АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДИСПЕТЧЕРСКОГО КОНТРОЛЯ (АПК - ДК) И СПОСОБ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ И ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДЛЯ ЭТОГО КОМПЛЕКСА
HARDWARE-SOFTWARE COMPLEX OF DISPATCHING CONTROL (HSC-DC) AND METHOD OF CENTRALIZED AND DECENTRALIZED DATA PROCESSING FOR THIS COMPLEX

Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля (АПК ДК) применяется в интегральных автоматизированных системах контроля и диспетчеризации сложных систем, например, в системах железнодорожной автоматики. Может использоваться как самостоятельная система для технического диагностирования и мониторинга устройств автоматики, телемеханики и связи.
Назначением предложенного комплекса является обработка входных данных о динамике изменений состояний контролируемых объектов централизованным способом и распределенным.
Известно изобретение «Интерактивная интегральная автоматизированная система для передачи и приема информации о состоянии контролируемых объектов», заявка RU 2000132776, опубл. 20.12.2002, МПК G08C 19/00, содержащая узел клиента, который связан, по крайней мере, с одним с узлом передачи информации более высокого уровня или непосредственно с узлом ввода-вывода первого уровня. Система позволяет в интерактивном режиме принимать информацию с контролируемых объектов, но предоставляет возможность диспетчеризации и регулирования контролируемых устройств.
Известно изобретение «Устройство в системе операционного контроля», патент RU 2341827, опубл. 20.12.2008, МПК G08C 13/00, конвенционный приоритет 25.06.2002 FI 20021241, центр управления содержит средство для обработки данных, и содержит управляющее оборудование. Устройство относится к системам операционного контроля, в которой информация синхронизации управления передается в исполнительное устройство для выполнения операций в заданное время, оно обеспечивает более универсальные процессы управления. Устройство обеспечивает простым образом варьирование разнообразных систем операционного контроля без увеличения объема монтажных работ по прокладке электропроводников. Однако не позволяет обеспечить сохранность полных копий базы данных, которые хранятся на каждом линейном пункте, поскольку это потребует передачи нецелесообразно большого объема информации по системе связи, что, в свою очередь, не обеспечит быстрый и точный обмен данными.
Известно изобретение «Способ межмодульного информационного обмена», патент RU 2481642, опубл. 10.05.2013, МПК G08C 19/18, использующий магистральный канал связи, соединяющий центральный контроллер с модулями, проведение информации центральным контроллером, по окончании цикла осуществление синхронизации. При этом центральный контроллер предоставляет магистральный канал связи для передачи информации модулям в последовательности, соответствующей установленному приоритету и центральный контроллер продолжает передавать информацию в общую для всех модулей шину, а центральный контроллер фиксирует поступающие от модулей сигналы. Относится к информационно-управляющим комплексам, состоящим из центрального устройства пункта управления и периферийных контролируемых пунктов, соединенных линиями связи различного вида и конфигурации. Способ реализовывают устройствами, относящимися к межмодульному информационному обмену в устройствах информационно-управляющих комплексов, использующих магистрально-модульную архитектуру. Позволяет упростить организацию информационных обменов. Однако межмодульный информационный обмен SPI (Serial Peripheral Interface), основан на передаче информационных сообщений по двунаправленной шине данных последовательными кодами, каждый сигнал которых синхронизируют тактовым импульсом от контроллера магистрали. Недостатком такого обмена является необходимость больших затрат времени на выявление модулей, подготовивших информацию для передачи. Это связано с тем, что для последовательного опроса состояния модулей контроллер передает в информационную шину магистрали кодовые посылки, включающие байты (восьмиразрядные коды) адреса опрашиваемого модуля, установленного режима работы (опроса готовности модуля к передаче информации) и контрольной суммы, а опрашиваемый модуль после завершения приема сообщения от контроллера передает в информационную шину магистрали ответное кодовое сообщение, включающее байты адреса, состояния модуля и контрольной суммы, причем информация модуля синхронизируется тактовыми импульсами от контроллера магистрали. В связи с этим такие устройства не обеспечивают быстрый и точный обмен данными, а также существенно повышает требования к аппаратуре связи и технике центрального поста. Слишком большой объем передаваемых данных не позволяет снабдить передачу данных функцией настройки, и, как следствие, снизить требования к каналам связи.
