Информатизация в теплоснабжении: немного о неразрывности времен...
А.Р. Ексаев
М.Г.Шумяцкий
ИВЦ "Поток"
сентябрь 2010 г.
Предлагаем вниманию читателей обзор небольшой, но представительной выборки по проектам информатизации предприятий теплоснабжения, реализуемых нашей компанией в странах СНГ.
ОАО «Московская теплосетевая компания»
Информационный проект в ОАО «Московская теплосетевая компания» (ОАО «МТК») является самым длительным по сроку «жизни» проектом ИВЦ «Поток», в работе он уже более 20 лет.
Проект был начат еще в 1989 г. как внедрение инструмента для расчета гидравлических режимов тепловых сетей «Мосэнерго». В первоначальный состав входили первые версии программ, обеспечивающих функциональность того, что сейчас у нас называется «Базовым комплексом» и Подсистемой «Гидравлика». Исходными данными служили немасштабные оперативные схемы районов теплоснабжения, использовавшиеся группой режимов. При этом для уменьшения размерности модели в расчетной схеме отсутствовали тепловые камеры, запорная арматура в которых, как правило, не использовалась для производства переключений.
Примерно за 4 года силами одного специалиста отдела АСУ было создано 12 схем-моделей магистральных теплосетей, соответствовавших эксплуатационным районам. Для ввода графических данных использовался дигитайзер (графический планшет, сегодня эти устройства уже практически не применяются для оцифровки данных). Все районные схемы были независимыми друг от друга, план города имел очень условный характер, никакая координатная точность расположения сетей на геоподоснове (да и самой геоподосновы) вовсе не принималась во внимание (Рис. 1). Тем не менее, на этих районных схемах была проведена достаточно полная паспортизация объектов теплосетей, рассчитаны и выверены номинальные гидравлические режимы по всем районам теплоснабжения.
На этом проекте отрабатывались основные подходы нашей компании к решению технологических задач пользователей. Взаимодействие с сотрудниками диспетчерской службы и других служб предприятия явилось одним из определяющих факторов выработки основных концепций технологии информационного моделирования тепловых сетей.
К концу 1990-х гг. у нашей компании накопилось уже значительное число промышленных внедрений на постсоветском пространстве. В это время информационная система предприятия «Тепловые сети Мосэнерго» стала одним из первых проектов, переведенных на новую версию ИГС «CityCom-ТеплоГраф», разработанную под Windows. Переход был проведен с переносом всех данных из DOS-версии, при сохранении общей исходной конструкции – независимые районные схемы на отдельных фрагментах условной подосновы. Понятно, что требование совпадения результатов расчетов было одним из основополагающих при проверке функциональности нового варианта системы.
В начале 2000-х гг. стала доступна более или менее масштабная цифровая схема г. Москвы в одном из общеупотребительных векторных ГИС-форматов. Была проведена конвертация этой схемы во внутренний формат программы «ТеплоГраф». После чего координаты районных схем-моделей теплосетей были преобразованы таким образом, чтобы расположить схемы теплоснабжения районов на новой масштабной геоподоснове «приблизительно в своих местах» (поскольку исходные схемы были не масштабными, говорить о координатной точности расположения объектов теплосети на масштабном плане города не приходилось). Работа по подбору и осуществлению необходимых координатных преобразований была выполнена нашими специалистами за несколько месяцев, при этом весь набор семантической информации (паспортные характеристики объектов и расчетная математическая модель) не претерпел изменений.
Следующим этапом развития системы стало слияние отдельных районных схем в единую полносвязную модель системы теплоснабжения г. Москвы, которое также было успешно выполнено нашими специалистами. Полученная в результате информационно-расчетная система без принципиальных изменений эксплуатировалась в Центральной диспетчерской службе ОАО «МТК» на протяжении почти десяти лет.
Рис. 2. Электронная модель системы теплоснабжения в составе АСДТУ ОАО «Московская теплосетевая компания» сегодня
Последние два года ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в ОАО «МТК» переживает свое второе рождение. Руководством ОАО «МТК» принято решение о полном техническом перевооружении центральной и районных диспетчерских служб в части информационного обеспечения и средств автоматизации. Результатом этого решения стало рассчитанное на три года поэтапное внедрение комплексного проекта АСДТУ - автоматизированной системы диспетчерского и технологического управления. Проект включает в себя распределенную корпоративную информационную систему, которая укрупненно состоит из трех тесно интегрированных компонент:
Онлайн-мониторинг режимов и состояний (телеметрия) и диспетчеризация (телеуправление) на цифровых мнемосхемах всех объектов теплосети (районы, магистрали, источники, насосные станции, телемеханизированные камеры и т.п.);
ГИС с поддержкой всех типов графических представлений сетей (карта-схема, оперативная схема, эксплуатационная схема);
Полная расчетно-аналитическая модель системы теплоснабжения с совокупностью надстроек, необходимых для решения режимных и диспетчерских задач.
Все эти компоненты объединяются в рамках единого информационного портала, доступного с любого рабочего места как в ЦДС, так и в районах, а доступная функциональность определяется делегированными правами пользователя.
Проект выполняется объединенными силами трех субподрядчиков, каждый из которых реализует один из перечисленных выше компонентных наборов при условии интеграции решаемых задач по интерфейсам и потокам данных.
Сфера ответственности ИВЦ «Поток» в рамках комплексного проекта АСДТУ – весь производственно-технический функционал системы, основанный на графической расчетно-аналитической модели системы теплоснабжения.
Полносвязная расчетная модель построена на базе инструментальных средств ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в объеме данных эксплуатационных схем, степень детализации, соответственно, примерно в 5-7 раз выше, чем на оперативных схемах. Графическое же представление модели при этом полностью идентично геоинформационному, т.е. координатное расположение и позиционирование элементов сети на плане города соответствует требованиям точности и детализации утвержденной схемы г. Москвы в ЕГКО 1:10000 (так называемый десятитысячник с домами).
Кроме гидравлических расчетов, в рамках функционала ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в ОАО «МТК» реализованы подсистемы:
многовариантного моделирования переключений с возможностями сравнительного анализа режимов;
формирования отчетов по отключениям;
выдачи рекомендаций по локализации аварий с формированием детализированных отчетов о зоне локализации и отключаемых нагрузках;
ведения диспетчерских журналов и архивов: заявок на ремонтно-восстановительные работы, повреждений, переключений (диспетчерский документооборот).
