КЗ "Мониторинг"

КЗ "Мониторинг" - Комплекс задач Мониторинг - программное обеспечение в составе АПК-ДК

Для работы пользователя (технолога дистанции СЦБ или ситуационного центра, электромеханика или диспетчера и т. д.) с результатами мониторинга необходим АРМ. АРМ технолога системы непрерывного мониторинга ЖАТ, как и АРМ многих других систем управления и контроля во всех областях промышленности и транспорта, представляет собой программно-технический комплекс, предназначенный для автоматизации процесса анализа результатов мониторинга.
АРМ системы непрерывного мониторинга ЖАТ представляет собой персональный компьютер с периферийными устройствами, позволяющими вводить управляющие воздействия (мышь, клавиатура и пр.) и выводить информацию на экран или бумажный носитель (монитор, принтер и пр.), а также установленный на компьютере комплекс программ по работе с результатами мониторинга. Для удобства работы пользователя АРМ работает под известной всем операционной системой Windows.



Поскольку объем диагностических данных достаточно большой (для станций до 30 стрелок количество диагностических параметров устройств ЖАТ может достигать 1-2 тыс.), необходимо выводить результаты мониторинга в удобной графической форме. АРМ системы АПК-ДК является одним из наиболее удобных среди АРМ других систем мониторинга устройств ЖАТ [30]. Программный комплекс АПК-ДК называется «Комплекс задач „Мониторинг“» (КЗ «Мониторинг»). В нем информация представляется в виде следующей иерархии: железнодорожная сеть Российской Федерации ^ конкретная железная дорога ^ участок ^ дистанция СЦБ ^ диспетчерский круг ^ станция (перегон) ^ типовой объект диагностирования, функционирующий на станции (перегоне). В зависимости от того, какому пользователю (электромеханик СЦБ, технолог дистанции СЦБ или ситуационного центра и т. д.) предоставляется диагностическая информация, КЗ «Мониторинг» может содержать набор тех или иных объектов диагностирования.
В КЗ «Мониторинг» диагностическая информация выводится в удобном для пользователя виде - использована некоторая аналогия с действующими устройствами вывода информации в системах ЖАТ. Например, в релейных системах ЖАТ на станциях большинство дискретной диагностической информации получается с аппарата управления движением (пульта управления и табло вывода данных), где с использованием некоторого набора условных изображений приведено путевое развитие станции с управляющими и контролирующими элементами (стрелками, светофорами, рельсовыми цепями, переездами и пр.). Аппараты управления имеют стандартные исполнения в виде набора блоков трех типов: желобкового, мозаичного и с применением субблоков на светодиодах. На рис. 2.19 приводится выносное табло на станции с релейной системой ЖАТ. Разработчики АПК-ДК в КЗ «Мониторинг» сохранили соответствующий принцип представления диагностической информации (рис. 2.20), что в некоторой степени удобно для работы железнодорожного персонала дистанций СЦБ и ситуационных центров.


Для отображения различных технических состояний объектов диагностирования в системах функционального контроля устройств ЖАТ используется различная цветовая гамма, подобранная с учетом психологических особенностей человека по реакции на тот или иной цвет. Например, наибольшее внимание привлекается красным и красным мигающим цветами как максимально «тревожными» цветами, меньшее внимание привлекает зеленый цвет. При выборе условных обозначений в комплексах программ АРМ системы непрерывного мониторинга ЖАТ применяется отраслевой стандарт.
В рассматриваемом АРМ КЗ «Мониторинг» на сером нейтральном фоне располагаются индикаторы объектов диагностирования, позволяющие просматривать как дискретные, так и аналоговые данные о состоянии устройств автоматики. Как отмечалось выше, КЗ «Мониторинг» выполнен по иерархическому принципу, позволяющему фильтровать диагностические данные. Информация предоставляется в различных масштабах. В пределах отдельной железной дороги имеется возможность просмотра состояния объектов диагностирования на всей железной дороге, в пределах одной дистанции СЦБ, определенного участка контроля, станции, перегона или сложного технического объекта (например, устройства бесперебойного питания или электропитающей установки). Переходы от менее детализированного изображения к более детализированному и наоборот осуществляются манипулятором «мышь». Двойной щелчок левой кнопкой мыши по пустому полю серого фона позволяет технологу уменьшить масштаб предоставляемых данных, и наоборот, щелчок левой кнопки мыши по выделенному объекту позволяет детализировать диагностическую информацию.


КЗ «Мониторинг» является постоянно совершенствующимся АРМ: развиваются и оптимизируются методы предоставления данных, создаются новые технологические окна предоставления данных и различные фильтры диагностической информации. Авторами данной книги в период с 2008 по 2010 г. в лаборатории кафедры автоматики и телемеханики на железных дорогах ПГУПС «Автоматизация технического обслуживания» разработано несколько типовых технологических окон предоставления результатов диагностирования техническому персоналу дистанции СЦБ. Это технологические окна, включающие в себя сложные технические объекты диагностирования, сгруппированные и централизованные в отдельном окне, всплывающем при щелчке манипулятором «мышь» по условному обозначению сложного объекта в технологическом окне станции или перегона. В такие технологические окна вынесены следующие сложные объекты ЖАТ: электропитающая установка, устройства автоматики сигнальной точки на перегоне, кабельный план и подсистема самодиагностирования.
Опишем здесь технологические окна комплекса программ КЗ «Мониторинг».

Наиболее значимым и в то же время простейшим звеном в КЗ «Мониторинг» является технологическое окно отображения данных на станции (либо на перегоне). Здесь приводится мнемосхема путевого развития станции (подобно схематическому плану в однониточном исполнении или пульту-табло дежурного по станции), а также индикаторы ячеек контроля устройств ЖАТ. Исторически данные о состоянии устройств ЖАТ снимались с лампочек пульта-табло дежурного по станции, соответственно, кроме состояния рельсовых цепей, светофоров, стрелок и переездов, в окне отображения станции можно найти индикаторы всех ячеек технологического назначения (наличие/отсутствие электропитания, режим горения сигналов, контроль сигнализаторов заземления, срабатывание устройств контроля схода подвижного состава и пр.). Каждому объекту диагностирования в режиме реального времени ставится диагноз. Информация о наличии неисправности, отказа или предотказа выводится в данное технологическое окно соответственно красным мигающим или желтым мигающим цветом. При желании пользователь КЗ «Мониторинг» может включить режим просмотра аналоговых данных по контролируемым объектам, применив в меню соответствующий фильтр. Пример технологического окна станции дается на рис. 2.23.



Как отмечалось выше, диагностические данные отображаются с учетом психологических особенностей восприятия информации. В индикации рельсовых цепей выделены такие цвета: красный, сигнализирующий о логической занятости; желтый - о замкнутости стрелочно-путевой секции или участка пути в маршруте; желтый мигающий, обозначающий включение режима искусственной разделки секции; черный - свободность рельсовой цепи; серый - потерю диагностической информации или неисправность системы АПК-ДК. Для светофоров характерны такие цвета: зеленый, индицирующий включение одного из разрешающих показаний светофора, красный - соответствующий горению запрещающего показания, желтый (для перегонных светофоров) - горение желтого огня светофора, серый - потеря диагностической информации или неисправность системы АПК-ДК. Стрелки в нормальном (плюсовом) положении подсвечиваются в технологическом окне зеленым цветом, в переведенном (минусовом) положении - желтым цветом. В технологическом окне станции также присутствуют индикаторы стрелочных коммутаторов, стиль представления которых аналогичен исполнению на пультах-манипуляторах дежурных по станциям: зеленый - плюсовое положение, желтый - минусовое, красный - потеря контроля.
Кроме дискретной информации о состоянии устройств ЖАТ, в КЗ «Мониторинг» можно видеть результаты предусмотренных разработчиком измерений, например напряжение на путевых элементах рельсовых цепей, напряжение источников питания и пр. Они высвечиваются цифрами, вписанными в прямоугольное поле. В случае если измеренное значение находится в норме, цифры горят черным цветом, достижение предотказного состояния обозначается желтым мигающим цветом измеренного значения в индикаторе, выход за границы работоспособности - красным мигающим цветом измеренного значения в поле индикатора.