Известно изобретение «Способ передачи телеметрической информации, адаптированный к неравномерности потока данных телеизмерений, и система для его осуществления», патент RU 2480838, опубл. 27.04.2013, МПК G08C 19/00, включающий формирование двух групп параметров, при этом выходы каждого из блоков формирования основных параметров подключены к первой группе из N входов коммутатора непосредственно, Mi выходов блоков формирования дополнительных параметров подключены к другой группе входов коммутатора, состоящей из Mi входов, вход декоммутатора каналов передачи, (N+Mi) выходов которого через блок декодирования подключены к выходу системы. Однако решают иную задачу, а именно при отделениях телеметрируемых элементов конструкции из формируемого пакета выделяют информационные кодовые слова, занимающие в телеметрических кадрах известные порядковые номера и принадлежащие датчикам элементов конструкции и выделяют из них те, которые полезной информации не несут. Используют частичную настройку передаваемых параметров, но назначение имеют совсем другое. Изобретение требует очень точных беспроводных систем связи, хотя и повышают помехоустойчивость передачи данных на основе адаптации бортовой радиотелеметрической системы к неравномерности потока передаваемой телеметрической информации телеметрируемых элементов конструкции. Однако данный способ использует иные принципы передачи информации, отличающиеся от передачи информации на АРМ в интегральных автоматизированных системах контроля и диспетчеризации сложных систем.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является полезная модель «Система диспетчерского и мониторингового контроля», патент RU 41903, опубл. 10.11.2004, МПК G08C 19/00, которая взята в качестве прототипа. Система содержит узел клиента, выполненный в виде устройств автоматики, размещенных на станции пользователя и соединенных с питающей панелью системы энергоснабжения, источник информации, выполненный в виде устройства съема информации с устройств автоматики, узлы ввода-вывода данных нескольких уровней, выполненные в виде концентраторов разных уровней, обеспечивающих сбор и отображение полученной информации, автоматизированное рабочее место, каналы (линии) связи и устройства контроля. Система используется в интегральных автоматизированных системах контроля и диспетчеризации сложных систем и позволяет расширить функциональные возможности системы диспетчерского контроля, состоящие в возможности диспетчеризации и мониторинга на основе совместного анализа параметров. Однако не решает всех задач диспетчеризации, так как из-за большого объема передаваемой информации, диагностика и прогнозирование работы систем автоматики на основе статистических данных предъявляет к аппаратуре связи и технике центрального поста, а также к технике, размещенной на станции пользователя, очень жесткие требования из-за того, что на АРМ передают избыточную информацию, но при этом не обеспечивают сохранность полных копий базы данных, а также быстрый и точный обмен данными. Также нельзя снабдить передачу данных функцией настройки и надежного шифрования, и, как следствие, снизить требования к каналам связи посредством передачи данных на верхний уровень только результата обработки, а не все исходные данные как в известных системах. Таким образом, эта система не может быть универсальной.
Изобретательской задачей предложенного технического решения является необходимость осуществлять обработку данных, как на центральном концентраторе, так и на месте сбора данных и хранить ее там же. Первый вариант (обработка на центральном посту) упрощает сопровождение системы, но требует высокого качества аппаратуры связи и увеличивает ресурс техники центрального поста. Второй вариант (обработка данных на месте сбора информации) накладывает ограничения на обслуживание системы, но за счет небольшого объема собираемой информации в конкретном месте и мгновенной обработки ее уменьшаются требования к аппаратуре связи и технике центрального поста, Применение же обоих способов обработки данных повысит качество обработки за счет сравнения результатов. Таким образом требуется создать смешанную систему обработки данных с двумя независимыми местами обработки данных. Систему, которую очень трудно, почти невозможно, взломать. В данной системе вся информация, которая формируется в блоки, автоматически подвергается шифрованию. При этом данные, которые поступают изменить задним числом невозможно, поскольку данные хранятся и на местах, и на центральном посту, а также на каждом компьютере одновременно.