Этот информационный проект не имеет себе равных в мире по размерности связной расчетно-аналитической модели и объему данных среди промышленно эксплуатируемых в теплоснабжающих организациях информационных проектов (Рис. 2).
ОАО «Волжская территориальная генерирующая компания»
Еще один новый и интересный проект, реализованный на средствах «CityCom-ТеплоГраф», – Информационная расчетно-аналитическая система ОАО «Волжская территориальная генерирующая компания» (ОАО «ВоТГК»), который «родился на свет» из двух «старых» проектов, ранее внедренных нашей компанией.
Один из «родителей» – схема-модель магистральных теплосетей системы теплоснабжения г. Самары (начинался этот проект в 1994 г.). В этом случае схема города вводилась с масштабной бумажной схемы. И так же, как и в Москве, ввод данных графической расчетной модели выполнялся одним специалистом Теплосети «Самараэнерго». Так же, как и в Москве, за несколько лет была создана схема магистральных сетей города с выверенным гидравлическим режимом. Проект, наряду с московским, был переведен с DOS на платформу Windows одним из первых, и множество замечаний и пожеланий специалистов Самарской теплосети помогли добавить в систему массу полезных возможностей. В последние годы в силу разных причин проект развивался не очень интенсивно, но, тем не менее, было расширение функциональности за счет внедрения задачи учета повреждаемости, да и ввод и актуализация информации практически не останавливались с момента начала внедрения.
Второй проект, который лег в основу новой информационной системы в ОАО «ВоТГК» – электронная модель системы теплоснабжения Центрального района г. Тольятти, поэтапно внедренная на предприятии Тольяттинские тепловые сети ОАО «Самараэнерго» в течение 2000-2008 гг. Это первый наш проект, который начинался уже на платформе Windows, поэтому первое полномасштабное тестирование обновленной программы на новой платформе было проведено именно специалистами Тольяттинской теплосети, за что ИВЦ «Поток» благодарен им по сей день. На старте проекта в качестве геоподосновы для него использовалась опять-таки немасштабная подложка, поэтому и в данном случае избежать впоследствии перевода на масштабную схему не удалось.
Вводом информации в Тольяттинской теплосети занимались сотрудники, которые выполняли не только работы по наполнению «ТеплоГрафа» данными, но имели также и другие обязанности. Поэтому информационное наполнение модели в Тольяттинской теплосети затянулось на несколько лет. Тем не менее, даже в неполном объеме система все же эксплуатировалась и была востребована, и, в конце концов, неизбежно «доросла» до состояния, близкого к полному информационному описанию.
В 2008 г. в Исполнительной дирекции ОАО «Волжская ТГК» был объявлен открытый конкурс на разработку и внедрение комплексной расчетно-аналитической информационной системы для восьми своих филиалов. Нами был выигран этот конкурс благодаря выдвинутому предложению, базирующемуся на уже имеющемся суммарном опыте внедрения подобных решений в двух из восьми филиалов: Самарском и Тольяттинском ТуТС (эти предприятия структурно влились в состав ОАО «ВоТГК» в результате реорганизации и реформирования РАО ЕЭС и стали называться «Территориальные управления тепловых сетей» – ТуТС), на основе которых и был создан проект теплоснабжения ОАО «ВоТГК».
Как уже упоминалось, с самого начала этот проект должен был охватывать системы теплоснабжения городов в восьми филиалах ОАО «ВоТГК». Информационно-расчетные модели теплосетей всех восьми городов должны были описываться на основании единого унифицированного технического задания. Для нашей компании такой проект беспрецедентен: до сих пор техническое задание разрабатывалось специально под каждый проект. Такой подход удобен для пользователя, поскольку он может заложить в конечную систему именно те параметры и характеристики объектов теплоснабжения, которые необходимы ему для решения стоящих перед предприятием задач. Таким образом, за 20 лет практики внедрений ИГС «ТеплоГраф» разброс вариаций наборов характеристик описания объектов теплоснабжения оказался очень широк, и никто не ставил перед собой задачи унификации описания теплосетей. Такая задача впервые возникла именно в ОАО «ВоТГК», и она была успешно решена: не только Самарский и Тольяттинский проекты были интегрированы на базе единого технического задания, но были созданы «скелетные» базы данных для еще шести городов (в них также приступили к наполнению информационно-расчетных моделей систем теплоснабжения). В четырех из шести городов до этого практически не существовало никаких «электронных описаний» тепловых сетей. В двух городах – Саратове и Энгельсе – существовали узкоспециализированные программы для расчета гидравлических режимов. Данные из этих программ были импортированы в базы данных «ТеплоГрафа» и в настоящее время дополняются теми паспортными характеристиками объектов, которые предусмотрены унифицированным техническим заданием.
В проекте ОАО «ВоТГК» предусмотрена двухуровневая архитектура: нижний уровень иерархии составляют информационные модели систем теплоснабжения филиалов, а верхний уровень иерархии представляет собой интегрирующую конструкцию для обеспечения доступа к данным и расчетно-аналитическим моделям филиалов для сотрудников Исполнительной дирекции ОАО «ВоТГК». Пользователи Исполнительной дирекции имеют возможность доступа к базам данных филиалов в режиме просмотра, а также могут получать консолидированные документы по всем Территориальным управлениям тепловых сетей – филиалам ОАО «ВоТГК» (Рис. 3).
Рис. 3. Двухуровневая информационная система на базе ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в ОАО «Волжская ТГК»
В настоящее время в рамках проекта на всех филиалах ведется внедрение расчетно-аналитических подсистем «Гидравлика», «Наладка», «Потери»; на следующем этапе предполагается внедрение в диспетчерских службах подсистемы «Заявки». Рассматривается возможность «географического» расширения проекта на три города «Оренбургской ТГК» (филиал ОАО «ВоТГК»).
