Определение АСУ, техническое и информационное обеспечение

Важнейшим компонентом АСУ является полнота документации, которая давала бы исчерпывающее представление о системе в соответствии с её реальным состоянием.

Стандарт IEC 61508-1 в Приложении А с подзаголовком «информативное» даёт только общую концепцию комплекса, без детализации конкретного состава и содержания документов.

Проектирование, разработка, внедрение, эксплуатация и обслуживание АСУ регламентируется отечественной нормативно-справочной базой:

· ГОСТ 34.601-90 ЕСС АСУ «Автоматизированные системы. Стадии создания»;

· ГОСТ 24.104-85 ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. «Автоматизированные системы управления. Общие требования»;

· ГОСТ 34.003-90 ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. «Автоматизированные системы. Термины и определения»;

· ГОСТ 34.201-89 «Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем»;

· РД 50-34.698-90 «Методические указания. Информационная технология. Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов»;

· ГОСТ 34.602-89 «Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы»;

· ГОСТ 34.603-92 ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. «Виды испытаний автоматизированных систем».

Так в соответствии с ГОСТ 34.003-90 устанавливаются следующие термины и определения основных понятий в области автоматизированных систем:

Автоматизированная система (АС)– система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций.

Интегрированная АС – совокупность двух или более взаимоувязанных АС, в которой функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту совокупность можно рассматривать как одну АС.

Пользователь АС – лицо, участвующее в функционировании АС или использующее результаты её функционирования.

Комплекс средств автоматизации АС – совокупность всех компонентов АС за исключением людей.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) – программно–технический комплекс, предназначенный для автоматизации деятельности определённого вида.

Эффективность АС – свойство АС, характеризуемое степенью достижения целей, поставленных при её создании.

Процесс создания АС– совокупность работ от формирования исходных требований к системе до ввода в действие.

Функция АСУ технологическим процессом – включает получение информации о состоянии технологического объекта управления, оценку информации, выбор управляющих воздействий и их реализацию.

Информационная база АС– совокупность упорядоченной информации, используемой при функционировании АС.

Программно-технический комплекс АС – совокупность средств вычислительной техники, программного обеспечения и средств создания и заполнения машинной информационной базы при вводе системы в действие достаточных для выполнения одной или более задач АС.

Кроме терминов, определённых ГОСТом, также необходимо дать определения следующим понятиям:

Интеллектуальная транспортная система (ИТС)–организационная управляющая структура, использующая современные информационные технологии, системы телекоммуникации, навигации, телеметрии и компьютерные аппаратно-программные комплексы и направленная на совершенствование логистической транспортной инфраструктуры с целью обеспечения маршрутизации, мониторинга, оперативного управления и контроля перемещения пассажиров, грузов, энергетических, финансовых или информационных ресурсов.

Интеграционная информационная система (ИИС) – объединение информационных и бизнес-процессов в едином информационном пространстве с целью координированного эффективного управления всеми участниками и процессами. В такой системе отдельные функциональные подсистемы логически взаимосвязаны на основе технологического процесса обработки данных без нарушения основной технологии их взаимодействия.

Интегрированное автоматизированное производство (ИАП) – концепция реализации интеграции различных компьютерных систем на автоматизированном предприятии.

Искусственный интеллект (ИИ) – имитация видов интеллектуальной человеческой деятельности в электронных системах.

Идентификация – это процесс распознавания объекта или субъекта по его признаку или по специальному устройству, которое называется идентификатором.

Аутентификация – процедура верификации (определение справедливости) принадлежности идентификатора объекту учёта.

Авторизация – процедура предоставления пользователю определённых полномочий и ресурсов в данной системе.

Система навигации-позволяет определить в любой точке земного шара место нахождения неподвижного либо движущегося объекта на земле, в воздухе и на море в трех измерениях с необходимой точностью.

Эффективность – степень достижения цели при использовании имеющихся для этого ресурсов.

Жизненный цикл АСУ. Жизненный цикл системы начинается с момента определения проблемы, которая может быть решена с её внедрением, и заканчивается определением непригодности её использования.

Все фазы жизненного цикла системы приведены на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Жизненный цикл:

ИЛМД – информационно-логическая модель данных;

НИР – научно-исследовательская работа;

ОКР - опытно-конструкторская работа.

