Інформаційно-системні моделі діалогового управління в термінальних ієрархічних системах в умовах надзвичайних ситуацій

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інформаційно-системні моделі діалогового управління в термінальних ієрархічних системах в умовах надзвичайних ситуацій

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Динамічний розвиток промисловості, техногенних виробничих і соціокомунальних структур характеризується зрослими вимогами до систем організаційно-адміністративного управління і автоматизованого управління. Для багаторівневих ієрархічних систем зі сталою структурою задачі управління розв'язуються на основі системного аналізу, теорії прийняття рішень за допомогою інтеґрованих автоматизованих систем підтримки рішень.

Великий науковий вклад у теорію і практику проектування таких систем внесли Глушков В.М., Сергієнко І.В., Месарович М.Д., Такахара І., Мойсеєв І.І., Поспелов Д.А., Боюн В.П., Подчасова Т.П., Первозванський А.А. та ін. Великий клас систем управління об'єктами з ієрархічною структурою, особливо в аварійному режимі, досліджено не повною мірою, особливо це стосується виробництв із потенційно-небезпечними об'єктами техногенних структур та соціально-комунальних об'єктів. Ці об'єкти характеризуються розподіленою структурою на великій площі. При виникненні аварій та катастроф як техногенного, так і природного характеру необхідна інтеґрація ресурсів структур МНС, а також і всіх підприємств що знаходяться в осередку надзвичайної ситуації (НС) для ліквідації їх наслідків. Проблеми інтеграції в ієрархічних системах вирішуються в працях Азізова А.М., Михалевича В.С. та ін.; проблеми телекомунікацій, зв'язку, оброблення сигналів - в роботах Драгана Я.П., Безрука В.М., Омельченко В.О., Тимченка О.В. та ін.

Для системи з невизначеністю при дії зовнішніх факторів розвинуті нечіткі моделі управління на основі інформаційних та нейромережевих технологій, які певною мірою моделюють інтелектуальні процеси формування і прийняття рішень, на основі праць Згуровського М.З., Алієва Р.А., Бодянського Є.В., Меліхова А.Н., Медиковського М.О. та ін.

Незважаючи на істотні досягнення в теорії управління ієрархічними системами, існує клас термінальних систем, які формуються для керування процесами ліквідації наслідків НС, для якого задачі синтезу координаційних стратегій розв'язані не повною мірою. Характерною для таких систем є наявність сталої структури МНС, яка відіграє роль основного координатора подій, та змінних в часі і просторі компонент, що відображають потенційно небезпечні об'єкти (ПНО), на яких сталася аварія, і системи управління, які їм відповідають, а також всі об'єкти і підприємства, що знаходяться в зоні НС.

Основною науково-технічною задачею в системах ліквідації загроз і НС є створення процедур, стратегій і схем інтеґрації структури МНС у виробничі підструктури для зменшення людських втрат і матеріальних ресурсів під час ліквідації загроз та аварій. Інтеґрація відбувається на основі створення спільної термінальної мережі обміну даними, маршрутизації каналів зв'язку та вироблення координаційної стратегії ліквідації наслідків НС з врахуванням коґнітивних особливостей мислення оперативно-командного та управлінського персоналу в умовах підвищеного ризику.

Отже, дослідження в галузі розроблення інформаційних та системних технологій діалогового управління термінальними ієрархічними системами є актуальним науково-технічним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась як складова частина досліджень, проведених у Львівському державному університеті безпеки життєдіяльності з 2004 по 2008 роки: тема №1 "Розробка моделей, методик та засобів вдосконалення професійної підготовки фахівців підрозділів МНС з використанням інформаційно-телекомунікаційних технологій" (№ держреєстрації 0107U009841); тема №2 "Розробка програмного комплексу автоматизованого формування та публікації на веб-порталі МНС інформації щодо подолання наслідків Чорнобильської катастрофи" (№ держреєстрації 0108U006935); тема №3 "Удосконалення нормативно-правового забезпечення функціонування УІАС НС, її організаційне та методичне супроводження (Проведення аудиту Системи)" (№ держреєстрації 0108U006939); тема №4 "Інтеграція УІАС НС з міжнародними службами спостереження, прогнозування та ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій" (№ держреєстрації 0108U006937); тема №5. "Розробка засобів автоматизованого проектування високоефективних автоматизованих комплексів оперативного відтворення інформації на "твердих" носіях за принципом "print-on-demand" (№ держреєстрації 0108U006936).

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є вдосконалення функціонування термінальних ієрархічних систем на основі побудови інформаційно-системних моделей діалогового управління процесами ліквідації загроз і надзвичайних ситуацій.

