Základní pojmy systému StoneBase

Základní pojmy

Měřená soustava

Dynamický proces, jehož stav je popisován zvolenou množinou kontinuálně sledovaných parametrů. Většinou se jedná o technologické procesy jako je např. distribuce zemního plynu, spalování odpadů, výroba surovin, čištění odpadních vod nebo skladování nebezpečných materiálů. Často sledovaným procesem bývají také dějě v ovzduší (imisní monitoring, meteorologické měření).

Měřicí systém

Soustava přístrojových a programovým prostředků umožňujících kontinuální sledování parametrů měřené soustavy (měření). Měřicí systém doplněný o možnost řízení měřené soustavy se označuje jako SCADA systém. Někdy se pro měřicí systém používá označení monitorovací. Jak monitorovací tak SCADA systém v sobě vždy obsahují i část určenou k prezentaci výsledků měření.

Měření

Proces kontinuálního sledování stavu měřené soustavy prováděný měřicím systémem. Měření zahrnuje zejména sběr dat, jejich zpracování a archivaci.

Prezentace

Zobrazování dat získaných měřením uživatelům. Nejvýznamnější prezentaci provádí dispečerská aplikace, která je součástí měřicího systému. Různé externí aplikace umožňují další formy prezentace.

Monitorovací systém

Měřicí systém zahrnující v sobě prezentační část. Používá se nejčastěji u systémů v ekologii (imisní, emisní nebo vodohospodářské systémy). Někdy se tímto pojmem označuje samotná centrální aplikace měřicího systému, jindy se pod tento pojem zahrnuje celý projekt, tedy i datový a prezentační model, případně data.

SCADA (SCADA systém)

Obdobná situace jako u monitorovacího systému, přičemž ze je více zdůrazněna možnost řízení měřené soustavy. Používá se u systémů v plynárenství.

Projekt

V širším smyslu představuje kompletní zakázku na dodávku měřicího systému (monitorovacího, SCADA) pro sledování konkrétní měřené soustavy. Projekt je vždy svázán s určitým zákazníkem a někdy se realizuje dlouhodobě v průběhu řady let. Kromě všech potřebných komponent měřicího systému v sobě zahrnuje i jejich instalaci a konfiguraci a dále datový a prezentační model. Součástí projektu jsou často i speciální úpravy centrální aplikace, vazby na externí systémy apod.

V užším smyslu se projektem označuje měřená soustava, respektive datový model, který ji popisuje. Název projektu pak splývá s názvem kořene logické struktury. Do názvu projektu se často dává název organizace zákazníka.

Centrální aplikace

Hlavní programová součást měřicího systému, provozovaná na autonomním PC nebo na uzlech lokální sítě (serverech, pracovních stanicích). Centrální aplikace je složena z jádra, které zajišťuje zejména sběr, zpracování a archivaci dat a dispečerské aplikace určené pro prezentaci dat. Kromě centrální aplikace obsahuje měřicí systém i další programové komponenty (např. SW měřicích automatů).

Dispečerská aplikace

Klientská aplikace umožňující komplexní prezentaci dat naměřených měřicím systémem včetně povelování. Využívá přitom kompletní prezentační model. Dispečerská aplikace se označuje jako Explorer. Explorer získává data přímo z databáze, není závislý na běhu jádra.

Datový model

Parametrizace měřené soustavy neboli její popis v rámci programové části měřicího systému. Jedná se o vyjádření sledovaných parametrů měřené soustavy prostředky měřicího systému.

Datový model je uložen v části konfiguračních tabulek databáze (datové úrovně, proměnné, logické uzly, skupiny uživatelských bitů, moduly a skripty).

Prezentační model

Rozšíření popisu měřené soustavy pro účely prezentace dat. Prezentační model navazuje na datový model. Není podmínkou pro vlastní měření, ale slouží při prezentaci dat v různých formách. Některé části prezentačního modelu se uplatní v každé prezentaci, jiné jsou speciálně určeny pro prezentaci dat v dispečerské aplikaci.

