Modern information systems for the engineering networks.pdf С развитием современных информационных технологийпоявилась возможность создавать комплексы, способныепомогать задачам управления такими крупными системами,как инженерные сети. Такие комплексы выполняют функ-ции проектирования, инвентаризации, моделирования, атакже информационной поддержки экспертных оценок ипринятия решений.Разработчиками и исследователями предлагается боль-шое число различных решений. Однако они сильно разнятсяпо своим параметрам, возможностям и, в конечном итоге,по практической применимости для решения насущных иперспективных задач, встающих при управлении инженер-ными сетями.БАЗОВЫЕ КЛАССЫ СИСТЕМВ настоящее время сложился определенный кругбазовых систем, используемых для инженерных се-тей. Исторически первыми здесь были системы авто-матизированного проектирования (САПР), при помо-щи которых разрабатывались проекты отдельныхэлементов сетей, а также специализированные систе-мы для проектирования инженерных сетей. На дан-ном этапе решался достаточно узкий круг задач, апредприятия, эксплуатирующие инженерные сети, та-кими системами не пользовались ввиду их совершен-ной непригодности для решения большинства опера-тивных задач управления [1].Другим проблемно-ориентированным классомсистем можно назвать разработку баз данных, при-званных обслуживать инвентаризационные запросы,работу с потребителями и другие задачи. Как прави-ло, такие разработки оставались уникальными, единаяметодология построения оставалась на уровне созда-ния ER-моделей для данного конкретного заказчика.Кроме того, оторванность таких систем от оператив-ной инженерной информации делало такие системыограниченно пригодными [2].Следующим независимым классом систем, приме-ненных для инженерных сетей, стали геоинформаци-онные системы (ГИС). Эти системы отвечали потреб-ностям пространственного моделирования инженер-ных сетей, их взаимной увязке с объектами окру-жающего мира. Однако при использовании ГИС вста-ет ряд проблем. Инструментальные ГИС в чистом ви-де не могут решать специфические задачи моделиро-вания и расчета. Для решения этих задач требуютсядополнительные модели, алгоритмы и встроенныепроцедуры [3 - 5].Для решения задач, связанных с расчетом пара-метров функционирования, расчета режимов и пове-дения сети в исключительных случаях независимобыли созданы специализированные системы. Ониимеют встроенные средства создания принципиаль-ных схем и внутренние базы данных, содержащиетолько информацию, необходимую для расчетов [6].Несмотря на большую значимость получаемых ре-зультатов, эти системы остаются зачастую оторван-ными от реальной информации о том, что из себяпредставляет сеть, и решают задачи расчета на до-вольно грубом приближении к ней [7].Все вышесказанное указывает на то, что в отдель-ности данные классы систем не могут комплекснорешить задачу информационной поддержки инженер-ных сетей. Как следствие были предложены различ-ные подходы к решению данной проблемы, а именнопостроение специализированных систем.СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫПервый подход к решению этой проблемы состоитв создании информационной системы, внутри которойбудет реализована специализированная ГИС. Приме-ром такого подхода являются информационные систе-мы, разрабатываемые в ИВЦ «Поток» [6] и компанией«Политерм». Обоснованием такого подхода являетсято, что каждая конкретная область сетевой инфра-структуры имеет свои задачи и особенности. Именноэти особенности диктуют выбор инструментария, приэтом вряд ли удается согласовывать функциональныетребования, предъявляемые к таким системам. Поэто-му единственным (в данном понимании) решением бу-дет создание локальных и отраслевых ГИС специаль-ного назначения, а наилучшим способом их интегра-ции является разработка принципов представленияобъектов муниципальной инфраструктуры и разработ-ка обменных форматов на основе этих принципов.Второй подход заключается в интеграции универ-сальных инструментальных ГИС или САПР и другихпрограммных комплексов с применением методовсистемной интеграции. Проблема интеграции про-граммных средств, опирающихся на общую информа-ционную базу, является ключевой для многих пред-приятий. В настоящее время создание их затруднено,так как специализированные программы моделирова-ния и расчета являются недостаточно открытыми и ихинтеграция на основе современных принципов и тех-нологий невозможна или затруднена [8].У каждого подхода есть свои плюсы и минусы. Впервом случае собственная система более открыта, иразработчикам более удобно создавать информацион-но-расчетные приложения, но требуется созданиеподсистемы, выполняющей стандартные функцииГИС, которые уже реализованы во многих инстру-ментальных системах. Во втором случае созданиесистемы обходится меньшими трудовыми и финансо-выми затратами, кроме того, программная системареализуется на более качественном уровне [9].ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМВ настоящее время на рынке представлено не-сколько видов систем, используемых для информаци-онной поддержки инженерных сетей:- САПР;- системы управления инженерными сетями;- ГИС.