Для досягнення поставленої мети в роботі необхідно розв'язати такі задачі:

? розробити інформаційну технологію для забезпечення процесу формування ефективних координаційних стратегій діалогового управління ліквідацією загроз в техногенних виробництвах;

? на основі інформаційно-системних моделей потенційно-небезпечних об'єктів виділити в просторі станів граничні й аварійні режими та виявити фактори, які провокують надзвичайні ситуації в техногенних системах;

? виходячи з аналізу динаміки ПНО у виробничих системах вдосконалити процеси формування ієрархії структури і термінальної системи та розробити моделі стратегій координаційного управління і схеми інтеґрації підрозділів МНС на час ліквідації наслідків аварій та їх попередження;

? проаналізувати методи маршрутизації у мережах зв'язку в ієрархічній системі для забезпечення обміну даними та для їх автоматичної реєстрації на всіх рівнях термінальної структури в режимі ліквідації наслідків НС.

Об'єктом дослідження є процеси діалогового координаційного управління та інтеґрації в термінальних ієрархічних системах, які формуються для ліквідації загроз і наслідків надзвичайних ситуацій.

Предметом дослідження є інформаційні технології створення моделей ієрархій та інформаційні технології структуризації й інтеграції термінальних систем на основі маршрутизації каналів зв'язку, мереж та шляхів руху ліквідаторів до зони надзвичайних ситуацій.

Методи дослідження. Для розв'язання поставлених у дисертації задач використовуються системний аналіз і теорія ієрархічних систем для оптимізації інтеґрованих термінальних структур МНС, теорія прийняття рішень для формування координаційних стратегій, теорія телекомунікаційних систем для побудови оперативних маршрутів передавання й обміну даними з зонами катастроф і аварій, теорія інтелектуального діалогу для підтримки прийняття рішень в умовах невизначеності, логіко-когнітивні моделі операторів для аналізу стійкості персоналу в умовах ризику та забезпечення його дієздатності.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в такому:

? вперше розроблено процедуру синтезу стратегій координаційного управління з використанням моделей цільового і термінального просторів і схему ієрархічної термінальної системи управління для маршрутизації каналів обміну потоками ситуаційних даних і команд управління на основі комплексування мультимедійних ситуаційних образів, одержаних з місця НС;

? отримали подальший розвиток засади інформаційних технологій, які використані для синтезу координаційних стратегій управління ліквідацією загроз та оперативно-командного управління ієрархічною структурою МНС, шляхом побудови моделі термінально-ситуаційного простору і введення граничних режимів;

? вперше розроблена інформаційна технологія синтезу координаційної стратегії управління в цільовому просторі для об'єднання в ієрархічну термінальну структуру інтеґрованих систем виробництва і МНС;

? отримали подальший розвиток методи маршрутизації каналів зв'язку і визначення шляхів руху груп ліквідаторів до ПНО, що забезпечує оперативний діалог в процесі прийняття і реалізації управлінських рішень в термінальному часі.

Вірогідність отриманих результатів - забезпечується використанням адекватних системних моделей структури ієрархічної системи, методів теорії управління і прийняття рішень, методів дослідження операцій та теорії ігор, конфліктного та координаційного управління, планування операцій та оперативно-командного керування в умовах ризику і невизначеності, математичного моделювання сценаріїв розвитку подій.

Практичне значення результатів роботи. Результати дисертаційної роботи у вигляді інформаційно-системних моделей діалогового управління в термінальних системах були використані при розробці концепції ієрархічної структури та функціонування оперативно-координаційного центру Головного управління МНС у Львівській області, зокрема:

? розроблено концепцію організації компонент термінальної ієрархічної структури оперативного управління процесом виявлення і ліквідації НС;

? автоматична реєстрація даних дала можливість визначити вузькі місця в організації ієрархічної структури та її роль для інформаційно-керувального обміну на основі каналів зв'язку і телекомунікацій в структурі оперативно-диспетчерського центру (ОДЦ);

? розроблено схему побудови діалогів і сценаріїв розвитку НС та способи візуалізації оперативної інформації на багатодисплейному мультимедійному комплексі, що дало можливість скоротити термінальний час оброблення сигналів і ліквідації загроз.

Результати роботи використані в Головному управлінні МНС у Львівській області при розробленні інтеґрованої системи оперативно-координаційного центру управління, що дало змогу зменшити тривалість оброблення повідомлення про НС на 20%, та в навчальному процесі Львівського державного університету безпеки життєдіяльності на кафедрі інформаційних технологій та телекомунікаційних систем.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися на науково-технічних конференціях: "Сучасні інформаційні системи. Проблеми і тенденції розвитку", м. Харків-Туапсе; "Автоматика-2008", м. Одеса; НПК "Сучасні проблеми телекомунікацій - 2007", м. Львів; міжнародній НТК "Інтелектуальні системи в промисловості і освіті - 2007", м. Суми; міжнародній НПК "Надзвичайні ситуації: попередження і ліквідація", м. Мінськ, 2007; міжнародній НПК "Тенденції розвитку в рятувальних технологіях і технічних засобах", м. Краків, Республіка Польща, 2006; "Інформаційно-телекомунікаційні технології в сучасній освіті: досвід, проблеми, перспективи", м. Львів, 2006.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 20 друкованих праць. Основні результати викладені в 13 статтях у фахових наукових виданнях, з них 3 без співавторів та 7 тезах конференцій.

