В настоящей статье рассматриваются вопросы использования средств диагностики и удаленного мониторинга технического состояния оборудования узкополосных технологических радиосетей1 обмена данными, построенных на радиомодемах Dataradio T-96SR/T-Base (T-96SR), Integra-TR/I-Base, Guardian/T-Base (Guardian) Viper-SC/Viper-SC base station с целью повышения надёжности и живучести радиосети, а также сокращения эксплуатационных расходов. Представленные данные актуальны для построения технологических радиосетей сбора данных и управления нового поколения, в первую очередь, в топливной и электроэнергетике.

В настоящее время на территории Российской Федерации и ряда других государств СНГ развернуто и функционирует значительное количество технологических радиосетей обмена данными, использующих радиомодемы Dataradio T-96SR/T-Base (T-96SR), Integra-TR/I-Base, Guardian/T-Base (Guardian) и Viper-SC/Viper-SC base station. Общая численность эксплуатируемых портов составляет более 20 тысяч. Учитывая, что средний срок эксплуатации технологической радиосети составляет 12 лет, а передаваемая в такой радиосети информация относится, как правило, к категории критически важной, задача поддержания работоспособности такой радиосети является весьма актуальной.

Применяемое в составе технологических радиосетей обмена данными радиотехническое оборудование имеет, как правило, очень высокие характеристики надёжности. Однако несоблюдение условий (в первую очередь, нестабильные характеристики питающего тока, несоблюдение температурного режима и воздействие влаги) и правил эксплуатации приводят к преждевременному выходу аппаратуры из строя и сбоям в работе радиосетей.

С целью дальнейшего повышения надёжности функционирования технологических радиосетей используются специальные программные средства оперативного мониторинга и контроля технического состояния радиомодемов. Такие средства позволяют в близком к реальному масштабу времени удаленно контролировать рабочие параметры аппаратуры, выявлять отклонения в параметрах работы и, на этой основе, предупреждать о возможных сбоях и выходах из строя. В результате появляется возможность предотвращения сбоев и дорогостоящих долговременных перерывов в работе технологической радиосети за счет своевременной замены и восстановления работоспособности аппаратуры до ее полного выхода из строя.

Обычно вышеуказанные программные средства базируются на использовании встроенной функции автономной диагностики радиомодемов. Такое техническое решение, направленное на повышение надёжности технологических радиосетей обмена данными, реализовано в программно-техническом комплексе (ПТК) «Балтика», имеющим государственную регистрацию в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (свидетельство № 2009620215).

ПТК «Балтика» предназначен для мониторинга состояния и под­дер­жа­ния эксплуатационной готовности стационарной техноло­ги­чес­кой ра­дио­сети обмена данными УКВ-диапазона на радио­модемах Dataradio T-96SR/T-Base (T-96SR), Integra-TR/I-Base, Guardian/T-Base (Guardian) и Viper-SC/Viper-SC base station. В настоящее время ПТК используется для мониторинга технического состояния аппаратуры радиосетей сбора данных и управления:

  • линейной теле­механикой магист­ра­ль­ных про­дук­то­проводов;

  • средствами авто­ма­ти­зации районов газо- и нефте­до­бычи;

  • аппаратурой контроля и управления элек­т­ри­ческими сетями;

  • технологическими процессами в добы­ваю­щей и перерабатывающей промышленности;

  • железнодорожной напольной автоматикой;

  • инженерными сетями энерго-, газо-, водо- и теплоснабжения;

  • очистными сооружениями;

  • шлюзами и заслонками оросительных каналов;

  • средствами сбора сейсмической и метео­ро­логической информации;

  • устройствами анализа радиационной и хи­ми­ческой обстановки.

ПТК состоит из технических средств сопря­же­ния аппаратуры базовых станций технологической радиосети с магистральными каналами пере­дачи данных и программно-технических средств сбора, отобра­же­ния, обработки и хранения диагности­чес­кой информации, разворачиваемых в пунктах диспет­чер­ского управления и связи.