Харьковские тепловые сети
Этот, один из самых старых проектов ИВЦ «Поток», начался в 1991 г. с внедрения DOS-версии Базового комплекса с подсистемой гидравлических расчетов на предприятии магистральных теплосетей г. Харькова (Украина). Исходная геоподоснова была выполнена средствами ИГС «ТеплоГраф» на основании туристской схемы г. Харькова при помощи дигитайзера. Ввод описания магистральных сетей выполнялся силами одного сотрудника примерно в течение трех лет. Были паспортизированы все магистральные сети города, выполнен гидравлический расчет и калибровка расчетной модели теплосети, внедрена подсистема «Потери» (расчета нормативных тепловых потерь) и подсистема «Заявки» (ведение журнала учета заявок) в минимальной конфигурации. При решении многих технологических вопросов был использован большой производственный опыт работников Харьковской теплосети, и можно сказать, специалисты Харьковской теплосети выступили фактическими соавторами проекта.
Переход на Windows-версию несколько затянулся по организационным и финансовым причинам, однако в начале 2000-х гг. такой переход все-таки состоялся. Была, разумеется, сохранена вся накопленная в системе информация, и на новую платформу на базе Windows были переведены задачи Базового комплекса и подсистемы «Гидравлика», а чуть позднее была внедрена подсистема «Наладка» для расчета сужающих устройств.
Вскоре после перехода на новую платформу появилась доступная масштабная векторная карта г. Харькова. Эта карта была конвертирована в формат «ТеплоГрафа», схема сетей была наложена на новую масштабную подоснову, и затем выполнено ручное перекоординирование графического представления объектов теплосети в соответствии с масштабной картой города.
Через некоторое время произошла реорганизация теплоснабжающих предприятий города: магистральные теплосети были организационно объединены с предприятием коммунальных тепловых сетей. Встал вопрос о дополнении имеющейся схемы-модели магистральных теплосетей схемами квартальной разводки коммунальных сетей. Объем данных, подлежащий занесению в информационно-расчетную модель, вырос в несколько раз. Оказалось, что силами одного сотрудника выполнить такую работу в обозримые сроки невозможно. После долгих неудачных попыток, в конце концов, была создана специальная производственная группа для информационного наполнения базы данных «ТеплоГрафа»; в настоящее время значительная часть данных о квартальных сетях занесена, и работы по вводу продолжаются (Рис. 4).
Рис. 4. Программный комплекс «ТеплоГраф» на предприятии Харьковских тепловых сетей (Украина)
Недавно в Харьковской теплосети на базе указанного программного комплекса была внедрена в промышленную эксплуатацию подсистема «Повреждения» (учет повреждаемости объектов теплосети). На повестке дня – внедрение подсистемы «Заявки» в расширенной конфигурации.
Рязанские магистральные тепловые сети, «Рязанская региональная генерация»
Проект электронной модели Рязанских магистральных тепловых сетей также относится к категории старейших и постоянно развивающихся проектов, созданных на базе «ТеплоГрафа», и прошел практически все те же этапы становления и развития, что и другие старые проекты. Он начинался с двух независимых схем теплоснабжения от Новорязанской и Дягилевской ТЭЦ, выполненных в DOS-версии на немасштабной «самодельной» подоснове. Тоже был переведен под Windows, затем перенесен на масштабную карту г. Рязани, потом отдельные схемы были объединены в единую схему магистральных сетей Рязани.
На предприятии коммунальных теплосетей Рязани также в свое время реализовывался проект на базе «ТеплоГрафа», и технически было бы возможно объединить эти два проекта, что в немалой степени способствовало бы выработке более рациональных режимов теплоснабжения города. Но организационно такое объединение оказалось невозможным, что приходится констатировать с сожалением.
В последние два-три года в силу разных причин информационный проект на базе нашего программного комплекса в Рязанских магистральных тепловых сетях (предприятие уже несколько раз меняло собственников и названия, нам проще и привычнее называть его так) получил несколько новых импульсов к развитию, причем в совершенно инновационном для ИВЦ «Поток» направлении. Помимо и в дополнение к подсистеме учета повреждаемости сетей (Рис. 5), пользователями были инициированы разработка и внедрение подсистемы учета и составления графиков планово-предупредительных ремонтов на основе данных о сроках службы оборудования и журналов повреждаемости.
Рис. 5. Информационно-расчетная модель магистральных тепловых сетей г. Рязани на базе ИГС «CityCom-ТеплоГраф»
Тепловые сети г. Кишинева
К совсем новым нашим проектам относится внедрение комплексной информационной системы на базе ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в Кишиневской теплосети (ЗАО «Термоком», Республика Молдова). Этот проект выгодно отличается тем, что в Кишиневской теплосети технологически хорошо организован процесс ввода информации, в этом процессе были заняты в разное время от 5 до 10 чел., что позволило в течение двух лет провести практически полную паспортизацию всех сетей г. Кишинева. В настоящее время паспортизация продолжается, но развивается уже «вглубь»: выполняются подробные деталировки оборудования и узлов теплосети, в базовой же своей части паспортизация практически завершена.
До того, как сотрудники Кишиневской теплосети приступили к работе над проектом на базе ИГС «CityCom-ТеплоГраф», у них уже был опыт работы над созданием описания системы теплоснабжения в рамках ГИС на базе Mapinfo. То есть уже была создана масштабная качественная карта г. Кишинева, на ней была прорисована значительная часть схемы теплоснабжения города, были паспортизованы многие участки теплосети. Решать задачи распределения потоков и расчета режимов в рамках этой системы не представлялось возможным, что и было причиной перехода на новый программный комплекс, но значительная часть информации о теплосети была накоплена в исходной системе, и терять ее было бы чрезмерно расточительно.
План города был конвертирован в «ТеплоГраф», была сохранена имевшаяся информация об адресах зданий. Была конвертирована и схема теплосети, нашими специалистами при помощи специальных средств было автоматизированно создано предварительное топологическое описание связности объектов теплосети. Удалось сохранить паспорта участков трубопроводов, имевшиеся в исходной системе, импортировать данные по абонентам. В общем, были предприняты все возможные меры, чтобы накопленная в исходных средствах информация не была утеряна.
По грубым оценкам, информация, импортированная автоматизированным способом в «ТеплоГраф» из сторонних источников, составила около 20% от того количества данных, которое накоплено в этой информационной системе к сегодняшнему дню. Но, тем не менее, эта информация была значительным заделом на старте проекта внедрения нашей комплексной информационной системы на предприятии.
