Применение аспектно-ориентированного подхода

АОП был применен к задачам разработки интегрированной автоматизированной системы управления энергопотреблением для крупных территориально распределенных производственных объединений. В первую очередь естественным образом выделены аспекты, обеспечивающие взаимодействие системы с окружением: с физической средой энергосетей, с пользователями, с другими автоматизированными системами. Выбор технологий реализации каждого из этих аспектов определяется характеристикой качества системы, за обеспечение которой он отвечает. В частности:

• аспект взаимодействия с энергосетью отвечает за требования жесткого реального времени, поэтому он реализуется с применением технологий критического характера, например ОС реального времени QNX;
• аспект взаимодействия с пользователями отвечает за требования эргономики (удобства), поэтому он имеет вид портала -- единой точки удаленного доступа к разнородным компонентам системы;
• аспект взаимодействия с внешними системами отвечает за требования совместимости с ними, поэтому для его реализации привлекаются современные интеграционные платформы на базе технологий Semantic Web.

Интерфейсные аспекты служат поставщиками и получателями информации для аспектов хранения и анализа основных данных предметной области -- значений расходов энергоносителей. В рамках этих аспектов формируются косвенные (расчетные) результаты измерений, вычисляются погрешности значений, определяются управляющие воздействия на энергосеть. Именно они составляют вычислительное ядро системы. Эти аспекты реализуются на базе современных технологий анализа данных класса OLAP (Online Analytical Processing).

В целях унификации обмена данными между аспектами в систему включается единая информационная модель энергосети. Она состоит из массивов характеристик энергообъектов и средств измерения и управления, измерительных каналов и контрольных точек, процессов управления энергопотреблением, нормативно-справочной информации. Таким образом, модель является источником метаданных, полностью описывающих условия формирования каждого значения расхода энергоносителя. Для придания модели универсального характера ее структура должна соответствовать имеющимся международным стандартам, таким как Common Information Model (CIM). Аспект ее ведения естественным образом реализуется на базе реляционной СУБД.

Для того чтобы замкнуть систему в целостный комплекс, необходимо обеспечить координацию функционирования аспектов в реальном времени. С этой целью система снабжается аспектом мониторинга состояния и реагирования на события. Он включает в себя ведение единого журнала событий, регистрируемых в системе, и оперативное оповещение аспектов, в задачи которых входит обработка событий, о фактах их возникновения. Богатый набор правил оповещения позволяет придать системе высокий уровень автономности (autonomy) -- способности автоматически оптимизировать свою конфигурацию при изменениях во внешнем окружении. Технология реализации необходимых для этого функций предлагается фирмой IBM.

Проработка аспектного подхода выявила необходимость уделить особое внимание составу и схеме метаданных предметной области системе, поскольку именно метаданные определяют структуру вычислительной работы, производимой в системе. Широкие перспективы при решении задач инженерии метаданных предоставляют такие технологии, как XML, RDF и OWL, активно развивающиеся в рамках направления Semantic Web. Одним из краеугольных камней здесь является концепция онтологии предметной области -- формальной модели основных терминов предметной области, отношений между ними и правил логического вывода предметных знаний. Общая схема этой онтологии (с английскими вариантами терминов) представлена на рис. 11.

Figure: Схема онтологии измерительных систем

Процесс учета энергопотребления на промышленных предприятиях традиционно является предметом метрологического нормирования. Благодаря этому существует устоявшаяся практика применения терминов данной онтологии при построении систем управления энергопотреблением. Измерительными компонентами здесь являются приборы измерения расхода энергоносителей (счетчики, расходомеры и т.д.). Связующими компонентами служат каналы передачи данных и телекоммуникационное оборудование. Завершает измерительные каналы вычислительный комплекс (вычислительный компонент), который производит расчет количества электроэнергии, потребленной объектом, на основе данных измерений в соответствии с заданными алгоритмами. Основной физической величиной, измеряемой системой, является значение расхода энергоносителя за период времени.