Другими словами, создание системы автоматизированного информационного взаимодействия с момента осознания потребности в информационных услугах до фактического внедрения системы требует проведения следующих этапов:

· исследование объекта автоматизации и существующих проблем;

· детальное планирование разработки и оценку её реализуемости;

· анализ экономической эффективности;

· определение информационных, функциональных и других исходных требований;

· проектирование системы, способной выполнить необходимые функции;

· разработку программного обеспечения и аппаратных узлов, составляющих систему;

· тестирование и отладку программного обеспечения и системы в целом;

· ввод в эксплуатацию и сопровождение системы.

В то же время жизненный цикл АСУ равен минимальному жизненному циклу из образующих АСУ основных составляющих:

· организационное обеспечение;

· аппаратно-программный комплекс;

· информационное обеспечение.

Как правило, наиболее быстропротекающим жизненным циклом обладает информационное обеспечение. Поэтому жизненный цикл АСУ напрямую зависит от информационной системы, различные этапы которого требуют:

1. Поддержки документирования;

2. Оказания помощи в проектировании;

3. Генерации данных;

4. Контроля изменений и коррекции.

Приведённые требования относятся к различным этапам жизненного цикла, как это изображено на рис. 6.4.

Одним из основных условий качественной работы АСУ, то есть адекватности её требованиям пользователя, является информационная совместимость всех элементов системы, что представляет собою часть функции управления. В контексте обеспечения требуемых свойств системы в общем случае включает в себя некий базис как необходимое условие возможности осуществления управления и совокупность компонентов, реализующих управление как процесс целенаправленных воздействий на основе ряда методов и средств.

Методология управления свойствами АСУ приведена на рис. 6.5.

Исходя из требований действующего стандарта, эффективность системы автоматизации транспортного процесса определяется:

· качеством организационного, информационного, общего программного и технического обеспечения;

· степенью унификации в масштабе транспортного информационного пространства;

· степенью соответствия системы предъявляемым к ней требованиям.

К этим требованиям относятся:

1. Полнота выполнения всех возлагаемых на систему функций. Цель функционирования системы достигается путем своевременного и качественного выполнения всех возлагаемых на неё функций. Перечень функций разрабатывается исходя из цели и задач системы автоматизированного информационного взаимодействия с учетом возможностей её технических и программных средств. По мере применения системы функции могут изменяться и наращиваться, поэтому данное требование формулируется на определенный период времени.

2. Оперативность применения. Предполагает возможность получения и практического использования результатов решения по необходимому количеству вариантов в заданные сроки.

3. Достоверность результатов решения.Система должна достаточно точно отражать фактическую информацию об обстановке, наиболее существенных сторонах обслуживаемых процессов и присущих им закономерностей.

4. Обоснованность результатов решения. Предполагается получение целесообразных (оптимальных) решений (выходных данных) для обслуживания пользователей.

5. Полнота обработки информации. Определяется способностью обеспечить пользователей результатами расчетов или информацией в необходимом объеме.

6. Надежность. Исключает возможность отказов аппаратно-программного комплекса в режиме обработки информации. При этом причинами отказов могут быть ошибки программ, сбои в работе технических средств, погрешности в работе операторов, ошибки исходных данных, преднамеренные помехи и другие причины.

7. Безопасность обработки информации.Исключается возможность утечки информации по каким-либо каналам и её искажения на всех этапах производства расчетов.

		Рис. 6.5. Требования к создаваемой автоматизированной системе

8. Соответствие уровню пользователя. Предполагает применение в системе информации с детализацией и точностью, которыми располагает данное звено пользователей. Представление результатов вычислений в виде, соответствующем форме и содержанию документов, используемых соответствующим звеном пользователей.

9. Системный подход. Все компоненты, используемые для автоматизации определенных функций, должны быть компонентами общей системы. Быть согласованными между собой по цели и назначению, постановкам задач, составу учитываемых факторов и ограничениям, содержанию и формам входных и выходных данных, критериям эффективности и нормативам, системам классификации и кодирования, структуре и содержанию баз данных, принципам защиты обрабатываемой информации и используемым базовым программным продуктам.

10. Адекватность реальным процессам. Предполагается объективное отображение с допустимой точностью реальных транспортных процессов с учетом действующих нормативных актов, отраслевых руководящих документов и накопленного опыта.

11. Удобство использования. Понимается максимальный учет в системе особенностей работы операторов-пользователей, состава, содержания и форм обрабатываемой информации и разрабатываемых документов, обеспечение наглядности представления результатов решения.

12. Унификация критериев и нормативов. Заключается в необходимости проведения расчетов с использованием согласованной системы критериев эффективности и нормативов.

