Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

• Аннотация
• Введение
• Глава 1. Анализ предметной области
• 1.1 Раскрытие ключевых понятий
• 1.2 Элементы бизнес-процессов энергетического менеджмента
• 1.3 Описание существующих информационных систем
• 1.4 Сравнительная характеристика существующих систем
• Глава 2. Проектирование архитектуры информационной системы
• 2.1 Спецификация требований
• 2.2 Построение диаграммы прецедентов
• 2.3 Диаграмма классов
• 2.4 Проектирование схемы взаимодействия
• 2.5 Проектирование схемы базы данных
• 2.6 Проектирование форм информационной системы
• Глава 3. Разработка прототипа информационной системы
• 3.1 Описание бизнес-процессов информационной системы
• 3.2 Разработка прототипа
• 3.2.1 Разметка форм
• 3.2.2 Взаимодействие с базой данных
• 3.2.3 Выбор технологии
• 3.2.4 Программная реализация прототипа
• 3.3 Проверка системы с использованием реальных данных
• Заключение
• Список сокращений
• Библиографический список
• Приложение А. Техническое задание
• Приложение Б. Спецификация прецедентов
• Приложение В. Код программы


Введение

энергетический информационный база данные

Энергетический менеджмент - это комплекс мер, вводимых в различных отраслях потребления энергоресурсов, для повышения энергетической эффективности. Данный комплекс мер регламентируется международным стандартом энергетического менеджмента ISO 50001, в котором описаны нормы и правила, необходимые при внедрении системы энергетического менеджмента. Основываясь на примерах мировой практики и международных стандартов в области управления энергосбережением, формируется статистика, которая доказывает, что процессы энергоменеджмента являются достаточно актуальными на рынке. Но, доступность таких ресурсов как электроэнергия, вода, газ и многих других позволяет российским предприятиям не задумываться об их экономии, вследствие чего возникает низкая эффективность производимых продуктов. Подобные продукты являются невостребованными на международной арене, что останавливает развитие предприятий. Существующие зарубежные ИТ системы для внедрения стандарта энергоменеджмента на предприятиях в России являются достаточно дорогостоящими и многие предприятия не в состоянии приобретать их. Вследствие чего, возникает спрос на российские аналоги систем, удовлетворяющие всем требованиям международного стандарта энергетического менеджмента.

Безусловно, процедура внедрения стандарта энергетического менеджмента на предприятии требует определенных затрат. Но, стоит отметить, что данные инвестиции позволяют компаниям производить операции на международной арене. Другими словами, иностранные компании не будут заинтересованы в приобретении российских товаров, понимая, что данные компании производят свой продукт с низкой энергетической эффективностью, что, в свою очередь, влечет несоответствие цены и качества предоставляемого продукта. Но, несмотря на это, предприятия в России не заинтересованы в получении международного сертификата, который доказывает качество их продукта и позволяет развивать их бизнес.

Таким образом, проблемой исследования является:

· незаинтересованность предприятий в ведении энергетического менеджмента;

· отсутствие конкурентоспособных российских решений в области энергетического менеджмента.

Объектом исследования является процесс энергетического менеджмента в соответствии с международным стандартом ISO 50001.

Предмет исследования - информационная система автоматизации бизнес-процесса энергетического менеджмента.

Цель исследования: спроектировать архитектуру информационной системы энергетического менеджмента, соответствующую требованиям международного стандарта.

Задачи исследования:

1. Анализ предметной области, обзор и характеристика основных функциональных элементов системы энергетического менеджмента.

2. Моделирование бизнес-процесса энергетического менеджмента с использованием языка UML.

3. Проектирование форм информационной системы.

4. Разработка прототипа информационной системы.

Методом исследования в работе будет выявление компонентов информационной системы в соответствии с международным стандартом ISO 50001.

Этапы исследования:

1. Выявить компоненты ИС.

2. Проанализировать выявленные компоненты.

3. Спроектировать архитектуру ИС в соответствии с выделенными компонентами.

4. Разработать прототип, отражающий основные компоненты международного стандарта.

Будущее исследование имеет определенную значимость по причине того, что анализируемая сфера является востребованной на предприятиях в большинстве развитых стран мире. Потенциал данного исследования позволяет ориентироваться на разработку собственного продукта с целью дальнейшего получения прибыли.

В работе необходимо будет сравнить и выявить отличительные особенности существующих систем и определить конкурентоспособные преимущества проектируемой системы. Таким образом, проектирование архитектуры информационной системы будет выполняться с учетом всех требований, предъявляемых к современным ИС.



Глава 1. Анализ предметной области

1.1 Раскрытие ключевых понятий

При выполнении исследования проектирования информационной системы энергетического менеджмента, мы, в большей степени, будем сталкиваться со следующими ключевыми понятиями:

· информационная система;

· средство проектирования.

1) Информационная система.

С точки зрения профессора Макаровой Н. В., под информационной системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов [7]. Система - это некоторая целостность, состоящая из взаимозависимых элементов и удовлетворяющая следующим двум требованиям:

1. Поведение каждого элемента системы влияет на поведение системы в целом, и существенные свойства системы теряются, когда она расчленяется.

2. Поведение элементов системы и их воздействие на целое взаимозависимы, и существенные свойства элементов системы при их отделении от системы также теряются (Гегель писал о том, что рука, отделенная от организма, перестает быть рукой, потому что она не живая).

Понятие информационной системы используется для описания и применения средств автоматизации сбора, хранения, поиска и представления информации. С точки зрения подхода к определению информационной системы, нам необходимо рассмотреть концепцию исследования и проектирования информационной системы. Данная концепция ссылается на первоначальные этапы создания ИС, когда проектировщику необходимо понимать, кто является конечным пользователем проектируемого продукта.

Определения информационной системы вводились параллельно с развитием теории систем, в которой первые определения системы опирались на подход к исследованию и проектированию, базирующийся на отображении пространства состояний и поиске мер близости на этом пространстве, рассказывает профессор Волкова В. Н. В последствии, в определениях начали учитывать понятие цели и наблюдателя - лица, принимающего решения. Понятие цели, как и понятие самой информационной системы, может трактоваться по-разному. В зависимости от сферы деятельности, где внедряется ИС, определяется понятие цели. Таким образом, общее понятие информационной системы может интерпретироваться с учетом назначения, вида информационной системы, условий ее разработки.

Техническую сторону информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами. Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку. Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения [2]. Структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем:

· информационное обеспечение;

· программное обеспечение;

· техническое обеспечение;

· математическое обеспечение;

· правовое обеспечение;

· организационное обеспечение.

При проектировании ИС необходимо учитывать все структурные составляющие, что позволит создать гибкую систему, способную адаптироваться под различные особенности предприятий. Информационная система энергетического менеджмента, внедряемая на предприятиях, требует соответствия, как определенным нормам производств, так и международным стандартам. В нашем случае, проектируемый продукт должен соответствовать международному стандарту энергетического менеджмента ISO 50001, в котором определены все требования по экономии ресурсов для предприятий. Следовательно, целью нашей информационной системы является создание необходимых условий работы на предприятиях для ведения энергетического менеджмента, где наблюдателем - лицом, принимающем решения - всегда будет являться сотрудник предприятия.

2) Средство проектирования.

При создании сложных информационных систем зачастую очень трудно понять требования заказчика. Они могут быть сформулированы некорректно, а в процессе анализа конкретных бизнес-процессов даже измениться. Поэтому, современные средства проектирования информационных систем призваны свести все возможные разногласия с заказчиком уже на этапе создания проекта. Средством проектирования является программное обеспечение, позволяющие с удобством создавать проекты ИС. Соответственно, понятие проектирование, в общем смысле, отображает процесс создание этих проектов, прототипов, прообразов предлагаемых или возможных объектов, состояний. С технической точки зрения, проектирование - это разработка проектной, конструкторской и другой технической документации, предназначенной для осуществления строительства, создания новых видов и образцов, утверждает кандидат физико-математических наук Инюшкина О. Г. В процессе проектирования выполняются технические и экономические расчеты, схемы, графики, пояснительные записки, сметы, калькуляции и описания [5]. Существует два основных подхода к проектированию систем:

1. Стихийная автоматизация (подход «снизу-вверх»).

2. Системное проектирование (подход «сверху-вниз).

Одним из первых подходов к проектированию ИС являлся подход «снизу-вверх», который отчасти сохраняется и сегодня. В основе этого подхода - создание набора приложений, наиболее важных в определенный момент для поддержки деятельности организации. Основной целью этих проектов было обслуживание текущих потребностей конкретного предприятия, а не создание тиражируемых продуктов [5]. Существенным недостатком такого подхода являются проблемы, возникающие при объединении существующих систем. Противоположностью стихийной автоматизации является системное проектирование. Системное проектирование заключается в реорганизации управления и перепроектирования всей корпоративной информационной системы, которые наилучшим образом достигают целей управления. К этапам данного подхода относится:

1. Определение целей и задач управления организаций.

2. Создание модели организации, главное требование к которой - системная целостность; каждое изменение элемента модели требует перепроверки и согласования как «сверху-вниз», так и «снизу-вверх».

3. Создание корпоративной ИС на основе этой модели.

Основным недостатком системного подхода к проектированию является трудоемкость поддержания целостности модели.

При описании систем так же существуют две известных парадигмы проектирования, использующие разные подходы:

· структурная (процессно-ориентированная), основанная на каскадной (водопадной) модели жизненного цикла ИС;

· объектно-ориентированная, основанная на итеративной модели жизненного цикла ИС.

В нашем исследовании мы будем основываться именно на объектно-ориентированном подходе, который предоставляет возможность создавать устойчивое к изменениям программное обеспечение, что обеспечивает более высокий уровень уверенности в его корректности, способствуя снижению рисков при разработке сложных систем. Объектно-ориентированные методы более уместны для решения масштабных задач. В ситуациях, где вероятность изменения данных выше, чем изменение функциональности, объектные методы будут более подходящими.

1.2 Элементы бизнес-процессов энергетического менеджмента

На фоне глобальных изменений климата, проблема экономии ресурсов становится достаточно острой. В настоящее время ограниченность энергоресурсов, так или иначе, затрагивает все государства. Во многих развитых странах вопросу эффективного распределения потребляемых ресурсов уделяется отдельное внимание. Безусловно, введение программы рационального распределения ресурсов требует определенных затрат перед компаниями, но, при систематическом подходе, доход этих предприятий будет только увеличиваться. Систематический подход подразумевает проведение необходимых работ, временные промежутки которых стремятся к минимуму. Такие работы строго регламентируются и должны удовлетворять международному стандарту в сфере энергетического менеджмента ISO 50001. Данный стандарт определяет нормы и правила, введение которых позволяет предприятиям максимально сокращать издержки при производстве собственных продуктов. ISO 50001 - международный стандарт, созданный Международной организацией по стандартизации для управления энергосистемами, который определяет требования для установки, внедрения, сопровождения и улучшения системы энергоменеджмента, цель которой -- позволить организации следовать системному подходу в достижении последовательного улучшения энергосистемы, включая энергоэффективность, энергобезопасность и энергопотребление [9]. Стандарт ISO 50001 основан на модели системы менеджмента, направленной на постоянное улучшение. Применяется совместно с другими, хорошо известными стандартами, такими как ISO 9001 (управление качеством) или ISO 14001 (экологический менеджмент), что позволяет организациям интегрировать энергетический менеджмент в их общие усилия по повышению качества производимой продукции [9]. Международный стандарт ISO 50001 введен в 2011 году и содержит следующие основные требования к организациям:

· разработки политики более результативного использования энергии;

· корректировки целей и задач в соответствии с политикой;

· использования данных для более полного понимания того, как лучше использовать энергию, и для принятия соответствующих решений;

· измерения результатов;

· анализа того, насколько эффективно работает политика;

· постоянного улучшения энергетического менеджмента.