САПР - это достаточно хорошо развитая областьпрограммного обеспечения, в которой специализиру-ются такие известные фирмы, как AutoDesk Limited[10], Seli, Intergraph, DesignCAD, MicroStation, Bentleyи другие.САПР-системы поддерживают большой списокустройств ввода-вывода, позволяют работать со слоя-ми и имеют много других достоинств, но не способныобеспечить удобную работу с большими массивамипространственной информации, и в частности с кар-той. Правда, в последних версиях САПР-систем также, как и в ГИС появилась возможность работать сбазами данных и с картами [11]. Основным отличиемот ГИС является то, что в ГИС данные в пределах од-ного слоя однородны, а в САПР - нет.Важным моментом является то, что САПР, как пра-вило, не предоставляет развитых средств подключениябаз данных, что сильно затрудняет организацию спе-циализированных систем, имеющих сложную модельданных, реализованную на базе внешней СУБД.ГИС. Такого рода системы связаны прежде всего сзадачами природопользования, а также территориаль-ного планирования и управления. Одним из первыхразработчиков ГИС был Институт исследования сис-тем окружающей среды (ESRI) в США. В России та-кого рода системы также появились впервые в орга«Водоснабжение и водоотведение» (ИГС «WSInventory»), «Теплоснабжение» (ИГС «HeatGraph»),«Газоснабжение» (ИГС «GasGraph») [6,12]. Такжеследует отметить разработки компании «Политерм»:ГИС Зулу и системы теплового расчета на ее базе.Информационные системы по дорожным сетям пред-ставлены разработками ГП РосДорНИИ, ОАО «Терра»(Воронеж), МАДИ (ГТТУ) и др. [13 - 15]. Подробныеобзоры данных систем приведены в [16, 17].Из числа зарубежных фирм можно выделитьHaestad Methods, Inc с системами, посвященнымигидравлическим расчетам WaterCAD и Cybernet. Сис-тема ODULA 2.0 (фирма HYDROINFORM Prague)предназначена для строительства сетевой модели во-допроводной сети. Для анализа информации, описы-вающей телефонную сеть, можно назвать разработкуфирмы АОЗТ «Резидент» - COPPER MAP 1.0. Систе-мы семейства SmallWorld фирмы GE NetworkSolutions предназначены для электрических, водопро-водных, тепловых и газовых сетей [31]. СистемаFRAMME (фирма Intergraph) предназначена для по-строения моделей любых инженерных сетей и созда-ния информационных систем на их базе. СистемаAutoPLANT (фирма Rebis совместно с BentleySystems, Inc.) предназначена для пространственного иинформационного моделирования сложных трубо-проводных и электрических сетей и одновременно яв-ляется по сути специализированной системой проек-тирования.К основным функциям дополнительных модулей,предназначенных для моделирования инженернымисетями, можно отнести:- построение трехмерных моделей инженерных се-тей;- работу с телеметрической информацией;- работу со схемами, планами, разметкой сооруже-ний и оборудования;- ведение архива повреждений и изменения пара-метров;- выполнение технологических расчетов;- выдачу рекомендаций по локализации аварий;- моделирование переключений.Для моделирования дорожных сетей используютсяболее изощренные надстройки, моделирующие доро-ги в виде ориентированных графов, учитывающихтранспортные развязки [34].СРАВНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМДля сравнения необходимо выделить ряд факто-ров, которые будут являться существенными при вы-боре какого-либо решения. К ним относятся: стои-мость, функциональная полнота, модели и алгоритмы,используемые в системе.В [29,30] приведены общие требования, предъяв-ляемые к базовым возможностям информационныхсистем для инженерных сетей:- наличие схематического представления сети симитацией состояния элементов и участков сети;- наличие геометрического представления сетиПриведенное рассмотрение показывает, что ниодин из классов продуктов не может претендовать нароль лучшей системы для управления инженернымисетями, так как они либо не решают все необходимыезадачи, либо решают их недостаточно удобно и эф-фективно.ЗАКЛЮЧЕНИЕПроведенный обзор позволяет сделать следующиевыводы. В настоящее время существует тенденция ис-пользования неспециализированных базовых про-граммных комплексов - ГИС и САПР - для построенияна их основе систем информационного моделированияинженерных сетей. В то же время на практике такжеимеют место специализированные комплексы, обла-дающие широкими возможностями по поддержаниюдетально проработанной и непротиворечивой модели.Однако такие комплексы, как правило, имеют оченьвысокую цену и требуют больших вычислительных ре-сурсов. В то же время современные настольные систе-мы ГИС и САПР имеют все необходимые средства дляинтеграции в информационные комплексы.Все это позволяет сделать вывод о целесообразно-сти и эффективности построения систем информаци-онного моделирования с использованием универсаль-ной ГИС, имеющей средства интеграции и предназна-ченной для выполнения таких подзадач, как отобра-жение данных и пространственный анализ.

Скачать электронную версию публикации