Univerzální prezentační parametry jsou uloženy v konfiguračních tabulkách databáze (názvy proměnných a logických uzlů, formáty a jednotky u analogových proměnných, barvy, texty, uživatelé, uživatelské a alarmové profily).

Speciální parametry pro dispečerskou aplikaci jsou uloženy v resource tabulkách databáze.

Data měřené soustavy

Informace o stavu měřené soustavy, respektive o stavu všech sledovaných parametrů popisujících tuto soustavu, a to jak v současnosti tak v historii.

Data jsou uložena v datových tabulkách databáze.

Proměnná

Základní prvek popisu měřené soustavy - datového modelu. Proměnná reprezentuje jeden ze sledovaných parametrů soustavy. Někdy se používá přesnější označení procesní proměnná pro odlišení od tzv. systémových proměnných, které reprezentují jiné parametry (např. parametry měřicího systému). Každou proměnnou identifikuje jednoznačný číselný identifikátor proměnné.

Data proměnné

Část dat měřené soustavy příslušející dané proměnné. Jedná se o informace o stavu jednoho z parametrů popisujích měřenou soustavu.

Vzorkování dat

Záznam stavu sledované měřené soustavy v pravidelných intervalech. Kontinuální sledování může v praxi zjišťovat stav jednotlivých parametrů soustavy jen v diskrétních časových okamžicích. Stav v daném okamžiku vlastně vyjadřuje chování systému v intervalu od okamžiku předchozího zjišťování. Správná volba vzorkování dat je velmi důležitá. Příliš krátké vzorky přinášejí velký objem dat, při použití dlouhých vzorků se zase v záznamu potlačí určitá část dynamiky chování systému. Optimální je používat vzorky s různou délkou (víceúrovňové vzorkování).

Víceúrovňové vzorkování

Používání vzorkování dat s různou periodou (délkou vzorku). Pro optimální záznam stavu měřené soustavy je vhodné používat vedle vzorkování dat na základní úrovni (úroveň s nejkratší délkou vzorku) ještě několik vzorkování s periodami delšími. Zatímco vzorkování na nejnižší úrovni se provádí v procesu sběru dat, vzorkování na vyšších úrovních probíhá zpravidla v rámci zpracování.

Datová úroveň

Úroveň, na které se vzorkují data. Základním parametrem datové úrovně je perioda odpovídající délce vzorku. Perioda na každé úrovni by s ohledem na zpracování měla být vždy násobkem periody na předchozí nižší úrovni. Typicky se používá řada 5 datových úrovní. Někdy se pro datvou úroveň používá podobný výraz - časová úroveň.

Vzorek dat

Informace o stavu měřené soustavy v určitém časovém okamžiku na jedné z datových úrovní. Vzorky ze stejného časového okamžiku, ale na různých datových úrovních zjevně popisují jiný stav soustavy. Vzorek tedy identifikuje datová úroveň a čas. Vzorkem dat se často rozumí vzorek pro jednu proměnnou. K identifikaci vzorku je potom třeba ještě identifikátor proměnné. Vzorek obsahuje kvantitativní informaci (hodnotu), kvalitativní informaci (status) a speciální informaci o zpracování (počet vzorků).

Časový řez dat

Množina vzorků dat všech proměnných pro vybranou datovou úroveň a čas. Popisuje stav měřené soustavy v jednom okamžiku. Někdy do časového řezu zahrnuje pouze vybraná podmnožina proměnných.

Trend dat

Množina vzorků dat jedné proměnné pro vybranou datovou úroveň seřazená podle času. Popisuje vývoj stavu jedné proměnné v čase. Běžně se používá trend s délkou omezenou na určitý interval, většinou shodný s nějakou časovou jednotkou (např. hodinový, měsíční trend).

