Предлагаемые проект направлен на разработку программно-аппаратного комплекса управления электропотреблением (ПАКУЭ) на региональном и муниципальном уровне.
Основной задачей при создании ПАКУЭ является разработка про-граммного обеспечения в области оптимального управления электропотребления на основе современных технологий.
Создание программного обеспечения для ПАКУЭ включает в себя следующие этапы:
1. Разработка базы данных по электропотреблению объектов в среде Microsoft SQL Server 2008 R2.
Состав банка данных
Предметная часть базы данных
Таблицы «HandBooks» и «Qualifiers» предметной части базы данных (фрагмент)
Таблица «Persons» (Фрагмент)
Фрагмент таблицы «Addresses»
Таблица ContrAgents
Таблица Participations
Таблица PriceLists
Таблица «Documents»
«Tech.GUIsImages»
2. Разработка расчётных модулей для реализации прогнозирования и нормирования электропотребления, а также выявления объектов аномально потребляющих электроэнергию на языке программирования C# в среде Visual Studio 2010. Аналитическое ядро приложений, выполняющих операции по построению прогнозов, типовых графиков нагрузки и выявлению аномалий в данных, реализовано в среде MS Visual Studio 2010 с использованием языка программирования C#.
Логическая структура программно-аппаратного комплекса
Основными программными единицами в разработанном приложении являются классы и методы классов. Основная часть классов выполнена ста-тичными, что позволяет вызывать их методы без объявления экземпляра самого класса. Классы созданы в рамках пространства имен Rang, являющегося контейнером для их логической организации.
Класс Matrix определяет основные операции для работы с двумерным массивом, представленным в приложении объектом Matrix, к которым относятся следующие:
- доступ ко всему и отдельному элементу массива;
- извлечение отдельных строк и столбцов;
- замена значений строк и столбцов;
- извлечение части массива;
- определение определителя и обратной матрицы;
- выполнение сложения, умножения и вычитания матриц;
- транспонирование и конкатенация.
Класс Functions определяет операции, необходимые для реализации процедур рангового анализа. К ним относятся:
построение двумерного массива ранговых табулированных распределений иследуемого параметра;
аппроксимация массива ранговых параметрических распределе-ний;
вычисление параметров полиномиальной зависимости определен-ной степени;
решение системы линейных алгебраических уравнений с использованием метода наименьших квадратов;
реализация техноценологического прогноза на основе методов с фиксированной и без фиксированной первой точки.
Класс Probably реализует основные операции математической стати-стики, необходимых для работы приложения. К ним относятся:
- вычисление квартилей по вектору данных;
- вычисление средних и среднеквадратических отклонений как по отдельному вектору данных, так и по двумерному массиву.
Класс Claster реализует основные операции по построению типовых графиков нагрузки на основе метода k-means. В процессе работы методов класса размерность исходного многомерного пространства признаков при помощи метода анализа главных компонент снижается до двух. В пространстве первых двух главных компонент осуществляется кластеризация образов суточных графиков нагрузки.
Класс SSA реализует вычислительные операции метода анализа и прогнозирования временного ряда на основе алгоритма анализа сингулярного спектра. Для этих целей в классе описаны методы, выполняющие следующие действия:
- построения траекторной матрицы на основе сдвиговой процедуры;
- численное сингулярное разложение двумерного массива на основе алгоритма NIPALS;
- восстановление временного из двумерного массива путем усреднения по побочным диагоналям;
- продолжение временного ряда на основе алгоритма векторного и рекур-рентного прогнозирования;
- численное определение доверительных границ прогноза с использованием алгоритма Bootstreap;
- определение параметров сингулярного разложения временного ряда, обладающих наилучшими прогнозными свойствами.
Класс Trend реализует операции по выявлении детерминированных составляющих временного ряда на основе метода серий с применением алгоритма сингулярного разложения. Методы классы выполняют следующие основные действия:
построение вспомогательного временного ряда;
подсчет количества серий и определение размера самой длинной серии ряда.
3. Разработка интерфейса ситуационных панелей ПАКУЭ на платформе .Net Framework с помощью Visual Studio 2010, Microsoft Silverlight, Microsoft Expression Studio.
Ситуационные панели ПАКУЭ предназначены для выполнения следующих основных функций:
построение графиков вероятного поведения временных рядов по электропотреблению в будущем;
построение границ доверительных интервалов прогноза с надёжностью 95 %;
анализа данных электропотребления для оперативного выявления аномалий (ненормативного потребления);
построения трендов и типовых графиков нагрузки;
прогнозирования электропотребления;
ведения и поддержки в целостном состоянии базы данных по элек-тропотреблению;
адаптацию алгоритмических моделей.
В настоящее время разработаны следующие интерфейсы;
Выявление аномальных данных
Построение тренда
Расчёт краткосрочного прогноза
Расчёт долгосрочного прогноза
4. Разработка программного обеспечения геоинформационной системы ПАКУЭ в среде Visual Studio 2010.
Разрабатываемая геоинформационная система ПАКУЭ включает в себя:
- панель внутренней среды;
- панель управления анализом данных и общей информацией;
- интерактивную карту.
Главная сцена
Воздушная линия
Региональный электротехнический комплекс
«Отпайки»
«Подстанции»