Организация вычислительных процессов в адаптивных системах сбора данных

• Автор: Лукин, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 МОДЕЛИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ СБОРА

1.1 Краткое описание автоматизированных диспетчерских систем

1.2 Современное состояние и проблемы организации вычислительных

процессов в 8САОАсистемах.

1.3 Цели улучшегтя работы в адаптивных системах сбора дан1 1ых.

1.4 Повышение эффективности вычислительных процессов.

1.5 Основные выводы по главе.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ В СИСТЕМЕ СБОРА

ДАННЫХ.
2.1 Анализ особенностей обработки событий
2.2 Порядок обработки информации в системе сбора данных
2.3 Алгоритм обработки информации в системе сбора данных.
2.4 Оценка частоты входных событий в системах обрабо тки данных
2.5 Описание параллельной обработки информа щи в системе сбора
данных.
2.6 Определение скорости обработки событий с использованием
БЕСК1ЕЧНОЗНАЧНОЙ ЛОГИКИ
2.7 Учет особенностей псевдопараллельной обработки.
2.8 Анализ временных зависимостей при обработке событий
2.8 Основные выводы по главе.
3 МЕТОДЫ КЭШИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ О СОБЫТИЯХ.
3.1 Цель и задачи кэширования информа щи о событиях.
3.2 Особенности организации кэширова 1ия данных о событиях
3.3 Методика оценки систем сбора данных
3.4 Стратегии работы кэшпамяти
3.5 Вероятностная модель процессов обращения к кэшпамяти
3.6 Вероятностная модель процессов заполнения кэшпамяти.
3.7 Организация работы кэшпамяти даньх для событий.
3.8 Стратегия запол ения заблаговременно загружаемого буфера.
3.9 Анализ функционирования системы сбора данных с кэшбуфером .
3. Основные выводы по главе
4 МЕТОДЫ АДАПТАЦИИ СИСТЕМЫ СБОРА ДАННЫХ К ВХОДНЫМ
ПЕРЕГРУЗКАМ
4.1 Особенности обработки перегрузок в системах сбора данных.
4.2 Модель обработки данных при перегрузках
4.3 Структура процесса обработки событий при перегрузке.
4.4 Основные характеристики процесса обработки событий
4.5 Определение размера демпфирующего буфера
4.6 Алгоритм адаптивного регулирования размера буфера.
5 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
ДИСПЕТЧЕРСКОЙ СИСТЕМЫ.
5.1 Состав и характеристики программного обеспечения для
автоматизированной диспетчерской системы
5.2 Алгоритмы и характеристики процесса обработки информации
5.3 Основные выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


По материалам работы опубликовано печатных работ, в том числе 5 статей, 5 тезисов докладов и 3 свидетельства регистрации программного обеспечения и баз данных. Из них в изданиях, рекомендованных ВАК, опубликованы 2 статьи. Объем и структура работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 6 наименований. Работа содержит 7 страниц машинописного текста, рисунка и таблиц. Первая глава посвящена описанию предмета исследования. Рассматриваются свойства различных программных продуктов, применяемых на практике; конкретизируются проблемы, рассматриваемые в данной работе. Определяются основные способы повышения эффективности вычислительных процессов в системах сбора данных. В связи с указанными целями и способами формулируются задачи дальнейшего исследования адаптивных процессов. В широко известной модели компьютеризованного управления производством [1] выделяются четыре независимых уровня, представленных на рисунке 1. Рисунок 1. Первый, базисный уровень образуется источниками информации (датчики разного рода и т. Данные от них фиксируются и обрабатываются на втором уровне, в SCADA-системе (supervisory control and data acquisition - сбор данных и диспетчерское управление). На третьем уровне информация доводится или непосредственно до диспетчера, или до сопряженных систем контроля при помощи систем управления производством (manufacturing execution systems - MES). Высший уровень управления - система планирования ресурсов предприятия (manufacturing resource planning - MRP). Таким образом, диспетчерские или БСАОА-системы представляют собой комплекс программных и технических средств, обеспечивающих сбор, обработку, хранение и отображение оператору информации о состоянии контролируемой системы. Все эти действия выполняются в реальном масштабе времени, с превалированием [2] программных методов обработки информации. Круг задач, при решении которых возникает необходимость в БСАОА-системах, очень широк: управление большими сетями передачи данных [3], технологическими процессами [4], [5], [6] и другое. Объективная необходимость в БСАОА-системах обусловлена потребностью снижения отрицательного влияния т. Статистический анализ [7] большинства аварий и происшествий на всех видах транспорта, в промышленности и энергетике показал, что за последние тридцать лет число учтенных аварий удваивается примерно каждые десять лет. При этом доля “человеческого фактора” в причинах упомянутых происшествий возросла от % в -х годах ХХ-века до % к началу -х годов. Одна из причин этой тенденции [8] - использование традиционного подхода к построению сложных систем управления, т. По стандарту MESA International trade group [9] в SCADA-системах для обеспечения взаимного соответствия и достоверности информации во времени определены три уровня обработки данных, в соответствии с рисунком 1. Рисунок 1. Организации человеко-машинных интерфейсов (Man Machine Interface -НMl/ММ I) - основной составляющей второй из упомянутых выше групп - посвящено очень много работ, см. Нужно особо отметить характерную особенность SCADA-систем - небольшую скорость выдачи итоговой информации диспетчеру, поскольку невелик адекватно воспринимаемый человеком-оператором информационный поток []: постоянный - до 1 события в две секунды. В отличие от системы отображения, информация в системе сбора данных обрабатывается преимущественно в автоматическом режиме, без интерактивного взаимодействия с оператором. Объемы и потоки данных в системе сбора могут быть весьма велики. Например, телекомплекс УВТК-0 уровня “отрасль / предприятие” [] может иметь до 0 каналов телеизмерения мгновенных (ТИМ), до 0 каналов интегральных (ТИИ), до 0 каналов телесигнализации (ТС), до 0 каналов телеуправления (ТУ). Все эти каналы работают в реальном масштабе времени, причем по многим каналам формируются и фиксируются несколько наборов сигналов одновременно, что кратно увеличивает нагрузку. По мнению автора, имеется ряд общих проблем, возникающих при создании подобных систем. Описание требует тщательного обследования, которое не всегда осуществимо и за время выполнения которого система может измениться.