудования, является периодическое обслуживание ВДГО. Для систематизации обмена данными о проведении обслуживания ВДГО по действующим договорам был разработан программный модуль "ВДГО-Сервис". Модуль работает в составе сервисной программной платформы "Поверка Измерительных Средств".
Таким образом, информационно-сервисный портал "Поверка Измерительных Средств" и модуль "ВДГО-сервис" представляют собой "облачное" решение, которое в свою очередь может выступать площадкой для предоставления услуг по поверке и обслуживанию ВДГО от различных компаний и индивидуальных предпринимателей. Одним из основных преимуществ агрегатора является предоставление клиентам наиболее качественного и полного контента, а также удобный поиск по фильтрам и параметрам, включая стоимость оказания услуг, что позволит выбрать наиболее подходящего исполнителя работ.
Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что уже на сегодняшний день информационные технологии позволяют перенести контроль большинства производственных процессов в рамках деятельности РГК и ГРО в "облака", а некоторые из них, в основном связанные с непрофильной деятельностью, отдать на аутсорсинг. Это может стать основным шагом в направлении цифровизации экономики, позволяющей существенно повысить качество деятельности предприятия по сравнению с традиционными формами производства товаров и услуг.

Источник: АКСИТЕХ