Кроме информации о состоянии всех объектов контроля на станции, КЗ «Мониторинг» выдает сообщение об общем числе отказов и предотказов, возникших на станции и на текущий момент не устраненных, что показывается большими цифрами справа от наименования станции: красный шрифт соответствует числу отказов, желтый - числу предотказов.
Сложные технические объекты диагностирования централизованно размещаются в отдельные окна АРМ (так называемые «четвертые виды»). Среди таких объектов: электропитающая установка, устройство бесперебойного питания, дизель-генераторный агрегат, управляющий вычислительный комплекс микропроцессорной системы централизации, устройства сигнальных точек, оборудованных измерительными контроллерами БКА3 и АДСУ, а также структурная схема подсистемы самодиагностирования средств систем непрерывного мониторинга. Во всех сложных технических объектах показаны взаимосвязи элементов, текущее техническое состояние, указываются пути протекания токов, а рядом с индикаторами объектов контроля при необходимости выводится аналоговая информация.
Для контроля устройств энергоснабжения предусмотрено сразу несколько технологических окон, где отображаются электропитающая установка (рис. 2.23), устройства бесперебойного питания (рис. 2.24) и дизель-генераторный агрегат (ДГА) (рис. 2.25) [60].
В питающей установке условными обозначениями показаны пути протекания токов - по зеленым цветам линий можно определить объекты, от которых осуществляется питание (например, на рис. 2.23 это фидер 2, напряжение в фидерах 1 и 3 есть (см. зеленые линии в устройстве ввода питания фидеров ВУФ1 и ВУФ3)). В окне отображения электропитающей установки отдельно изображен трансформаторный щит (ТЩ), где выведены полюса питания. При необходимости технолог может включить режим просмотра измерительной информации по данным объектам. Наведение курсора мыши на измерительное поле выводит подсказку о том, какой именно параметр измеряется.


На рис. 2.24 дано окно вывода данных о состоянии объектов устройства бесперебойного питания (УБП). Перейти в это окно можно по двойному щелчку левой кнопки «мыши» на соответствующем объекте в окне отображения станции или электропитающей установки. В окне контроля УБП дан весь набор существующих элементов, их взаимозависимости и необходимая аналоговая информация (ее также можно скрыть, поставив в меню соответствующий фильтр).
Контроль ДГА с целью концентрации диагностической информации о сложном объекте также выведен в отдельном окне, разворачивающемся при двойном щелчке на соответствующем поле на отображении станции или питающей установки (рис. 2.25). Смысл обозначений тот же.

Отдельно в КЗ «Мониторинг» выводится информация о состоянии управляющего вычислительного комплекса микропроцессорной централизации (рис. 2.26). Здесь дана функциональная схема управляющего вычислительного комплекса (УВК) системы микропроцессорной централизации ЭЦ-ЕМ [29]. Три рабочих места дежурного по станции (РМ) связаны между собой и с блоками центральных постовых устройств (ЦПУ). В исправном состоянии все линии связи подсвечиваются зеленым цветом, сигнализация красным цветом соответствует случаям возникновения нарушений в работе. Для контроля триад модулей съема информации (МСИ), модулей выходных усилителей (МВУ), а также модулей безопасного контроля и отключения (МБКО) предусмотрены ячейки, при исправности каждого из объектов горящие зеленым цветом, а в случае отказов загорающиеся красным.

В конце первого десятилетия XXI в. авторами был разработан принцип отображения информации о состоянии сигнальных точек при использовании в качестве контроллера съема данных АДСУ, устанавливаемых взамен устаревших низко функциональных диагностических приборов АКСТ. Окно отображения данных типовое, и сегодня тиражируется при проектировании АПК-ДК на всех участках, где применены АДСУ (рис. 2.27). В окне отображения оборудования сигнальных точек показан в виде структуры принцип действия рельсовой цепи. Здесь зеленым цветом обозначены пути протекания токов при четном и нечетном направлениях движения поездов. По сравнению с предыдущими отображениями здесь есть уникальные индикаторы состояния реле и кодовых путевых трансмиттеров (КПТШ). Стрелка реле направлена вверх и горит зеленым при включенном состоянии реле, в противном случае - стрелка направлена вниз. Индикатор КПТШ показывает цвет, соответствующий вырабатываемому им коду («З», «Ж» или «КЖ»).