Особистий внесок здобувача Основні положення та результати дисертаційної роботи отримано автором самостійно. Особистий внесок дисертанта у спільних працях полягає в розробленні: стратегії маршрутизації каналів зв'язку [2], моделі побудови правил прийняття рішень [4], структурної схеми інтелектуального агента [5], моделі логіки представлення знань в технічних системах [6], моделі розпаду структурних зв'язків в системі [7], координаційної моделі управління в ієрархічних системах на основі ігрових моделей [8], правил виводу для процедур прийняття рішень в кризових ситуаціях [9], структурної схеми процесу навчання оператора [10], процедури синтезу планів управлінських дій в агрегованих системах [11], моделі управління в умовах кризових ситуацій [12], процесу аналізу управління в умовах ризику [13], моделі агента-оператора [15], моделі функціональної стійкості систем зв'язку [16], логічної моделі формування рішень при розробленні інформаційних технологій оперативного формування маршрутів і логічних методів формування рішень [17], алгоритму роботи 3d моделей для створення складних елементів у середовищі 3d Studio MAX [18], процедури аналізу сучасних систем зв'язку [19], алгоритму координації [20].

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, висновків, 9 додатків. Робота містить - 141 сторінку основного тексту, 64 рисунки на 35 сторінках, 9 додатків на 93 сторінках. Список використаних літературних джерел містить 289 найменувань і викладений на 21 сторінці.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, сформульовано мету і задачі наукового дослідження, наукову новизну і практичну значущість, подано відомості про апробацію та структуру роботи.

У першому розділі проведено аналіз специфіки інформаційно-управляючих функцій та процедур прийняття рішень в інтеґрованих ієрархічних термінальних структурах, які формуються для ліквідації НС і координуються структурами Міністерства з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи (МНС) за допомогою оперативно-диспетчерських центрів (ОДЦ). Відповідно, проведено аналіз законодавчої бази України в галузі інформаційних технологій, комунікацій та зв'язку, ролі МНС у попередженні та ліквідації НС, а також його повноважень щодо координаційного управління.

Показано, що для підвищення ефективності управління процесом ліквідації загроз необхідно створити ієрархічно-структуровану цілісну систему координаційного керування з пріоритетом МНС, з врахуванням термінів її функціонування, яка має право на мобілізацію ресурсів - людських, матеріальних, енергетичних, інформаційних, каналів зв'язку і мереж на період ліквідації наслідків НС. На основі аналізу нормативних актів і оброблення даних про техногенні аварії і НС в соціальних і комунальних структурах розроблено функціональну схему процесу виникнення надзвичайної ситуації. Для її ліквідації розроблено концепцію функціонування оперативно-координаційного центру (ОКЦ) управління.

Проаналізовано режими функціонування ієрархічних реґіональних систем оперативного спостереження і управління в структурі МНС, обґрунтовано структуротвірне і інформаційно-зв'язувальне значення каналів і мереж оперативного мобільного та стаціонарного зв'язку, показана їх роль в інтеграції систем та синтезі координаційних стратегій для ліквідації наслідків НС, обґрунтовано важливість завдання автоматичної реєстрації сигналів і повідомлень про НС.

Проведено системний аналіз задач управління, обґрунтовано значення процедур діалогу та схем формування маршрутів руху ліквідаторів і маршрутів каналів зв'язку. Обґрунтовано інформаційно-системну технологію формування процедури дослідження структури і динаміки надзвичайних ситуацій та сформульовано основні задачі дослідження термінальних ціле-орієнтованих ієрархічних систем з діалоговим координаційним управлінням.

У другому розділі обґрунтовано елементи теорії прийняття ціле-орієнтованих рішень в умовах ризику і невизначеності та показано роль інформаційної бази знань і бази даних про структуру, організацію ПНО, карту розташування і просторове розміщення, схеми транспортних і енергетичних потоків виробничо-техногенної системи і її соціального середовища, схеми автоматичної реєстрації викликів у системі оперативно-диспетчерського управління (СОДУ).

Проаналізовано логічні процедури виводу про хід подій в умовах стресу та виділено ознаки розриву в послідовності формування і прийняття рішень при побудові тактики і планів дій оперативним персоналом у стані ступору:

1) Логічні розриви першого роду при оцінці сценаріїв розвитку подій:

? стверджувальні модуси: , де - вхідна посилка, - наслідок, блокується процедура висновку;

? заперечувальний модус: , де - заперечення наслідку.

2) Логічні розриви другого роду ; при побудові ланцюгів у сценаріях планування оперативних дій (блокування переходів).