В настоящее время в Кишиневской теплосети функционируют Базовый комплекс ИГС «CityCom-ТеплоГраф», подсистемы «Гидравлика» и «Наладка». Поставлены в опытную эксплуатацию подсистемы «Заявки» и «Повреждения». В настоящее время ведутся работы по адаптации подсистемы расчета тепловых потерь к нормативным документам, принятым в Республике Молдова. На этапе внедрения находятся еще несколько подсистем «ТеплоГрафа». Информационная система (Рис. 6) функционирует в полноценном корпоративном режиме, множество рабочих мест установлены в различных службах предприятия, и степень востребованности со стороны сотрудников различных подразделений только возрастает.
Рис. 6. Корпоративная информационная система на предприятии Тепловые сети г. Кишинева (ЗАО «Термоком», Молдова)
Следует отметить, что специалисты Кишиневской теплосети способствовали разработке, апробированию и внедрению некоторых задач, ранее не решавшихся в «ТеплоГрафе». Так, был внедрен так называемый каскадный расчет, при котором нагрузки потребителей ЦТП, подсоединенных по независимой схеме, рассчитываются как суммарные нагрузки потребителей сети второго контура. Был разработан и внедрен в эксплуатацию способ описания дроссельных шайб на сети, при котором гидравлические параметры и, соответственно, геометрические характеристики шайбы определяются посредством задания на ней штатного расхода и требуемого падения напора. Было реализовано специальное описание элеваторных узлов на сети. Таким образом, специалисты Кишиневской теплосети внесли свой немалый вклад в дальнейшее совершенствование ИГС «CityCom-ТеплоГраф».
Тепловые сети г. Минска
Создание электронной модели теплоснабжения г. Минска является одним из самых новых проектов ИВЦ «Поток». Если быть точными, то это проект наших белорусских коллег и новых партнеров – РУП «БелНИПИэнергопром», а наша компания выступает в нем субподрядчиком в части поставки и внедрения программных средств.
Справедливости ради надо признать, что ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром» (г. Москва), также являющееся нашим стратегическим партнером, ежегодно выполняет два-три подобных проекта. Однако минские коллеги прямо со старта сотрудничества «подкинули» нам работу такого уровня сложности, что об этом стоит написать.
Особенностью данного проекта является очень большое количество исходных данных из нескольких внешних источников, которое надо было импортировать в «ТеплоГраф» и интегрировать в расчетную модель.
Во-первых, это план города Минска. Единоразовая конвертация плана населенного пункта из внешних источников является на сегодня основным способом работы, давно уже не приходится вводить планы и схемы городов целиком средствами «CityCom-ТеплоГраф», как это было с первыми нашими проектами. В Минском проекте конвертация масштабной схемы города не была чем-то необычным.
Во-вторых: необычной была конвертация базы данных участков теплосети, полученная из муниципальной ГИС. Тепловые сети там были паспортизированы с использованием большого числа параметров, при паспортизации участков теплосетей в муниципальной ГИС была даже проведена попытка описания структуры связности теплосети. Для каждого участка предусматривался ввод имен инцидентных этому участку узлов. Если бы эта операции была проведена корректно и в полном объеме, это позволило бы воспроизвести топологию теплосети в «ТеплоГрафе» автоматически. Однако часть полей в паспортах узлов, описывающих топологию сети, не была заполнена. Кроме того, не контролировалось соответствие начала и конца участка последовательности точек в графическом описании участков. Поэтому, хотя топология сети и была восстановлена при импорте данных об участках, но она оказалось сильно неточной из-за противоречий и неполноты в исходных данных. Тем не менее, существенная часть полученной из муниципальной ГИС информации об участках теплосети была автоматизированно импортирована в «ТеплоГраф» и стала значительной основой для описания сети и создания электронной модели.
В-третьих, еще одной необычной работой для наших специалистов был импорт векторных схем камер теплосети. До Минского проекта нам не приходилось сталкиваться с тем, чтобы в исходном описании теплосети присутствовали бы векторные схемы камер, обычно такие схемы создаются средствами «ТеплоГрафа» уже в процессе внедрения. В Минском проекте из исходной ГИС-системы были получены векторные данные о более чем 13000 схем камер сети. Потребовалась доработка специального программного аппарата для импорта схем, после чего вся схемная информация была импортирована в «ТеплоГраф».
В-четвертых, еще одна работа, ранее уже выполнявшаяся нашими сотрудниками в массе других проектов: импорт в среду ИГС «CityCom-ТеплоГраф» из внешней системы данных об абонентах теплосети. Обширная информация об абонентах теплосети, накопленная в абонентском отделе, была импортирована в «ТеплоГраф», что положило основу создания единого информационного пространства предприятия Минской теплосети (Рис. 7).
Рис. 7. Проект РУП «БелНИПИэнергопром» по созданию электронной модели тепловых сетей г. Минска на средствах ИГС «CityCom-ТеплоГраф»
В настоящее время ведутся интенсивные работы по выверке полученного описания системы теплоснабжения г. Минска и решению режимных задач. На данный момент выверены схемы теплоснабжения от двух крупных теплоисточников и получены расчетные данные по этим тепловым зонам.
Заключение
Несложно заметить, что во всех без исключения описанных проектах внедрения технологических информационных систем встречаются ключевые слова про «импорт» и «перенос данных», причем как в контексте портирования данных от версии к версии программного обеспечения одного разработчика, так и в контексте использования массивов электронной информации из сторонних источников. Качество инструментария и конструкции информационных систем, по нашему глубокому убеждению, состоит в первую очередь в приспособленности к полноценному информационному обмену. С одной стороны, это возможность использовать уже однажды введенные данные, независимо от того, когда и на какой платформе это было сделано. С другой стороны, что не менее важно - возможность полноценной выгрузки (экспорта) массивов данных для дальнейшего полезного использования. Если инструментарий информационной системы делает невозможным или затруднительным обеспечение преемственности данных, то говорить об информатизации как таковой уже не приходится, вне зависимости от того, что еще «умеют делать» те или иные программы. Именно открытость информационной конструкции ИГС «CityCom-ТеплоГраф» позволяет осуществлять неразрывную во времени полноценную технологическую информатизацию с постоянным наращиванием функциональности, полностью оправдывая слова, вынесенные в заголовок данной статьи. А экспертный уровень технической квалификации в предметной области, заложенный в решения «ТеплоГрафа», является залогом успешных внедрений.