Časová vrstva dat

Množina vzorků dat všech proměnných pro vybranou úroveň, ale obecně s různými časy. Používá se spíše interně při zpracování dat. Významnou časovou vrstvou jsou tzv. poslední data nebo průběžná data.

Poslední data

Množina vzorků s nejvyššími časy všech proměnných pro vybranou datovou úroveň - speciální časová vrstva. Představuje nejaktuálnější informace o stavu měřené soustavy, i když tyto informací nemusí pocházet ze stejného času. To je dáno reálným mechanizmem snímání dat, jejich přenosem a zpracováním, který není vždy sychronní. Při zpracování se někdy pracuje s více než jedním vzorkem s nejvyšším časem, pak se hovoří o trendech posledních vzorků.

Průběžná data

Další speciální časová vrstva dat, která se uplatňuje pouze u vzorků tvořených zpracováním. Jedná se o aktuálně vytvářené vzorky představující prognózu stavu měřeného systému pro příslušný interval vzorku. Na konci tohoto intervalu se prognóza změní v konečný výsledek a průběžný vzorek v poslední. Průběžný vzorek má vždy vyšší čas než odpovídající vzorek poslední.

Archivní data

Všechny hotové vzorky dat měřeného systému uložené do archivních tabulek. Vzorky průběžných dat tedy mezi archivní nepatří, vzorky posledních ano. Poslední data však zdůrazňují speciální uspořádání vzorků do časové vrstvy. S archivními vzorky se standardně pracuje v časových řezech nebo v trendech.

Okamžitá data

Speciální označení pro poslední data na nejnižší datové úrovni (typicky s periodou 1 sekunda).

Procesní proměnná

Proměnná reprezentující parametr měřené soustavy. Procesní proměnné se dělí na analogové a binární. Speciálním případem těchto dvou typů jsou potom tzv. setpoint a povel.

Systémová proměnná

Jiná proměnná než procesní. Data systémových proměnných nejsou strukturovaná do vzorků ani dělená podle časových úrovní.

Čas vzorku

Základní časová identifikace vzorku. Jedná se o čas počátku časového intervalu příslušejícího danému vzorku. Vzhledem k tomu, že se v praxi používá jako nejkratší vzorkovací perioda 1 sekunda, stačí čas vzorku určovat s přesností na sekundy. Pro některé účely je vhodnější označovat vzorek časem konce toho intervalu nebo pořadovým číslem vzorku v rámci vyšší časové jednotky.

Časové označování vzorků

Časový interval příslušející vzorku lze označit následujícími způsoby:

  • čas počátku intervalu
  • čas konce intervalu
  • pořadové číslo intervalu v rámci vyšší časové jednotky.

Každý ze způsobů má své klady i zápory.

Označování časem začátku je nejlogičtější. První vzorek má v rámci vyšší časové jednotky zaokrouhlený čas (např. první minutový vzorek v rámci 10. hodiny má označení 10:00) a označení všech vzorků v rámci vyšší časové jednotky má stejnou hodnotu této jednotky (např. minutové vzorky v rámci 10. hodiny mají označení 10:00 až 10:59). Označování časem počátku se proto využívá hlavně při zpracování a archivaci.

Označování časem konce vzorku má naopak výhodu v tom, že tento čas odpovídá lépe okamžiku, kdy byl vzorek změřen, případně spočítán. Z toho důvodu je označování časem konce intervalu vhodné pro prezentaci a také se někdy nazvý jako prezentační čas vzorku.

Označování pořadovým číslem je jednoznačné a odstraňuje možnost záměny, která hrozí při označování předchozími dvěma způsoby. Je však rozumně použitelná pouze pro vzorky s délkou přímo shodnou s některou z vyšších časových jednotek. V praxi se uplatní pro denní, měsíční, případně roční vzorky. V prezentaci je pak mnohem přijatelnější označovat např. 2. měsíční vzorek v roce 2006 jako únor 2006 než časem konce intervalu, tj. 1.3.2006 00:00:00.

Hodnota vzorku

Kvantitativní údaj o parametru měřené soustavy reprezentovaném příslušnou proměnnou. Číslo s plovoucí desetinnou čárkou s přesností danou 8 bytovým vyjádřením (double). Nejpodstatnější informace získaná měřením nebo zpracováním. Samotná hodnota však nic nevypovídá o kvalitě (platnosti, věrohodnosti) informací ve vzorku. Použití hodnoty u vzorků binárních proměnných je okrajové.

Status vzorku

Kvalitativní údaj o parametru měřené soustavy reprezentovaném příslušnou proměnnou. Status je složen z 32 bitů (4 bytový integer) a obsahuje jednak doplňkové informace k hodnotě, jednak informace umožňující jednoduchou klasifkaci hodnoty. Určitým způsobem je proto status významnější než hodnota. Bez statusu nelze zejména rozpoznat neplatné hodnoty. Dále v některých případech zcela postačí klasifikace hodnoty obsažená ve statusu a u binárních proměnných obsahuje status v podstatě věškeré potřebné informace.

Analogová proměnná - analog

Procesní proměnná reprezentující parametr měřené soustavy, který může nabývat libovolnou hodnotu ze spojitého intervalu reálných čísel.

Binární proměnná - binár

Procesní proměnná reprezentující parametr měřené soustavy, který se může nacházet v jenom z konečného počtu diskrétních stavů. Typicky se jedná o stavy dva - dvoustavový binár. Pokud je stavů více, jedná se o vícestavový binár. Maximální počet stavů je omezen na 16. Stavy jsou číslovány od 0 do 15. Tyto diskrétní stavy se někdy nazývají stavy hodnoty nebo binární stavy.

Setpoint

Speciální typ analogové proměnné, jejíž hodnotu lze na základní datové úrovni nastavovat a tím popřípadě z měřicího systému ovlivňovat měřenou soustavu.

Povel

Speciální typ binární proměnné, jejíž binární stav lze na základní datové úrovni nastavovat a tím popřípadě z měřicího systému ovlivňovat měřenou soustavu. Pod pojmem povel se také někdy rozumí speciální typ alarmové události spojený s nastavením hodnoty setpointu nebo změnou binárního stavu povelu.

Stav vzorku

Klasifikace vzorku na základě hodnoty i statusu. Všechny informace pořebné pro stanovení stavu vzorku jsou ovšem uloženy v samotném statusu. Zatřídění do stavu zohledňuje jednak platnost nebo věrohodnost hodnoty a rovněž např. zahrnuje suspendaci dat nebo rozlišuje mezi provozem a poruchou. Každý ze stavů má určité barevné označení, které je jednotně dodržováno v rámci celé prezentace.

Range

Zjednodušená klasifikace vzorku významná pro zpracování, a to zejména při sumarizaci stavů v rámci logické struktury. Vzorky s vyšším rangem mají v prezentaci dat vždy větší význam.

Stav hodnoty

Zjednodušená klasifikace vzorku podle jeho číselné hodnoty. U binární proměnné je stav hodnoty shodný přímo s hodnotou a pro jednoznačnost se někdy nazývá binárním stavem. U analogové hodnoty má spíše jen interní význam pro zpracování.

Binární stav

Stav hodnoty binární proměnné.

Systémový čas

Jednotný čas pro všechny komponenty měřicího systému. Měl by se synchronizovat z jednoho zdroje.

Alarm

Informace o významné změně měřené soustavy, případně v měřicím systému. Nejdůležitější jsou standardní alarmy, které jsou svázány se změnou stavu některého parametru měřené soustavy (proměnné). Speciální alarmy se týkají například vydání povelu, žádosti o suspendaci nebo jsou to zprávy o chybách, různá hlášení apod.

