|
|
 ArcRevue
ArcRevue 1/99
Software
Mapový server v distribučním informačním systému Západočeské energetiky a.s.
Západočeská energetika a.s. je hlavním distributorem elektrické energie v západních Čechách. Obsluhuje takřka půl milionu zákazníků. Společnost tvoří pět závodů a ředitelství se sídlem v Plzni. Firma ARCDATA PRAHA je dodavatelem GIS platformy Západočeské energetiky, byli jsme proto požádáni o návrh aplikace, která by dovolila širší sdílení evidenčních dat distribuční sítě. Vývoj a dodání technologie proběhlo v závěru roku 1998 a v současnosti se uvádí do běžného provozu. Prostřednictvím tohoto článku bychom se chtěli podělit o zkušenosti z návrhu tohoto systému, které jak doufáme budou prospěšné i dalším uživatelům velkých GIS databází. Pro snazší uvedení do problému je potřebné se zmínit alespoň zjednodušeně o struktuře informačního systému Západočeské energetiky.
Distribuční IS EnGIS V období let 95-96 proběhlo výběrové řízení na informační systém společnosti. Jeho součástí se vedle finančního a zákaznického systému stal také GIS jako nejvhodnější nástroj pro evidenci a správu distribuční sítě. Od jeho zavedení společnost očekávala moderní digitální evidenci sítí, optimalizaci napájecích stavů, zrychlení řešení poruch a zejména zlepšení služeb svým zákazníkům. Základem distribučního systému je GIS ARC/INFO se specializovanou nadstavbou EnGIS. Produkt EnGIS využívá serveru ArcStorm pro uchovávání grafických dat a databáze Oracle pro atributová data. ArcStorm je technologie, která předcházela dnešnímu SDE serveru a její použití je výhodné právě v prostředí, kde se grafická data editují více uživateli současně. Předně ArcStorm umožňuje vést databázi jako jednu bezešvou mapu. ArcStorm dobře řeší konflikty editorů pracujících nad touto mapou a co je důležité lze jej efektivně provázat s výkonným databázovým strojem, kterým je v tomto případě Oracle. Hlubší popis schopností produktu EnGIS je již mimo rozsah tohoto článku. Pro náš účel stačí pochopení technologie v pozadí. Jednotlivé pracovní stanice EnGIS se nacházejí na podnicích a komunikují s centrálním serverem prostřednictvím WAN o kapacitě 2MB/s. Původní záměr byl provozovat pro každý podnik jednu separátní databázi distribuční sítě obsahující jen data za příslušnou oblast. Od tohoto záměru se však upustilo a po posílení centrálního serveru bylo rozhodnuto udržovat pouze jednu kompletní databázi. V prostředí, kde je k dispozici dosti výkonná WAN síť je tento přístup pochopitelný. Před rokem a půl proběhlo školení obsluhy stanic a rozběhla se konstrukce sítě tj. naplňování databáze spolu s konverzí atributových dat ze starší databáze. Korektní zadávání úseků vedení, zařízení a stanic je velmi náročné na přesnost, proto může být svěřeno pouze vyškolené obsluze a provozováno na pracovních stanicích s ARC/INFO. Z tohoto pohledu se 5 pracovišť jeví jako dostatečný počet. Pokud ale přijmeme tvrzení, že data jsou nejdražší součástí systému, je 5 pracovišť pro přístup do databáze velmi málo. Stačí pro editaci, ale možnost prohlížení dat by byla užitečná daleko většímu počtu zaměstnanců.
Jak rozšířit přístup do GIS databáze Možnost efektivně prohlížet databázi je klíčová, pokud vyžadujeme rychlá a správná rozhodnutí a jistě se rychle projeví na spokojenosti zákazníků. Zcela pochopitelně se Západočeská energetika rozhodla tento nedostatek distribučního systému vyřešit. Konečné rozhodnutí, jakou technologii použít, padlo po konzultacích s naší firmou. Bylo probráno více možných variant a vyhodnoceny jejich klady a zápory. V principu existovaly dvě cesty, po kterých se dalo dostat k řešení problému. První diskutovanou možností se stalo vytvoření samostatné aplikace, tzv. prohlížečky dat. Pro tento účel byl vytipován produkt MapObjects. Jako druhý směr bylo uvažováno o nasazení technologie mapového serveru na bázi ArcView GIS. Souboj mezi oběma soupeři skončil překvapivým K.O. ve prospěch mapového serveru. Prohlížečka je distribuované řešení, které spočívá v tom, že se na lokální počítače uživatelů nainstaluje aplikace. Instalace i občasná údržba aplikace při nové verzi vyžaduje zásah administrátora u každého z uživatelů s perspektivou možných komplikací při rozdílných operačních systémech nebo hardwarové výbavě konkrétních počítačů. Vážnější problémy se objeví u distribuce dat. Lze předpokládat, že data nebude možné udržovat lokálně na počítači klienta a to z důvodu jejich velikosti. Také by byla dosti obtížná distribuce při pravidelné aktualizaci. Pokud bude prohlížečka přistupovat k datům po síti, je zřejmé, že se budou přesouvat poměrně velké objemy vektorových dat. ArcStorm nedisponuje tak vypracovanou kompresí přenášených dat jako SDE. To by mělo neblahý vliv na hlavní server, který je dostatečně vytížen editací a ostatními součástmi IS. Ani z hlediska bezpečnosti a nezcizitelnosti vektorových dat není tento přístup příliš šťastný. Je zde ale i jedna nepopíratelná výhoda, aplikace na lokálním počítači je rychlejší. Proti prohlížečce dat je použití mapového serveru systémově čistějším řešením. Mapový server je centralizované řešení. Jinými slovy, existuje jeden logický mapový server, který obsluhuje všechny klienty. Použil jsem zde slůvko logický server, protože vůči klientům se vždy tváří jako jeden počítač, i když to ve skutečnosti může být více fyzických počítačů. U mapového serveru odpadá většina problémů spojených s lokální prohlížečkou. Na počítačích klientů není nutné nic instalovat, internetový browser je buď součástí systému nebo je standardně nainstalován dohodnutý typ a verze na každém počítači v rámci společnosti, jako je tomu v ZČE. Odpadá problém s distribucí a aktualizací dat klientům. Také update hardware nebo změny v aplikaci je možné provést velmi jednoduše a rychle, právě proto, že se provádějí pouze na serveru. Bezpečnost dat je možné řešit spolehlivými a vyzkoušenými prostředky jako jsou firewall. Primární zabezpečení je dáno již tím, že se ke klientu nedostávají vektorová data. Konkrétně v případě ZČE je aplikace přístupná pouze v intranetu a to pouze vybraným pracovníkům, takže je možné jednoduše chránit přístup na server heslem skupiny. I zde však platí, že ochránit dokonale data na serveru před možnými útoky je vždy komplikovaná záležitost. Činnost serveru, který má generovat pohledy do databáze grafických prvků je velmi intenzivní. Mnohem intenzivnější, než u databázových serverů s negrafickými daty. To klade dosti vysoké nároky na hardware počítače, který musí generovat mapy dostatečně rychle, aby klienti nepozorovali žádné výrazné prodlevy. Protože jsme se rozhodli provozovat mapový server na platformě NT, museli jsme sáhnout po tom nejrychlejším, co v dané době na trhu PC platformy bylo dostupné. Z hlediska výkonu a ceny jsme se rozhodli pro PC Kayak XU PII450 od firmy Hewlett-Packard. Tento počítač je vybaven stripovanými disky 2x4,5GB, označovanými jako FastRAID. To zaručuje vysokou přenosovou rychlost potřebnou pro vykreslování velkých mapových vrstev. Počítač je možné v budoucnu rozšířit i o druhý procesor.
Podívejme se trochu blíže na technologii mapového serveru ESRI nabízí dva produkty ArcView IMS a MapObjects IMS. Jádro obou produktů, co se internetu, týká je stejné. V případě ArcView IMS je mapovým serverem aplikace ArcView GIS 3.1 se spuštěným příslušným projektem. V případě MapObjects je serverem aplikace vytvořená programátorem. Oba produkty nabízejí poněkud rozdílné možnosti hlavně při přípravě projektu pro internet a při dalším rozšiřování funkcí. MapObjects mají nezanedbatelnou výhodu v tom, že jsou rychlejší a šikovný programátor dokáže zabezpečit velmi rychlé vykonávání grafických i atributových dotazů. Za tuto cenu je ale jednou naprogramovaná aplikace uzavřeným celkem s minimální možností dalších úprav. Každé rozšíření je možné jen zásahem do kódu aplikace. ArcView IMS je nepoměrně pohodlnějším prostředkem pro přípravu projektu. Uživateli zůstávají k dispozici všechny funkce ArcView, které využije pro klasifikaci mapových vrstev nastavení symbolů, tabulek a atributů témat. Kód, ve kterém je mapový server napsán je běžný Avenue script a pro zkušenějšího uživatele není problém provádět i větší úpravy. V neposlední řadě je pro ArcView k dispozici velmi vydařený JAVA klient. Za to vše ale platíme cenu v nižší rychlosti vykreslování. Konečné rozhodnutí bylo dáno požadavkem oddělení informatiky ZČE na možnost jednoduše zasahovat do funkcí mapového serveru, proto byl vybrán produkt ArcView IMS. Technologie mapového serveru se skládá ze tří vrstev. Vrstva klientská je tvořena internetovým browserem. Střední vrstava je web server s instalovaným rozšířením pro komunikaci s mapovým serverem. Poslední třetí vrstva je mapový server v našem případě ArcView GIS. Za podrobnější zmínku stojí vrstva klienta. Internetový browser musí poskytovat uživateli grafické rozhraní (GUI) pro komunikaci s mapovým serverem. Toto GUI, které vidíte i na obrázku je vyvinuto v Javě jako applet. Zavádí se na klientský počítač v okamžiku přístupu na mapový server a po skončení práce se opět odstraní. Kromě standardních funkcí pro práci s mapou, které jsou takovýmto aplikacím společné, je možné jednoduše přidávat další funkce. Na to je potřeba jen vývojový prostředek JDK, případně komfortnější integrované prostředí, které nabízí například JavaBuilder, J++, nebo VisualAge a další. V tomto projektu jsme úspěšně použili JavaBuilder pro přidání několika nových nástrojů, tlačítek a dialogových oken, které plní specializované elektrikářské funkce.
Data jsou důležitá Dosti náročnou části projektu bylo zpracování dat distribuční sítě a polohopisu, který jsme nazvali topografické pozadí. Data distribuční sítě jsou sice nejdůležitější, ale pro orientaci uživatele je významná i mapa, která se kreslí jako podklad pod mapou distribuční sítě. ZČE pro tyto účely úspěšně využívá DMÚ25. Tyto vrstvy byly převzaty, a to tak, aby se co nejvíce blížily zobrazení v systému EnGIS. Protože jsou tyto vrstvy jen jako podkreslení, nelze v nich obsažené objekty identifikovat a uživateli se jeví jako jedno téma nazvané "Topografické pozadí". Kompletní mapovou knihovnu jsme konvertovali do formátu shapefile a trvale umístili na mapovém serveru. Kromě dat DMÚ25 slouží pro potřeby orientace v území i data, která se přímo nekreslí, ale dovolují rychlé vyhledávání obcí. Jde o databázi definičních bodů obcí digitalizovaných z mapy západočeského kraje. Distribuční síť není připojena on-line ze serveru EnGIS. Je pořízena kopie, která se v daných časových intervalech aktualizuje. Data distribuční sítě jsou nepoměrně složitější než topografické pozadí. Skládají se z grafických prvků z ArcStorm-u a z parametrů uložených v Oracle. Protože parametry zařízení jsou uloženy v databázi v normalizovaných tabulkách bylo nutné vytvořit pro každé zařízení a vedení samostatný pohled do databáze tak, aby obsahoval právě ty sloupce, které chceme zobrazovat. Navázání prvků je přes jedinečný identifikátor poměrně snadné. Část zařízení je umístěna přímo v uzlech a není problém z nich vytvořit bodovou vrstvu, ale část zařízení, jako jsou třeba pojistky, se umisťuje do úseku v dané vzdálenosti od uzlu. Je zde tedy současný vztah s uzlem i úsekem a správné umisťování zařízení bylo dosti velkým oříškem. Vedle dat o vedení a o zařízeních jsou žádaná i vnitřní schémata stanic, což jsou podrobná zapojení prvků stanice s parametry, popsanými vývody stanice apod. Tato schémata jsou v EnGISu generována dynamicky, ale pro účely mapového serveru jsou dodána jako "gif" rastrové soubory a propojena s příslušnou stanicí. Pravidelnou aktualizaci dat distribuční sítě řeší samostatná aplikace napsaná pro ArcView, která převádí dávkově všechna data nebo jen vybrané vrstvy.