Стандарт ISO 50001 снабжает любую организацию, независимо от её размера, территориального или географического положения, полноценной стратегией действий в менеджерской и в технических областях с целью повышения эффективности энергосистемы организации. Сертификация предприятий в соответствии со стандартом обеспечивает:

· прозрачность и объективность оценки эффективности энергопотребления;

· сокращение издержек;

· возможность участия в тендерах. На многих международных рынках наличие данного сертификата обязательно;

· укрепление имиджа и репутации организации;

· повышение конкурентоспособности организации;

· снижения загрязнения окружающей среды и сохранение природных ресурсов.

Стандарт основывается на технологии, известной как цикл по постоянному улучшению PDCA:

· планирование (plan) - проведение энергетического анализа и определение базовых критериев, показателей энергетической результативности, постановка целей, задач и разработка планов мероприятий, необходимых для достижения результатов, которые улучшат энергетическую результативность в соответствии с энергетической политикой организации;

· осуществление (do) - внедрение планов мероприятий в области энергетического менеджмента;

· проверка (check) - мониторинг и измерение процессов и ключевых характеристик операций, определяющих энергетическую результативность, в отношении реализации энергетической политики и достижения целей в области энергетики, и сообщение о результатах;

· действие (act) - принятие действий по постоянному улучшению результативности деятельности в области энергетики и системы энергетического менеджмента.

Внедрение системы энергетического менеджмента на предприятии должно начинаться с документального оформления решения руководства о создании системы энергоменеджмента на предприятии. Для этого необходимо:

1) Издать приказ о создании системы энергоменеджмента на предприятии с конкретным определением ее целей и ближайших задач.

2) Назначить руководителя службы энергоменеджмента, вменив ему в обязанность определение основных процессов управления использованием энергоресурсов, реализацию поставленных задач, организацию работ и поддержание в рабочем состоянии процессов управления, координацию деятельности рабочей группы по энергосбережению.

3) Создать рабочую группу по энергосбережению, включив в ее состав руководителей всех подразделении? и технических работников, обеспечивающих реализацию процессов управления энергопользованием.

4) Принять Положение о порядке учета затрат на проведение мероприятии? по повышению энергоэффективности и определению экономического эффекта от проведенных мероприятии?.

5) Принять Положение о порядке использования средств, получаемых в результате экономии при проведении мероприятии? повышения энергетической эффективности.

Затем следует определить исходное состояние и подготовить программу энергосбережения, оценив эффективность использования энергетических ресурсов и надежность работы энергокомплекса предприятия в целом. Для этого необходимо:

1) Собрать исходные данные по использованию энергии и энергоресурсов во всех подразделениях предприятия.

2) Провести анализ использования энергии на аналогичных производствах и предприятиях конкурентов.

3) Провести анализ использования энергии на предприятии и выявить сферы наибольшей и наименьшей эффективности.

4) Определить долю энергозатрат в структуре себестоимости продукции, полуфабрикатов.

5) Определить перспективы использования энергии и энергоресурсов с выделением первоочередных и перспективных мероприятии?.

6) Подготовить отчет об оценке эффективности и надежности работы энергокомплекса с проектом программы повышения энергоэффективности.

7) В проекте программы повышения энергоэффективности привести конкретные мероприятия, сроки их исполнения, расчет предполагаемого эффекта от сокращения энергозатрат и повышения надежности.

8) Определить целевые показатели исполнения Программы и, при необходимости, индикаторы ее исполнения по предприятию в целом и по подразделениям в отдельности.

9) В приложения программы включить мероприятия по повышению энергоэффективности по подразделениям с указанием мероприятии? и состава исполнителей.

При реализации программы следует:

· мотивировать работников на исполнение мероприятии? программы;

· обеспечить регулярное проведение совещании? по реализации программы на уровне предприятия и в подразделениях. В работе совещании? должны принимать участие члены рабочих групп по энергосбережению;

· ввести еженедельный энергоаудит в подразделениях предприятия. Энергоаудит не должен иметь формальный характер и может быть обеспечен рабочими группами по энергосбережению в подразделениях;

· обеспечить мониторинг исполнения мероприятии? по реализации целевых показателей программы.

Далее необходимо провести оценку результатов исполнения программы и внести коррективы:

· оценить результаты исполнения программы в части повышения надежности работы энергокомплекса предприятия;

· оценить экономическую эффективность проведения мероприятии? повышения энергоэффективности;

· подготовить отчет о результатах реализации программы. Отчет должен содержать сведения об этапах исполнения программы и может относиться к определённой дате при еще не законченной программе;

· на совещании рабочей группы по энергосбережению провести анализ исполнения мероприятии? повышения энергоэффективности и принять рекомендации по дальнейшему планированию работ;

· принятие корректив к исполнению программы и определение источников финансирования. Задействовать в финансировании новых мероприятии? повышения энергоэффективности накопленную экономию средств в результате проведения предыдущих мероприятии?;

· обеспечить материальное и моральное вознаграждение участников завершенных работ из средств полученной экономии.

