Совершенствование характеристик информационно-навигационной системы регионального центра МЧС России

Актуальность работы. Предупреждение ЧС, снижение ущерба и оперативная ликвидация последствий ЧС являются актуальными задачами администрации различных регионов РФ, органов управления по делам ГОЧС, а также ведомственных служб различного назначения (противопожарная служба, медицинская помощь, безопасность дорожного движения и др.). Однако, практика министерства по чрезвычайным ситуациям России (МЧС России) показывает, что в большинстве случаев при возникновении ЧС административные органы не в состоянии в минимально короткие сроки обеспечить необходимую координацию действий служб быстрого реагирования по ликвидации последствий сложившейся ситуации.

В целях повышения оперативности при решении указанных задач, а также обеспечения взаимодействия и осуществления координации действий местных дежурно — диспетчерских служб быстрого реагирования на местах должны быть созданы АС ОСОДУ, одной из важнейших подсистем которых является ИНС.

Основными задачами ИНС являются: а) определение географических координат и скорости движения МО служб быстрого реагированияб) измерение и документирование характеристик поражающих факторов ЧСв) подготовка и передача цифровых фотоснимков в зоне ЧСг) обработка поступившей из зоны ЧС информации и ее представление в геоинформационную систему управления ГОЧС региона или МЧС.

Кроме решения основных задач при проектировании ИНС необходимо учитывать требования, предъявляемые основными компонентами ИНС и их составными элементами. В настоящее время большинство таких требований известно и реализовано в системах подобного назначения. В результате задача проектирования ИНС сводится к задаче разработки и реализации дополнительных модулей для основного программного ядра существующих коммерческих продуктов.

Дополнительные модули, как правило, реализуют специфические требования конкретного проекта. Их состав, структура и функциональность во многом определяется совокупностью взаимосвязанных особенностей реализации основных компонент ИНС, видами используемых каналов связи и, в результате, вариантом общей схемы построения.

Множественность возможных реализаций конкретной ИНС и ее элементов во многом определяется особенностями региона развертывания ИНС, в результате чего анализ этих особенностей должен являться обязательной частью исследований на этапе определения требований к проектируемой ИНС.

Следовательно, в настоящее время задача разработки участка ИНС МЧС России на акватории озера Байкал является актуальной.

Цель данной работы состоит в сокращении времени реагирования на ЧС и повышении уровня оперативности управления МО путем совершенствования характеристик ИНС региональных центров МЧС России.

Поставленная цель может быть достигнута при условии решения следующих задач:

• разработки обобщенной структуры ИНС в регионе;

• разработки математической модели региональной ИНС;

• разработки методики взаимодействия ДП и ЦДП;

• разработки алгоритмов обмена данными между элементами региональной ИНС;

• апробации разработанной ИНС регионального центра МЧС России.

Научная новизна работы заключается в разработке методики взаимодействия элементов региональной ИНС для принятой структуры и используемых режимов работы, улучшающих характеристики системы.

В работе:

1. Предложена структурная схема и методика взаимодействия элементов региональной ИНС.

2. Разработаны математические модели региональной ИНС с учетом варианта ее построения для основных звеньев системы.

3. Разработана обобщенная структура программного обеспечения региональной ИНС, позволяющая объединить несколько типовых программных ядер ДП в единой системе посредством специализированных программных модулей — менеджеров связи.

4. Разработаны алгоритмы обмена данными между элементами региональной ИНС.

5. Разработан принцип включения региональной ИНС в состав объединенной системы оперативно-диспетчерского управления.

6. Проведены исследования характеристик созданной ИНС и выполнена апробация разработанной системы на территории развертывания.

Практическая ценность работы заключается в следующем .

Разработанная региональная ИНС Байкальского ПСО предназначена, главным образом, для организации взаимодействия и осуществления координации действий существующих дежурно-диспетчерских служб быстрого реагирования. Ее создание и внедрение позволило обеспечить:

— повышение оперативности (сокращение времени) реагирования административных органов при угрозе или возникновении ЧС;

— улучшение эффективности взаимодействия различных служб быстрого реагирования, слаженности их совместных действий;

— повышение уровня информированности администрации о случившихся фактах и применяемых мерах по их ликвидации.