Техническим результатом предложенной конструкции комплекса является создание системы АПК ДК, в которой обеспечен полный и надежный контроль технических средств и устройств автоматики и связи, что позволяет
- повысить надежность и безопасность работы систем автоматики и связи за счет
- сохранности полных копий базы данных, которые хранятся на каждом линейном пункте;
- обеспечение быстрого и точного обмена данными;
- надежное шифрование данных
i
Заявленный технический результат реализован за счет того, что аппаратно-программный комплекс АПК ДК включает узлы клиента, выполненные в виде устройств автоматики, размещенных на станциях пользователей и соединенных с питающей панелью системы энергоснабжения, и содержащих АРМ, источники информации, выполненные в виде устройства съема информации с устройств автоматики и/или с устройства контроля, являющиеся периферийным оборудованием, причем каждое N устройство контроля подключено к вводной панели соответствующего устройства автоматики соответствующего узла клиента или к источнику информации, и соединено с питающей панелью, узлы ввода-вывода данных нескольких уровней, которые выполнены в виде концентраторов разных уровней, обеспечивающих сбор и отображение полученной информации и являющиеся линейными и/или центральными пунктами и канал связи.
i
i
i
i
i
i
i+1
Предложенное техническое решение является новым, так выполнено со следующими отличиями. Выход каждого N устройства съема информации и/или устройств автоматики соединен своей линией связи со входом соответствующего Mi-го концентратора низшего уровня, являющегося линейным концентратором и выполненного в виде контроллеров для передачи информации высшего или низшего уровня, отображающего протекающие в системе процессы, а выход M-го концентратора низшего уровня соединен с первым (к) входом соответствующего К-го концентратора высшего уровня, являющегося центральным концентратором регистрации и обработки всех уровней информации, и каждый n-й выход К-го концентратора высшего уровня соединен через организованный путем объединения множества линий связей канал связи, по которому передают обработанную информацию на (к)-й вход К-го концентратора высшего уровня и на каждый АРМ, который включен в систему, при этом канал связи организован посредством линий связи, соединяющих узлы клиентов с образованием единой линейной цепи.
В контексте данной заявки принимают следующие определения и понятия:
- данные нескольких уровней определяются передачей информации соответствующего уровня;
- низший уровень информации - это первичные данные от систем автоматизации, от источника информации, в том числе от устройств контроля;
- высший уровень информации - это первичная информация от концентраторов низшего уровня, обработанная программными средствами;
Данный АПК ДК состоит из узлов клиента (1) (на чертеже показаны условно), размещенных на станциях пользователей (2) и соединенных с питающей панелью системы энергоснабжения (на чертеже не показаны). Узлы клиенты (1) содержат АРМ (3). Источники информации (4), выполненные в виде устройства съема информации с устройств автоматики (5) и/или устройств контроля (6), являются периферийным оборудованием, которое может быть размещено как непосредственно в узле клиента (1), так и отнесено на расстояние и образующее отдельный узел клиента (1). А станция пользователя (2) может находиться как в узле клиента (1), так и отдельно от него.
i
i
i
Причем каждое N устройство контроля и/или устройства съема информации с устройств автоматики узла клиента (1) подключено к вводной панели соответствующего устройства автоматики (на чертеже не показано) соответствующего узла клиента (1) или к источнику информации (4), и соединено с питающей панелью. Узлы ввода-вывода данных нескольких уровней размещены в узлах клиента (1) или на станциях пользователей (2) и выполнены в виде концентраторов разных уровней (7 и 8), обеспечивают сбор и отображение полученной информации и являются линейными пунктами (7), обозначенные M или центральными постами (8), обозначенные К. Узлы ввода-вывода данных нескольких уровней объединены каналом связи (9).
i
i
i
i
i
i
i
i+1
Выход каждого N устройства съема информации с устройств автоматики (5) и/или устройств контроля (6) соединен своей линией связи со входом соответствующего M-го концентратора низшего уровня (7), являющегося линейным концентратором и выполненного в виде контроллеров для передачи информации высшего или низшего уровня, отображающего протекающие в системе процессы, а выход M-го концентратора низшего уровня соединен с первым (к) входом соответствующего К-го концентратора высшего уровня (8), являющегося центральным концентратором регистрации и обработки всех уровней информации, и каждый n-ый выход К-го концентратора высшего уровня соединен через организованный путем объединения множества линий связей канал связи (9), по которому передают обработанную информацию на (к)-й вход К-го концентратора высшего уровня (8) и на каждый АРМ (3), который включен в систему, при этом канал связи (9) организован посредством линий связи, соединяющих узлы клиентов (1) с образованием единой линейной цепи.
Устройство АПК ДК иллюстрируется чертежами, которые не охватывают всех вариантов исполнения комплекса для частных узлов клиента по требованиям к количеству и характеристикам источников информации.
На Фиг. 1 - показана схема взаимодействия узлов АПК ДК для двух станций пользователя;
На Фиг. 2 - показана схема взаимодействия узлов АПК ДК для i-го количества станций пользователей, где реализация функций АПК ДК ведется с использованием обработки данных по технологии блокчейн (blockchain).
