LightOnRoad - Система мониторинга и прогнозирования отказов электроосвещения автомобильных дорог

I. КРАТКОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПО. Программный комплекс «LightOnRoad» предназначен для автоматизированного сбора, обработки, визуализации и прогнозирования данных телеметрии объектов электроосвещения автомобильных дорог. ПО обеспечивает централизованный мониторинг состояния систем освещения на участках автомобильных трасс, оперативное выявление отклонений в работе, расчет количества неработающих светильников, цветовую индикацию критичности неисправностей на карте и в таблицах, а также прогнозирование отказов на 14 дней вперед на основе исторических данных. Целевая аудитория: -Эксплуатирующие организации (дорожные службы, концессионеры). -Диспетчерские службы, отвечающие за работоспособность инженерной инфраструктуры. -Руководители и инженеры, принимающие решения о ремонтных работах. Цели использования: -Снижение времени реакции на неисправности. -Оптимизация планирования ремонтов. -Повышение безопасности дорожного движения за счет своевременного восстановления освещения. -Сокращение эксплуатационных затрат. II. ПЕРЕЧЕНЬ БИЗНЕС-ФУНКЦИЙ, РЕАЛИЗОВАННЫХ В ПО 1. Автоматический сбор телеметрических данных: Получение фактической потребляемой мощности объектов электроосвещения из внешних источников (OPC-сервер, API, XML-файлы по IMAP). 2. Расчет количества неработающих светильников: Автоматическое вычисление по формуле (Y - P) / X с отображением в виде целого числа и процента от общего количества. 3. Визуализация по участкам трасс: Отдельные экраны для мониторинга объектов ДИК (1119-1319 км), РДС (1319-1542 км) и трассы А289. 4. Интерактивные таблицы с фильтрацией: Отображение телеметрии за выбранный период (с произвольной даты по дату + быстрые кнопки: неделя, месяц, квартал, год). 5. Картографическая визуализация: Отображение объектов на Яндекс.Картах с цветовой индикацией статуса (синий - норма, желтый - внимание, красный - критический риск, черный - полностью не работает). 6. Прогнозирование отказов: Построение прогноза количества неработающих светильников на 14 дней вперед с использованием модели взвешенного скользящего среднего (WMA) и отображением в виде таблицы и графика. 7. Редактирование параметров объектов: Ведение и корректировка справочных параметров для каждого объекта: X (мощность светильника, кВт) и Y (плановая мощность объекта, кВт). 8. Цветовая индикация состояния: Автоматическое определение уровня риска с цветовой индикацией в таблицах и на карте для быстрого принятия решений. 9. Управление пользователями: Регистрация, аутентификация, авторизация с разграничением ролей (администратор, редактор, просмотр). 10. Профиль пользователя: Смена пароля, просмотр информации о своей учетной записи (логин, роль, дата последнего входа, дата регистрации). 11. Администрирование пользователей: Создание, просмотр и удаление учетных записей пользователей с назначением ролей (только для администратора). 12. Логирование доступа: Автоматическая фиксация всех успешных и неудачных попыток входа в систему с указанием IP-адреса и времени. 13. Автоматический выход: Завершение сеанса работы после 8 часов бездействия пользователя для обеспечения безопасности. 14. Хранение истории телеметрии: Сохранение суточных срезов телеметрических данных для последующего анализа и прогнозирования. III. КЛЮЧЕВЫЕ БИЗНЕС-ПРЕИМУЩЕСТВА 1. Снижение аварийности: Своевременное выявление неработающих светильников повышает безопасность дорожного движения 2. Оптимизация затрат: Планирование ремонтов на основе прогнозов, а не по факту отказа 3. Прозрачность: Единая система контроля состояния электроосвещения для руководства 4. Автоматизация: Исключение ручного сбора и обработки данных с объектов 5. Масштабируемость: Возможность добавления новых объектов и участков без изменения архитектуры

Функциональные характеристики

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1. Полное наименование: LightOnRoad - система мониторинга и прогнозирования отказов электроосвещения автомобильных дорог Версия 1.0.

2. Тип распространения: Веб-приложение.

3. Доступ: Через веб-браузер по HTTPS.

4. Поддерживаемые браузеры: Google Chrome, Mozilla Firefox, Safari, Microsoft Edge (последние версии).

II. ПЕРЕЧЕНЬ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1. Аутентификация и авторизация:

1.1. Страница входа: Отдельная страница с формой для ввода логина и пароля.

1.2. Проверка учетных данных: Сравнение введенных данных с хешированными паролями в БД (bcrypt).

1.3. Обработка ошибок: Отображение сообщения «Неверный логин или пароль» при неудачной попытке входа.

1.4. Ролевая модель: Разграничение доступа по ролям: администратор, редактор, просмотр.

1.5. Защита сессии: Привязка сессии к IP-адресу пользователя.

1.6. Таймаут сессии: Автоматический выход из системы через 8 часов бездействия.

1.7. Выход из системы: Кнопка «Выйти» в правом верхнем углу с подтверждением действия.

2.2. Управление пользователями (только для роли «Администратор»):

2.1. Просмотр списка пользователей: Таблица со всеми зарегистрированными пользователями (логин, имя, роль, статус, дата последнего входа, дата регистрации).

2.2. Создание пользователя: Форма с полями: логин, пароль, полное имя, роль (администратор/редактор/просмотр).

2.3. Удаление пользователя: Удаление учетной записи пользователя (кроме собственной).

2.4. Смена пароля: Функция смены пароля доступна всем авторизованным пользователям.

2.3. Просмотр телеметрии по участкам:

3.1 Выбор участка Навигационные кнопки: «ДИК» (1119-1319 км), «РДС» (1319-1542 км), «А289»

3.2 Выбор периода Возможность произвольного выбора начальной и конечной даты.

3.3 Быстрый выбор периода Кнопки: «Текущая неделя», «Текущий месяц», «Прошлый месяц», «Текущий квартал», «Текущий год».

3.4 Таблица телеметрии Отображение данных в виде таблицы с колонками: объект, Z (всего светильников), X (мощность светильника), Y (полная мощность), и по дням: фактическая мощность и количество неработающих.

2.4. Расчетные функции:

4.1 Общее количество светильников (Z): Z = Y / X Автоматический расчет на основе параметров X и Y.

4.2 Количество неработающих (K): K = (Y - P) / X Расчет на основе плановой мощности, фактической мощности и мощности светильника.

4.3 Процент неработающих: % = (K / Z) × 100 Отображение в скобках рядом с абсолютным значением.

4.4 Округление Округление до целого числа: Количество неработающих отображается целым числом.

2.5. Цветовая индикация:

5.1 Полностью не работает: P = 0 или K ≥ Z Черный (#000000).

5.2 Критический риск: Отклонение > 10% Красный (#FF0000).

5.3 Внимание: Отклонение 5-10% Желтый (#FFD700).

5.4 Норма: Отклонение < 5% Синий (#0066CC).

2.6. Редактирование параметров X и Y (роли «Редактор» и «Администратор»):

6.1 Форма редактирования: Таблица с колонками: объект, X (мощность светильника), Y (полная мощность).

6.2 Сохранение в БД: Кнопка «Сохранить в базу данных» - параметры сохраняются в таблицу user_calculated_values.

6.3 Пересчет: Кнопка «Пересчитать» - временный пересчет без сохранения в БД.

6.4 Очистка всех значений: Кнопка «Очистить все значения» - сброс всех введенных данных.

2.7. Картографическая визуализация:

7.1 Выбор даты: Выбор даты для отображения меток на карте.

7.2 Отображение меток: Метки объектов с координатами (широта, долгота).

7.3 Цвет меток: Цвет метки соответствует статусу объекта (синий/желтый/красный/черный).

7.4 Интерактивность: При клике на метку отображается подробная информация (наименование объекта, количество неработающих, ID, дата).

7.5 Управление картой: Масштабирование, перемещение, полноэкранный режим.

7.6 Поиск и измерение: Кнопка измерения расстояний на карте.

2.8. Прогнозирование отказов:

8.1 Выбор участка: Кнопки выбора участка (РДС, ДИК, А289).

8.2 Таблица прогнозов: Отображение прогноза для каждого объекта на 14 дней вперед.

8.3 Расчет прогноза: Модель взвешенного скользящего среднего (WMA) с весами: 30%, 25%, 20%, 15%, 10%.

8.4 Вариативность: Добавление случайной вариации ±10% для учета волатильности.

8.5 Цветовая индикация прогноза: Цвет числа соответствует уровню риска (аналогично таблицам).

8.6 Детальный график: Выбор объекта из выпадающего списка для отображения графика прогноза на 14 дней.

8.7 Статистика рисков: Сводка по всем объектам: полностью не работают, критический риск, внимание, норма, нет данных.

2.9. Логирование и аудит:

9.1 Логирование входа: Запись всех успешных и неудачных попыток входа с указанием IP-адреса, времени и User-Agent.

9.2 Логирование выхода: Запись времени выхода пользователя из системы.

9.3 Просмотр истории: Возможность просмотра логов через phpMyAdmin (для администратора).

2.10. Обработка данных:

10.1 Источники данных: OPC-сервер, REST API, IMAP (XML-файлы).

10.2 Период хранения: Исторические данные хранятся неограниченно долго.

10.3 Автоматическое обновление: Данные обновляются по расписанию (скриптами Python).

III. НЕФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1. Максимальное количество объектов: Не ограничено (зависит от производительности БД).

2. Максимальное количество пользователей: Не ограничено.

3. Время отклика интерфейса: < 2 секунд.

4. Время расчета таблицы: < 3 секунд для 100 объектов и 30 дней.

5. Время прогнозирования: < 1 секунды для всех объектов.

6. Надежность хранения: Ежедневное резервное копирование на хостинге.

7. Доступность: 99.9% (обеспечивается хостингом).

8. Безопасность: HTTPS, хеширование паролей, подготовленные запросы.

IV. ФОРМУЛЫ И АЛГОРИТМЫ

4.1. Расчет неработающих светильников.

Входные данные:

X = мощность одного светильника (кВт) - из user_calculated_values.value_x

Y = плановая мощность объекта (кВт) - из user_calculated_values.value_y

P = фактическая мощность объекта (кВт) - из worksRDSone.stock_quantity или аналогичной таблицы

Расчет:

Z = Y / X (всего светильников)

K = (Y - P) / X (неработающих)

% = (K / Z) × 100 (процент неработающих)

Условия:

Если P = 0 или K ≥ Z → объект полностью не работает (черный)

Если % > 10 → критический риск (красный)

Если 5 < % ≤ 10 → внимание (желтый)

Если % ≤ 5 → норма (синий)

4.2. Прогнозирование.

Входные данные:

history = [h₁, h₂, ..., hₙ] - исторические значения K за последние n дней

Веса:

w₁ = 0.30 (вчера)

w₂ = 0.25 (2 дня назад)

w₃ = 0.20 (3 дня назад)

w₄ = 0.15 (4 дня назад)

w₅ = 0.10 (5 дней назад)

Алгоритм:

Для каждого дня прогноза t от 1 до 14:

prediction(t) = (hₜ₋₁×0.30 + hₜ₋₂×0.25 + hₜ₋₃×0.20 + hₜ₋₄×0.15 + hₜ₋₅×0.10) / 1.0

variation = 0.9 + random(0, 20) / 100 (случайная вариация ±10%)

prediction(t) = round(prediction(t) × variation)

prediction(t) = max(0, prediction(t))

hₙ₊₁ = prediction(t) (добавляем в историю для следующего дня)