Такие возможности появились благодаря тому, что разработанная ИНС позволяет оперативно отслеживать местоположение и состояние контролируемых мобильных объектов, повышать безопасность и эффективность управления мобильными объектами, обеспечивать информационное взаимодействие между экипажем мобильного объекта и диспетчерским центром, включая обмен стандартными и экстренными сообщениями, а также голосовую связь.

Реализация и внедрение результатов.

Разработанные в диссертации модели, алгоритмы, программные и методические средства использовались при выполнении хоздоговорных и госбюджетных научно-исследовательских работ с участием автора диссертации.

Основные результаты диссертационной работы внедрены на территории зоны ответственности Байкальского ПСО МЧС РФ и использованы на ОАО «Владимирский завод «Электроприбор» в составе типового решения на создание информационно-навигационных систем, объединяющих диспетчерские службы с помощью УКВ и KB — связи.

Апробация работы. Работа в целом и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались в период с 2004 по 2005 гг:

— на научно-технических конференциях:

— на международных конференциях;

— на региональных сборах представителей МЧС;

— на научно-технических семинарах кафедры «Конструирование и технология радиоэлектронных средств» ВлГУ.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в работах, а также научно-технических отчетах о применении метода на базовом предприятии.

На защиту выносятся:

— методика взаимодействия элементов региональной ИНС для принятой структуры и используемых режимов работы;

— структура ИНС в регионе действия Байкальского ПСО;

— алгоритмы обмена данными между элементами региональной ИНС.

Структура и объем диссертации

.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 118 страницах и иллюстрированных 33 рисунками и 5 таблицами, а также списка литературы из 77 наименований.

4.4. Выводы по главе 4.

1. Создан программный модуль менеджера связей, позволивший обеспечить требуемые режимы работы ИНС при взаимодействии ДП и ЦДП. При разработке программного модуля МС использовалась объектно-ориентированная среда программирования Visual С++. Системным ПО выбрана операционная система Windows семейства NT, так как в настоящее время указанная операционная система наиболее широко используется и как серверная (Windows 2003), и как клиентская (Windows ХР) операционная система для IBM PC совместимых платформ. В качестве СУБД для обеспечения лучшей совместимости и надежности используется MS SQL 2000 SP3. Определены рекомендуемые требования для функционирования разработанного программного модуля: ПЭВМ АРМ класса Pentium III или выше, сервер класса 2 х Pentium IV, телефонный модем для связи по каналам ТФОП, оборудование локальной вычислительной сети, лазерный принтер.

2. Определен состав и выполнен подбор ТО АК МО и оборудования для обеспечения связи ДП с МО по каналам УКВ. Для указанных целей может эффективно использоваться набор оборудования «Луч» производства ОАО «Владимирский завод «Электроприбор». К качестве оборудования для обеспечения взаимодействия между ДП по каналам KB наиболее целесообразно использовать оборудование фирмы CODAN.

3. Проведен расчет зон электромагнитной доступности радиостанций, расположенных на ДП и ЦДП, и обоснованно доказана необходимость установки ретрансляторов. На основании анализа зон электромагнитной доступности определены точки размещения и схема подчиненности ретрансляторов. В результате удалось обеспечить практически полное покрытие радиосвязью акватории озера Байкал и частично дороги до г. Иркутска.

4. Выполнено практическое исследование характеристик разработанного методического и программного обеспечения ИНС. Анализ результатов исследования показал, что: г.

— разработанная ИНС при вероятности передачи не хуже 0,999 обеспечивает точность определения и отображения на электронной карте местности: местоположения МО от 50 до 30 м, скорости движения МОоколо 10 см/с;

— длительность сеанса связи ЦДП с одним ДП — чуть меньше одной минуты;

— общая длительность цикла опроса (а следовательно и период актуализации данных при непрерывном опросе) 5 ДП равна примерно 5 минутам;

— расчеты и опыт тестовой эксплуатации разработанной ИНС показали, что при доустановке требуемого количества оборудования без каких" либо принципиальных доработок программного и аппаратного обеспече-^ ния и без ущерба для функциональности система может обслуживать до.