Системы энергосбережения на предприятиях являются довольно перспективным направлением развития промышленности. По своей структуре - это комплекс взаимодействующих и взаимосвязанных элементов организации по внедрению энергетической политики, постановке целей и задач, разработке мероприятии? по достижению поставленных целей, а также реализация поставленных задач в этом направлении. Система энергоменеджмента включает в себя следующие моменты:

· энергоснабжение;

· измерение, документирование и ведение необходимой отчетности об использовании энергии;

· выбор и закупка оборудования для производства энергии, процессов и систем.

В целом, при внедрении системы энергоменеджмента необходимо пройти через следующие этапы:

1) Выполнение предварительного аудита в системе управления.

2) Разработка системы энергоменеджмента и внедрение ее? в соответствии со стандартом ISO 50001.

3) Выполнение внутренних аудитов компании. Анализ эффективности системы энергетического менеджмента. Предсертификационный аудит.

4) Сертификационный аудит (производится согласно контракту с сертификационным органом).

Внедрение системы энергетического менеджмента на предприятии обеспечивает следующие преимущества:

· расширяет и структурирует понимание значимости процессов использования энергии;

· обеспечивает системный структурированный подход к процессу интегрирования эффективного потребления энергии в корпоративную культуру, а также в практику каждодневного управления в промышленности;

· формирует планы для постоянного улучшения энергетических показателей;

· является организационной основой и структурой для постоянной работы по улучшению энергетических показателей независимо от смены персонала.

В результате внедрения системы энергетического менеджмента по стандарту ISO 50001 обеспечивается:

· повышение инвестиционной привлекательности предприятия;

· снижение расходов потребляемых ресурсов;

· оперативное управление энергопотреблением и затратами.

1.3 Описание существующих информационных систем

На мировом рынке уже существуют определенные информационные системы энергетического менеджмента, которые разработаны для учета потребляемой энергии, как в домашней сети, так и на масштабных производственных предприятиях. Разберем одни из самых востребованных систем и затем сравним их характеристики в таблице.

1. Google PowerMeter.

Корпорация Google представила свое веб-приложение PowerMeter, созданное для использования в домашних условиях. Приложение позволяет контролировать затраты электроэнергии, посредством мобильного устройства с WiFi и широкополосного подключения. Само приложение ничего измерить не в состоянии, однако в связке с устройством от компании Blue Line - эта возможность становится реальной. Устройство называется PowerCost Monitor, и работает в связке с еще одним гаджетом - WiFi Gateway.

В целом, данная система -- это два девайса и одно веб-приложение от Google, помогают отслеживать затраты электроэнергии в домашних условиях, а также прогнозировать уровень потребления энергии и оптимизировать затраты. По оценкам пользователей, которые участвовали в тестировании такой системы, она помогает экономить от 5 до 15% от обычного уровня потребления энергии.

2. Microsoft Hohm.

Сотрудничество корпорации Microsoft с Blue Line Innovations заключается в связке софт/устройства мониторинга уровня энергопотребления. Microsoft Hohm -- это web-ресурс для управления домашним энергосбережением через интернет. Ресурс обеспечивает мониторинг расхода электроэнергии в реальном времени. Работа с ним похожа на игру по выявлению приборов с наибольшим энергопотреблением и снижению расхода электричества [8]. На сайте присутствует огромный перечень советов по оценке энергоэффективности и принятию простых мер по уменьшению расхода энергии и затрат на нее. Более того, система не ограничивается мониторингом электроэнергии, и в состоянии контролировать расход природного газа. Изначально Hohm (ПО на базе облачной операционной системы), было создано для анализа, контроля и оптимизации расхода электроэнергии в жилых домах, но, в последствии, данное ПО было интегрировано в электроавтомобили концерна Ford, где оно помогает водителю наиболее оптимально расходовать энергию.

Для обеспечения связи понадобится Wi-Fi шлюз, с помощью которого производится беспроводное подключение ко всем установленным датчикам. После установки шлюз подсоединяется к домашней Wi Fi сети и каждые 30 секунд отправляет на Microsoft Hohm информацию об энергопотреблении. Hohm принимает эти данные и создает подробные графики расхода электричества. Таким образом, можно в реальном времени наблюдать, как меняется уровень потребления электроэнергии после выключения того или иного прибора, в зависимости от погодных условий и температуры воздуха. Однако шлюз имеет малую площадь покрытия Wi-Fi, и одно из требований к установке - близкое расположение его к маршрутизатору домашней беспроводной сети.

Основное достоинство данной системы, по мнению ее создателей, в том, что благодаря ее простоте и наглядности она воспринимается пользователями как игра и мотивирует их на то, чтобы всерьез заняться экономией энергии. Исследования, проведенные компанией Blue Line, показали, что 65% пользователей системы меняют свои поведенческие схемы на более «экономичные» при одном просмотре в день данных на мониторе. 30 тысяч участников исследования добились снижения потребления энергоносителей на 6,5% за 18 месяцев.

3. Current Cost EnviR.

Current Cost EnviR - это система мониторинга потребляемой энергии, которая представляет собой подключаемый к сети отслеживающий прибор, позволяющий вести мониторинг энергозатрат и выводить данные на веб-ресурс. Данная система обладает следующими возможностями:

· потребление электроэнергии в данный момент времени в доме/квартире (обновляется каждые 6 секунд на дисплее прибора);

· бесконтактный метод замера потребляемой мощности;

· беспроводной способ передачи данных от клеммы-датчика до дисплея-приемника по радиоканалу на частоте 433МГц;

· оценка стоимости потребляемой электроэнергии за день/месяц (задается тариф за 1 кВт/ч);

· динамика потребления электроэнергии, т.е. устройство отображает скачок в кВт при подключении/отключении потребителей энергии в доме/квартире;

· мониторинг текущей температуры в помещении в месте установки дисплея-приемника;

· график потребления энергии и текущей температуры в помещении на сайте my.currentcost.com (см. рис. 1.1). Обновляется каждые 5 минут. Требуется дополнительный модуль Current Cost NetSmart. На графике также отображается линия минимального потребления энергии, когда все устройства в доме находятся в режиме ожидания;

· передача сведений о потреблении электроэнергии на сервис Google PowerMeter каждые 10 минут. Требуется дополнительный модуль Current Cost NetSmart;

· возможность подключения к ПК через специальный шнур USB с возможностью дальнейшей обработки на ПК поступающих данных от устройства в формате XML.