ПТК обеспечивает ав­то­ма­ти­чес­кий сбор, обра­бо­т­ку по заданным алгорит­мам в оперативном режи­ме и ото­бражение данных о со­с­то­я­нии радиосети с при­вяз­кой ко времени. Данные о техническом состоянии аппаратуры автоматически передаются с каждым сообщением от удаленного контролируемого пункта и на диагностический порт базовой станции, откуда они поступают в обработку. Программа обработки данных производит анализ информации по следующим ос­нов­ным служебным и техническим параметрам:

  • идентификационный номер устройства;

  • температура внутри корпуса;

  • напряжение питания;

  • уровень сигнала, принимаемого базовой стан­цией радиосети от удаленного устройства;

  • излучаемая мощность передатчика;

  • мощность обратной волны.

ПТК «Балтика» позволяет:

  • следить за целостностью и качеством ка­на­лов технологической радиосети обмена данными;

  • контролировать рабочие параметры радио­тех­нической аппаратуры;

  • извещать оператора о нештатной работе ка­на­лов об­мена данными;

  • выявлять сбои в функционировании основ­ной электросети.

Программный комплекс имеет архитектуру «клиент-сервер» и функционирует на основе СУБД MS SQL Server, в том числе, на вычислительных отказоустойчивых комплексах повышенной надёжности и живучести, которые будут описаны ниже.

Проектная емкость ПТК составляет 250 ба­зо­вых стан­ций и 1000 удаленных контролируемых объек­тов, све­денных в единую ра­дио­­сеть с иерар­хи­чес­кой структурой и распределенной системой управления при подключении оборудования по последовательному порту. При подключении по интерфейсу Ethernet количество объектов в радиосети не ограничивается.

Комплекс обеспечивает формирование и ве­де­ние пас­портов объектов технологической радиосе­ти, учёт их ос­нащения аппаратурой свя­зи и пере­да­чи данных, хра­не­ние и получение данных о при­ме­няемых вспо­мо­га­те­ль­ных техни­чес­ких сред­с­т­вах и антенно-фидерных устройст­вах. Хранимые в памяти ПТК данные о техническом оснащении объектов связи позволяют сократить сроки восстановления их работоспособности при сбоях и авариях, повышая живучесть радиосети.

Ие­рар­хичес­кая стру­­ктура радио­се­ти фор­ми­ру­е­тся и отображается на экране оператора автомати­чес­ки на ос­но­ве данных, внесен­ных в базу, и изменяется в интер­ак­ти­вном ре­жиме пер­со­налом, до­пу­щенным к выпол­не­нию дан­ной функ­ции.

4

3

1

5

Описание элементов управления:

Выпадающий список для выбора типа объектов отображаемых на дереве объектов (2).
Дерево объектов. В зависимости от типа объектов отображает информацию либо в виде дерева, либо в виде списка.
Панель с информацией о состоянии объекта выделенного на дереве (2).

Панель инструментов.

Drag Hand 16 n g Панорамирование.
Zoom In 16 n g Приблизить.
Zoom Out 16 n g Отодвинуть.
Zoom 100 Percent 16 n g Показать все.
Search Previous 16 n g Предыдущий масштаб.
Карта с объектами системы.

Рис.1. Окно модуля карты с объектами технологической радиосети обмена данными состояния объектов системы (информационные панели)

Система разграничения доступа позво­ля­ет соз­да­вать и сопровождать рабочие профили пользова­телей, обес­пе­чивая решение функцио­наль­ных задач диспетчера и оператора радиосети. Послед­ний име­ет доступ к выпол­не­нию комп­­лекса анали­ти­чес­ких задач с целью оценки параметров работы радио­сети и отдельных уст­ройств, функциони­рую­щих в ее составе, за оп­ределенный пе­ри­од време­ни. В пол­ном объеме в составе ПТК разворачива­ются и функци­о­нируют рабочие места диспетчера (дежурного инженера), опера­тора, адми­ни­ст­­ра­тора и учебное рабочее место.