Присоединяйтесь, господа, присоединяйтесь!..
М.Г.Шумяцкий
ИВЦ "Поток"
сентябрь 2010 г.
Предлагаем вниманию читателей обзор небольшой, но представительной выборки по проектам информатизации предприятий теплоснабжения, реализуемых нашей компанией в странах СНГ.
ОАО «Московская теплосетевая компания»
Информационный проект в ОАО «Московская теплосетевая компания» (ОАО «МТК») является самым длительным по сроку «жизни» проектом ИВЦ «Поток», в работе он уже более 20 лет.
Проект был начат еще в 1989 г. как внедрение инструмента для расчета гидравлических режимов тепловых сетей «Мосэнерго». В первоначальный состав входили первые версии программ, обеспечивающих функциональность того, что сейчас у нас называется «Базовым комплексом» и Подсистемой «Гидравлика». Исходными данными служили немасштабные оперативные схемы районов теплоснабжения, использовавшиеся группой режимов. При этом для уменьшения размерности модели в расчетной схеме отсутствовали тепловые камеры, запорная арматура в которых, как правило, не использовалась для производства переключений.
Примерно за 4 года силами одного специалиста отдела АСУ было создано 12 схем-моделей магистральных теплосетей, соответствовавших эксплуатационным районам. Для ввода графических данных использовался дигитайзер (графический планшет, сегодня эти устройства уже практически не применяются для оцифровки данных). Все районные схемы были независимыми друг от друга, план города имел очень условный характер, никакая координатная точность расположения сетей на геоподоснове (да и самой геоподосновы) вовсе не принималась во внимание (Рис. 1). Тем не менее, на этих районных схемах была проведена достаточно полная паспортизация объектов теплосетей, рассчитаны и выверены номинальные гидравлические режимы по всем районам теплоснабжения.
На этом проекте отрабатывались основные подходы нашей компании к решению технологических задач пользователей. Взаимодействие с сотрудниками диспетчерской службы и других служб предприятия явилось одним из определяющих факторов выработки основных концепций технологии информационного моделирования тепловых сетей.
К концу 1990-х гг. у нашей компании накопилось уже значительное число промышленных внедрений на постсоветском пространстве. В это время информационная система предприятия «Тепловые сети Мосэнерго» стала одним из первых проектов, переведенных на новую версию ИГС «CityCom-ТеплоГраф», разработанную под Windows. Переход был проведен с переносом всех данных из DOS-версии, при сохранении общей исходной конструкции – независимые районные схемы на отдельных фрагментах условной подосновы. Понятно, что требование совпадения результатов расчетов было одним из основополагающих при проверке функциональности нового варианта системы.
В начале 2000-х гг. стала доступна более или менее масштабная цифровая схема г. Москвы в одном из общеупотребительных векторных ГИС-форматов. Была проведена конвертация этой схемы во внутренний формат программы «ТеплоГраф». После чего координаты районных схем-моделей теплосетей были преобразованы таким образом, чтобы расположить схемы теплоснабжения районов на новой масштабной геоподоснове «приблизительно в своих местах» (поскольку исходные схемы были не масштабными, говорить о координатной точности расположения объектов теплосети на масштабном плане города не приходилось). Работа по подбору и осуществлению необходимых координатных преобразований была выполнена нашими специалистами за несколько месяцев, при этом весь набор семантической информации (паспортные характеристики объектов и расчетная математическая модель) не претерпел изменений.
Следующим этапом развития системы стало слияние отдельных районных схем в единую полносвязную модель системы теплоснабжения г. Москвы, которое также было успешно выполнено нашими специалистами. Полученная в результате информационно-расчетная система без принципиальных изменений эксплуатировалась в Центральной диспетчерской службе ОАО «МТК» на протяжении почти десяти лет.
Рис. 2. Электронная модель системы теплоснабжения в составе АСДТУ ОАО «Московская теплосетевая компания» сегодня
Последние два года ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в ОАО «МТК» переживает свое второе рождение. Руководством ОАО «МТК» принято решение о полном техническом перевооружении центральной и районных диспетчерских служб в части информационного обеспечения и средств автоматизации. Результатом этого решения стало рассчитанное на три года поэтапное внедрение комплексного проекта АСДТУ - автоматизированной системы диспетчерского и технологического управления. Проект включает в себя распределенную корпоративную информационную систему, которая укрупненно состоит из трех тесно интегрированных компонент:
Онлайн-мониторинг режимов и состояний (телеметрия) и диспетчеризация (телеуправление) на цифровых мнемосхемах всех объектов теплосети (районы, магистрали, источники, насосные станции, телемеханизированные камеры и т.п.); ГИС с поддержкой всех типов графических представлений сетей (карта-схема, оперативная схема, эксплуатационная схема); Полная расчетно-аналитическая модель системы теплоснабжения с совокупностью надстроек, необходимых для решения режимных и диспетчерских задач.Все эти компоненты объединяются в рамках единого информационного портала, доступного с любого рабочего места как в ЦДС, так и в районах, а доступная функциональность определяется делегированными правами пользователя.
Проект выполняется объединенными силами трех субподрядчиков, каждый из которых реализует один из перечисленных выше компонентных наборов при условии интеграции решаемых задач по интерфейсам и потокам данных.
Сфера ответственности ИВЦ «Поток» в рамках комплексного проекта АСДТУ – весь производственно-технический функционал системы, основанный на графической расчетно-аналитической модели системы теплоснабжения.
Полносвязная расчетная модель построена на базе инструментальных средств ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в объеме данных эксплуатационных схем, степень детализации, соответственно, примерно в 5-7 раз выше, чем на оперативных схемах. Графическое же представление модели при этом полностью идентично геоинформационному, т.е. координатное расположение и позиционирование элементов сети на плане города соответствует требованиям точности и детализации утвержденной схемы г. Москвы в ЕГКО 1:10000 (так называемый десятитысячник с домами).
Кроме гидравлических расчетов, в рамках функционала ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в ОАО «МТК» реализованы подсистемы:
многовариантного моделирования переключений с возможностями сравнительного анализа режимов; формирования отчетов по отключениям; выдачи рекомендаций по локализации аварий с формированием детализированных отчетов о зоне локализации и отключаемых нагрузках; ведения диспетчерских журналов и архивов: заявок на ремонтно-восстановительные работы, повреждений, переключений (диспетчерский документооборот).Этот информационный проект не имеет себе равных в мире по размерности связной расчетно-аналитической модели и объему данных среди промышленно эксплуатируемых в теплоснабжающих организациях информационных проектов (Рис. 2).
