Разработка информационно-расчетных комплексов для управления инженерными сетями и дорогами с использованием геоинформационных систем

• Автор: Сарычев, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 181 с. : ил

Оглавление
Введение

Глава 1. Инженерные сети как объект исследования

1.1. Инженерные сети

1.2. Принципы построения моделей сложных систем.

1.3. Анализ инженерных сетей

1.3.1.Классификация инженерных сетей.

1.3.2.Трубопроводные сети

1.3.3.Кабельные сети.

1.3.4. Дорожные сети.

1.3.5.Жизненный цикл инженерных сетей

1.3.6.Проектирование и реконструкция.
1.3.7. Эксплуатация
1.3.8. Окружение инженерной сети.
1.4. Задачи управления эксплуатацией.
1.4.1. Задачи инвентаризации, паспортизации, учета.
1.4.2. Задачи пространственного моделирования сетей
1.4.3. Задачи предпроектного анализа.
1.4.4. Расчетные задачи анализа и управления.
1.4.5. Задачи моделирования жизненного цикла объектов и оборудования.
1.5. Обзор существующих информационнорасчетных комплексов
1.6. Выводы
Глава 2. Методы и алгоритмы моделирования.
2.1. Постановка задачи.
2.1.1. Задачи объектного моделирования.
2.1.2. Задачи моделирования жизненного цикла.
2.1.3. Задачи графового моделирования
2.1.4. Задачи алгебраического моделирования
2.2. Объектное моделирование инженерных сетей и их элементов
2.2.1. Иерархическое представление объектов сетей
2.2.2. Унификация параметров и функций.
2.2.3. Моделирование жизненного цикла объектов сетей.
2.3. Графовые методы моделирования сетей
2.3.1.Применение графов сетей для решения задач связности
2.3.2. Применение графов сетей для решения задач потокораспределения.
2.3.3.Применение графов сетей для решения задач локализации аварий, резервирования
2.4. Алгебраическое моделирование и расчет инженерных сетей и их
элементов
2.4.1. Моделирование потокораспределения.
2.4.2. Двухэтапный метод расчета потокораспределения.
2.4.3. Моделирование элементов трубопроводов
2.4.4. Модификации двухэтапного метода
2.4.5. Программная реализация двухэтапного метода.
2.5. Пространственные модели инженерных сетей
2.6. Выводы
Глава 3. Информационные системы инженерных сетей
3.1. Функции информационной системы
3.2. Архитектура информационной системы ИС.
3.2.1. Разделы ИС.
3.2.2. Потоки данных в ИС.
3.2.3. Графическая часть ИС.
3.2.4. Атрибутивная часть ИС
3.2.5. Расчетноаналитическая часть ИС
3.2.6. Вводвывод информации в ИС.
3.3. Программные реализации ИС
3.3.1. Требования к информационной системе
3.3.2. Информационная система городских электросетей
3.3.3. Информационная система сетей газоснабжения.
3.3.4.Информационная система городских сетей водоснабжения
3.3.5.Информационная система автомобильных дорог
3.4. Сравнение информационных систем с аналогами
3.5. Выводы.
Заключение
Литература


Постоянно расширяющийся круг современных проблем, которые встают перед разработчиками программного обеспечения в связи с качественными техническими и организационными изменениями в системах управления инженерными сетями, а также все возрастающей сложностью самих сетей, предопределяет все большую значимость научного обоснования построения информационных систем и определения наиболее эффективных методов и способов их использования []. Решение задач проектирования и исследования технических, экономических, организационных и других систем управления требует привлечения специалистов разных профилей. Их эффективное сотрудничество возможно при условии наличия общей методологии, в рамках которой проводится исследование. Такая методология носит название системный анализ [,]. Быстрое развитие вычислительной техники позволило создавать модели, учитывающие значительное разнообразие действующих факторов, используя новейшие математические методы и средства. Одним из основных назначений моделирования является эффективное управление системой []. Управлением является процесс организации и проведение такого целенаправленного воздействия на объект управления, в результате которого объект переходит в требуемое состояние. Объектом управления является часть окружающей среды, состояние которой нас интересует и на которую можно воздействовать целенаправленно, т. Моделям реальных объектов, как правило, присуща сложность. Анализ данной проблемы показал, что один из ключевых моментов при создании сложных систем - начальный этап проектирования, называемый предпроектным обследованием или эскизным проектированием []. Программные системы, моделирующие работу инженерных сетей, как и сами инженерные сети, по своей структуре и набору исполняемых функций являются сложными системами. Это значит, что совместное представление и охват всех частей и уровней такой системы недоступен для человеческого сознания. При проектировании таких систем используется построение из отдельных небольших подсистем, каждую из которых можно создавать и анализировать независимо от других. В этом случаемы не выходим за рамки человеческих возможностей. Принцип составления системы из небольших подсистем известен как декомпозиция []. Декомпозицию можно подразделить на два вида: структурную и объектно-ориентированную. Рассмотрим эти виды декомпозиции. Структурная декомпозиция производит последовательное разделение объекта на части. Одно такое деление называется уровнем декомпозиции. При таком делении определяется структура частей на некотором уровне, их функции и связи друг с другом. Декомпозиция в этом случае может быть алгебраическая или алгоритмическая. Каждая часть представляется либо как некоторое выражение, либо как некоторая процедура. Все они связываются в выражении или процедуре более высокого уровня. Объектно-ориентированная декомпозиция производит аналогичное деление, но базирующееся на несколько иных предпосылках. Для всего объекта определяется набор «внешних» параметров, которые являются важными в поставленной задаче, а также набор методов или действий объекта. Объектно-ориентированная декомпозиция имеет ряд полезных особенностей. Во-первых, она позволяет уменьшить размеры программных систем за счет повторного использования общих механизмов (широкая унификация). Во-вторых, объектно-ориентированные системы более гибки и проще эволюционируют, так как их отдельные части являются законченными и устойчивыми по отношению к окружению []. При проектировании сложных систем, кроме принципа декомпозиции, широко используется принцип абстракции. Он реализуется в том, что разработчик игнорирует не слишком важные детали объекта, которые не влияют (или несущественно влияют) на поведение объекта. Абстрагированию подвергаются также возможные состояния объекта и действия, которые он совершает. Таким образом, имеют дело с обобщенной, идеализированной моделью объекта [3]. Другим важным практическим принципом является иерархичность. В рамках системы организуются иерархии классов и объектов. Структура объектов важна, так как она отражает взаимодействие отдельных конкретных объектов внутри системы. Структура классов вытекает из различных уровней абстрагирования и определяет общность структур, характеристик и способов действия объектов внутри системы.