13. Модульный принцип построения системы. Обусловливает необходимость построения системы из отдельных блоков и модулей, выполняющих определенные техническим заданием функции, объединяемых унифицированными средствами управления решения задач. Модульный принцип обеспечивает эффективность разработки, отладки, сертификации, применения и сопровождения без нарушения целостности их функционирования. Разделение на модули осуществляется с учетом содержания обслуживаемых процессов, применяемых методов оптимизации и реализуемых функций по обработке информации.

14. Единство информационной базы. Заключается в использовании общего массива информации (единых баз данных) и в поддержании его в готовности к использованию в целях обеспечения совместимости и значительного сокращения трудоемкости подготовки исходной информации в ходе использования системы.

15. Применение базовых средств общего программного обеспечения. Означает построение системы на основе систем программирования, систем управления базами данных, диалоговых систем и т. п., унифицированных и обеспечивающих эффективную разработку, сертификацию, сопровождение и развитие.

16. Адаптируемость к среде функционирования. Необходимо наличие свойств настройки на определенный состав технического и общего программного обеспечения.

17. Адаптируемость к потребностям пользователя. Означает наличие у системы свойств настройки и изменения своих функциональных характеристик, организации применения входных и выходных документов в соответствии с изменениями требований со стороны реально протекающих процессов в сфере логистики.

18. Сопровождаемость. Означает обеспечение высокой степени приспособленности системы к длительной эксплуатации, к её доработке и совершенствованию в интересах улучшения качества функционирования или удовлетворения дополнительных требований пользователя.

19. Возможность развития. Предполагает наличие свойств модификации, совершенствования и наращивания в соответствии с изменяющимися формами и способами логистической деятельности, а также в целях дальнейшего расширения функций систем автоматизации.

20. Реальное время решения задач. Это способность выполнять задания за заданный интервал и к заданному моменту времени.

21. Согласованность всех составляющих частей.Основными частями системы являются станции пользователей. Данное требование выдвигает необходимость единой нотации, терминологии и символики в оформлении программного продукта, качественного оформления документации. Выполнение требования согласованности облегчает сертификацию, внедрение, освоение, применение и обслуживание.

22. Завершенность. Система должна содержать все необходимые компоненты для эффективного применения процесса автоматизации. Такими компонентами являются комплект документации, исходные тексты программ на носителях и др.

23. Стоимость. При определении требований к системе, как правило, определяющими являются стоимостные возможности, вытекающие из соотношения затрат клиента к ценности приобретаемой услуги.

Соблюдение приведённых выше требований должно быть регламентировано Техническим заданием (ТЗ) внедрения АСУ, которое должно быть разработано в соответствии с ГОСТ 34.602-89.

Для привязки текста ТЗ к конкретному технологическому объекту достаточно сделать подстановку собственных атрибутов и сведений об объекте автоматизации.

Вместе с тем необходимо тщательно проработать над Приложениями к ТЗ, определяющими:

· Особенности объекта автоматизации;

· Информационную и функциональную мощность;

· График выполнения проекта;

· Состав проектной документации.

Лицом ТЗ является титульный лист, который должен соответствовать рекомендациям ГОСТа и содержать необходимые согласующие и утверждающие подписи.

Пример титульного листа приведён на рис. 6.6.

Содержание ТЗ строго формализуется ГОСТом и состоит из следующих разделов.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, которые содержат:

· Полное наименование и условное обозначение АС;

· Шифр темы или номер договора;

· Наименование предприятий, участвующих в разработке;

· Перечень документов, которые регламентируют проект;

· Плановые сроки и стадии работы;

· Сведения об источниках и порядке финансирования;

· Порядок оформления и предъявления заказчику результатов.

2. НАЗНАЧЕНИЕ И ЦЕЛИ СОЗДАНИЯ АС.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ, обычно приводят:

· Краткие сведения об объекте автоматизации;

· Сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды.

4. ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ, состоят из следующих подразделов:

· Требования в целом;

· Требования к функциям, выполняемым АС;

· Требования к видам обеспечения.

5. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ АС.

6. ПОРЯДОК КОНТРОЛЯ И ПРИЁМКИ СИСТЕМЫ, содержащие:

· Виды, состав, объём и методы испытания АС;

· Общие требования к приёмке работ;

· Статус приёмочной комиссии.

7. ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВУ И СОДЕРЖАНИЮ РАБОТ ПО ПОДГОТОВКЕ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ К ВВОДУ СИСТЕМЫ В ДЕЙСТВИЕ.