Рисунок 1.1. Пример графика потребления энергии на my.currentcost.com.

4. eMeterEnergy.

Программно-технический комплекс eMeterEnergy, предназначен для непрерывного мониторинга потребления энергоресурсов и экологической безопасности в реальном времени, посредством удаленного слежения в сети интернет.

Рисунок 1.2. Пример мониторинга потребляемой энергии.

Основные возможности системы:

· система допускает возможность слежения за всеми энергоресурсами предприятия: электричество, тепло, вода, газ. Также возможен непрерывный мониторинг экологической обстановки - температуры, влажности, сигаретного дыма, концентрации токсичных, взрывоопасных веществ в атмосфере - угарный газ, оксид и двуокись азота, паров бензина, фреона, хлора, водорода, и др.;

· обеспечивается возможность слежения за параметрами энергоресурсов в реальном режиме времени. Вывод усредненного значения на мониторинг от 1 минуты. Обеспечивается возможность планирования месячного потребления энергоресурсов;

· доступ обеспечен с любого оборудования, оснащенного интернетом: компьютер, телефон;

· пользователь системы избавлен от содержания IT специалистов для обслуживания программных и технических средств системы, программные сервисы являются облачными (интернет), обслуживание технических средств входит в программу сервисного обслуживания нашей компании;

· обеспечивается возможность получения e-mail и sms сообщений.

Рисунок 1.3. Схема мониторинга энергоресурсов.

5. StruxureWare Power Monitoring Expert.

Программное обеспечение StruxureWare Power Monitoring Expert - это полноценная система энергоменеджмента, которая агрегирует данные о распределительной сети предприятия и представляет их в качестве понятной информации через интуитивный веб-интерфейс. Характеристики системы:

· легко масштабируемая, гибкая и открытая архитектура системы;

· комплексный сбор информации;

· полная совместимость с технологией ION;

· мониторинг текущих значений параметров сети с помощью надежного, многопользовательского веб портала;

· учет любых видов энергоресурсов (вода, газ, тепло, пар, электричество);

· подробный анализ качества электроэнергии и проверка на соответствие стандартам и договору поставки;

· построение линий трендов и прогнозирование;

· оповещения и журналы событий;

· построение преднастроенных и индивидуальных отчетов;

· ручное и автоматическое управление системой;

· интуитивный, настраиваемый веб-интерфейс:

o панели - представление любых измеряемых параметров в виде привлекательных экранных форм или слайд-шоу;

o диаграммы - просмотр диаграмм для мониторинга статуса сети;

o таблицы - сравнение измеряемых значений с разных устройств с первого взгляда;

o оповещения и сигнализации - простое управление системой оповещений с помощью фильтров;

o отчеты - просмотр важной информации в любой необходимой форме и любой момент.

6. APROL EnMon.

APROL EnMon - решение компании B&R, предназначенное для измерения, регистрации и оценки всех значимых компонентов энергопотребления в целях непрерывного совершенствования производственных процессов. Являясь программно-техническим комплексом, система APROL обеспечивает максимальную гибкость при минимуме затрат и усилии?. Она значительно упрощает реализацию задач по управлению энергопотреблением, определяемых стандартами ISO 50001.

Программно-аппаратный комплекс APROL EnMon включает в себя промышленный ПК APC910 с предустановленной операционная системой и необходимым прикладным программным обеспечением. Наряду с ПО для инженерно-технического персонала и операторов, в состав системы мониторинга энергопотребления входит центральный компонент - база данных с высокоскоростным доступом и SQL-интерфейсом, работающая под управлением современной и исключительно устойчивой операционной системы SUSE Linux Enterprise Server. Все необходимые данные об энергопотреблении хранятся в архиве. Доступ к ним возможен из любой точки через простои? веб-браузер. В системе необходим как минимум один контроллер для считывания данных об энергопотреблении из модулей ввода/вывода и предварительной обработки этих данных. В зависимости от способа обработки и типа используемых модулей, один контроллер может обрабатывать сведения, поступающие от нескольких сотен точек измерения.

7. Janitza GridVis.

Программное обеспечение GridVis предназначено для управления и настройки измерителей и анализаторов сети; визуализации и обработки данных, полученных с приборов. ПО GridVis позволяет быстро подключить, настроить и запрограммировать любой прибор производства компании Janitza. При помощи топологии каждый пользователь может настроить свою специфичную визуализацию любой части энергоносителя. Каждый прибор может управляться онлайн при помощи мыши. Измеряемые данные могут быть напрямую записаны на ПК, используя онлайн представление. Кроме того, GridVis предлагает большие возможности представления и анализа архивной информации из базы данных. Автоматическое считывание кольцевого буфера и встроенная обработка данных имеют большие преимущества в средних и больших проектах, поскольку данные могут храниться в различных форматах баз данных. ПО GridVis позволяет осуществлять:

· сбор и хранение данных обо всех основных параметрах электрической сети как в системе в целом, так и на любом из приборов, установленном в сети;

· контролировать в реальном времени состояния исполнительных механизмов, приборов (энергооборудования), возможность организации сбора и хранения данных с других устройств (при помощи приборов, имеющих входы или ProData);

· возможность архивировать данные по потреблению электроэнергии и основным параметрам электросети, и предоставление отчетов в удобной для работы форме;

· дублированное архивирование всех данных в памяти приборов, гарантирующее сохранение всей информации при выходе из строя любой части системы;

· взаимодействия с действующими на предприятиях системами коммерческого учета энергоресурсов;

· управление аварийными сигналами;

· Возможность анализа и построение отчета о балансе мощностей и качестве электроэнергии.