Standardní alarm

Alarm spojený s významnou změnou stavu některé proměnné. Standardní alarm může vzniknout po vytvoření nového vzorku dat pokud se jeho stav liší od stavu vzorku předchozího. Tento nový vzorek určuje hlavní parametry standardního alarmu kterými jsou čas, hodnota, status, počet vzorků, datová úroveň a identifikátor proměnné.

Typ alarmu

Klasifikace alarmů. Standardní alarmy se řadí do 16 typů, podle toho v jakém stavu je nově vytvořený vzorek dat a v jakém vzorek předchozí. Nejvyšší 3 typy jsou uživatelské. Typ události je povinným parametrem každého alarmu.

Uživatelský typ alarmu

U každé proměnné lze nezávisle nadefinovat 1 - 3 uživatelské typy alarmů, a to vždy zadáním čísel stavů hodnoty nově vytvořeného a předchozího vzorku.

Čas alarmu

Jiné označení pro čas vzorku spojeného s alarmem. Prezentuje se podobně jako čas vzorku, tak aby co nejlépe odpovídal času, kdy byl alarm opravdu vygenerován.

Klíčový čas alarmu

Jednoznačný identifikátor alarmu. Čas s přesností na 1 ms odpovídající okamžiku vygenerování alarmu. V ideálním případě se po zaohrouhlení na celé sekundy shoduje s časem vzniku alarmu. Pokud ovšem vznikne odpovídající vzorek se zpožděním, může být klíčový čas podstatně vyšší než vzorku.

Čas příchodu alarmu

Jiné označení pro klíčový čas.

Potvrzení alarmu

Akce uživatele, kterou potvrzuje, že vzal alarm navědomí. Identifikátor uživatele a čas okamžiku potvrzení se zapisují do alarmu a jsou jeho dalšími důležitými parametry.

Alarmová událost

Alarm určitého typu pro určitou proměnnou, při možném budoucím rozšíření navíc i pro určitou datovou úroveň. Pro každou alarmovou událost lze pomocí alarmových profilů definovat vlastní reakce při zpracování. Reakce se mohou lišit pro různé uživatele. Pro konkrétní proměnnou je alarmová událost dána pouze typem alarmu.

Generování alarmu

Alarm je generován procesním serverem v rámci zpracování po vytvoření nového vzorku dat. K jeho vytvoření dojde, pokud se má vyhodnocený typ události pro danou proměnnou na dané datové úrovni generovat. Generování alarmů probíhá centrálně.

Zpracování alarmu

Vyvolání definovaných reakcí na alarmovou událost v klientské aplikaci. Reakce závisí mimo jiné na aktuálně přihlášeném uživateli. Zpracování jednoho alarmu může probíhat na více místech najednou. Některé události se pro daného uživatele vůbec zpracovávat nemusí.

Nepotvrzované alarmy

Alarmové události, které uživatelé nepotvrzují. Tyto alarmy jsou hned po generaci označeny procesním serverem. Většinou jde o méně významné události.

Potvrzované alarmy

Alarmové události, které mají uživatelé potvrdit. Z hlediska konkrétního uživatele se jedná o ty potvrzované události, které on sám může potvrdit. Pro jednu alarmovou událost může být více uživatelů, kteří ji mohou potvrdit.

Nepotvrzené alarmy

Potvrzované alarmy, které ještě nikdo nepotvrdil. Z hlediska konkrétního uživatele se jedná o ty nepotvrzené alarmy, které on sám může potvrdit.

Potvrzené alarmy

Potvrzované alarmy, které již některý uživatel potvrdil. Jednou potvrzený alarm již nelze opakovaně potvrdit. Z hlediska konkrétního uživatele lze rozlišit alarmy, které potvrdil on sám, a alarmy potvrzené jiným uživatelem.

Zpracovávané alarmy

Alarmové události, které se mají v klientské aplikaci zpracovávat. Z hlediska konkrétního uživatele se jedná o ty události, které se mají zpracovat pro něj.

Kritické alarmy

Alarmové události, jejichž zpracování má vyvolat v klienské aplikaci kritickou reakci.