3) Логічні розриви третього роду в оцінці динаміки розвитку подій в ПНО:

? А1. ; ;

? А2. Аксіоми індукції .

4) Логічні розриви четвертого роду для оцінки ефективності вибраних для реалізації стратегій і тактик ліквідації НС на ПНО:

?  - встановлюється перевіркою;

?  - доводиться;

?  - індукція;

?  - правило індукції.

Ступорні розриви логічних ланцюгів блокують процес прийняття рішень. Розроблено інформаційно-ресурсний підхід до формування способів розв'язання задач пожежо-вибухобезпечного функціонування технологічних енергоактивних об'єктів (рис. 3) на основі стратегій інтелектуального діалогового управління та координації інформаційних і матеріально-енергетичних ресурсів, забезпечення коректних способів відбору й опрацювання технологічних даних та їх мультимедійного відображення.

Розроблено і обґрунтовано когнітивні елементи процедур розв'язання задач антикризового управління на основі використання логіко-лінгвістичного опису моделі образу динамічної ситуації в просторах стану і цільовому на основі класифікації ситуацій:

Це дає змогу підняти рівень логіко-когнітивного осмислення змісту подій і станів ПНО, відображених на моніторах дисплейних комплексів, що, відповідно, є підставою для вибору ефективної процедури інформаційно-командного діалогу та його логічного забезпечення на основі бази предметно-орієнтованих знань в структурі ОКЦ. На основі моделі образу ситуації в термінальному ситуаційному просторі розроблено схему процедури розв'язання конфлікту у виробництві з ПНО, яка є основою синтезу інформаційно-системного та лінгвістичного забезпечення діалогу.

Обґрунтовано логіко-функціональні схеми формування знань про ситуацію та процедури оцінки образів динамічних ситуацій у техногенних системах в умовах наближених до катастрофічного стану. Це дало змогу визначити і класифікувати критичні параметри ПНО в просторі станів відповідно спряженого з цільовим і термінальним. Ці схеми є основою проектування сценаріїв розвитку подій та логіко-інформаційної схеми формування управлінських рішень в структурах АСУ-ТП з ПНО виробництва.

Розроблено процедуру побудови координаційних стратегій прийняття рішень в умовах НС згідно з теорією <Месаровича - Михалевича - Подчасової> на основі введеного поняття термінального ситуаційного простору. Сформульовано вимоги до інформаційного забезпечення - інтелектуального та апаратного (каналів зв'язку, мереж, маршрутизації), які визначають вибір засобів інтеґрації в структури АСУ ТП.

Побудовано інформаційні діаграми, які відображають ієрархію опрацювання та обміну даними в процесі управління режимами ПНО, яка містить як фізико-енергетичні і технологічні так і когнітивні компоненти, що стало підставою для побудови ієрархічної системи управління процесом ліквідації загроз на основі координаційних стратегій, сформованих у діалоговому режимі: <АСУ (оперативна команда) (бази даних і знань) (експерти) ситуація >.

У третьому розділі проведено аналіз динаміки ієрархічних структур з ПНО. Виявлено інформаційні та структурні особливості управління складною системою з багаторівневими зворотними зв'язками та паралельно-послідовними схемами управління функціональними і виконавчими блоками АСУ в нормальному й аварійному режимах. Показано роль операторів зв'язку та командного персоналу в прийнятті управлінських рішень.

Обґрунтовано схему вибору оптимальних стратегій управління різними рівнями ієрархії в інтегрованій термінальній системі (рис. 4, 5) відповідно до розвитку подій, що понизило ризик неправильних дій під час формування планів ліквідації НС.

Використання системного підходу до синтезу структури і зв'язків у ієрархічних інтелектуальних системах управління техногенним виробництвом з ПНО дало можливість виявити ключові фактори розв'язання задач управління. Показано, що ІАСУ техногенними виробництвами з ПНО є структурою виконавчого рівня і при виникненні загроз та аварій, повинні забезпечувати вихід на канали зв'язку й мережі обміну інформацією для інтеграції в координаційні структури МНС верхнього рівня.

Проведено системний аналіз інформаційних компонентів розвитку кризових ситуацій в ПНО виробничих і комунальних підприємств, що дало можливість:

? виявити кризову ситуацію та сформувати цілеорієнтовані логіко-математичні моделі розв'язання задач ліквідації НС з прив'язкою до конкретного структурно-параметричного базису ПНО;

? визначити взаємне просторове розташування підрозділів МНС і ПНО та виявити граничні і аварійні значення параметрів у просторі станів на основі опрацювання даних, що надходять під час розвитку НС;

? розробити плани дій згідно з образами динамічної ситуації, використовуючи декомпозицію стратегій, та передавання їх оперативному персоналові для швидкого виконання і введення в блок управління АСУ;

? оперативно контролювати наслідки виконаних дій.

