Przykład trzynasty

 

Była do bardzo rozbudowana aplikacja techniczna służąca do optymalizacji wyboru rozwiązania projektowego. W największym skrócie: stacje radiowe mogą być rozmieszczane w całym kraju, jednak w pobliżu granicy podlegają zakłóceniom o znanych właściwościach. Jak poradzić sobie z tymi zakłóceniami? Możliwy jest:

  • wybór anteny spośród różnych modeli,
  • ich takie lub inne pochylanie,
  • ich takie lub inne skierowanie,
  • zmiana położenia stacji (rzadko możliwe),
  • zmiana wysokości zawieszenia anteny,
  • zrezygnowanie z pewnych cech użytkowych (rzadko możliwe),
  • zmniejszenie promienia komórki (obszaru obsługi)

i inne możliwości „manewru”.

Poniższa ilustracja pochodzi z instrukcji obsługi narzędzia przekazanej zamawiającemu.

13-1

Jak wiele innych z prezentowanych to rozwiązań, także w tym skoroszycie zastosowano bardzo liczne odwołania międzyarkuszowe i międzyskoroszytowe (zdalne), nasycono go działaniami opartymi na programie w VBA/Excel i wyposażono go w formanty ułatwiające operatorowi wybór nastaw.

Narzędzie wielokrotnie wypróbowano pod względem wygody obsługi i skuteczności mierzonej czasem zaoszczędzonym w porównaniu z „ręcznym” rozwiązywanie problemu. Ze względu na liczne stopnie swobody rozwiązanie problemu bez podobnego narzędzia nie jest możliwe.

Ciekawe wydaje się kolejne nietypowe zastosowanie wykresu radarowego: jest nim to zielono-różowe koło (napis „Tak może być” jest „żywą” częścią arkusza i pojawia się w zależności od wyniku analizy):

13-2

Formuły tego wykresu zostały tak przygotowane, by stanowił on dla operatora wskaźnik tendencji zmian. Jest w tym cos podobnego do niektórych wskaźników w kabinie pilota samolotu… W tym przypadku wykres radarowy uzupełniono o niebieską kreskę wskazującą aktualnie nastawiony azymut promieniowania anteny (jak widać na ilustracji na poprzedniej stronicy – w różowej obwódce, jest to azymut 290°).

Pole jasnozielone wskazuje na tym kole taki zakres azymutów anteny, który przy wybranych parametrach, wysokości, pochyleniu itp. zawsze da pozytywne rozwiązanie. Pozytywne, czyli takie, które jest na sąsiednim polu wyniku sygnalizowane kolorem zielonym (tu: wynik 37,5 dB (µV/m)). Wynik ten przy skierowaniu anteny na inny azymut będzie liczbowo inny, ale zawsze w ramach azymutów prezentowanych na kole kolorem jasnozielonym – będzie dodatni. Natomiast próba nakierowania anteny na któryś z azymutów leżących w zakresie różowym zawsze skończy się niepowodzeniem, wynik będzie negatywny (ujemny, sygnalizowany na czerwono na polu wyniku liczbowego).

Aby operator jeszcze lepiej widział tendencje do zmian wyniku przy zmianie parametrów, wprowadzono słupek „Zapas sygnału użytecznego”. Pokazuje on na zielono dodatni, a na czerwono ujemny margines zapasu, czyli jego przekroczenie. Śledzenie wysokości tego słupka zdecydowanie ułatwia operatorowi iteracje. Jest to oczywiście zwykły wykres słupkowy Excela, tyle że odpowiednio ukształtowany.

Muszę stwierdzić, że obserwowanie „życia” tych dwóch wykresów, czyli ich reagowania przy zmianie parametrów stacji jest na swój sposób fascynujące i utwierdzało mnie zawsze w opinii o potędze Excela…

Zagadnienie, którego dotyczy ten przykład, zaowocowało jeszcze innymi, może bardziej złożonymi aplikacjami ekscelowymi. W każdym razie analiza za ich pomocą wytworzyła kilka gigabajtów plików wynikowych. Niektóre ze skoroszytów – elementów tego zestawu narzędziowego, miały ponad 100 GB na dysku, obliczenia za ich pomocą wykonywały sie prawie 40 minut, a takich cykli obliczeń trzeba było wykonać dziesiątki.

Zaczęło się od ustalenia na terenie Polski siatki tzw. punktów testowych. W ramach prostokąta mieszczącego cały kontur kraju takich punktów było najpierw 2601; później aplikację rozszerzono i punktów przyjęto ponad 10000.