Система работает следующим образом.
Со всех источников информации (4) собирают информацию о работе узлов автоматики посредством устройств съема (5) и устройств контроля (6). Эта информация является информацией низшего (в частности, первого) уровня. Информацию низшего уровня передают через вводную панель соответствующего устройства автоматики на концентраторы низшего уровня (7), которые обеспечивают сбор и отображение полученной информации и являются линейными пунктами. Линейных пунктов, включенных в систему может быть не ограниченно много. В линейных пунктах расположены линейные концентраторы, которые запрограммированы для каждой отдельной станции пользователя (2) на передачу определенного набора информации. Эта информация поступает на соответствующий вход концентратора высшего уровня (8). Концентратор высшего уровня (8) является центральным концентратором регистрации и обработки всех уровней информации. Центральных постов также может быть несколько. Далее, посредством канала связи (9) отрегулированный набор информации поступает на АРМ (3) соответствующей станции пользователя (2).
На конкретную станцию пользователя (2), в зависимости от желания пользователя, может передаваться и информация низшего уровня (или ее часть) и информация высшего уровня (или ее часть). Такой настройкой регулируется объем передаваемой информации через каналы связи (2), что существенно уменьшает требования к аппаратуре связи и технике центрального поста.
i
i
Как концентраторы линейных пунктов - M, так и центральные концентраторы - К соединены каждый на своем уровне в систему по технологии блокчейн (blockchain).
АРМы (3) пользователей включают в систему по отработанному алгоритму.
Таким образом, на концентратор нижнего уровня поступает вся информация от источников информации. Эту информацию передают на концентратор высшего уровня при наступлении некоторого события.
Под событием понимают факт фиксации какого либо стечения обстоятельств в работе объекта контроля. Как правило это фиксация каких-то отклонений в работе объекта, если все нормально и оборудование работает в штатном режиме, тогда событий нет.
На верхнем уровне (в концентраторе центрального поста) - анализируют все события (например, те или иные приборы включились/выключились, поменяли свои настройки и т.п.) и определяют причинно-следственную связь работы эти приборов, которая влияет на работу всей контролируемой системы, т.е. объединяют события.
Однако может возникнуть ситуация, когда необязательно проведение одной из видов обработки.
Поэтому на верхнем уровне можно делать два вида обработки:
Во-первых. Концентратор верхнего уровня может делать то же действие, что делает линейный пункт (концентратор нижнего уровня). Например, обработка с целью получения из исходных данных - события. Однако это необязательная для центрального поста (концентратора высшего уровня) обработка потому, что она может производиться на линейном пункте, т.е. это настраиваемая опция для тех случаев, когда на линейном пункте обработки нет. Такое возможно, как просто по желанию пользователя (хочет, чтоб все обрабатывалось на центральном посту), так и в случаях, когда на линейных пунктах стоит не адаптированная система и она просто не умеет делать эти операции.
Во-вторых. Обработка уже выявленных событий с целью выявления причинно-следственной связи и исключения последствий из конечного списка событий. Это действие необходимо для того, чтобы оператор верхнего уровня видел только важные моменты и не отвлекался на последствия события. Иными словами, на этапе первой обработки где бы ее ни проводили, выявляют, например, «нет напряжения на лампе» и «сломана ГЭС». Поскольку оператору в первую очередь надо знать, что ГЭС не дает напряжение и что миллионы событий по отсутствию напряжения на лампах - это следствие этой поломки ГЭС, то эти миллионы событий система убирает из списка и показывает только одну.
Разница между двумя видами обработки состоит в том, что первая обработка делается в оперативном режиме, не вдаваясь в подробности того что происходит за 100 км, а вторая уже анализирует данные в масштабе заданной географической области и имеет возможность поиска этих причинно-следственных связей по архиву на тот случай, когда информацию получили раньше, чем из удаленной точки этой географической области.
Таким образом, АПК ДК позволяет регулировать объем передаваемых данных и снабдить передачу данных функцией настройки, и, как следствие, снизить требования к каналам связи посредством передачи данных на станцию пользователя (2) только результата обработки, а не все исходные данные как в известных системах.
В представленном комплексе обработка данных производится на месте сбора данных, в данном случае - на линейных пунктах, и хранится там. Блоки связываются в цепь при помощи сложных математических алгоритмов. Каждый новый блок присоединяется строго к предыдущему, имеет уникальную подпись и метку времени. Добавление нового звена в цепь подтверждается каждым участником системы и приводит к автоматическому обновлению реестра.