8. ТРЕБОВАНИЯ К ДОКУМЕНТИРОВАНИЮ. Перечень необходимой документации согласовывается с разработчиком и заказчиком.

9. ИСТОЧНИКИ РАЗРАБОТКИ.

Как указывалось выше, особое значение имеют Приложения к ТЗ, которые, например, могут содержать:

· Приложение 1. Краткое описание технологического процесса.

· Приложение 2. Структурная схема технологического процесса.

· Приложение 3. Информационно-логическая модель данных или обобщённая структура базы данных.

· Приложение 4. Перечень входных данных (сигналов) и выходных документов (включая видеокадры АРМ).

· Приложение 5. Предварительный план – график работ по созданию АС.

· Приложение 6. Перечень разрабатываемой документации на всех этапах разработки и внедрения АС.

В конце ТЗ приводятся подписи ответственных сотрудников, участвующих в составлении ТЗ и его согласование, имеющих следующий формат:

Должность

Ф.И.О.

Подпись

Дата

Технические средства АСУ

Технические средства АСУ содержит три основных элемента (подсистемы):

· Датчики состояния и положения объекта автоматизации;

· Устройства принятия решения (сервер, АРМ, контроллер и др.);

· Исполнительные устройства.

Датчики состояния можно классифицировать как устройства, обеспечивающие определение:

· Самого объекта (идентификация);

· Изменение физического и химического состояния объекта или окружающей его среды.

Датчики идентификации содержат ключевой элемент, с помощью которого осуществляется идентификация объекта или субъекта наблюдения. Это элемент должен обеспечить надёжный режим работы системы при экономической целесообразности его использования. Так как реализация технических, конструктивных и эксплуатационных характеристик во многом зависит от возможных финансовых затрат при сопоставимых технических данных, на первое место при выборе средства идентификации выходит экономическая целесообразность применения той или иной технологии.

Так, например, в качестве удостоверения пользователя в настоящее время используются:

· Кодовые комбинации, вводимые в идентифицирующее устройство с клавиатуры и других электромеханических устройств;

· Жетоны и карты с наличием индивидуального номера различной физической основы, считываемого специальными электронными устройствами;

· Биометрические идентификаторы, обеспечивающие наиболее высокий уровень безопасности, но исключающие возможность передачи средства идентификации от субъекта субъекту, что необходимо при идентификации не самого субъекта, а сопровождаемого им груза либо транспортного средства и т. п.;

· Комбинированные способы, такие как:

- Кодовая комбинация + жетон или карта;

- Кодовая комбинация + биометрический идентификатор и т. д.

К датчикам физического и химического состояния относятся:

· давления;

· температуры;

· влажности;

· несанкционированного доступа (проникновения, вскрытия и др.).

Датчики давления. Различаются по видам измеряемого давления.

Датчики абсолютного давления – предназначены для измерения величины абсолютного давления жидких и газообразных сред, в том числе агрессивных, и преобразования этого давления в унифицированный сигнал постоянного тока.

Датчики избыточного давления – предназначены для измерения величины избыточного давления жидких и газообразных сред, в том числе агрессивных, и преобразования этого давления в унифицированный сигнал постоянного тока.

Датчики дифференциального давления - предназначены для работы в системах контроля, регулирования и управления технологическими процессами путем непрерывного преобразования разности давления среды в унифицированный сигнал постоянного тока.

Датчики разности, перепада давления-используются для измерения расхода жидкостей, газа, пара, уровня жидкости.

Датчики гидростатического давления - предназначены для работы в системах контроля и регулирования технологическими процессами с целью непрерывного преобразования гидростатического давления контролируемой среды в унифицированный сигнал постоянного тока.

Датчики давления разряжения - предназначены для измерения величины вакуумметрического давления жидких и газообразных сред, в том числе агрессивных, и преобразования этого давления в унифицированный сигнал постоянного тока.

Датчики избыточного давления-разряжения - предназначены для измерения величины избыточного давления-разряжения жидких и газообразных сред.

Датчики температуры. Термометры сопротивления, термопары.

Датчики влажности. Собственно датчик это два перфорированных металлических электрода, разделенные несколькими слоями сухой марли и скрепленные резиновым кольцом. Электроды связывают с размещенной поблизости электронной частью прибора витой парой или тонким экранированным проводом.