Відповідно до методики аналізу подій в термінальному і цільовому просторі ПНО розроблена схема інтегрованої ієрархічної системи з координаційною термінальною стратегією ліквідації загроз (рис. 6). яка полягає у використанні бази знань про нормативні документи, структуру ПНО, його режими, схеми і карти розміщення, планів дій та відповідно до ситуації з врахуванням рівня наявних ресурсів і терміну, стану інтегративних процесів.

Згідно з координаційною стратегією обґрунтовано логіко-когнітивні моделі формування процедур прийняття рішень оператором ОДЦ в умовах НС. На їх основі розроблено інформаційно-логічну схему інтерфейсу і сценарію діалогу управління, який охоплює всі рівні сталих і змінних компонентів ієрархічної термінальної системи, призначеної для ліквідації наслідків аварій і природних екологічних катастроф. Стратегія координації матеріально-енергетичних ресурсів і людських резервів та управлінського персоналу, забезпечує мінімізацію втрат відповідно до процедури оцінки ресурсів і ситуації в ПНО.

Відповідно до стратегії координації формуються вимоги до оператора-учасника оперативного управління процесом ліквідації НС на ПНО виробничого підприємства:

? точність роботи оператора при зчитуванні, вимірюванні, встановленні технологічних та інформаційних параметрів де - час доби, - фактор збурення, - інтелектуальний потенціал, - параметр управління, - установочний параметр, - міра розходження;

? точність виконання функціональних задач (оброблення сигналів, генерування алгоритмів розв'язання ситуаційних задач, сприйняття і оцінка образної, графічної, цифрової інформації): , де - траєкторія руху в просторі станів об'єкта, - відхилення від еталонної траєкторії при ручному управлінні, - керівна дія, - час виконання, - фактор збурення;

? ймовірність безпомилкового виконання операцій при формуванні операцій керування і їх виконанні , де  - інтенсивність похибок на інтервалі часу ,. - кількість збоїв при циклі оперативної дії, - кількість оперативних дій;

? ймовірність безпомилкового виконання операцій згідно з структурою алгоритму управління де - кількість однотипних операцій;

? коефіцієнт готовності до дій для реалізації сприйнятих оперативних команд: де  - час осмислення команди;

? ймовірність виправлення допущеної помилки при виконанні плану дій або операцій управління оператором у режимі управління: де - ймовірність виправлення помилки при повторних діях, - ймовірність виявлення сигналу про збої в системі при помилковій дії оператора, - ймовірність виявлення сигналу системою контролю та сигналізації;

? час прийняття рішень оператором при інформаційній взаємодії з системою контролю і управління включає : , де  - час реакції системи управління, - час виконання інтелектуальної дії для управління об'єктом, - час зчитування і осмислення даних,  - інформаційне табло,  - час реакції процесора АСУ,  - час реакції вимірювальної системи, - швидкість зміни процесу, - реакція виконавчого механізму,  - час формування команд,  - час прийняття рішень,  - час акту дії, - коефіцієнт реакції;

? ймовірність виконання завдання оператором за даний інтервал часу: де  - ліміт часу,  - функція розподілу часу виконання завдання залежно від інтелектуального потенціалу оператора;

? інтервал циклу оперативного управління де  - час затримки в колі опрацювання даних АСУ-ТП,  - час розв'язання задачі оператором.

Обґрунтовано значення каналів зв'язку і мереж у структуризації ієрархічних зв'язків у стаціонарному і мобільному режимах, розроблено й обґрунтовано схему оперативної діяльності диспетчера центру управління ліквідацією НС в режимі діалогу. Показано, що для прийняття рішень диспетчер повинен мати відповідні когнітивні і професійні рівні підготовки.

У четвертому розділі проаналізовано просторову й управлінську структуру виробництва з ПНО, показано значення каналів передавання даних для інформаційного обміну в ієрархічній структурі МНС і корпоративних розподілених виробничих технологічних системах, сформульовано кваліфікаційні вимоги до процедури професійного відбору оперативного персоналу.

Планування і реалізація заходів з виявлення та ліквідації техногенних і спровокованих природних загроз вимагають створення інформаційних систем моніторингу із застосуванням засобів телекомунікацій, каналів зв'язку і комп'ютерних мереж та систем інтелектуального опрацювання даних. Для покращення інформаційної та комунікаційної підтримки цих заходів у ІІАСУ розв'язано такі задачі оперативного управління:

? автоматизація процедур і процесів збирання, накопичення і опрацювання даних для формування мультимедійних образів ситуацій, та реєстрації викликів, як основи для прийняття оперативних рішень;

? автоматизація оперативного доступу до бази даних і каналів прийому і передачі даних та формування рапортів для передачі на вищі рівні ієрархії;

? автоматизація видачі, прийому, і зберігання аналітичної та конфіденційної службової інформації, формування звітів (квартальних, річних);

? автоматизація вибору маршрутів обміну інформаційними потоками і маршрутів руху ліквідаторів на основі мобільних комплексів зв'язку і навігації, їх візуалізації, формування планів ліквідації складних НС.