Если возникает новый блок, сведения об этом появляются во всех базах данных линейных пунктов. Чтобы взломать эту систему, нужно получить доступ более чем к половине всех компьютеров линейных пунктов, задействованных в сети, а это технически маловероятно.
В качестве примера можно привести железнодорожный комплекс АПК ДК.
Для настройки работы комплекса выполняют следующие действия.
После проведения монтажа устройств АПК ДК, проводят проверку корректности установки программного обеспечения на концентраторах линейного пункта, (ЛП), центрального поста (ЦП) и АРМов, проверку соответствия баз данных адаптированного программного обеспечения (ПО) проектной документации и проверку корректности передачи и отображения информации, передаваемой с ЛП на концентратор ЦП и АРМы. При этом на концентраторах линейных пунктов, для которых предусмотрено использование контроллеров для съема дискретной информации с устройств, сравнивают поездное положение и состояние устройств на перегоне и программного модуля «Поездное положение». Для того, чтобы сделать заключение о корректности отображения состояния блок-участков и светофоров на контролируемом участке определяют корректность отображения. При корректном отображении блок-участков и светофоров (последовательное занятие и перекрытие) отображаются соответствующие сигналы, что подтверждает правильность обработки параметров программным обеспечением. При отсутствии отображения занятости на одном и более блок-участках, отсутствии изменений в показаниях светофора при изменении состояния соответствующего блок-участка и т.д., делают вывод о некорректном отображении индикации. Затем сравнивают смысловое содержание текста, выводимого программным модулем «Технологические события» с состоянием устройств контролируемого участка в текущий момент, для чего используют организованные каналы связи.
Далее получают контрольные точки для проверки целостности заполнения баз данных по измерениям. Далее записывают измеренное значение с поверенного измерительного прибора и вычисляют погрешность измерения по формуле. Далее выдается сигнал на платы вывода. Измерения параметров стрелочного перевода описывают через параметры значений токов и напряжений, измеренных с помощью калиброванного измерительного прибора со значениями, измеренными с помощью АПК ДК, выводимого в программном модуле «Контроль работы стрелок». Отображение корректной информации осуществляют с помощью электронной системы счета осей. И передача данных по сети осуществляется для каждого сетевого соединения между концентраторами ЛП и ЦП.
В зависимости от настройки объема передаваемых данных на АРМ получают набор величин, которые отображают в требуемом объеме работу железнодорожного участка. Например, контролируют Поездное положение на станции и (или) перегоне (данные с концентратора верхнего уровня) и измерение аналоговых величин (данные с концентратора нижнего уровня).
Назначением способа централизованной и децентрализованной обработки данных для этого комплекса является применение в интегральных автоматизированных системах контроля и диспетчеризации сложных систем, например, в системах железнодорожной автоматики. Сложные интегральные системы, в которых осуществляют совместный анализ параметров и принятие решения на основе обмена массивами данных.
Назначение состоит в обеспечении полного и надежного контроля и диспетчеризации технических средств и устройств автоматики и связи.
Известен «Способы создания, системы и архитектуры защищенных медиаканалов», Заявка RU 2003 118755, к.п. 24.06.2002 US 10/178,256,  опубл. 27.12.2004, МПК G06F 7/00, G08C 13/02, включающий создание аутентификаторов, которые могут быть использованы для аутентификации одного или более компонентов, находящихся дальше по цепочке от клиентского компонента, и обеспечение в одном или более процессорах прием с помощью клиентского компонента зашифрованной информации, а компоненты могут осуществлять связь друг с другом с помощью защищенного канала связи. Способ обеспечивает надежную проверку информации и источников информации, однако не решает задачу хранения полных копий базы данных на каждом линейном пункте, быстрый и точный, при этом настраиваемый, процесс обмена данными, а также автоматическое шифрование данных при их передаче.
Известно техническое решение «Способ учета и хранения временных учетных единиц в одноуровневых средах на блокчейн», заявка RU 2015 145232, опубл. 03.05.2017, МПК G06F 1/00, который предусматривает учет и хранение временных учетных единиц в одноуровневых средах на технологии блокчейн. Однако способ не решает задачи быстрого и точного, при этом настраиваемого, процесса обмена данными и автоматическое шифрование данных при их передаче. Кроме того, он не может быть использован в интегральных автоматизированных системах контроля и диспетчеризации сложных систем, например железнодорожных системах диспетчерского контроля.