150 подвижных объектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. Проведен анализ возможностей ИНС и особенностей их проектирования в регионе, показавший что:

— предупреждение ЧС, снижение ущерба от ЧС и оперативная ликвидация последствий ЧС является актуальными задачами администрации различных регионов РФ, органов управления по делам ГОЧС, а также ведомственных служб различного назначения (противопожарная служба, медицинская помощь, безопасность дорожного движения и др.);

— требования к ИНС, одной из важнейших подсистем территориальной АС ОСОДУ, во многом определяются основными решаемыми задачами: а) определение географических координат и скорости движения МО служб быстрого реагированияб) измерение и документирование характеристик поражающих факторов ЧСв) подготовка и передача цифровых фотоснимков в зоне ЧСг) обработка поступившей из зоны ЧС информации, и ее представление в геоинформационную систему управления ГОЧС региона или МЧС.

2. Проведен анализ вариантов построения ИНС и ее подсистем, в результате которого было установлено, что:

— при проектировании ИНС, кроме решения основных задач, необходимо учитывать требования, предъявляемые основными компонентами ИНС и их составными элементами, причем в настоящее время большинство таких требований известно и реализовано в виде программного ядра существующих коммерческих продуктов;

— задача совершенствования характеристик ИНС сводится к задаче разработки и реализации дополнительных модулей для основного программного ядра, реализующих специфические требования конкретного проекта.

3. Анализ особенностей региона развертывания ИНС позволил вы' явить дополнительные требования к проектируемой региональной ИНС.

4. Разработана структурная схема ИНС Байкальского ПСО, учитывающая региональные особенности развертывания, и определена иерархия элементов системы. Разработаны математические модели региональной ИНС для различных уровней иерархии.

5. Предложена методика взаимодействия ДП и ЦДЛ, подразумевающая два режима работы ИНС: в штатном режиме и в режиме ЧС. Определены критерии для переадресации и описаны действия, которые должны выполняться при их наличии.

6. Разработана структурная схема ПО региональной ИНС, представляющая собой совокупность шести программных ядер коммерческой ГИС, объединенных дополнительными программными модулями — менеджерами связей. МС реализуют методику взаимодействия ДП и ЦДП и позволяют организовать взаимодействие между подсистемами ИНС в соответствии с требуемым алгоритмом работы.

7. Разработаны алгоритмы взаимодействия ДП и ЦДП в составе региональной ИНС, позволяющие организовать работу системы в соответствии с предложенной ранее методикой.

8. Предложен принцип включения разработанной ИНС в состав региональной АС ОСОДУ и схема информационного взаимодействия с элементами системы управления МЧС РФ.

9. Создан программный модуль менеджера связей, позволивший ¦ обеспечить требуемые режимы работы ИНС при взаимодействии ДП и.

ЦДП. Определены требования к системному ПО, ТО и СУБД.

— 10 710. Определен состав и выполнен подбор ТО АК МО и оборудования для обеспечения связи ДП с МО по каналам УКВ. Для указанных целей может эффективно использоваться набор оборудования «Луч» производства ОАО «Владимирский завод «Электроприбор». К качестве оборудования для обеспечения взаимодействия между ДП по каналам KB наиболее целесообразно использовать оборудование фирмы CODAN.

11. Проведен расчет зон электромагнитной доступности радиостанций, расположенных на ДП и ЦДП, и обоснованно доказана необходимость установки ретрансляторов. На основании анализа зон электромагнитной доступности определены точки размещения и схема подчиненности ретрансляторов для обеспечения требуемой зоны радиопокрытия.

12. Анализ результатов практического исследования характеристик разработанного методического и программного обеспечения показал, что:

— разработанная ИНС при вероятности передачи не хуже 0,999 обеспечивает точность определения и отображения на электронной карте: местоположения МО от 50 до 30 м, скорости движения МОоколо 10 см/с.

— длительность сеанса связи ЦДП с одним ДП — чуть меньше одной минуты, а общая длительность цикла опроса (а следовательно и период актуализации данных при непрерывном опросе) 5 ДП равна примерно 5 минутам;

— при установке дополнительного количества оборудования без каких-либо принципиальных доработок программного и аппаратного обеспечения и без ущерба для функциональности система может обслуживать до 150 подвижных объектов.

13. Разработанная ИНС внедрена и успешно функционирует на территории ответственности Байкальского ПСО Сибирского регионального центра МЧС РФ.