Программное обеспечение (ПО) ПТК позволяет вос­про­из­во­­дить работу радио­се­ти за заданный период и ис­пользо­вать его в инте­ре­сах обу­че­ния персо­на­ла на ре­а­ль­ных данных без вмешатель­с­тва в текущую ра­­боту, обеспечивая выполнение организационных мероприятий, направленных на повышение надёжности и живучести радиосети.

ПО ПТК производит сбор, анализ, отображе­ние и архи­ви­ро­вание информации, обеспечивая:

  • конфигурирование (описание структуры) ПТК мо­ниторинга технологической радиосети обмена дан­ными, установку пороговых зна­че­ний для изме­ря­емых параметров оператив­ной диагностики;

  • слежение за поступлением данных оператив­ной диагностики устройств пе­ре­дачи данных на ос­но­ва­нии их идентифи­каторов и выдачу сиг­нала «авария» при про­па­да­нии этих данных;

  • анализ значений данных опера­ти­в­ной диаг­но­с­тики устройств пе­ре­дачи дан­ных отно­­си­­тельно по­роговых значений и формирование сиг­на­ла «ава­рия» при их выходе за установленные пределы;

  • анализ данных оперативной диагности­ки для кос­вен­ного определения исправности абонентских ра­дио­мо­демов, работающих через удаленные рет­ран­сляторы технологической радиосети обмена дан­­ными, не под­клю­ченные непосредст­вен­но к ком­п­­лексу мони­то­ринга;

  • ведение журнала аварий, фор­ми­ро­ва­ние и представление отчетов по видам аварий и времени их возник­но­ве­ния;

  • анализ изменений данных оперативной диаг­нос­ти­ки с целью предсказания возможных аварий­ных си­ту­а­ций и сбоев.

1

Информационные панели.

Рис. 2. Окно модуля мониторинга состояния объектов системы (информационная панель).

1

Консоль событий. Отображает информацию о состоянии всех объектов.

Рис.3. Окно модуля мониторинга состояния объектов системы (консоль)

Данные о применяемых в ПТК «Балтика» индикаторов состояния объектов или их параметров представлен ы в Таблице 1.

Таблица. 1

Объект без параметров Объект с параметрами (модем) Параметр
Light Green Round 24 n g Норма Все дочерние объекты в норме Все параметры объекта в норме Значение параметра в норме
Light Yellow Round 24 n g Предупреждение Хотя бы один дочерний объект в состоянии предупреждения Хотя бы один параметр объекта близок к предельному значению Значение параметра приблизилось к своему пределу
Light Red Round 24 h g Авария Хотя бы один дочерний объект в состоянии аварии Хотя бы один параметр объекта превысил либо стал равен предельному значению Значение параметра больше либо равно предельного значения
Light Grey Round 24 n g Не обслуживается Все дочерние объекты не обслуживаются2 Объект не обслуживается Нет информации

Применение ПТК «Балтика» по­вы­шает опе­ра­тивность реагирования на во­з­­мож­ные сбои в работе технологи­чес­кой ра­дио­сети об­мена данными и на досто­верность ин­фор­мации, используе­мой при при­ня­тии ре­ше­ний по восстанов­ле­нию ее ра­бо­­тоспо­соб­ности. Он обеспечивает снижение экс­п­луата­цион­ных за­трат, свя­зан­­ных с поддер­жа­ни­ем радиосети в высо­кой опе­ра­тив­ной готовности, оп­ти­ми­зацию тех­нолог­и­чес­ких про­цес­сов за счет распределе­ния обязанно­с­тей между подразделе­ни­я­ми АСУ и связи при про­ве­де­нии ремонтно-восста­но­­ви­те­льных мероприятий.

Комплекс позволяет организовать надеж­ную эксплуатацию крупных технологических радиосе­тей и автоматизировать процесс мониторинга их техничес­ко­го состояния и параметров работы, по­вы­шая надёжность и безопасность функционирования уп­равляемых и контролируемых объектов.

Таким образом, перспективные программные решения позволяют повысить надёжность и живучесть технологических радиосетей обмена данными за счет превентивного выявления возможных сбоев в работе и аварий, сокращения сроков ликвидации их последствий и непрерывного контроля технического состояния радиотехнического оборудования в масштабе времени, близком к реальному.