Глава 5 Общая архитектура платформы

5.1 Общее описание

Платформа ЦДТ представляет собой многоуровневую клиент-серверную систему, обеспечивающую полный цикл управления трубопроводной инфраструктурой — от сбора данных до формирования управленческих решений.

Архитектура платформы построена на принципах:

  • Модульность. Каждый функциональный блок может работать и обновляться независимо.
  • Масштабируемость. Система адаптируется к объёму обслуживаемой инфраструктуры.
  • Интегрируемость. Открытые интерфейсы позволяют подключать внешние источники данных.
  • Безопасность. Разграничение доступа и защита данных обеспечивают контролируемую работу с инженерной и эксплуатационной информацией.

5.2 Уровни архитектуры

Архитектура платформы разделена на несколько функциональных уровней. Такое разделение позволяет отделить хранение данных, инженерные расчёты, аналитику и пользовательское представление, сохраняя при этом целостность всей системы.

5.2.1 Уровень данных

Уровень данных формирует единую информационную основу платформы. В нём консолидируются сведения об элементах трубопровода, результатах диагностики, измерениях, ремонтах и эксплуатационных параметрах.

Централизованная база данных содержит:

  • журнал элементов трубопровода (трубы, детали, арматура, сварные соединения, опоры);
  • результаты диагностических обследований;
  • измерительные данные инфразвуковых приборов;
  • историю ремонтов и эксплуатационные параметры.

5.2.2 Уровень моделирования

Уровень моделирования отвечает за построение цифрового представления трубопроводной системы и выполнение инженерных расчётов. Он связывает геометрию объекта, фактические диагностические данные и физико-математические модели, необходимые для оценки состояния и ресурса.

В состав уровня моделирования входят:

  • 3D-конструктор. Визуальный редактор для создания пространственных моделей трубопроводов с учётом элементов, диаметров, длин, материалов, направлений и разветвлений.
  • Скелетон (Skeleton). Матрица связей участков трубопровода, определяющая систему уравнений для расчётов. Формирует структуру для последующих вычислений сил, перемещений и крыловских матриц.
  • Модуль вычислений. Отдельный вычислительный job, реализованный на C++, который решает системы уравнений по силам и перемещениям. Расчёты выполняются на платформе Targets.
  • Модуль прогнозирования. Вероятностный анализ отказов и остаточного ресурса на основе результатов моделирования.

5.2.3 Технологический стек

Платформа ЦДТ построена на следующем стеке технологий:

  • R — веб-интерфейс пользователя, визуализация графиков через Plotly, обработка данных.
  • C++ — расчётный модуль для решения систем уравнений и вычисления напряжённо-деформированного состояния.
  • Файловое хранилище — данные хранятся в файлах без использования базы данных. Справочники представлены в плоских файлах, проекты — в Excel-формате.

На этом уровне выполняются:

  • Сценарное моделирование («что если» анализ).
  • Ранжирование элементов по приоритетам ремонта.
  • Формирование программ ТОиР.
  • Генерация отчётов и визуализация результатов.

5.2.4 Уровень представления

Уровень представления обеспечивает доступ пользователей к данным, моделям, расчётам и аналитическим результатам. Он предназначен для работы технических специалистов, инженерных служб и управленцев через удобный визуальный интерфейс. Пользовательский контур включает:

  • Веб-интерфейс для работы через браузер.
  • Интерактивная 3D-визуализация трубопроводной сети.
  • Панели мониторинга и дашборды.
  • Экспорт отчётов в различных форматах.

5.3 Технологический стек

Технологический стек платформы подобран с учётом задач инженерного моделирования, веб-доступа, хранения исторических данных и интеграции с диагностическим оборудованием. Он обеспечивает воспроизводимость расчётов, расширяемость функциональных модулей и возможность развёртывания платформы в разных эксплуатационных контурах.

Компонент Технология
Серверная платформа R lang, открытый исходный код (лицензия GPL-3)
Веб-интерфейс Интерактивный веб-клиент
3D-визуализация Пространственное моделирование в браузере
База данных Централизованное хранилище с историческим анализом
Расчётный модуль Физико-математические модели прочности и долговечности
Диагностика Интеграция с приборами инфразвукового контроля

5.4 Требования к аппаратному обеспечению

Требования к аппаратному обеспечению зависят от режима эксплуатации платформы, количества пользователей и объёма обрабатываемых данных. Ниже приведены ориентировочные параметры для развёртывания системы в трёх контурах: промышленном, тестовом и контуре разработки.

5.4.1 Серверное оборудование (до 50 пользователей)

Характеристика Основной (prod) Тестовый (test) Разработка (dev)
Процессор, ГГц 4 3 3
Ядра процессора 8 8 8
Оперативная память, Гб 32 32 32
Жёсткий диск, Гб 100 32 32
Сетевой адаптер, Мбит 200 100 100

5.4.2 Рабочее место пользователя

Для работы пользователя не требуется специализированное инженерное рабочее место. Доступ к платформе осуществляется через браузер, поэтому основные требования связаны с производительностью клиентского устройства и комфортной работой с визуальными интерфейсами.

Характеристика Минимальное значение
Процессор, ГГц 2,2
Ядра процессора 4
Оперативная память, Гб 8
Жёсткий диск, Гб 10
Монитор 1920×1080

5.5 Доступ к платформе

Платформа ЦДТ может использоваться как облачный сервис, что позволяет быстро получить доступ к демонстрационному стенду и веб-странице продукта без локального развёртывания.

Доступные ресурсы: