2. Koncepcja prezentowanej aplikacji internetowej

Transkrypt

1 WYKORZYSTANIE APLIKACJI INTERNETOWYCH DO WIZUALIZACJI ELEMENTÓW KRAJOWEGO SYSTEMU ELEKTROENERGETYCZNEGO Marek Wancerz Politechnika Lubelska, Wydział Elektrotechniki i Informatyki Lublin, ul. Nadbystrzycka 38A, m.wancerz@pollub.pl 1. Wstęp Celem artykułu jest prezentacja możliwości narzędzi informatycznych, które przy wykorzystaniu technologii internetowej zapewniają dostęp do opisu elementów systemu elektroenergetycznego w optymalny i przemyślany sposób. Prawidłowa eksploatacja systemu elektroenergetycznego wymaga posiadania wiarygodnych informacji dotyczących sieci przesyłowej i sieci 110 kv. Ta informacja jest dostępna z poziomu specjalistycznego oprogramowania typu np. SCADA, choć najczęściej ma ograniczony zakres, z uwagi na obszar działania danego operatora sieci. Dzięki zastosowaniu technologii internetowej rozproszone dane, pochodzące z kilku źródeł mogą zostać sklejone i tworzą spójną bazę opisującą parametry całego systemu. W artykule autor jako przykład takiego rozwiązania prezentuje internetową bazę danych zawierającą parametry KSE (Krajowego Systemu Elektroenergetycznego) oraz aplikację do wizualizacji tych elementów. Jedną z głównych zalet tej koncepcji, jest możliwość udostępnienia jednakowych danych szerokiemu gronu odbiorców. Połączenie bazy danych z elementami wizualizacji wydaje się atrakcyjne z praktycznego (inżynierskiego) jak i dydaktycznego (poznawczego) punktu widzenia. 2. Koncepcja prezentowanej aplikacji internetowej Aplikacje internetowe to kolejny, z punktu widzenia użytkownika, etap w rozwoju oprogramowania. Pojawienie się przeglądarek internetowych i graficznego Internetu otworzyło nowe możliwości. Większość użytkowników potrafi obsługiwać przeglądarkę obsługa klasycznych aplikacji jest zazwyczaj dużo trudniejsza. Już na etapie instalacji oprogramowania można napotkać wiele problemów, np. niewłaściwy system operacyjny czy zbyt wysokie wymagania sprzętowe. Również w przypadku dodania nowej funkcji lub aktualizacji oprogramowania ze względu na wykryte błędy, tradycyjne aplikacje wymagają ponownej instalacji lub uruchomienia programu aktualizacyjnego przez użytkownika. Najprostszym rozwiązaniem wszystkich wspomnianych

2 problemów są właśnie aplikacje internetowe. Aplikację internetową można postrzegać jako zaawansowaną aplikację, która działa wyłącznie w przeglądarce internetowej. Programy te napisane są najczęściej przy użyciu tych samych technologii, które zostały wypróbowane przy projektowaniu serwisów WWW. Zalety: niezależność od systemu operacyjnego Windows, Linux, Unix czy MacOS; prosta obsługa jeśli użytkownik potrafi posługiwać się przeglądarką, będzie w stanie pracować z większością aplikacji internetowych; raz zainstalowana aplikacja internetowa będzie dostępna dla wszystkich użytkowników; prosta instalacja i aktualizacja - zmiana wersji aplikacji na serwerze to jednocześnie zmiana programu, dla wszystkich użytkowników; spójność danych zmiana danych wprowadzona przez dowolnego użytkownika jest widoczna dla wszystkich korzystających z aplikacji, nie ma konieczności synchronizacji baz danych; dostępność biuro, dom, delegacja przez 24 godziny na dobę; niezależność od sprzętu za wydajność aplikacji odpowiada wydajność serwera, a nie terminali; szybkie i stosunkowo tanie wdrożenie; brak konieczności zmian w infrastrukturze sieciowej; można precyzyjnie określić, który z użytkowników będzie miał dostęp do konkretnych informacji w systemie; Obecnie można zauważyć bardzo dynamiczny rozwój aplikacji internetowych, znajdują one zastosowanie praktycznie w każdej dziedzinie. Prezentowana baza danych do ewidencji elementów SEE (systemu elektroenergetycznego) obejmuje następujące poziomy napięć: 110, 220 i 400 kv. Została przygotowania przy użyciu serwera bazodanowego mysql [3]. Baza danych wraz z systemem zarządzania stanowi zbiór, pozwalający na utrzymywanie, przetwarzanie i udostępnianie informacji użytkownikom. Do budowy internetowej bazy danych oraz jej wizualizacji wykorzystano następujące języki programowania: HTML, PHP, SQL, CSS, JavaScript. 3. Informacje o elementach systemu elektroenergetycznego reprezentacja graficzna Głównym założeniem aplikacji jest powiązanie informacji znajdujących się w bazie danych z graficzną reprezentacją topologii systemu elektroenergetycznego. W artykule przedstawiono system z uwzględnieniem stacji i linii przesyłowych. Użytkownik powinien mieć możliwość zapoznania