ОАО «Волжская территориальная генерирующая компания»
Еще один новый и интересный проект, реализованный на средствах «CityCom-ТеплоГраф», – Информационная расчетно-аналитическая система ОАО «Волжская территориальная генерирующая компания» (ОАО «ВоТГК»), который «родился на свет» из двух «старых» проектов, ранее внедренных нашей компанией.
Один из «родителей» – схема-модель магистральных теплосетей системы теплоснабжения г. Самары (начинался этот проект в 1994 г.). В этом случае схема города вводилась с масштабной бумажной схемы. И так же, как и в Москве, ввод данных графической расчетной модели выполнялся одним специалистом Теплосети «Самараэнерго». Так же, как и в Москве, за несколько лет была создана схема магистральных сетей города с выверенным гидравлическим режимом. Проект, наряду с московским, был переведен с DOS на платформу Windows одним из первых, и множество замечаний и пожеланий специалистов Самарской теплосети помогли добавить в систему массу полезных возможностей. В последние годы в силу разных причин проект развивался не очень интенсивно, но, тем не менее, было расширение функциональности за счет внедрения задачи учета повреждаемости, да и ввод и актуализация информации практически не останавливались с момента начала внедрения.
Второй проект, который лег в основу новой информационной системы в ОАО «ВоТГК» – электронная модель системы теплоснабжения Центрального района г. Тольятти, поэтапно внедренная на предприятии Тольяттинские тепловые сети ОАО «Самараэнерго» в течение 2000-2008 гг. Это первый наш проект, который начинался уже на платформе Windows, поэтому первое полномасштабное тестирование обновленной программы на новой платформе было проведено именно специалистами Тольяттинской теплосети, за что ИВЦ «Поток» благодарен им по сей день. На старте проекта в качестве геоподосновы для него использовалась опять-таки немасштабная подложка, поэтому и в данном случае избежать впоследствии перевода на масштабную схему не удалось.
Вводом информации в Тольяттинской теплосети занимались сотрудники, которые выполняли не только работы по наполнению «ТеплоГрафа» данными, но имели также и другие обязанности. Поэтому информационное наполнение модели в Тольяттинской теплосети затянулось на несколько лет. Тем не менее, даже в неполном объеме система все же эксплуатировалась и была востребована, и, в конце концов, неизбежно «доросла» до состояния, близкого к полному информационному описанию.
В 2008 г. в Исполнительной дирекции ОАО «Волжская ТГК» был объявлен открытый конкурс на разработку и внедрение комплексной расчетно-аналитической информационной системы для восьми своих филиалов. Нами был выигран этот конкурс благодаря выдвинутому предложению, базирующемуся на уже имеющемся суммарном опыте внедрения подобных решений в двух из восьми филиалов: Самарском и Тольяттинском ТуТС (эти предприятия структурно влились в состав ОАО «ВоТГК» в результате реорганизации и реформирования РАО ЕЭС и стали называться «Территориальные управления тепловых сетей» – ТуТС), на основе которых и был создан проект теплоснабжения ОАО «ВоТГК».
Как уже упоминалось, с самого начала этот проект должен был охватывать системы теплоснабжения городов в восьми филиалах ОАО «ВоТГК». Информационно-расчетные модели теплосетей всех восьми городов должны были описываться на основании единого унифицированного технического задания. Для нашей компании такой проект беспрецедентен: до сих пор техническое задание разрабатывалось специально под каждый проект. Такой подход удобен для пользователя, поскольку он может заложить в конечную систему именно те параметры и характеристики объектов теплоснабжения, которые необходимы ему для решения стоящих перед предприятием задач. Таким образом, за 20 лет практики внедрений ИГС «ТеплоГраф» разброс вариаций наборов характеристик описания объектов теплоснабжения оказался очень широк, и никто не ставил перед собой задачи унификации описания теплосетей. Такая задача впервые возникла именно в ОАО «ВоТГК», и она была успешно решена: не только Самарский и Тольяттинский проекты были интегрированы на базе единого технического задания, но были созданы «скелетные» базы данных для еще шести городов (в них также приступили к наполнению информационно-расчетных моделей систем теплоснабжения). В четырех из шести городов до этого практически не существовало никаких «электронных описаний» тепловых сетей. В двух городах – Саратове и Энгельсе – существовали узкоспециализированные программы для расчета гидравлических режимов. Данные из этих программ были импортированы в базы данных «ТеплоГрафа» и в настоящее время дополняются теми паспортными характеристиками объектов, которые предусмотрены унифицированным техническим заданием.
В проекте ОАО «ВоТГК» предусмотрена двухуровневая архитектура: нижний уровень иерархии составляют информационные модели систем теплоснабжения филиалов, а верхний уровень иерархии представляет собой интегрирующую конструкцию для обеспечения доступа к данным и расчетно-аналитическим моделям филиалов для сотрудников Исполнительной дирекции ОАО «ВоТГК». Пользователи Исполнительной дирекции имеют возможность доступа к базам данных филиалов в режиме просмотра, а также могут получать консолидированные документы по всем Территориальным управлениям тепловых сетей – филиалам ОАО «ВоТГК» (Рис. 3).
Рис. 3. Двухуровневая информационная система на базе ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в ОАО «Волжская ТГК»
В настоящее время в рамках проекта на всех филиалах ведется внедрение расчетно-аналитических подсистем «Гидравлика», «Наладка», «Потери»; на следующем этапе предполагается внедрение в диспетчерских службах подсистемы «Заявки». Рассматривается возможность «географического» расширения проекта на три города «Оренбургской ТГК» (филиал ОАО «ВоТГК»).