Проведення системного аналізу функціональних можливостей телекомунікацій в умовах надзвичайних ситуацій як складової управління в ієрархічних термінальних системах та структуризації організаційно-керувальних зв'язків у системі діалогу дало можливість обґрунтувати інтелектуальні моделі забезпечення функціональної стійкості й захисту систем зв'язку в надзвичайних ситуаціях на основі вибору стратегій маршрутизації, до яких входять сталі структури каналів міжміського автоматичного зв'язку і мобільні - радіосистеми, супутникові, УКХ - мобільні канали з системами пошуку маршрутів, станції мобільного зв'язку МНС.

Проаналізовано та уточнено вимоги до структури мереж зв'язку і радіокомплексів як одного системного цілого, виконання яких забезпечує високу якість передавання і приймання мультимедійної інформації для відображення ситуацій у ході ліквідації НС в ПНО технологічної системи або природно-екологічного комплексу.

На основі проведеного аналізу даних виникнення НС протягом року сформовано стратегії та моделі маршрутизації каналів зв'язку в умовах надзвичайних ситуацій, які дають змогу структурам ОДЦ-МНС інтеґруватися в управління енергетичними та технологічними системами. Відповідно, розроблена схема і стратегія пошуку маршрутів досягнення координат НС в ПНО на основі електронних карт, навігаційних систем, баз телекомунікаційних маршрутів.

Обґрунтовано графічну і математичну моделі представлення картографічних даних, розроблено логічну модель картографічної бази даних і моделі візуалізації маршрутів, які покладено в основу структури дисплейного комплексу. Відповідно, розроблено схему мінімізації часу інтеґрації в ієрархію з ПНО на основі комплексного мультимедійного відображення ситуації.

Розроблено моделі просторово-часових ситуаційних карт для представлення маршрутів руху до пункту НС в ПНО та маршрутів каналів зв'язку і радіодоступу для оперативних загонів ліквідаторів, способи їх візуалізації на дисплейному комплексі, що забезпечує підвищення рівня семантичного сприйняття образу, ситуації в зоні події та створює інформаційну базу процесу прийняття координаційних і управлінських рішень, які відображаються в реальному часі з прив'язкою до термінів ліквідації НС.

У п'ятому розділі обґрунтовано процедури інтелектуально-інформаційної взаємодії операторів ОДЦ-МНС та операторів АСУ з технічними засобами і блоками управління виробничими структурами в нормальному і аварійному режимах. Встановлено, що ситуація невизначеності в кризовому режимі ПНО викликає потребу змінити стратегію поведінки, синтез якої будується на моделі спряження просторів стану, цільового та термінального ситуаційного.

Координаційна стратегія враховує поведінку як персоналу виробництв, так і підрозділів ліквідаторів МНС. Це дає змогу використати в інтелектуальній роботі весь запас професійно-орієнтованих знань для координації дій з ліквідації загроз у режимі діалогу з використанням інформаційних технологій, моделювання сценаріїв можливого розвитку подій (прогноз ситуацій).

Інформаційні технології, які ґрунтуються на формалізованих знаннях і когнітивних компонентах інтелектуального досвіду про процеси прийняття рішень і способи їх реалізації, слугують основою для побудови процедури оперативного діалогу в режимі ліквідації НС-ПНО та підставою вибору процедури маршрутизації каналів зв'язку і маршрутів руху ліквідаторів до місця знаходження ПНО.

Результати вибору схем маршрутизації руху виводяться на дисплей у вигляді електронних карт місцевості з прив'язкою маршруту на основі даних навігаційної системи. Маршрути каналів зв'язку формуються на основі графів мереж, які прив'язані до карт і введені в базу даних та зв'язують ЦОДУ з найближчим пунктом розміщення АТС в зоні НС-ПНО, а далі виходять на системи мобільного оперативного зв'язку.

Для узгодження стратегій координаційного управління в термінальній ієрархії на основі комунікативної взаємодії <ПНО-АСУ-ЦМЗ-ЦОДУ> сформовано схему діалогової процедури прийняття рішень в умовах ризику. При цьому маршрути каналів зв'язку є структуро-твірними, пов'язують вузли, блоки в єдине ціле разом з оператором для реалізації планів ліквідації загроз і наслідків екологічних катастроф та техногенних аварій.

Структура знань як база комунікативного діалогу містить статичний і динамічний компоненти, враховує значення декларативних і процедурних складових у побудові алгоритмів та сценаріїв діалогу оператор-АСУ.

Побудовано схему інтеграції структури системи управління МНС в ієрархічну організацію соціально-техногенного району для візуалізації оперативних ситуацій в інтелектуальній системі підтримки управлінських рішень на основі розподілу функцій між оператором і АСУ. Відповідно до неї побудовано схему взаємозв'язку термінального і реального часу на циклах діалогового управління в ієрархії зі зворотними зв'язками.