3 się ze strukturą systemu elektroenergetycznego oraz ze szczegółowymi parametrami elementów wchodzących w jego skład. System elektroenergetyczny złożony jest z elektrowni oraz sieci wysokiego, średniego i niskiego napięcia, które przesyłają energię do odbiorców. Przesył odbywa się liniami o różnym poziomie napięcia. W stacjach elektroenergetycznych następuje rozdział i transformacja energii. Oprócz tego znajdują się tam urządzenia pomiarowe, zabezpieczenia oraz urządzenia sygnalizacyjne i sterownicze [1]. Elektrownie ze względu na wiele czynników muszą być budowane w znacznych odległościach od centrów zużycia energii, ponadto odbiorcy rozmieszczeni są nierównomiernie na terenie całego kraju. Wymusza to hierarchiczną budowę systemu zasilania [2]. W zależności od odległości na jaką ma być przesyłana energia oraz znaczenia w KSE stosuje się różne wartości napięć zasilających: 220 i 400 kv (NN) sieci przesyłowe (systemowe); 110 kv (WN) głównie sieci dystrybucyjne; od 10 do 30 kv (SN) sieci rozdzielcze. Prowadzeniem ruchu w systemie energetycznym zajmuje się spółka Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A. Krajowy System Elektroenergetyczny podzielony jest na pięć obszarów: Warszawa, Radom, Katowice, Poznań, Bydgoszcz. Zarządzaniem siecią 110 kv jak i siecią SN zajmują się spółki dystrybucyjne. Wszystkie najważniejsze informacje o elementach systemu elektroenergetycznego przechowywane są w bazie danych. Baza zawiera obecnie kilkadziesiąt tysięcy rekordów, w tym linie, transformatory, generatory, rozdzielnie oraz ich wyposażenie. Dzięki relacjom, które zachodzą pomiędzy poszczególnymi tabelami w bazie możliwe jest wybranie danych z wielu tabel jednocześnie. Program prezentuje kilka najważniejszych parametrów z wybranych tabel, jednak rodzaj i ilość wyświetlanych parametrów można zmieniać w zależności od potrzeb użytkownika. Diagram encji (ograniczony do podstawowych tabel) przedstawiono na rysunku 1.

4 Rys. 1. Diagram encji bazy danych 4. Opis działania aplikacji Zadaniem omawianej aplikacji internetowej jest ułatwienie dostępu do ogromniej liczby powiązanych ze sobą danych o systemie energetycznym. Oprócz podstawowej autoryzacji (w zależności od typu użytkownika otrzymuje on różne uprawnienia), zastosowano także mechanizmy sesji oraz pliki cookies. Użytkownik może wybrać interesujący go obiekt energetyczny (np. linię), a następnie przy użyciu odpowiedniego formularza podać precyzyjne kryteria wyszukiwania (Rys. 2.).

5 Rys. 2. Okno do wprowadzania kryteriów wyszukiwania linii energetycznej Z bazy danych pobierane są tylko te linie, które spełniają podane kryteria. Rysunek 3 przedstawia przykładową listę 49 linii o napięciu 220 kv z obszaru zachodniego (Poznań). Przy wykorzystaniu zastosowanych mechanizmów bazodanowych, użytkownik może sortować prezentowane dane według dowolnego atrybutu, może również przeglądać kolejne linie (liczba linii prezentowanych jednocześnie jest konfigurowana przez użytkownika). Rys. 3. Wynik wyszukiwania linii 220 kv z obszaru Poznań Tabelaryczne dane nie pozwalają właściwie ocenić ich położenia geograficznego (topologia sieci). Dlatego możliwości prezentacyjne zostały rozszerzone o lokalizację obiektów elektroenergetycznych, czyli o mapę i schemat graficzny.