Харьковские тепловые сети
Этот, один из самых старых проектов ИВЦ «Поток», начался в 1991 г. с внедрения DOS-версии Базового комплекса с подсистемой гидравлических расчетов на предприятии магистральных теплосетей г. Харькова (Украина). Исходная геоподоснова была выполнена средствами ИГС «ТеплоГраф» на основании туристской схемы г. Харькова при помощи дигитайзера. Ввод описания магистральных сетей выполнялся силами одного сотрудника примерно в течение трех лет. Были паспортизированы все магистральные сети города, выполнен гидравлический расчет и калибровка расчетной модели теплосети, внедрена подсистема «Потери» (расчета нормативных тепловых потерь) и подсистема «Заявки» (ведение журнала учета заявок) в минимальной конфигурации. При решении многих технологических вопросов был использован большой производственный опыт работников Харьковской теплосети, и можно сказать, специалисты Харьковской теплосети выступили фактическими соавторами проекта.
Переход на Windows-версию несколько затянулся по организационным и финансовым причинам, однако в начале 2000-х гг. такой переход все-таки состоялся. Была, разумеется, сохранена вся накопленная в системе информация, и на новую платформу на базе Windows были переведены задачи Базового комплекса и подсистемы «Гидравлика», а чуть позднее была внедрена подсистема «Наладка» для расчета сужающих устройств.
Вскоре после перехода на новую платформу появилась доступная масштабная векторная карта г. Харькова. Эта карта была конвертирована в формат «ТеплоГрафа», схема сетей была наложена на новую масштабную подоснову, и затем выполнено ручное перекоординирование графического представления объектов теплосети в соответствии с масштабной картой города.
Через некоторое время произошла реорганизация теплоснабжающих предприятий города: магистральные теплосети были организационно объединены с предприятием коммунальных тепловых сетей. Встал вопрос о дополнении имеющейся схемы-модели магистральных теплосетей схемами квартальной разводки коммунальных сетей. Объем данных, подлежащий занесению в информационно-расчетную модель, вырос в несколько раз. Оказалось, что силами одного сотрудника выполнить такую работу в обозримые сроки невозможно. После долгих неудачных попыток, в конце концов, была создана специальная производственная группа для информационного наполнения базы данных «ТеплоГрафа»; в настоящее время значительная часть данных о квартальных сетях занесена, и работы по вводу продолжаются (Рис. 4).
Рис. 4. Программный комплекс «ТеплоГраф» на предприятии Харьковских тепловых сетей (Украина)
Недавно в Харьковской теплосети на базе указанного программного комплекса была внедрена в промышленную эксплуатацию подсистема «Повреждения» (учет повреждаемости объектов теплосети). На повестке дня – внедрение подсистемы «Заявки» в расширенной конфигурации.
Рязанские магистральные тепловые сети, «Рязанская региональная генерация»
Проект электронной модели Рязанских магистральных тепловых сетей также относится к категории старейших и постоянно развивающихся проектов, созданных на базе «ТеплоГрафа», и прошел практически все те же этапы становления и развития, что и другие старые проекты. Он начинался с двух независимых схем теплоснабжения от Новорязанской и Дягилевской ТЭЦ, выполненных в DOS-версии на немасштабной «самодельной» подоснове. Тоже был переведен под Windows, затем перенесен на масштабную карту г. Рязани, потом отдельные схемы были объединены в единую схему магистральных сетей Рязани.
На предприятии коммунальных теплосетей Рязани также в свое время реализовывался проект на базе «ТеплоГрафа», и технически было бы возможно объединить эти два проекта, что в немалой степени способствовало бы выработке более рациональных режимов теплоснабжения города. Но организационно такое объединение оказалось невозможным, что приходится констатировать с сожалением.
В последние два-три года в силу разных причин информационный проект на базе нашего программного комплекса в Рязанских магистральных тепловых сетях (предприятие уже несколько раз меняло собственников и названия, нам проще и привычнее называть его так) получил несколько новых импульсов к развитию, причем в совершенно инновационном для ИВЦ «Поток» направлении. Помимо и в дополнение к подсистеме учета повреждаемости сетей (Рис. 5), пользователями были инициированы разработка и внедрение подсистемы учета и составления графиков планово-предупредительных ремонтов на основе данных о сроках службы оборудования и журналов повреждаемости.
Рис. 5. Информационно-расчетная модель магистральных тепловых сетей г. Рязани на базе ИГС «CityCom-ТеплоГраф»
Тепловые сети г. Кишинева
К совсем новым нашим проектам относится внедрение комплексной информационной системы на базе ИГС «CityCom-ТеплоГраф» в Кишиневской теплосети (ЗАО «Термоком», Республика Молдова). Этот проект выгодно отличается тем, что в Кишиневской теплосети технологически хорошо организован процесс ввода информации, в этом процессе были заняты в разное время от 5 до 10 чел., что позволило в течение двух лет провести практически полную паспортизацию всех сетей г. Кишинева. В настоящее время паспортизация продолжается, но развивается уже «вглубь»: выполняются подробные деталировки оборудования и узлов теплосети, в базовой же своей части паспортизация практически завершена.
До того, как сотрудники Кишиневской теплосети приступили к работе над проектом на базе ИГС «CityCom-ТеплоГраф», у них уже был опыт работы над созданием описания системы теплоснабжения в рамках ГИС на базе Mapinfo. То есть уже была создана масштабная качественная карта г. Кишинева, на ней была прорисована значительная часть схемы теплоснабжения города, были паспортизованы многие участки теплосети. Решать задачи распределения потоков и расчета режимов в рамках этой системы не представлялось возможным, что и было причиной перехода на новый программный комплекс, но значительная часть информации о теплосети была накоплена в исходной системе, и терять ее было бы чрезмерно расточительно.
План города был конвертирован в «ТеплоГраф», была сохранена имевшаяся информация об адресах зданий. Была конвертирована и схема теплосети, нашими специалистами при помощи специальных средств было автоматизированно создано предварительное топологическое описание связности объектов теплосети. Удалось сохранить паспорта участков трубопроводов, имевшиеся в исходной системе, импортировать данные по абонентам. В общем, были предприняты все возможные меры, чтобы накопленная в исходных средствах информация не была утеряна.
По грубым оценкам, информация, импортированная автоматизированным способом в «ТеплоГраф» из сторонних источников, составила около 20% от того количества данных, которое накоплено в этой информационной системе к сегодняшнему дню. Но, тем не менее, эта информация была значительным заделом на старте проекта внедрения нашей комплексной информационной системы на предприятии.