Конструкция электродов может быть, конечно, и другой. Важно лишь чтобы они имели достаточную площадь

Источником питания прибора может служить любая гальваническая батарея напряжением 6...9 В. Ток, потребляемый им в дежурном режиме, не превышает нескольких микроампер, в режиме тревоги менее 3 мА.

Датчики несанкционированного доступа. Представляют собой датчики тревожной сигнализации различной конструкции и принципа действия. К наиболее распространённым датчикам относятся:

· Периметрические датчики натяжного действия – состоят из нескольких рядов натянутой проволоки, присоединённой к механическим выключателям;

· Периметрические инфраакустические датчики – улавливают низкочастотные звуковые колебания;

· Периметрические датчики электрического поля – состоят из двух проводов: излучателя и приёмника, которые создают стабильное электрическое поле, нарушение которого и является сигналом тревоги;

· Периметрические вибрационные датчики – представляют собою контактные выключатели различной конфигурации;

· Инфракрасные датчики контроля пространства – контрольным является инфракрасное излучение между излучателем и приёмником;

· Микроволновые датчики контроля пространства – используют сверхвысокочастотное излучение;

· Сейсмические датчики – основаны на пьезоэлектрическом эффекте;

· Магнитные датчики – реагируют на наличие металлов;

· Ультразвуковые датчики – регистрируют ультразвуковые волны;

· Емкостные датчики – основаны на изменении электрической ёмкости между двумя металлическими решётками;

· Акустические датчики – состоят из микрофона и блока обработки сигнала.

Устройства принятия решения.В качестве технического средства (аппаратно-программного комплекса) должно выступать устройство, способное осуществить:

· сбор, обработку и хранение данных, полученных от датчиков;

· анализ текущей и статистической информации;

· выработку сигналов воздействия на объект автоматизации непосредственно через исполнительное устройство.

В качестве подобного устройства, в зависимости от сложности алгоритма преобразования, объёма информации, сложности преобразования сигналов воздействия и др., может быть использован контроллер, сервер или АРМ диспетчера.

Исполнительные устройства.В качестве исполнительного устройства может, в зависимости от задачи, выступить электромеханическое, термоэлектрическое или другое устройство, способное преобразовать электрический сигнал в требуемое воздействие на объект автоматизации. Для выполнения некоторых специальных функций, например для организации автоматизированного режима доступа, изготавливаются специальные устройства. К таким устройствам можно отнести электромеханический турникет.

Турникет – триподявляется самым популярным турникетом с вращающимися на наклонной оси планками. Их широкое распространение обусловлено компактностью, невысокой ценой и возможностью гармонично вписываться даже в самый престижный интерьер.

Область применения.Турникет полностью управляется дистанционно и идеально подходит для организации проходных предприятий с усиленным контролем доступа на территорию объекта, при предъявлении пропусков на вход и на выход. При этом возможна эксплуатация турникета в двух режимах: · автономная работа - ручное управление с пульта дежурным вахтером с визуальным контролем ситуации; · работа турникета в качестве исполнительного устройства в системе контроля и управления доступом (автоматизированная проходная), когда необходима четкая автоматическая регистрация числа и направления проходов.

Так, турникет марки OMA-26.661 представляет собою стойку на толстом фланце, корпус, индикатор направления прохода, три преграждающие планки. Блок управления, пульт управления, кабель управления (6 метров) поставляются в комплекте.

Особые технические данные:

· Количество режимов работы................................................... 9

· Усилие поворота планки (на середине), не более................. 1 кг.

Конструкция. Прочный бесшумный моторный реверсивный турникет. Моторный двухскоростной привод доворота с электронным управлением, обеспечивающий плавность вращения и блокировки планшайбы.

Обгонная предохранительная муфта, которая развязывает и защищает привод от внешних силовых воздействий, поэтому привод не препятствует проходу человека с любой скоростью.

Электронная защита привода от перегрузок (сигнал Sensor P).

Планшайба с надежно закрепленными преграждающими планками после прохода плавно, без колебаний и ударов, останавливается и фиксируется в исходном положении так, что одна из планок всегда полностью перекрывает проход. Работа по принципу “Толкни и иди, если разрешено”.

На стойке только один, но удобно расположенный всегда в поле зрения на верхней крышке корпуса под тонированным стеклом трехэлементный (две зеленых стрелки и красный крест) светодиодный знаковой синтезирующий индикатор режимов работы турникета.

Простой монтаж на четырех анкерах. Турникет можно установить в любом месте на полу, даже в стандартном дверном проеме вместо двери. Достаточно коридора шириной всего 750 мм.