Згідно з інформаційними моделями координаційного діалогового управління термінальними ієрархічними системами <{ПНО_і}-АСУ-ЦОДУ-МНС>, запропоновано й обґрунтовано способи і процедури проектування дисплейних комплексів відображення ситуацій у системах управління на всіх рівнях: АСУ, ОДЦ, ОКЦ-МНС, що дало змогу підняти семантичний рівень оцінки змісту ситуації оперативним персоналом та підвищити стресову і, відповідно, інтелектуальну стійкість операторів у процесі прийняття ризикованих рішень.

Розроблені логіко-інформаційні моделі та інтелектуальні процедури формування і прийняття управлінських рішень закладено в основу структурної організації програм навчання проведення діалогу командно-оперативним персоналом, що значно скоротило час опрацювання даних і прийняття рішень з ліквідації НС.

Висновки

У дисертації вирішено важливу наукову задачу створення інформаційно-системних моделей та інформаційних технологій діалогового управління і структуризації в термінальних ієрархічних системах, що функціонують в умовах надзвичайних ситуацій. При цьому отримано такі наукові та практичні результати:

1. Отримали подальший розвиток засади інформаційної технології, які використані для синтезу координаційних стратегій управління ліквідацією загроз та оперативно-командного управління ієрархічною структурою МНС. Синтез здійснюється побудовою моделі термінально-ситуаційного простору і введення граничних режимів, що є підставою для удосконалення термінальної структури управління.

2. Вперше розроблена інформаційна технологія синтезу координаційної стратегії управління в цільовому просторі, яка дала можливість об'єднати в єдину ієрархічну термінальну структуру інтегровані системи виробництва і МНС.

3. Вперше розроблено процедуру синтезу стратегій координаційного управління з використанням моделей цільового і термінального просторів і схему ієрархічної термінальної системи управління для маршрутизації каналів обміну даними на основі комплексування мультимедійних ситуаційних образів, що дало змогу зменшити час реакції на НС.

4. Отримали подальший розвиток методи маршрутизації каналів зв'язку і шляхів руху ліквідаторів у зону НС ПНО, засоби навігаційних систем і електронних карт з мультимедійним відображенням ситуацій на основі розроблених інформаційно-системних моделей діалогового управління в термінальних ієрархічних системах, що забезпечило оперативний діалог в процесі прийняття і реалізації управлінських рішень.

5. Розроблено концепцію організації компонент термінальної ієрархічної структури оперативного управління процесом виявлення і ліквідації НС, автоматична реєстрація даних дала можливість визначити вузькі місця в організації ієрархічної структури та її роль для інформаційно-керувального обміну на основі каналів зв'язку і телекомунікацій в структурі оперативно-диспетчерського центру.

6. Розроблено функціональну схему діалогу <диспетчер МНС-ЦОУ>-<команда ліквідаторів> на основі аналізу інформаційних і системних складових процесу управління ліквідацією загроз та способи візуалізації оперативної інформації на багатодисплейному мультимедійному комплексі, що дало можливість скоротити тривалість оброблення даних на 20% і, відповідно, час прийняття та реалізації рішень з ліквідації НС.

Публікації за темою дисертації

1. Малець І.О. Розробка елементів математичного забезпечення регіональної системи оперативного управління підрозділами МНС області / І.О. Малець // Пожежна безпека. - 2007. - № 10. - С. 21_26.

2. Сікора Л.С. Стратегія та моделі маршрутизації каналів зв'язку в умовах надзвичайних ситуацій на енергетичних та технологічних об'єктах / Л.С. Сікора, І.О. Малець, Ю.О. Борзов, Р.М. Конанець // ЗНП, Інститут проблем моделювання в енергетиці. - 2008. - Вип. 46. - С. 139_150.

3. Малець І.О. Інформаційні технології і потокові моделі забезпечення оперативної діяльності для формування маршрутів передачі даних у мережах в умовах надзвичайних ситуацій / І.О. Малець // Моделювання та інформаційні технології. - 2008. - Вип. 45. - С. 165_171.

4. Манишин І.Р. Моделі правил оперування з логічними висновками в процедурах прийняття цілеорієнтованих рішень / І.Р. Манишин, Л.С. Сікора, І.О. Малець // ЗНП, Інститут проблем моделювання в енергетиці. - 2007. - Вип. 38. - С. 156_161.

5. Сікора Л.С. Інформаційні компоненти в процедурах прийняття рішень інтелектуальним агентом / Л.С. Сікора, І.Р. Манишин, О.І. Мриглод, В.М. Сікора, І.О. Малець // ЗНП, Інститут проблем моделювання в енергетиці. - 2007. - Вип. 39. - С. 131_136.

6. Сікора Л.С. Логіка формування знань в процедурах оцінки динамічних ситуацій в техногенних системах в умовах наближених до катастрофічного стану / Л.С. Сікора, І.О. Малець, В.М. Сікора // ЗНП, Інститут проблем моделювання в енергетиці. - 2007. - Вип. 42. - С. 122_128.