Zajímavé funkce aplikace Všechny funkce byly specifikovány po konzultacích s koncovými uživateli, tak aby co nejlépe vyhověly jejich potřebám. Kromě standardních funkcí pro práci s mapou, jako je změna měřítka, posun mapy, zapínání a vypínání vrstev nebo automatická generalizace zobrazení, byly přidány funkce pro vyhledání zařízení, identifikaci zařízení z mapy, měření vzdálenosti, zobrazení vnitřního schématu stanice, výběr zařízení podle předdefinovaného dotazu, přesun mapy na zadanou souřadnici, vyhledání obce, nastavení popisků zařízení, nápovědu a tisk mapových výstupů. Pro rychlou orientaci uživatele je implementována funkce vyhledání obce. Stačí zadat začátek názvu obce, a z nalezených obcí vybrat a kliknout na tu správnou a aplikace provede rychlé "nazoomování" na obec. Podobným způsobem funguje i vyhledávání zařízení, kde stačí vybrat typ zařízení a zadat hledané označení. Do jaké podrobnosti se mapa "nazoomuje" může definovat správce aplikace. K netradičním funkcím patří individuální nastavení popisků distribuční sítě. Uživatel může zadat v dialogovém okně, které prvky sítě budou mít popisky. Například zda chce popisovat úseky číslem, materiálem,průřezem, případně stanice názvem nebo označením a tak podobně. Toto nastavení platí jen pro tohoto uživatele a ostatní mohou mít popisky nastaveny jinak. Vedle tradičního vyhledání zařízení je dostupná i zajímavá funkce nazvaná definované dotazy. To jsou dotazy s jedním parametrem typu: najdi všechny stanice zadaného vlastníka, všechny pojistky podle jmenovitého proudu a dalších asi 9 dotazů. Dotazy jsou specifikovány slovně, tak aby uživatel jasně věděl jaký parametr se od něj očekává. Správce serveru může snadno přidávat další dotazy. Poslední funkcí, kterou zde zmíníme, jsou tisky map. Tisk mapy je rozšířen o volbu z nabídky typů mapy. Je možné tisknout mapu bez legendy, jen samotnou distribuční síť, nebo kompletní mapu se severkou a měřítkem a přidávat nadpis s poznámkou. Správce aplikace může vkládat další typy map.
Další rozvoj systému Přístup k aplikaci bude uvolněn pro cca 50 uživatelů. Rozvoj systému je pravděpodobný až po dostatečném ověření, jak server zvládne plnou zátěž. Rozšíření jsou možná hlavně v napojení na zákaznický systém tj. identifikaci zákazníků podle adresy a případně podrobnější identifikaci ve městech, alespoň podle ulic, tam kde jsou k dispozici takováto data. Užitečné by jistě bylo i přidání vrstvy parcelní mapy. Ta je ale bohužel zatím dokončena jen na malém území západočeského kraje.
|
