В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Владимир Комашинский
СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, д.т.н.
В последние годы все чаще появляются сообщения о серьезных авариях, происходящих на сетях автомобильного и железнодорожного транспорта, на нефте-, газопроводах и водопроводах, системах тепло- и электроснабжения, сетях связи и других объектах городских и региональных сетевых инфраструктур. Подобные происшествия создают серьезные проблемы, сопровождаются крупными материальными потерями. Увеличение потока аварийных ситуаций, прежде всего, объясняется ростом масштабов и разветвленностью городских и региональных сетевых инфраструктур.
Взаимодействие между различного типа сетями (например, электрическими и сетями электротранспорта или сетями газо- и теплоснабжения и т.д.) в значительной степени осложняет их функционирование и управление.
Проблема обостряется особенностями рыночной экономики, для которой характерно постоянное увеличение количество точек и возможных вариантов взаимодействия между владельцами, операторами, продавцами и покупателями услуг, предоставляемых сетями. Кроме того, взаимозависимый характер функционирования разнородных сетей повышает их уязвимость к появлению каскадов (множества взаимосвязанных) отказов, приводящих к негативным экономическим, социальным и политическим последствиям.
Обеспечение безопасности и надежности функционирования региональных сетевых инфраструктур является важнейшим фактором поддержания устойчивого экономического и социального развития регионов России.
Сложные интерактивные региональные сети могут рассматриваться как многослойное переплетение многопродуктовых сетей, каждая из которых включает в себя значительное число уровней (рис. 1).
Рис. 1. Обобщенное представление взаимосвязи региональных сетевых инфраструктур
По мере роста региональных сетевых инфраструктур увеличивается степень их уязвимости и количественные ее проявления. Проблема обеспечения безопасности региональных сетевых инфраструктур имеет социальный и технический аспекты.
Социальный аспект заключается в том, что если в начале прошлого века в мире не существовало городов с населением более 10 млн человек, то уже к 1950 году Лондон и Нью-Йорк переступили этот порог. К 2020-му году таких городов будет более 30 (в том числе Москва и Санкт-Петербург), а к 2050 году количество мегаполисов достигнет 60. Нагрузка на сетевую инфраструктуру городов-гигантов будет огромной. Аварийные ситуации в подобных инфраструктурах становятся все более вероятны.
Технический аспект состоит в поиске вариантов построения высоконадежных
региональных сетевых инфраструктур из ненадежных составных элементов. Для этого
необходимо учитывать следующее:
Применяемые в настоящее время традиционные подходы к строительству, контролю состояния и управлению разнородными распределенными региональными сетевыми инфраструктурами, с одной стороны, сдерживают темпы их развития (не справляются с возрастающей сложностью), а с другой -не позволяют реализовать требования к их безопасному и эффективному функционированию.
В последнее время все более остро встает вопрос о новых подходах к построению городских сетевых инфраструктур в интересах обеспечения их самодиагностики, самостабилизации и самовосстановления.
Для этого необходимо предварительное изучение ряда вопросов:
В настоящее время обозначились три этапа модернизации региональных сетевых инфраструктур:
1. Применение проводных и беспроводных сетей датчиков (Wireless Sensor Networks – WSN) и исполнительных устройств (sensor and actuator networks – SANETs), способствующих повышению качества контроля и управления инфраструктурными объектами. На этом этапе появляется возможность осуществления дистанционного контроля и управления сетевыми объектами со стороны оператора.
2. Применение разумных сенсорных устройств и интеллектуальных сенсорных сетей в интересах обеспечения автоматизированного контроля и управления состоянием инфраструктурных объектов. Характерной особенностью данного этапа является то, что часть функций контроля и управления выполняется автоматически интеллектуальными сенсорными сетями. Восстановление инфраструктурных объектов, как и ранее, поручается людям.
3. Использование интеллектуальных систем контроля и управления, а также робототехнических систем восстановления инфраструктурных объектов. На этом этапе функции контроля, управления и восстановления возлагаются на комплексное использование интеллектуальных сенсорных сетей и специализированные робототехнические системы.
Важно отметить, что в настоящее время применение (в рамках программы интеллектуализации автодорог) сенсорных систем на автомобильных сетях Франции позволило снизить аварийность движения и травматизм на дорогах более чем на 30%.
Современные приложения сенсорных сетей включают в себя:
Все более широкое распространение получают беспроводные сенсорные сети. Это объясняется, прежде всего, высокой скоростью их построения (нет необходимости развертывания проводной сетевой инфраструктуры) и надежностью функционирования сети, работа которой – в отличие от проводных – не прекращается во время разрушения контролируемого объекта.
В максимально упрощенном виде идея интеллектуализации сетевой инфраструктуры (на примере газовой сети) показана на рис. 2.
Рис. 2. Пример интеллектуализации сетевой инфраструктуры
Суть ее заключается в том, что на сетевую инфраструктуру (в нашем случае газовую) накладываются WSAN (беспроводные датчики давления на трубы и исполнительные устройства на приводы задвижек). Если происходит авария (например, обрыв трубы), то автономный контроллер, анализируя сигналы датчиков, распознает сложившуюся ситуацию и реализует процедуру самовосстановления на основе ситуационного управления приводами задвижек (с помощью исполнительных устройств), перекрывает поврежденный участок и создает обходный маршрут поставки газа потребителям.
Проводные и беспроводные сенсорные сети могут быть специализированными (автономными), входить в качестве подсистемы в корпоративную сеть передачи данных или в состав сетей передачи данных общего пользования. В настоящее время последний вариант уже имеет место. В целом можно констатировать: появление беспроводных и проводных сенсорных сетей и их включение в частные (домашние), корпоративные и глобальные телекоммуникационные сети знаменует очередной этап конвергенции, интеллектуализации сетевых инфраструктур и существенного расширения спектра услуг, предоставляемых пользователям.
Опубликовано: -2008
Посещений: 6590
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