Do wprowadzania danych o punktach przydatna była taka mapka konturowa nałożona jako obraz na arkusz Excela. Należało zbudować arkusz o oczkach możliwie dokładnie kwadratowych, co wcale nie jest takie proste…

13-3

Na tej mapce zaznaczono wszystkie punkty, które nie powinny brać udziału w obliczeniach, jako że leżą poza granicami Polski. Formuły w innych miejscach skoroszytu odnoszą się do wprowadzonych tu znaków ×.

Następnie przygotowano kilkanaście (stosownie do liczby źródeł zakłóceń) specjalnych arkuszy przyjmujących w postaci tabeli 51 wierszy na 51 kolumn dane tekstowe (liczby) pochodzące z odrębnego programu do planowania radiowego. Każde źródło (nadajnik TV) zostało w skoroszycie opisane liczbami ilustrującymi zasięgi emisji; w tabeli Excela wyglądało to optycznie tak (można lekko przymrużyć oczy, by zobaczyć „figury” z liczb):

13-4

Podczas pracy operator winien jednak widzieć rozkład pola w bardziej czytelnej formie, dlatego wprowadzone liczby na odrębnych arkuszach są przekształcane do postaci obrazkowej. Przedtem jednak w każdym z 2601 punktów na mapie wszystkie kilkanaście sygnałów jest sumowanych. Nie jest to jednakże zwykłe sumowanie, lecz złożona funkcja z logarytmami i antylogarytmami. Wygodne okazało się do tego celu napisanie własnych funkcji (za pomocą VBA/Excel), co jest mało znaną użytecznością wbudowana do Excela. Oto przykład zastosowania funkcji własnych w omawianym narzędziu (ich nazwy podkreślono):

13-5

Przy wykorzystaniu formatowania warunkowego można komórkę warunkowo zabarwić na jeden z trzech kolorów, co razem z brakiem zabarwienia daje 4 stany na rysunku. Jest to bardzo zgrubna ilustracja rozkładu pola, jednak dla tego rodzaju narzędzia w zupełności wystarczająca – chodzi o zorientowanie operatora w tendencji.

Całość po sumowaniu prezentuje się następująco:

13-6

 

Oprócz efektów formatowania warunkowego widać tu także nałożony przezroczysty obraz mapy konturowej województwa; to rozwiązanie w tym i następnym przykładzie będzie występowało powszechnie.

Po uzyskaniu obrazu rozkładu zakłóceń na terenie całego kraju można było przystąpić do prognozowania skutków tego stanu rzeczy. Należało zbadać i zilustrować różne aspekty konsekwencji, włącznie z rozkładem w skali Polski opłacalności budowy sieci radiowej.

Nie chcę wdawać się w szczegóły złożoności skoroszytów, programu, formuł, odwołać itd. Wydaje mi się jednak ciekawym efekt, jaki udało się uzyskać za pomocą niezastąpionych wykresów radarowych…

Kilka stronic temu zaprezentowałem wykres w postaci kół o barwie zależnej od sygnalizowanego stanu. Także i do tej analizy wykorzystano podobnie spreparowane wykresy.  Łatwo zatem sobie wyobrazić pojedyncze koło, ale jest godne podziwu (dla twórców Excela), ze nie ma żadnego problemu z powtórzeniem tego koła na jednym arkuszu 2601 razy! Potwierdza to kolejna ilustracja, na której każde z barwnych kół ilustruje jakiś stan rzeczy w każdym z 2601 punktów testowych zawartych w oknie mapy.

13-7

I wszystko to bez zacięcia działa.

Jak widać, w pobliżu granic Polski jest nieco „czerwono”, co oznajmia kłopoty spowodowane zakłóceniami. Przekłada się to między innymi na różną opłacalność w różnych miejscach kraju; tę cechę także przetworzono do postaci nadającej się do zilustrowania – czymże by, jak nie wykresami radarowymi?

13-8

Tutaj jednak sformatowano wykresy tak, by dla większej opłacalności pole koła było w większym stopniu zajęte kolorem niebieskim. Zamiast sektorów wykresy składają się z kół o różnych średnicach.

Oto witryna przedstawiająca różności z mojego życia zawodowego i prywatnego, w tym bieżące działania i możliwości twórcze, jakich nabyłem w trakcie ponad dwudziestu lat pracy zawodowej. Moim zawodem jest telekomunikacja radiowa, a moim „narzędziem pracy” jest informatyka stosowana.

%d blogerów lubi to: