Концептуальный подход к организации перспективных информационных систем специального назначения уголовно-исполнительной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ ПОДХОД К ОРГАНИЗАЦИИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ УГОЛОВНО-ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

В.И. СУМИН, О.В. ИСАЕВ

Аннотация

уголовный исполнительный система архитектура

В данной статье авторы освещают проблему альтернативного, относительно действующего подхода к построению систем специального назначения уголовно-исполнительной системы, способа организации перспективной системы безопасности с улучшенной архитектурой и более гибким функционалом. Методы проектирования эффективной по своим качественным характеристикам и оптимальной по своему содержанию информационной структуры планируемого комплекса безопасности основываются на унификации взаимодействия с различными техническими средствами, представленными рядом производителей охранной техники; реализации трехуровневой архитектуры специального программного обеспечения; обязательном применении Web и Java-технологий, а также технологий «тонких клиентов»; кроссплатформенности и режиме реального времени; распределенности ресурсов и «горячем» резервирование.

Ключевые слова: автоматизированная система управления, информационная структура, система управления базами данных, модель, специальное программное обеспечение.

Annotation

In this article authors cover a problem of alternative, rather operating approach to creation of systems of a special purpose of a penal correction system, a method of the organization of a perspective security arrangement with the improved architecture and more flexible functionality. Design methods effective according to the qualitative characteristics and an information structure of a schedulable complex of safety, optimum on the contents, are based on unification of interaction with different technical means provided by a row of vendors of security technique; implementations of three-level architecture of the special software; mandatory application of Web and Java technologies and also technologies of "thin clients"; cross-platform and real-time mode; distributions of resources and "hot" reservation.

Keywords: automated control system, information structure, database management system, model, special software.

Основная часть

При рассмотрения перспективных подходов к построению современных автоматизированных систем управления (АСУ) безопасностью объектов Федеральной службы исполнения наказаний (ФСИН) России, важно перечислить основные технологии, применяемые в области разработки и проектирования сложных информационных структур охранных комплексов [1].

Под АСУ будем понимать единую информационно-управляющую платформу, предназначенную для интеграции в единый программно-аппаратный комплекс отдельных инженерно-технических систем безопасности и жизнеобеспечения объектов особой важности.

Перечислим основные направления реализации перспективных информационных систем специального назначения уголовно-исполнительной системы:

1. Унификация взаимодействия с техническими средствами.

При использовании единых протоколов обмена данными достигается независимость и взаимозаменяемость между совокупность функциональных подсистем в рамках единой платформы, что позволяет комбинировать на объекте охраны ФСИН России аппаратно-программные составляющие различных производителей, расширять и модернизировать аппаратный парк комплекса без демонтажа ранее установленного оборудования. Применение единого протокола решает проблему совместимости изделий разных производителей.

Протоколы обеспечивают поддержку всех функциональных возможностей любого устройства, однако, не ориентированы на конкретные технические средства охраны и надзора (ТСОН). Решение проблемы достигается посредством использования «модели устройства».

Модель устройства - это формализованная совокупность информации, характеристик устройства, достаточная для того, чтобы интегрированная система безопасности могла с ним работать.

Структура модели устройства представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 Модель устройства

2. Трехуровневая архитектура специального программного обеспечения (СПО) [2].

В соответствии с современными тенденциями и требованиями в области построения программного обеспечения для централизации информационных ресурсов, СПО АСУ должно строиться по трехуровневой архитектуре (рисунок 2).

Рисунок 2 Трехуровневая архитектура СПО АСУ

Уровень данных - система управления базами данных (СУБД) перспективных АСУ, как правило, функционирует в рамках трех СУБД: Oracle, PostgreSQL, Линтер.

Уровень логики - программное обеспечение, реализующее все алгоритмы вычислений автоматизированной системы: контроль функционирования и работоспособности технических средств (прием информации от технических средств, регистрацию информации в базе данных и т.п.), обработка информации, формирование и выдача техническим средствам команд управления, формирование экранных форм пользовательского интерфейса для операторов автоматизированных рабочих мест (АРМ).

Уровень представления - программное обеспечение, реализующее визуализацию экранных форм пользовательского интерфейса в рамках взаимодействия с оператором АРМ.

3. Web-технологии и «тонкие клиенты».

С целью снижения требований к количеству и квалификации обслуживающего персонала в перспективных АСУ должны использоваться современные информационные технологии: web-технологии и «тонкие» клиенты.

Под «тонким» клиентом будем понимать АРМ, на котором не производится никакой обработки информации (кроме форматирования и отображения текста и графики) и не устанавливается СПО. На АРМ используется только общее программное обеспечение (ОПО): операционная система и web-браузер. Информация поступает браузеру в формате инструкций для отображения текстовых и графических данных на экране АРМ. Для формирования инструкций используются специализированные языки разметки текстовой и графической информации (HTML и JavaScript). Для создания динамических интерактивных компонентов, отражающих в реальном масштабе времени изменение состояния ТСОН на графических моделях объекта, используются программные модули, загружаемые в web-браузер по сети с сервера. Это позволяет сочетать использование технологии «тонких» клиентов и в тоже время обеспечивать показ сложных, динамически изменяемых графических моделей на экране оператора АРМ.

Использование web-технологий позволяет с минимальными затратами реализовать глобальный защищенный доступ к информации из любой точки распределенной системы АСУ, а также одновременно обеспечить большое количество потребителей в каждый момент их информационного обслуживания.

При использовании web-технологий и «тонких» клиентов уровень представления формируется на сервере динамически посредством уровня логики и отображается на АРМ при запросе им соответствующей информации (рисунок 3).

АСУ фактически работает в терминальном режиме, так как все вычисления, обработка информации из базы данных, формирование пользовательского интерфейса выполняет СПО сервера, а клиент занимается только отображением сформированного на сервере пользовательского интерфейса, используя стандартные средства ОПО.

Запросы, поступающие от уровня представления, обрабатываются соответствующими компонентами уровня логики [3]. При необходимости формируются запросы уровню данных - СУБД. Результаты обработки возвращаются клиенту в виде HTML-страниц для визуализации.

Рисунок 3 Динамическое формирование уровня представления при трехуровневой архитектуре СПО АСУ

Применение web-технологий и технологий «тонких» клиентов имеет следующие преимущества:

· быстрая установка и настройка приложений (приложение однократно устанавливается на сервер и становится доступным для всех пользователей);

· повышение безопасности работы приложений (когда приложения установлены только на серверах, количество установленных копий приложений становится гораздо меньше, поэтому приложение легче защитить от нежелательного вмешательства пользователей, их легче обновлять и вносить изменения. Так, например, «тонкий» клиент может быть размещен на терминальной станции, где отсутствует жесткий диск и, в принципе, нет возможности доступа к программному обеспечению, так как операционная система загружается по сети с сервера и не хранится на рабочей станции);

· обеспечение практически нулевого администрирования клиентских мест (для функционирования «тонкого» web-клиента необходима лишь операционная система и web-браузер);

· повышается оперативность восстановления работоспособности АРМ (в случае отказа вычислительной техники производится ее замена, не требующая настройки конкретного АРМ под решение специализированных задач).

4. Java-технологии.

Для реализации уровня логики в перспективных АСУ должны использоваться Java-технологии. Применение Java-технологий позволяет повысить безопасность технического комплекса охраны объекта особой важности. Средства безопасности, встроенные в технологию, позволяют создавать приложения, на которые невозможно «напасть» извне.

Приложения, созданные посредством Java, защищены от вторжения неавторизованного кода, пытающегося внедрить вирус или разрушить файловую систему.

Кроме того, Java обладает решениями, позволяющими повысить надежность и устойчивость приложений (исключена возможность прямой записи в память, отсутствуют арифметические операции над указателями, работа с массивами находится под контролем управляющей системы, существует автоматическая сборка мусора). Применение данных решений позволяет исключить целый класс ошибок, приводящих к отказу программного обеспечения.

На технологии Java должно строится все СПО АСУ уровня логики, а также часть пользовательского интерфейса (уровня представления) - динамические интерактивные компоненты (аплеты), отражающие динамику изменений состояния технических средств на графической модели объекта.

5. Кроссплатформенность и режим реального времени.

Использование Java и web-технологий позволяет применять в АСУ СПО, обладающее свойством кроссплатофрменности.

Кросcплатформенность - возможность функционирования в среде любой операционной системы (Windows, Unix, Linux, МСВС, QNX).

Наличие кроссплатформенности позволяет:

· реализовать доступ к информации из любых существующих аппаратно-программных платформ потребителей;

· реализовать функционирование компонентов АСУ, отвечающих за процессы сбора, обработки и анализа информации, и имеющих жесткие временные ограничения на процессы обработки в режиме реального времени с использованием операционных систем реального времени (таких как QNX);

· реализовать функционирование компонентов АСУ, отвечающих за безопасность информации с использованием защищенных информационных технологий (защищенных операционных систем и СУБД).

6. Распределенность и «горячее» резервирование.

АСУ, реализующая функции мониторинга и управления ТСОН объектов высшей категории ответственности, должна обладать свойством повышенной надежности и отказоустойчивости [4]. Наиболее кардинальным способом повышения надежности на системном уровне является резервирование.

В современных АСУ должно применяться не менее чем двукратное резервирование наиболее важных или наиболее «слабых», с точки зрения надежности, компонентов: серверы системы, процессоры управления оборудованием, коммутаторы локальных вычислительных сетей (ЛВС), линии связи.

Для реализации указанных решений СПО АСУ должно быть построено по кластерному принципу и уметь автоматически переключать работу комплекса, в случае отказа или выхода из строя основных компонент, на резервные компоненты управления.

Список литературы

1. Концепция развития уголовно-исполнительной системы Российской Федерации до 2020 года [Текст]: Распоряжение Правительства РФ от 14.10.2010 г. № 1772-р // Собрание законодательства РФ. 2010. № 43. Ст. 5544.8.

2. Карпова И.П. Базы данных [Текст]: учебное пособие / И.П. Карпова. СПб.: Питер, 2013. 240 c.

3. Аверченков В.И., Фёдоров В.П., Хейфец М.Л. Основы математического моделирования технических систем // Учебное пособие - Москва: Изд-во Флинта, 2011. С. 52-54.

4. Сумин В.И. Операционально-ситуационное моделирование для иерархической жестко централизованной структуры специализированного назначения [Текст] / В. Н. Прийма, С. В. Скрыль, В. И. Сумин // Научные ведомости БелГУ Серия История, экономика, политология, информатика. 2010. № 7 (78). Вып. 14/1. С. 120-127.

Размещено на Allbest.ru