Известно техническое решение «Способ ведения распределенной базы данных в единой среде учета наподобие bitcoin», заявка RU 2015 156433, опубл. 04.07.2017, МПК G06F 12/00, включающий ведение распределенной базы данных в единой среде учета и содержащий свою локальную цепочку данных, состоящую из звеньев (blocks). Способ позволяет контролировать источник информации, что повышает надежность передаваемой информации, однако не может быть использован в интегральных автоматизированных системах контроля и диспетчеризации сложных систем, поскольку не позволяет осуществлять диспетчеризацию и контроль этой системы. Кроме того, способ не обеспечивает быстрого и точного, при этом настраиваемого, процесса обмена данными, обладает повышенными требования к каналам связи, не позволяет осуществить автоматическое шифрование данных при их передаче.
Известно изобретение «Автоматизированная система сбора данных о потреблении энергоресурсов и счетчик электрической энергии», патент RU 2595939, опубл. 27.08.2016, МПК G06Q 50/06, H04L 12/953, работающая для сбора информации о потреблении энергоресурсов по принципу запрос-ответ на основе пакетного протокола обмена, в которой имеется концентраторы данных, сервер накопления и обработки данных, клиентские устройства. Пакет информации содержит стартовый и стоповый элементы, составные части дополнительно сконфигурированы для включения в пакет сведения об отсутствии или наличии защитного кодирования данных, одни пакеты сконфигурированы для формирования запроса и получения данных одного источника информации в виде короткого пакета, другие в виде длинного пакета. Сервер оснащен программой «M2MServer», позволяющей организовывать каналы связи и составные части дополнительно оснащены программой «MeterTools», позволяющей производить их параметрирование. Система дополнительно сконфигурирована для использования байтстаффинга при отправке пакета и обратного байтстаффинга при получении пакета. Система позволяет повысить эффективность использования канала связи. Однако не является интерактивной, не позволяет осуществить мониторинг и контроль устройств автоматики по принципу «запрос-ответ» пакетами, поскольку ограничены эксплуатационные возможности, обусловленные использованием автоматики с импульсным выходным устройством, что затрудняет оперативное определение, планирование диспетчеризацию. Выполнение трехуровневой системы не всегда является оптимальным, раздельное аппаратное выполнение устройств автоматики и средств обработки пакета данных (коммутаторов станции связи и шкафа автоматики) усложняет и удорожает систему. Кроме того, составные части исполнены с раздельным аппаратным выполнением средств формирования пакетов и сконфигурированы для различающихся протоколов обмена. Все это не позволяет получить процесс передачи данных с возможностью хранения полных копий базы данных на каждом линейном пункте, быстрым и точным, при этом настраиваемым, процессом обмена данными и автоматическое шифрование данных при их передаче.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является полезная модель «Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля», патент RU 47123, опубл.: 10.08.2005, МПК G08C 19/00, в котором используют устройства контроля, устройств съема информации, узлы ввода-вывода данных нескольких уровней, линии связи, центральный концентратор, снабженный, ветвями диспетчеризации, состоящими из оборудования диспетчерских центров пользователей (АРМов), снабженных программными средствами и информация поступает в прямом направлении от нижнего уровня к высшему с возможностью накопления и анализа статистических данных о сбоях в работе устройств автоматики. Используют в интегральных автоматизированных системах контроля и диспетчеризации сложных систем, например, в системах железнодорожной автоматики. Может использоваться как самостоятельная система для технического диагностирования и мониторинга устройств автоматики, телемеханики и связи, С помощью способа, реализованного этой системой осуществляют получение информации от устройств, находящихся на станциях или на перегонах протяженного участка, например, железнодорожного пути, как в режиме мониторинга этих устройств, так и в случае их отказа, а также постоянный диспетчерский контроль и возможность оперативного принятия решения диспетчером по управлению этими устройствами. Бесперебойный режим работы железной дороги обеспечивают принятием решения не только на основе оперативной информации, но и с учетом прогнозных характеристик работы таких устройств. Однако в этой системе не реализован способ, позволяющий получить процесс передачи данных с возможностью хранения полных копий базы данных на каждом линейном пункте, обеспечивающий быстрый и точный, при этом настраиваемый, процесс обмена данными и автоматическое шифрование данных при их передаче.
Изобретательской задачей комплекса является обеспечение возможности реализации способа обработки данных на уровне центральных постов, а также обеспечить способ сбора и обработки данных на линейных пунктах с возможностью настраиваемой передачи данных.
Технический результат, который достигается при использовании данного способа состоит в том, что можно получить процесс передачи данных с
- возможностью хранения полных копий базы данных на каждом линейном пункте;
- быстрый и точный, при этом настраиваемый, процесс обмена данными;
- автоматическое шифрование данных при их передаче.
Заявленный технический результат получают за счет того, что реализовывают для АПК ДК способ централизованной и децентрализованной обработки данных.
Способ заключается в том, что через одни концентраторы передают информацию, которая поступает в прямом направлении от концентратора нижнего уровня к концентратору высшего уровня с возможностью накопления и анализа статистических данных о сбоях в работе устройств автоматики и данных с устройств контроля и съема информации, а через другие концентраторы передают информацию от каждого отдельного устройства съема информации с устройств автоматики, источника информации и устройства контроля, и всю информацию передают на АРМы. Новым в предложенном способе является то, что на узлы клиентов, содержащих АРМ, передают информацию после обработки программными средствами на линейных пунктах, информацию нескольких уровней передают посредством концентраторов, являющихся линейными пунктами через их узлы ввода-вывода таким образом, что:
через концентраторы низшего уровня передают как информацию низшего уровня, которая является первичными данной, полученной от систем автоматизации, от источника информации и от устройств контроля, так и информацию высшего уровня, которая является результатом обработки программными средствами,
через концентраторы высшего уровня передают информацию высшего уровня, которая является результатом обработки программными средствами информации, полученной от концентраторов низшего уровня, и состоящей из полученных данных после диспетчеризации этой информации, обеспечивающей принятие решения по оперативному управлению, полученную с учетом статистических данных о работе систем автоматизации, источников информации и устройств контроля.
При этом способ передачи информации осуществляют по существующим каналам связи с возможностью регулирования объема передаваемой на АРМ информации, в следствие чего:
обрабатывают и хранят полученные результаты обработки информации высшего уровня одновременно на всех узлах клиентов, а передачу информации на АРМ узла клиента осуществляют с учетом настройки параметров, требуемых к передаче с линейного пункта на АРМ. Информацию передают по каналу связи по протоколу, например, peer-2-peer - от одного узла клиента, содержащего АРМ, к другому узлу клиента по линиям связи, образующим единую линейную цепь, входящую в состав канала связи, и, при этом, каждый АРМ получает информацию от всех других узлов клиента, связанных между собой по сложному математическому алгоритму, в соответствии с которым каждый узел клиента присоединяют к предыдущему узлу клиента строго по алгоритму, а также каждый АРМ получает доступ ко всей истории передачи данных, совершенных в комплексе АПК ДК и хранящейся в информационной базе каждого узла клиента. В частных случаях каждый новый узел клиента снабжен уникальной подписью и меткой времени. Например, добавление нового узла клиента в линейной цепи подтверждают на каждом узле клиента, что приводит к автоматическому обновлению реестра всех концентраторов высшего уровня и концентраторов линейных пунктов. При возникновении нового узла клиента информацию о вводе нового узла клиента размещают во всех информационных базах всех узлов клиентов, образующих единую линейную цепь.
Однако информацию могут передавать по каналу связи от одного узла клиента, содержащего АРМ, к другому узлу клиента по линиям связи как с образованием последовательной системы, так и когда эти как каналы связи организованы, таким образом, как запрограммировано в специальном программном обеспечении, по заложенному правилу, например, «звездой».
Каждый новый узел клиента снабжен уникальной подписью и меткой времени, это обеспечивает безопасность хранения данных за счет организации хранения передачи.
Способ реализовывают следующим образом.
i
С n-ого выхода К-ого концентратора высшего уровня (8) через организованный путем объединения множества линий связей канал связи (9) (например интернет), передают обработанную информацию. Под обработкой в контексте заявки понимают, например, расчет по формулам или сравнение с нормативами или по объему передаваемой информации. В частности, обработка в предложенном способе - это контроль за динамикой изменения состояний и параметров контролируемого объекта. Пример - «лампочка уличного освещения». Лампочка может и/или должна гореть ночью и не должна гореть днем. Значит система будет контролировать факт горения этой лампочки, когда освещенность над ней будет меньше дневной и на лампочке будет напряжение в норме, а также факт не горения лампочки, при освещенности больше ночной и отсутствии напряжения на этой лампочке. Все, что не удовлетворяет этим условиям будет выводится на экран и фиксироваться в таблице. Так на интерфейсе АРМа (3) будет отражено: «Уже день, а лампочка горит» или «Ночь, напряжение на лампе есть, а она не горит - значит перегорела» и т.д. Поэтому обработкой информации является и расчет параметров по формулам динамики изменения параметров, и сравнение их с нормативами, заложенными в статистических данных.