8. АРГО: Энергоресурсы

Основное назначение программно-технического комплекса "АРГО: Энергоресурсы" - использование в компаниях, активно занимающихся процессом генерации, транспорта, сбыта и потребления различного рода энергоресурсов. Это различного рода ресурсосбытовые компании, водоканалы, энергосбыты, а также управляющие компании ЖКХ, ТСЖ и пр. Комплекс может быть применён на промышленных объектах с большим количеством точек учета энергоресурсов. В силу своих функциональных возможностей, комплекс может быть применён для мониторинга объектов энергетики, промышленности и ЖКХ, а также для построения эффективных автоматизированных систем управления.

Технические решения, заложенные в нем, позволяют использовать комплекс для учета энергопотребления, как на объектах энергетики, так и на промпредприятиях и объектах ЖКХ. Являясь, во многом, инструментальной средой, ПТК “АРГО: Энергоресурсы” может быть сконфигурирован как для решения комплексных задач учета ресурсов, так и для задач диспетчеризации и управления. Программно-технологический комплекс обеспечивает выполнение следующих функций:

· организацию автоматического сбора данных с измерительных устройств;

· анализ полученных данных, контроль полноты и достоверности данных, назначение признаков корректности данных, ручной ввод недостающих данных;

· ведение баз данных вспомогательной и нормативно-справочной информации;

· предоставление информации в удобном для конечного пользователя таблично-графическом представлении;

· мониторинг технического состояния, как самого комплекса, так и наблюдаемой системы (например, системы теплоснабжения);

· импорт/экспорт в смежные системы (например, в биллинговую систему);

· выполнение задач автоматизации систем управления технических процессов.

Рисунок 1.3. Система АРГО: Энергоресуры.

1.4 Сравнительная характеристика существующих систем

Функциональные возможности описанных информационных систем представлены в таблице 1.1. Каждый критерий, упоминающийся в таблице, является необходимым с точки зрения наличия в каждой информационной системе, которая желает быть конкурентоспособной на рынке.



Таблица 1.1. Сравнительная характеристика существующих систем

Информационная система

Отечественный продукт

Открытый продукт

Учет стандартных видов ресурсов

Учет технологических ресурсов

Возможность планирования затрат

Наличие веб-ресурса

Наличие БД

Возможность получения документации

Функции просмотра данных

Функции анализа данных

Электричество

Тепло

Вода

Пар

Газ

Сжатый воздух

Google PowerMeter

+

+

+

+

+

+

Microsoft Hohm

+

+

+

+

+

+

+

+

Current Cost EnviR

+

+

+

+

+

+

StruxureWare Power Monitoring Expert

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

eMeterEnergy

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Aprol EnMon

+

+

+

+

+

+

+

+

Janitza GridVis

+

+

+

+

+

АРГО: Энергоресуры

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Таким образом, анализируя функциональную составляющую каждой системы, можно сделать вывод, что наличие следующих технических особенностей сделает проектируемую систему конкурентоспособной на рынке:

· локальной версии системы;

· веб-ресурса;

· базы данных;

· возможности синхронизации локальной версии и веб-ресурса;

· учета стандартных и технологических видов ресурсов;

· возможности использования математических расчетов;

· функций анализа данных, формирования отчетов и построения графиков.

Соответственно, в следующих главах работы определим и проанализируем основные функциональные требования проектируемой информационной системы энергетического менеджмента, смоделируем схему взаимодействия составных элементов и спроектируем макеты будущей системы.



Глава 2. Проектирование архитектуры информационной системы

2.1 Спецификация требований

В пункте 2.1 второй главы, определим функциональные и нефункциональные требования проектируемой архитектуры. Функциональные требования впоследствии будут распределены по субъектам и прецедентам.

Проектируемая информационная система должна включать в себя следующие функции:

1) Предоставление базы данных для хранения компонентов системы.

2) Возможность добавления, удаления, редактирования данных о потреблении стандартных и технологических видов ресурсов в локальную базу данных и на веб-ресурс.

3) Возможность авторизации на веб-ресурсе и в версии для настольного ПК.

4) Возможность действий в личном кабинете пользователя на веб-ресурсе и в версии для настольного ПК.

5) Возможность синхронизации данных веб-ресурса и локально установленных версий системы.

6) Возможность экспорта данных в продукты Microsoft Office.

7) Возможность просмотра данных локально и в сети Интернет.

8) Возможность применения различных фильтров к данным локально и в сети Интернет.

9) Возможность получения справочной информации по проведению комплекса мер по энергетическому менеджменту локально и в сети Интернет.

10) Возможность выполнения анализа данных локально и в сети Интернет.

11) Возможность построения графиков и отчетов локально и в сети Интернет.

12) Возможность обновления системы.

13) Возможность скачивания версии системы для настольного ПК

Таким образом, выявив все необходимые функции ИС, перейдем к построению диаграммы прецедентов.

2.2 Построение диаграммы прецедентов

Определив функциональные требования проектируемой архитектуры информационной системы, выявим прецеденты, с которыми может столкнуться субъект. Под субъектами в данном случае предполагаются компании в целом, которые будут использовать проектируемую ИС для регулирования энергетической эффективности на предприятии, а также сама информационная система, включающая в себя такие структурные элементы, как БД, визуальные формы системы, администраторов и разработчиков системы.

