Андрианов В.Ю., компания Esri CIS, e-mail: vandrianov@esri-cis.ru
ArcGIS in industrial production and real time
Компания Esri давно уже говорит, что ArcGIS это прежде всего средство работы с данными самой разной природы – лишь бы они были географически привязаны. Но большинство применений системы связано с данными статическими, т.е. такими, которые не изменяются в течение рабочей сессии. Единственным исключением был Tracking Server, который позволял в реальном времени принимать, обрабатывать и сохранять данные о местоположении подвижных объектов. Приложение ArcMap как клиент позволяло отображать эти данные на карте (в виде ездящих «машинок») в реальном времени или воспроизводить в записи.
В позапрошлом году Esri представил «наследника» Tracking Server – продукт под названием GeoEventProcessor (GEP, Обработчик геособытий). Он является расширением ArcGIS for Server для работы с данными реального времени. Однако, «забрав» функциональность предшественника, сам GEP построен совершенно по-новому. Его модульная архитектура позволяет адаптировать его под очень широкий спектр задач без всякого программирования. Изящность решения состоит в том, что оно построено как производственный конвейер. Вы можете установить вдоль него различные «станки», которые обрабатывают входные «заготовки», чтобы на выходе получались нужные вам «детали». «Заготовки» – это входные потоки данных, принимаемые на конвейер через так называемые адаптеры – интерфейсы к различным источникам данных, таким как GPS-приемники, социальные сети, производственные системы сбора данных. «Детали» на выходе – это пространственные объекты или их атрибуты, сообщения электронной почты, социальных сетей или SMS. Полный список адаптеров можно посмотреть в документации продукта, есть также SDK, позволяющий вам создавать собственные адаптеры (рис. 1).
Рис. 1. Адаптеры и процессоры Обработчика геособытий ArcGIS.
Работает GEP следующим образом. Входной поток данных поступает на конвейер обработки через входной адаптер. Далее вы можете установить фильтр, который будет выбирать из входного потока только те данные, которые вам нужны. Например, из всего потока телеметрии, поступающей с отслеживаемого автомобиля, выбрать только скорость и остаток топлива, которые нужны в решаемой вами задаче.
Далее вы можете расположить вдоль конвейера различные «станки», которые в GEP называются процессорами. Шесть видов процессоров, которые можно сейчас задействовать, показаны на рис. 1. Например, Field Mapper позволяет добавить к обрабатываемой записи новые атрибуты, получаемые в результате реляционного соединения с внешней базой данных, а Incident Detector – сформировать геособытие, когда выбранный фильтром параметр выходит за границы указанного диапазона. Процессоры можно соединять в цепочки, выстраивая сложную обработку «деталей»–геособытий на конвейере. Установленные на выходе адаптеры отправляют геособытия в указанные вами места: будь то слои данных в базе геоданных или внешние системы и сервисы.
Рассмотрев структуру GEP, нетрудно понять, что перед нами универсальное устройство для работы с данными реального времени. Оно позволяет не только отобразить движение автомобиля на карте, но и создать целую систему динамических процессов, взаимодействующих с разнообразными источниками и потребителями данных реального времени. Такой подход позволяет строить на основе GEP различные информационно-управляющие системы на транспорте, в производстве, в менеджменте. И этот потенциал не пропадает втуне: на недавней Всемирной конференции пользователей Esri в Сан-Диего представлен коммерческий релиз продукта под названием PI System Integrator for ArcGIS, использующий возможности GEP.
PI System Integrator for ArcGIS разработан компанией OSIsoft и является компонентом системы PI System – программного обеспечения для сбора данных с различных систем автоматизации и управления производством. Наличие в PI System десятков адаптеров к источникам данных в самых разных системах управления позволяет создавать на ее основе диспетчерские решения и решения для удаленного мониторинга, в том числе через Интернет. Основное направление применения – системы управления производственными процессами (Manufacturing Execution System, MES). Важно отметить, что PI System не просто собирает данные, но и позволяет смоделировать технологический процесс и вести мониторинг соответствия измеряемых параметров заданным величинам, выявляя нештатные ситуации и предупреждая аварии. Кроме того, связь с системами управления имуществом (EAM) позволяет автоматизировать процессы технического обслуживания, ремонтов и замен оборудования. Система может легко оперировать десятками и сотнями тысяч измеряемых параметров, с ее помощью можно строить обширные сети датчиков (Sensor Networks). Типичная архитектура решения показана на рис. 2.
Рис. 2. Типовая архитектура решения на основе PI System.
Основным способом представления данных в PI System являются приборные панели и мнемосхемы. Для компактных производств или для отдельных установок этого вполне достаточно. Однако если оборудование распределено по большой территории, например, как нефтяные или газовые скважины, то более эффективным способом представления является картографический. Эту задачу и решает модуль PI System Integrator for ArcGIS. Но он не только передает данные между двумя системами, но и обеспечивает трансляцию схемы данных между базой геоданных ArcGIS и базой данных измерений PI System, что значительно облегчает разработку интегрированного решения. Логика взаимодействия показана на рис. 3.
Рис. 3. Схема соединения PI System и ArcGIS.
После того как связь систем установлена и данные измерений поступают в ArcGIS, их можно визуализировать в различных приложениях ArcGIS: от настольных до ArcGIS Online. Однако наиболее интересным является применение OperationsDashboardforArcGIS – специального конструктора для создания приборных панелей со встроенной картой, работающих в реальном времени. Пользовательское приложение собирается из настраиваемых виджетов – визуальных компонент, связываемых с живыми источниками данных. Уже существует более десятка различных виджетов, реализующих ленты сообщений, цифровые и стрелочные индикаторы, графики и диаграммы. Список постоянно расширяется, и недавно в нем появились специализированные виджеты для отображения данных из PI System (наряду со стандартными лентами событий и индикаторами). Примеры собранной панели управления, реализующий системы «Интеллектуальное месторождение» и Управления электрическим хозяйством промышленного или гражданского объекта, показаны на рис. 4, 5.
 Рис. 4. «Интеллектуальное месторождение» на основе PI System и ArcGIS. |
 Рис. 5. «Умная электросеть» на основе PI System и ArcGIS. |
PI Integrator for ArcGIS – не единственный способ связать PI System и ArcGIS. В составе PI System имеется модуль PI DataLink, который позволяет загружать данные PI System в электронную таблицу Microsoft Excel (рис. 6). В то же время в составе ArcGIS есть модуль Esri Maps for Office, который позволяет нанести данные из таблицы Microsoft Excel на карту, создаваемую прямо в документе Excel. Географическая привязка записей таблицы может выполняться как по географическим координатам, так и с помощью стандартных геокодеров (геонимы и адреса). ArcGIS позволяет также создавать пользовательские геокодеры, например, выполняющие привязку измерений PI System по идентификатору датчика.
Рис. 6. Совместное использование данных PI System и карт ArcGIS в Microsoft Excel.
Долгое время ГИС-технология была двухмерной. С развитием технической базы компьютеров в ГИС пришло третье пространственное измерение. А сейчас мы можем видеть, как четвертое измерение – временнОе – расширяет возможности применения ГИС. Если трехмерность в ГИС первоначально воспринималась больше как «сделайте нам красиво», то данные реального времени имеют сугубо прикладную ценность. Оправдывая звание лидера отрасли, компания Esri предоставляет своим пользователям возможность первыми начать использовать данные реального времени в своих решениях. Для них это реальная возможность выходить в лидеры и сохранять этот статус.