7. Сікора Л.С. Моделі зміни стану ієрархічних систем під впливом інформаційних та енергетичних збурень / Л.С. Сікора, В.М. Сікора, І.О. Малець // Моделювання та інформаційні технології. - 2007. - Вип. 43. - С. 142_147.

8. Сікора Л.С. Розмиті події в динамічних іграх взаємодії інформаційно-керуючих систем та інформаційні моделі діагностики ситуацій при нечітких даних / Л.С. Сікора, І.О. Малець, Ю.О. Борзов, В.І. Кунченко-Харченко // ЗНП, Інститут проблем моделювання в енергетиці. - 2007. - Вип. 43. - С. 136_140.

9. Сікора Л.С. Логіка прийняття рішень в активних інтелектуальних системах / Л.С. Сікора, I.Р. Манишин, В.І. Кунченко-Харченко, І.О. Малець // Моделювання та інформаційні технології. - 2007. - Вип. 44. - С. 122_130.

10. Сікора Л.С. Логічні аспекти побудови когнітивних професійно орієнтованих тестів для операторів зв'язку / Л.С. Сікора, І.О. Малець // ЗНП, Інститут проблем моделювання в енергетиці. - 2007. - Вип. 44. - С. 81_86.

11. Сікора Л.С. Моделі декомпозиції стратегій в плани управляючих дій для агрегатів ієрархічних систем / Л.С. Сікора, І.О. Малець, Р.А. Федчишин, І.Р. Манишин, М.Б. Поліщук // ЗНП, Інститут проблем моделювання в енергетиці. - 2008. - Вип. 45. - С. 157_166.

12. Сікора Л.С. Формалізація знань для синтезу моделей процедур розв'язання проблемних ситуацій в технологічних і регіональних структурах / Л.С. Сікора, І.Р. Манишин, І.О. Малець, В.І. Кунченко-Харченко // Моделювання та інформаційні технології. - 2008. - Вип. 46. - С. 133_140.

13. Сікора Л.С. Управління ієрархічними техногенними структурами в умовах підвищеного ризику / Л.С. Сікора, I.Р. Манишин, І.О. Малець, М.С. Антоник // Моделювання та інформаційні технології. - 2008. - Вип. 47. - С. 131 -140.

14. Малець І.О. Використання ГІС-технологій для потреб аварійно-рятувальної служби: матеріали Міжнародної науково-практичної конференції ["Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация"], (Минск-2007) / І.О. Малець. - 2007. - Том 2. - С. 288_290.

15. Малець І.О. Модель "Я - система" інтелектуального активного агента оператора в умовах дії загроз на техногенну структуру: матеріали Другої міжнародної наукової конференції ["Современные информационные системы. Проблемы и тенденции развития"], (Харків-Туапсе 2007) / І.О. Малець, Л.С. Сікора, Р.Л. Ткачук. - 2007. - С. 173_175.

16. Малець І.О. Інтелектуальні аспекти забезпечення функціональної стійкості систем зв'язку: матеріали Науково-практичної конференції ["Сучасні проблеми телекомунікацій - 2007"], (Львів, 18-20 жовт. 2007 р.) / І.О. Малець, Л.С. Сікора. - 2007. - С. 8_10.

17. Малець І.О. Логіка прийняття рішень в оперативних екстремальних ситуаціях для управління в ієрархічних системах: тези доповідей Першої міжнародної науково-технічної конференції ["Інтелектуальні системи в промисловості і освіті - 2007"], (Суми, 2007 р.) / І.О. Малець, Л.С. Сікора. - 2007. - С. 35_37.

18. Малець І.О. Використання мультимедійних технологій під час вивчення спеціальних дисциплін / І.О. Малець, Ю.Л. Кудринський, Т.Є. Рак, О.Г. Доценко, Р.Ю. Кацуляк // Інформаційно-телекомунікаційні технології в сучасній освіті: досвід, проблеми, перспективи. - 2006. - Вип. 1. - С. 278_283.

19. Рак Ю.П. До проблеми проектування комп'ютерних систем зв'язку: матеріали конференції ["Тенденції розвитку в рятувальних технологіях і технічних засобах"], (Республіка Польща, Краків, 16-17 жовтня) / Ю.П. Рак, Т.Є. Рак, І.О. Малець, А.Г. Ренкас. - 2006. - С. 126_127.

20. Сікора Л.С. Правила виводу у процедурах прийняття рішень ["Автоматика-2008"] (Доповіді XV міжнародної конференції з автоматичного управління, Одеса, 23-26 вересня 2008 року) / Л.С. Сікора, В.І. Кунченко-Харченко, І.О. Малець, В.В. Кибукевич - 2008. - Том 2. - С. 913_916.

Размещено на Allbest.ru