6 Główne okno aplikacji składa się z mapy Krajowego Systemu Elektroenergetycznego oraz menu służącego do włączania lub wyłączania poszczególnych elementów mapy (warstw) Rys. 4. Rys. 4. Okno główne aplikacji po nałożeniu wszystkich warstw [4] Na rysunek przedstawiający kontur mapy naniesione zostały warstwy, które obrazują położenie takich elementów jak: stacje i linie, stacje i linie planowane, nazwy stacji czy numery poszczególnych obszarów. Na mapie uwzględnione są linie i stacje 220 i 400 kv, a także jedna linia 750 kv oraz jedna linia 450 kv (DC). Mapa systemu elektroenergetycznego podzielona jest na pięć obszarów. Po najechaniu kursorem myszy na jeden z obszarów, w lewym dolnym rogu pojawia się jego nazwa. Po naciśnięciu lewym przyciskiem myszy na dowolnym z obszarów zostajemy przeniesieni do bardziej szczegółowego widoku tego obszaru. Mapa szczegółowa (Rys. 5.) jest zbudowana na tej samej zasadzie, co mapa w oknie głównym aplikacji. Po najechaniu kursorem myszy na daną linię pokazuje się jej nazwa. Za włączanie i wyłączanie poszczególnych warstw odpowiedzialne jest menu po prawej stronie ekranu. Po naciśnięciu lewym przyciskiem myszy na wybranej linii na mapie pokazuje się okno z jej szczegółowymi parametrami. W oknie przedstawione są informacje, takie jak nazwa linii, podstawowe parametry oraz zabezpieczenia odległościowe linii. Istnieje również możliwość wygenerowania pliku PDF na podstawie parametrów linii i jej wyposażenia.

7 Rys. 5. Okno aplikacji przedstawiające parametry wybranej linii Omawiana aplikacja pozwala na dodawanie, usuwanie i modyfikację elementów, programowy import oraz eksport danych do różnych formatów (w celu wykorzystania przetwarzanych informacji w innych programach). Aplikacja pozwala na generowanie licznych statystyk i zestawień według preferencji użytkownika. Posiada również wiele innych opcji, które jednak z uwagi na ograniczony zakres artykułu nie zostaną zaprezentowane. 5. Podsumowanie Jak widać z powyższych rozważań opanowanie technologii tworzenia baz danych dostępnych w Internecie rysuje możliwości rozwiązania szeregu problemów uznawanych dotychczas, także w procesie eksploatacji układów EAZ za trudne lub uciążliwe. Typowa dla rozwiązań internetowych otwartość rozwiązania i łatwość dostępu nie oznacza braku możliwości zachowania poufności danych. Oprócz zabezpieczenia przed dostępem dla osób niepowołanych i zarezerwowania możliwości wprowadzania zmian dla uprawnionych administratorów baza ma również możliwości ograniczonego prezentowania swoich zasobów także w zależności od rangi użytkownika rozpoznanej na podstawie loginu i hasła (każdy widzi tyle ile powinien). Na podstawie doświadczeń eksploatacyjnych można stwierdzić, że baza stanowi przykład perspektywicznego i efektywnego zarządzania zasobami rozproszonymi. Poszczególne funkcje aplikacji wystarczają do zapoznania się z budową systemu oraz pozyskaniu najważniejszych informacji o jego elementach. Zastosowane mechanizmy bazodanowe takie jak: wyszukiwanie wielokryterialne, filtrowanie i sortownie, pozwalają szybko i precyzyjnie dotrzeć do wybranego elementu SEE. Obserwując dynamicznie postępujący rozwój Internetu oraz biorąc pod uwagę wyżej wymienione zalety można przypuszczać, że aplikacje tego typu na trwałe zagościły w systemach

8 informatycznych współczesnego inżyniera. Prezentowana aplikacja jest dowodem na to, iż możliwa jest dynamiczna współpraca bazy danych, która przechowuje informacje tekstowe z modułem wizualizacyjnym. Literatura [1] Kahl T.: Sieci elektroenergetyczne, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa [2] Kremens Z., Sobierajski M.: Analiza systemów elektroenergetycznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa [3] Welling L., Thomson L.: PHP i MySQL. Tworzenie stron WWW. Vademecum profesjonalisty, Helion, Gliwice [4] - strona główna PSE-Operator. [5] - strona główna Centrum Informacji o Rynku Energii.