Для организации контроля состояния самих устройств систем непрерывного мониторинга предусматривается окно самодиагностирования системы, также разработанное авторами (рис. 2.28). Здесь фактически индикаторами показаны состояния всех устройств съема диагностической информации в пределах одной дистанции СЦБ, а также взаимосвязи между концентраторами. В нормальном состоянии (когда все устройства систем непрерывного мониторинга исправны) все индикаторы горят черным цветом. В случае потери работоспособности одним из устройств получения диагностических данных ячейка возле наименования станции загорается желтым цветом (см. концентратор информации станции «Спирово» на рис. 2.28). При отказе всех измерительных контроллеров на станции или самого концентратора информации ячейка горит красным. Для контроля состояния сервера предусмотрено отдельное поле: здесь индицируется состояние самого сервера и программных средств АРМ АПК-ДК.

Кроме указанных выше составляющих системы мониторинга, в отдельные виды отображения результатов технического диагностирования в КЗ «Мониторинг» выносятся ячейки диагностирования пожарной сигнализации, сигнализаторов заземления, фиксации отмены маршрутов.
Такая структура КЗ «Мониторинг» позволяет централизовать диагностическую информацию от объектов диагностирования, относящихся к одному объекту, что обеспечивает удобство использования АРМ.

Однако следует заметить, что такой подход к отображению результатов мониторинга дает возможность только наглядного представления информации, более удобного ее восприятия, но практически не позволяет улучшить поиск возникающей неисправности техническому персоналу дистанций СЦБ.
Дальнейшее совершенствование системы может быть связано с внедрением в ее программное обеспечение систем поддержки принятия решений (СППР), а также с совершенствованием системы предоставления диагностической информации пользователю.
Персоналу дистанций СЦБ как основным пользователям системы АПК-ДК гораздо удобнее работать со схематическими планами станций, а также с принципиальными схемными решениями по ЖАТ. Тем более что поиск неисправностей в работе систем управления движением поездов зачастую связан с анализом схемных решений. Целесообразно именно их отражать в технологических окнах АРМ систем непрерывного мониторинга ЖАТ.
Сегодня многие схемы ЖАТ переводятся в электронный вид, например с использованием АРМ проектирования технической документации (АРМ ПТД). АПК-ДК может получать информацию от АРМ ПТД. Например, в АПК-ДК уже добавлена функция стыковки данных от АРМ ПТД. Принципиальные схемы, изображенные в АРМ ПТД, записываются в формате *.odx и воспринимаются программным обеспечением АПК-ДК. Данные схемы выводятся в технологическое окно АПК-ДК (рис. 2.29).


Используя имеющиеся измерительные контроллеры, можно анимировать схемы, то есть подсвечивать различными цветами пути протекания токов, состояния реле и их контактов, выводить значения некоторых аналоговых измерений. Естественно, что это возможно только при наличии соответствующего множества контрольных точек в схемных решениях ЖАТ, куда подключены измерительные контроллеры. Описываемый подход позволит, в свою очередь, выдавать информационные сообщения об отклонениях параметров устройств от норм, возникающих неисправностях (отказах и предотказных состояниях), а также прогнозировать дальнейшие изменения состояний. Таким образом, анимация схем расширяет функциональные возможности и совершенствует работу АПК-ДК, что позволяет использовать данную систему более эффективно с позиции технического персонала дистанций СЦБ.

Работа эксплуатационного штата дистанций СЦБ, как отмечалось выше, нередко связана с анализом схемных решений ЖАТ, и наличие функции «подсказки» в АРМ систем непрерывного мониторинга заметно бы упростило данный процесс.
Ясно, что в существующих СЖАТ невозможна полная анимация схем, так как во все схемные узлы постановка измерительных контроллеров невозможна. С другой стороны, даже частичная анимация схем представляется существенным развитием АПК-ДК, так как позволит сузить поле поиска неисправностей и облегчить анализ схемных решений при наличии неисправностей.
Следует отметить, что анимация схем ЖАТ ранее использовалась для поиска неисправностей в результате машинного моделирования, где в качестве исходных данных выступали реальные дискретные и аналоговые величины, значения которых получены от устройств ЖАТ.
Таким образом, представление диагностической информации в программных комплексах современных систем непрерывного мониторинга ЖАТ еще несовершенно, однако находится на достаточно хорошем уровне. Перспективным является увеличение полноты и глубины технического диагностирования с возможной выдачей информационных сообщений об отклонениях от норм рабочих параметров с большей степенью детализации, чем имеется. Это позволит также улучшить решение задачи прогнозирования технического состояния устройств ЖАТ.