В таблице 2.1 представлено распределение требований деятельности ИС по субъектам и прецедентам.

Таблица 2.1. Распределение требований по субъектам и прецедентам

№	Требование	Субъект	Прецедент
1	Авторизация пользователя	Пользователь	Авторизоваться в системе
2	Скачивание версии для ПК	Пользователь	Скачать версию для ПК
3	Обновление системы	Пользователь	Обновить систему
4	Синхронизация данных	Пользователь	Синхронизировать данные
5	Возможность получение справочной информации	Пользователь	Получить справку по стандарту
6	Предоставление БД	СУБД	Получить данные из БД
7	Добавление, удаление, редактирование данных	Пользователь	Редактирование данных
8	Возможность авторизации	Пользователь	Авторизоваться в системе
9	Действия с данными	Пользователь	Выполнить действия с данными
10	Возможность экспорта данных в MS Office	Пользователь	Экспорт данных в MS Office
11	Возможность просмотра данных	Пользователь	Просмотр данных
12	Возможность анализа данных	Пользователь	Выполнение анализа данных

Перейдем непосредственно к моделированию диаграммы вариантов использования. Данные диаграммы приписывают прецеденты к субъектам, и также позволяет установить отношения между прецедентами. На рисунке 2.1 представлена схема вариантов использования для информационной системы. В свою очередь на рисунке 2.2 представлена диаграмма компонента бизнес-логика системы энергетического менеджмента.

Диаграмма прецедентов информационной системы отражает функциональные особенности, которые позволят сделать проектируемый продукт более удобным в использовании.

Рисунок 2.1. Диаграмма прецедентов информационной системы.



Рисунок 2.2. Диаграмма прецедентов компонента бизнес-логики информационной системы.

На представленных диаграммах отражены возможные действия, с которыми могут столкнуться пользователи проектируемой системы. В проектируемой информационной системе целый ряд прецедентов будет доступен к выполнению как на настольном компьютере, так и на веб-ресурсе в сети Интернет. Для удобства использования, будет реализован полный функционал на обеих версиях системы, и пользователь сможет всегда синхронизировать локальные данные с веб-ресурсом и наоборот. Так же учтена процедура авторизации, что позволит пользователю всегда иметь доступ к актуальным данным.

Спецификация прецедентов, построение диаграмм активности и последовательности представлено в приложении Б.

2.3 Диаграмма классов

В пункте 2.5 второй главы спроектируем диаграмму классов, которая позволит определить все возможные классы, атрибуты и операции, которые понадобятся при программной реализации информационной системы. Таким образом, на диаграмме классов отразим предполагаемые поля и методы, образующие полный функционал проектируемой информационной системы.

На рисунке 2.13 представлена диаграмма классов для информационной системы энергетического менеджмента.

Рисунок 2.13. Диаграмма классов.

Далее подробно опишем, что включает в себя каждый класс и какие в нем выполняются методы.

1) Класс Company - хранит информацию о компании. Включает в себя:

· id - идентификационный номер компании, уникален для каждой компании;

· name - название компании;

· login, pass - логин и пароль для входа в систему;

· changeName() - изменение названия компании;

· changePass() - изменения пароля.

2) Класс DataStatistic - класс получения статистических данных. Включает в себя:

· company - данные о компании;

· maxValue, minValue - максимальное и минимальное значение потребление ресурса за период;

· production - произведенная продукция;

· resource - потребляемый ресурс;

· statDay() - статистика за день;

· statMonth() - статистика за месяц;

· statWeek() - статистика за неделю;

· statPeriod() - статистика за определенный период.

3) Класс DataChange - класс редактирования данных. Включает в себя:

· company - данные о компании;

· addCounter() - метод добавление счетчика;

· addData() - метод добавления данных;

· addEvent() - метод добавления мероприятия;

· addProduction() - метод добавления продукции;

· addRates() - метод добавления тарифных ставок;

· addResource() - метод добавления ресурса;

· changeCounter() - метод изменения счетчика;

· changeData() - метод изменения данных;

· changeEvent() - метод изменения мероприятия;

· changeProduction() - метод изменения продукции;

· changeRates() - метод изменения тарифных ставок;

· changeResource() - метод изменения ресурса;

· deleteCounter() - метод удаления счетчика;

· deleteData() - метод удаления данных;

· deleteEvent() - метод удаления мероприятия;

· deleteProduction() - метод удаления продукции;

· deleteRates() - метод удаления тарифных ставок;

· deleteResource() - метод удаления ресурса.

4) Класс DataPlan - класс планирования затрат. Включает в себя:

· company - данные о компании;

· resource - потребляемый ресурс;

· changePlan() - изменения запланированных данных;

· deletePlan() - удаление запланированных данных;

· planDay() - запланировать на день;

· planMonth() - запланировать на месяц;

· planPeriod() - запланировать на период;

· planWeek() - запланировать на неделю.

5) Класс DataExport - класс экспорта данных. Включает в себя:

· company - данные о компании;

· resource - потребляемый ресурс;

· period - временной отрезок;

· exportCustomer() - экспорт в пользовательский шаблон;

· exportExcel() - экспорт в MS Excel;

· exportWord() - экспорт в MS Word.

6) Класс DataMonitoring - класс мониторинга данных. Включает в себя:

· company - данные о компании;

· resource - потребляемый ресурс;

· monitoringDay() - метод мониторинга за день;

· monitoringWeek() - метод мониторинга за неделю;

· monitoringMonth() - метод мониторинга за месяц;

· monitoringFiltr() - метод мониторинга за период.