В настоящее время в Кишиневской теплосети функционируют Базовый комплекс ИГС «CityCom-ТеплоГраф», подсистемы «Гидравлика» и «Наладка». Поставлены в опытную эксплуатацию подсистемы «Заявки» и «Повреждения». В настоящее время ведутся работы по адаптации подсистемы расчета тепловых потерь к нормативным документам, принятым в Республике Молдова. На этапе внедрения находятся еще несколько подсистем «ТеплоГрафа». Информационная система (Рис. 6) функционирует в полноценном корпоративном режиме, множество рабочих мест установлены в различных службах предприятия, и степень востребованности со стороны сотрудников различных подразделений только возрастает.
Рис. 6. Корпоративная информационная система на предприятии Тепловые сети г. Кишинева (ЗАО «Термоком», Молдова)
Следует отметить, что специалисты Кишиневской теплосети способствовали разработке, апробированию и внедрению некоторых задач, ранее не решавшихся в «ТеплоГрафе». Так, был внедрен так называемый каскадный расчет, при котором нагрузки потребителей ЦТП, подсоединенных по независимой схеме, рассчитываются как суммарные нагрузки потребителей сети второго контура. Был разработан и внедрен в эксплуатацию способ описания дроссельных шайб на сети, при котором гидравлические параметры и, соответственно, геометрические характеристики шайбы определяются посредством задания на ней штатного расхода и требуемого падения напора. Было реализовано специальное описание элеваторных узлов на сети. Таким образом, специалисты Кишиневской теплосети внесли свой немалый вклад в дальнейшее совершенствование ИГС «CityCom-ТеплоГраф».
Тепловые сети г. Минска
Создание электронной модели теплоснабжения г. Минска является одним из самых новых проектов ИВЦ «Поток». Если быть точными, то это проект наших белорусских коллег и новых партнеров – РУП «БелНИПИэнергопром», а наша компания выступает в нем субподрядчиком в части поставки и внедрения программных средств.
Справедливости ради надо признать, что ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром» (г. Москва), также являющееся нашим стратегическим партнером, ежегодно выполняет два-три подобных проекта. Однако минские коллеги прямо со старта сотрудничества «подкинули» нам работу такого уровня сложности, что об этом стоит написать.
Особенностью данного проекта является очень большое количество исходных данных из нескольких внешних источников, которое надо было импортировать в «ТеплоГраф» и интегрировать в расчетную модель.
Во-первых, это план города Минска. Единоразовая конвертация плана населенного пункта из внешних источников является на сегодня основным способом работы, давно уже не приходится вводить планы и схемы городов целиком средствами «CityCom-ТеплоГраф», как это было с первыми нашими проектами. В Минском проекте конвертация масштабной схемы города не была чем-то необычным.
Во-вторых: необычной была конвертация базы данных участков теплосети, полученная из муниципальной ГИС. Тепловые сети там были паспортизированы с использованием большого числа параметров, при паспортизации участков теплосетей в муниципальной ГИС была даже проведена попытка описания структуры связности теплосети. Для каждого участка предусматривался ввод имен инцидентных этому участку узлов. Если бы эта операции была проведена корректно и в полном объеме, это позволило бы воспроизвести топологию теплосети в «ТеплоГрафе» автоматически. Однако часть полей в паспортах узлов, описывающих топологию сети, не была заполнена. Кроме того, не контролировалось соответствие начала и конца участка последовательности точек в графическом описании участков. Поэтому, хотя топология сети и была восстановлена при импорте данных об участках, но она оказалось сильно неточной из-за противоречий и неполноты в исходных данных. Тем не менее, существенная часть полученной из муниципальной ГИС информации об участках теплосети была автоматизированно импортирована в «ТеплоГраф» и стала значительной основой для описания сети и создания электронной модели.
В-третьих, еще одной необычной работой для наших специалистов был импорт векторных схем камер теплосети. До Минского проекта нам не приходилось сталкиваться с тем, чтобы в исходном описании теплосети присутствовали бы векторные схемы камер, обычно такие схемы создаются средствами «ТеплоГрафа» уже в процессе внедрения. В Минском проекте из исходной ГИС-системы были получены векторные данные о более чем 13000 схем камер сети. Потребовалась доработка специального программного аппарата для импорта схем, после чего вся схемная информация была импортирована в «ТеплоГраф».
В-четвертых, еще одна работа, ранее уже выполнявшаяся нашими сотрудниками в массе других проектов: импорт в среду ИГС «CityCom-ТеплоГраф» из внешней системы данных об абонентах теплосети. Обширная информация об абонентах теплосети, накопленная в абонентском отделе, была импортирована в «ТеплоГраф», что положило основу создания единого информационного пространства предприятия Минской теплосети (Рис. 7).
Рис. 7. Проект РУП «БелНИПИэнергопром» по созданию электронной модели тепловых сетей г. Минска на средствах ИГС «CityCom-ТеплоГраф»
В настоящее время ведутся интенсивные работы по выверке полученного описания системы теплоснабжения г. Минска и решению режимных задач. На данный момент выверены схемы теплоснабжения от двух крупных теплоисточников и получены расчетные данные по этим тепловым зонам.
Заключение
Несложно заметить, что во всех без исключения описанных проектах внедрения технологических информационных систем встречаются ключевые слова про «импорт» и «перенос данных», причем как в контексте портирования данных от версии к версии программного обеспечения одного разработчика, так и в контексте использования массивов электронной информации из сторонних источников. Качество инструментария и конструкции информационных систем, по нашему глубокому убеждению, состоит в первую очередь в приспособленности к полноценному информационному обмену. С одной стороны, это возможность использовать уже однажды введенные данные, независимо от того, когда и на какой платформе это было сделано. С другой стороны, что не менее важно - возможность полноценной выгрузки (экспорта) массивов данных для дальнейшего полезного использования. Если инструментарий информационной системы делает невозможным или затруднительным обеспечение преемственности данных, то говорить об информатизации как таковой уже не приходится, вне зависимости от того, что еще «умеют делать» те или иные программы. Именно открытость информационной конструкции ИГС «CityCom-ТеплоГраф» позволяет осуществлять неразрывную во времени полноценную технологическую информатизацию с постоянным наращиванием функциональности, полностью оправдывая слова, вынесенные в заголовок данной статьи. А экспертный уровень технической квалификации в предметной области, заложенный в решения «ТеплоГрафа», является залогом успешных внедрений.
Присоединяйтесь, господа, присоединяйтесь!..