С другой стороны, передачу результатов обработки на АРМ (3) узла клиента (1) осуществляют с учетом настройки, а настройка заключается, в свою очередь, в том, что определяют те параметры, которые нужны данному АРМ (3). Возможность настройки позволяет передавать на АРМ пользователя результат обработки, иными словами, передают и результат обработки, и динамику изменений состояний, и измеренные величины контролируемых параметров, полученных с источников информации (4). А на интерфейсе АРМ, соответственно, показывают то, что интересует пользователя, т.е. запрошенные им к передаче параметры с линейного пункта (7) и с центрального поста (8), или в необработанном виде, или в обработанном на центральном концентраторе (8) виде.
Для осуществления этой задачи требуется одновременно контролировать не только технические характеристики системы, но и получать, накапливать и обрабатывать статистическую информацию о системе, что и позволяет предложенный способ.
В предложенном способе под централизованным способом обработки понимают способ, при котором обработка входных данных производится на одном центральном концентраторе (8) (соответственно входные данные до этого концентратора доставляют через сеть линейных пунктов(7)). Под децентрализованным способом понимают пересылку информации о способе перевода информации, т.е. это способ, при котором обработка входных данных производится в местах сбора этих входных данных, в частном случае - на линейном пункте (7), с последующее передачей результатов обработки на центральный концентратор (8).
Таким образом, новизна способа определяется тем, что концентраторы имеют следующие признаки.
Во-первых, они являются системными. При этом:
- При децентрализованном способе предъявляются усредненные требования к каждому линейному пункту (7) и пониженные к центральному посту (8);
- При централизованном способе предъявляются пониженные требования к линейным пунктам (7) и повышенные к центральному посту (8);
Во-вторых - обеспечено сопровождение передачи нужной информации. При этом:
i
i
- при децентрализованном способе при изменениях в обработке данных требуется обновление программного обеспечения на каждом концентраторе (M и K);
- при централизованном способе - требуется обновление программного обеспечения только на центральном посту (8);
В- третьих, качество обработки информации существенно повышается. При этом:
- при децентрализованном способе качество обработки информации выше за счет того, что информация обрабатывается сразу на месте ее сбора и не влияет на саму обработку и на качество каналов связи (9), поскольку всякие задержки в доставке информации на центральный пост могут снижать качество доставляемой информации;
- при централизованном способе соответственно качество обработки ниже, потому что влияют задержки в доставке информации по каналам связи (9), но зато объем передаваемой информации значительно меньше, что существенно разгружает эти каналы связи.
Предложенный способ реализован в комплексе АПК ДК, что обеспечивает ее новую функцию. Способ основан на обработке данных по технологии блокчейн (blockchain), по аналогии с биткойин. Передача данных становиться настраиваемой, а значит снижаются требования к каналам связи, потому как на верхний уровень нужно передавать только результат обработки, а не исходные данные как в известных системах.
При этом информация передается по протоколу peer-2-реег от пользователя к пользователю и каждый линейный пункт имеет информацию о других линейных пунктах, а также доступ ко всей истории передачи данных, совершенных в системе.
С помощью предложенного способа существенно улучшается весь комплекс АПК ДК, он становится децентрализованным, его почти невозможно взломать, а вся информация, которая формируется в блоки, автоматически подвергается шифрованию. При этом данные, которые поступают в блокчейн, изменить задним числом невозможно - в теории они хранятся там вечно и не на серверах, а на каждом компьютере одновременно.
Таким образом, обеспечивают более полный и надежный контроль технических средств и устройств автоматики и связи. Кроме того, для сокращения времени на устранение повреждений и их предупреждение, обеспечивают сбор, анализ данных и прогнозирование состояния устройств. Тем самым повышается надежность и безопасность работы, например, железнодорожного транспорта.
Преимуществами нового способа передачи данных является наличие полной копии базы на каждом линейном пункте; быстрый и точный обмен данными; шифрование данных.