7) Класс DataCheck - класс мониторинга данных. Включает в себя:

· company - данные о компании;

· period - временной период;

· checkCounter() - метод просмотра счетчика;

· checkData() - метод просмотра данных;

· checkEvent() - метод просмотра мероприятия;

· checkProduction() - метод просмотра продукции;

· checkRates() - метод просмотра тарифных ставок;

· checkPlan() - метод просмотра тарифных ставок;

· checkResource() - метод просмотра ресурса.

8) Класс DataAnalysis - класс мониторинга данных. Включает в себя:

· company - данные о компании;

· resource - временной период;

· averageMonth() - нахождение среднего за месяц;

· averagePeriod() - нахождение среднего за период;

· compareMonth() - сравнение значений за месяц;

· comparePlanFact() - сравнение плана и факта;

· compareYear() - сравнения текущих показателей и год назад;

· findFails() - поиск пиков и провалов;

· forecastDay() - прогноз по потреблению ресурса за день;

· forecastMonth - прогноз по потреблению ресурса за месяц.

9) Класс DBConnection - метод взаимодействия с БД. Включает в себя:

· connection - протокол подключения к БД;

· changeData() - метод изменения данных в БД;

· checkData() - метод получения данных из БД;

· createData() - метод добавления данных в БД;

· deleteData() - метод удаления данных из БД.

2.4 Проектирование схемы взаимодействия

Проектируемая информационная система энергетического менеджмента представляет собой комплекс связанных элементов, взаимодействующих через веб-сервер. К таким элементам относятся веб-ресурс и версия программы для настольного ПК. Последняя актуальная информация о деятельности компаний и разработчика отражается именно на сервере. Веб-сервер позволит компаниям получить доступ к необходимым данным из любой точки мира при наличии сети Интернет. Персонал компаний будет также иметь возможность вносить данные в режиме офлайн в приложениях системы для ПК. Но, зачастую будет возникать необходимость синхронизации данных с сервером, поэтому наличие сети является важным условием актуальности данных и версий программы. Доступ к данным будет осуществляться по логину и паролю, которые пользователь указывает при регистрации. В локальных версиях программы, для первого входа может понадобиться связь с интернетом, для прохождения авторизации. Стоит отметить, что безопасность данных будет обеспечивать хостинг провайдер, который предоставляет защиту от различных атак.

Схема взаимодействия проектируемой информационной системы представлена на рисунке на 2.14.

Рисунок 2.14. Схема взаимодействия.



2.5 Проектирование схемы базы данных

В большинстве современных предприятий, ведущих энергоменеджмент, особым компонентом информационной системы является база данных. На предприятиях она представляет собой временные ряды - темпоральные базы данных. Подобные базы данных имеют, как положительные, так и отрицательные аспекты, но основные негативные вопросы были исправлены в InfluxDB, написанной на языке Go. Она обладает следующими преимуществами:

· отсутствие зависимостей;

· возможность работы в кластерном режиме;

· наличие библиотек для большого числа языков программирования;

· SQL-подобный язык запросов, с помощью которого можно производить различные операции с временными рядами (объединение, слияние, разбиение на части);

Задачей нашей проектируемой системы будет являться получение необходимых данных из баз InfluxDB предприятий и добавление их в собственную базу информационной системы.

В проектируемой информационной системе база данных является важнейшим элементом, которая получает всю информацию о потреблении ресурсов компанией. Компания, использующая систему, может потреблять любые виды ресурсов независимо от модификации схемы базы данных, так как на данном этапе учитывается, что пользователь будет именно собственноручно вводить значения потребляемых ресурсов, без использования считывающих устройств. Для каждого вида ресурса предусмотрено оптимальное значение, а в информации о ресурсе указывается конкретная точка потребления. Таким образом, спроектированная схема базы данных для хранения информации о потребляемом количестве ресурсов представлена на рисунке 2.15.

Рисунок 2.15. Схема базы данных.

Представленная схема база данных будет использоваться для учета потребляемой энергии. Стоит отметить, что помимо данной базы данных, предполагается аренда веб-хостинга, на котором будут храниться актуальные установочные версии для ПК, а также сами данные о потребляемой энергии, которые будут синхронизироваться с локально хранимыми данными.

Подробно опишем атрибуты таблиц спроектированной БД:

1) Company - таблица, хранящая данные о компании:

· id - уникальный ключ, идентификатор (тип данных int);

· name - название компании (тип данных ntext);

· login - логин для входа (тип данных ntext);

· pass - пароль для входа (тип данных ntext).

2) Resource - таблица, хранящая данные о потребляемых ресурсах на предприятии:

· id - уникальный ключ, идентификатор (тип данных int);

· resourceName - название потребляемого ресурса (тип данных ntext);

· measure - идентификатор измерения (тип данных int);

· company - идентификатор компании (тип данных int).

3) Counter - помещение, в котором отслеживается потребление ресурса:

· id - уникальный ключ, идентификатор (тип данных int);

· place - идентификатор месторасположения (тип данных int);

· resource - идентификатор ресурса (тип данных int);

· installDate - дата ввода в эксплуатацию (тип данных date).

4) Data - значение потребляемого ресурса:

· id - уникальный ключ, идентификатор (тип данных int);

· counter - идентификатор счетчика (тип данных int);

· value - значение потребляемого ресурса (тип данных double);

· datetime - время замера (тип данных date).

5) Product - продукт, производимый на предприятии:

· id - уникальный ключ, идентификатор (тип данных int);

· тame - название производимого продукта (тип данных ntext);

· measure - идентификатор измерения (тип данных int);

6) Production - значение произведенной на предприятии продукции:

· id - уникальный ключ, идентификатор (тип данных int);

· product - идентификатор продукта (тип данных int);

· company - идентификатор компании (тип данных int);