Integració de sistemes SCADA de codi obert en una aplicació web GIS

Abstract

3r Premi Domènec Valero 2023

This thesis explores the integration of Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) and Geographic Information Systems (GIS) technologies within a web server, using open source software, for a water supply company. The motivation for this research comes from the interest in studying the feasibility of implementing open source technologies instead of proprietary ones, since the latter cause high implementation and maintenance costs, as well as dependence on specific suppliers. The motivation for using the web-based software is the easy access for the rest of the users in it, being able to interact in the same network or in field. The objectives of this thesis were twofold. First, the development of the web server. Functionalities of purely SCADA web servers are integrated into this web server, such as system monitoring and control, historical visualization, statistical analysis, etc. and purely GIS, such as the use of maps, layers and geospatial information. Secondly, it was intended to show the operational structure of the company, highlight the technologies used and explore opportunities for improvement. The results of this investigation have been positive, successfully developing the web server, effectively integrates SCADA and GIS technologies. The server proves that there is no need to have multile web servers to accomplish the various specific tasks. The use of open source technologies was not an impediment during development. On the other hand, an architecture has been proposed for the company, which includes a technological renewal using the principles of IoT communication and open source hardware and software. The conclusions drawn from the work are that open source technologies present a viable alternative to integrate GIS and SCADA systems. Thanks to the development of the web server using open source technologies, it has been shown that these technologies can be effectively merged in certain cases, as was the case of a water supply company, or similar companies such as electricity companies, ISP, gas supply or logistics companies. The combination of GIS and SCADA technologies offers good compatibility and numerous advantages. A second conclusion is the high flexibility offered by using technologies such as Python, since it has numerous libraries with a wide range of possibilities. On the other hand, one of the most notable drawbacks of the web server is its low performance, since it needs a much more powerful hardware. This is due to the amount of requests to update the layers in real time, requiring high computational power. This last part requieres more optimization work, which could not be done in this project. Finally, the paper presents different options for future studies and research in the field of web-based SCADA systems and GIS-SCADA systems.

Aquest treball explora la integració de tecnologies de Control Supervisor i Adquisició de Dades (SCADA) i dels Sistemes d’Informació Geogràfica (GIS) dins d’un servidor web, utilitzant programari de codi obert, per a una empresa de subministrament d’aigua. La motivació d’aquesta investigació prové de l’interès d’estudiar la viabilitat d’implementar tecnologies de codi obert en lloc de propietàries, ja que aquestes últimes provoquen alts costos d’implementació i manteniment, així com dependència de proveïdors específics. Per la part del programari basat en web, la principal motivació és el fàcil accés de la resta d’usuaris sobre aquest, podent estar en la mateixa xarxa d’oficines o en camp. Els objectius d’aquest treball eren dobles. En primer lloc, el desenvolupament del servidor web. En aquest servidor web s’integren funcionalitats dels servidors web purament SCADA, tals com supervisió del sistema, visualització d’històrics, anàlisis estadístiques, etc. i els purament GIS, com l’ús de mapes, capes i informació geoespacial. En segon lloc, es pretenia mostrar l’estructura operativa de l’empresa, destacar les tecnologies utilitzades i explorar oportunitats de millora. Els resultats d’aquesta investigació han estat positius, desenvolupant correctament el servidor web. Aquest integra de forma eficaç les tecnologies SCADA i GIS, demostrant la no necessitat de disposar de diversos servidors web per assolir les diferents tasques. La utilització de tecnologies de codi obert no va resultar un impediment durant del desenvolupament. D’altra banda, s’ha proposat una arquitectura per a l’empresa, la qual inclou una renovació tecnològica utilitzant els principis de comunicació IoT i maquinari i programari de codi obert. Les conclusions extretes del treball són que les tecnologies de codi obert presenten una alter nativa viable per integrar els sistemes GIS i SCADA. Gràcies al desenvolupament del servidor web utilitzant tecnologies de codi obert, s’ha demostrat que aquestes tecnologies es poden fusionar de manera efectiva en determinats casos, com era el cas d’una empresa de subministrament d’aigua, o empreses similars tals com companyies elèctriques, empreses telefòniques, de subministrament de gas o logística. La combinació de les tecnologies ofereix una bona compatibilitat i nombrosos avantatges. Una segona conclusió es l’alta flexibilitat que ofereix fer servir tecnologies com Python, ja que disposa de gran quantitat de llibreries amb un gran ventall de possibilitats. D’altra banda, una de les inconvenients més notables del servidor web es el seu baix rendiment, ja que necessita un equip bastant més potent del que és disposava a l’hora de fer el treball. Això és degut a la quantitat de peticions per actualitzar les capes en temps reals. Aquest requereix més treball d’optimització, el qual no s’ha pogut realitzar en aquest projecte. Per acabar, el treball presenta diferents opcions per a estudis i investigacions futures en el camp dels sistemes SCADA i sistemes GIS-SCADA basats en web.

Award-winning