Підсистема підтримки прийняття проектних рішень при створенні систем безпеки об’єктів невиробничої сфери

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКРОНІКИ

УДК 519.876.5:004.056

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ПІДСИСТЕМА ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ ПРОЕКТНИХ РІШЕНЬ ПРИ СТВОРЕННІ СИСТЕМ БЕЗПЕКИ ОБ'ЄКТІВ НЕВИРОБНИЧОЇ СФЕРИ

05.13.12 - системи автоматизації проектних робіт

АЛЬ МОХАДМЕХ ЗАФЕР

Харків - 2001

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано у Харківському державному технічному університеті радіоелектроніки, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник:

Невлюдов Ігор Шакірович, доктор технічних наук, професор, Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, завідувач кафедри технології та автоматизації виробництва радіоелектронних та електронно-обчислювальних засобів.

Офіційні опоненти:

Нефьодов Леонід Іванович, доктор технічних наук, професор, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, професор кафедри економічної кібернетики та інформатики;

Гліненко Лариса Костянтинівна, кандидат технічних наук, доцент, Національний університет "Львівська політехніка", доцент кафедри електронних засобів інформаційно-комп'ютерних технологій.

Провідна установа: Національний технічний університет "ХПІ", кафедра автоматизованих систем управління, Міністерство освіти і науки України, м. Харків.

Захист відбудеться "23" жовтня 2001 р. о 13-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.052.02 у Харківському державному технічному університеті радіоелектроніки за адресою: 61166 м. Харків, пр. Леніна. 14,факс (0572) 40-94-13.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного технічного університету радіоелектроніки, м. Харків, пр, Леніна, 14.

Автореферат розісланий "20" вересня 2001 р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради В.В. Безкоровайний.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В даний час соціально-економічна ситуація більшості країн характеризується стрімким розвитком невиробничої сфери і, як результат, зростанням числа великих установ, що займаються касовим обслуговуванням населення (готелі, великі торгові центри, комерційні банки). Складна інфраструктура установ, великий обсяг обігу готівки і цінних паперів, значна кількість співробітників і відвідувачів, обумовлюють, з одного боку, складність у забезпеченні безпеки установи (протипожежна безпека, захист від несанкціонованого доступу, нападу, примусу співробітників до несанкціонованих дій), з іншого боку - підвищена увага з боку потенційних порушників.

Розробкою систем безпеки або їх складових частин займаються багато ведучих фірм. Розробки таких систем і їхніх елементів наведені в роботах Ю.П. Аксамитного, В.М. Алексеєнка, В.І. Андріанова, В.Б. Гавриша, О.В. Гуленка, Ю.Б. Долгополова, М.В. Качева, А.Є. Кисельова, А.М. Клачкова, І.Т. Михайлова, А.О. Панпурина, А.В. Соколова, Б.Е. Сокольського.

Існуючі досягнення у галузі створення охоронних систем, як правило, зводяться до створення автономних локальних підсистем, що реалізують часткові функції забезпечення безпеки, наприклад, підсистеми обмеження доступу ("Полонез", "Менует", Excel Photo ID фірми Honeywell Inc. (США)), охорони і спостереження (Delta Net, САКС-2М, Intelliguard 9000, Scantronic, "Россі", "Ревун"), відеоспостереження. Загальними недоліками наведених підсистем безпеки є: автономність - існуючі підсистеми розробляються як самостійні програмно-апаратні комплекси, що функціонують незалежно від головної автоматизованої системи управління установою; недостатня гнучкість - інформаційне забезпечення таких підсистем, як правило, базується на жорсткій моделі, яка не передбачає забезпечення безпеки у випадку нестандартних ситуацій, що знижує безпеку об'єктів.

Для поліпшення захисту об'єкта від погроз і вибору оптимальної архітектури системи безпеки необхідний облік індивідуальних особливостей планування будинків, організаційної структури і правил поведінки усередині об'єкта, а також великої розмаїтості наявних на ринку технічних засобів.

Тому автоматизація процесу прийняття рішення оператором у разі виникнення позаштатної ситуації в об'єкті і проектування програмно-апаратних комплексів охоронних систем є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до плану науково-дослідних робіт Харківського державного технічного університету радіоелектроніки (ХТУРЕ) в рамках держбюджетної теми № 108 "Розробка методології, методів і способів проектування основних компонентів інформаційних технологій типової розподіленої логістичної інформаційної керуючої системи" (№ ДР 0100U001558), що входить до координаційного плану Міністерства освіти і науки України. Здобувач приймав участь у роботі як виконавець.

Мета роботи і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка математичного і програмного забезпечення для автоматизації процесів синтезу систем безпеки об'єктів невиробничої сфери на стадії їхнього проектування і функціонування, що дає можливість підвищити безпеку установ, що охороняються і знизити витрати на їх проектування.

Досягнення поставленої мети забезпечується в роботі шляхом розв'язання комплексу взаємопов'язаних задач:

а) розробка математичної моделі аналізу просторово-організаційної структури об'єкта охорони;

б) розробка математичної моделі синтезу підтримки прийняття рішень оператором у разі виникнення позаштатної ситуації;

в) розробка математичної моделі процесу прийняття проектних рішень під час розробки складу комплексу технічних засобів (КТЗ);

г) розробка алгоритмів підтримки прийняття рішень оператором у разі виникнення позаштатної ситуації і підтримки прийняття проектних рішень (ПППР) під час проектування складу КТЗ;

д) розробка інформаційного і програмного забезпечень синтезу процесу підтримки прийняття рішень оператором у разі виникнення позаштатної ситуації.

Об'єкт дослідження - система безпеки об'єкта невиробничої сфери.

Предмет дослідження - підсистема підтримки прийняття проектних рішень під час створення системи безпеки об'єкта.

Методи дослідження - багатокритеріальний синтез проектних рішень для проектування КТЗ і складання плану розв'язання позаштатних ситуацій, дискретне програмування для оптимізації складу КТЗ і послідовності усунення позаштатної ситуації, алгебра кінцевих предикатів (АКП).

Наукова новизна отриманих результатів:

а) удосконалено математичні моделі надання інформації про об'єкт охорони і технічні засоби програмно-апаратного комплексу охоронної системи за рахунок застосування АКП. Це дозволяє прогнозувати напрямки розповсюдження позаштатних ситуацій і використовувати метод багатокритеріального синтезу проектних рішень під час створення системи безпеки об'єкта;

б) удосконалено математичну модель прогнозування розповсюдження позаштатної ситуації за рахунок використання принципу поділу об'єкта охорони за рівнями доступу, що дозволило обмежити розгляд можливих напрямків її розповсюдження групою приміщень із заданим рівнем доступу і виключити проникнення в службові приміщення сторонніх осіб;

в) удосконалено математичну модель оцінки наслідків виникнення позаштатної ситуації за рахунок застосування АКП, що дозволило вирішити задачу оптимізації ймовірності нанесення ушкодження життю і здоров'ю людей і величини матеріального збитку, заподіюваного установі;

г) удосконалено математичну модель процесу підтримки прийняття рішення оператором з локалізації, усунення позаштатної ситуації і відновлення працездатності системи шляхом застосування принципу прийнятного ризику, що дозволило знизити жорсткість обмежень і оптимізувати процес підтримки прийняття рішення оператором;

д) одержав подальший розвиток метод багатокритеріального синтезу проектних рішень шляхом розбивки процесу проектування складу КТЗ на два етапи: попередній вибір оптимального технічного засобу (ТЗ) певного функціонального призначення й оптимізація структури комплексу технічних засобів, що дозволило знизити витрати на його проектування.

Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному:

а) розроблено методику аналізу просторово-організаційної структури об'єкта охорони й алгоритм підтримки прийняття рішення оператором у разі виникненні позаштатної ситуації, у якому реалізовані розроблені математичні моделі. Це дозволяє на основі інформації про тип позаштатної ситуації, наявний стан приміщень установи і наявність в них людей скласти оптимальний план розв'язання позаштатної ситуації;

б) розроблено методику й алгоритм ПППР під час проектування складу КТЗ системи безпеки об'єкта. Цей алгоритм дозволяє на підставі інформації про призначення, технічні характеристики і вартість ТЗ визначити оптимальний склад КТЗ відповідно до прийнятих критеріїв;

в) розроблено структуру і програмне забезпечення підсистеми ПППР під час створення системи безпеки об'єкта, у яких реалізовані запропоновані математичні моделі й алгоритми. Це дозволить за рахунок підвищення ступеня автоматизації проектних робіт поліпшити безпеку об'єкта і знизити витрати на його проектування.

Робота виконана у співробітництві з Харківським обласним управлінням Національного банку України. Наукові положення і висновки, які наведені в дисертації, використані в навчальному процесі ХТУРЕ під час підготовки дисциплін "Охоронні системи і системи відображення інформації" і "Технології інформаційного забезпечення банківських систем" (акт упровадження від 16.04.2001 р.).

Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертації отримані особисто автором. У друкованих наукових працях, опублікованих зі співавторами, автору належать:

[1] - розробка алгоритмічного забезпечення підсистеми підтримки прийняття рішень оператором у разі виникнення позаштатних ситуацій;

[2] - розробка методики формального опису об'єкта охорони;

[3] - розробка узагальненої структури комплексу технічних засобів системи безпеки об'єкта;

[4] - розробка моделі підтримки прийняття рішень оператором у разі виникнення позаштатних ситуацій, розробка методики автоматизованого проектування програмно-апаратного комплексу системи безпеки об'єкта;

[5] - розробка математичної моделі й алгоритму проектування оптимального складу КТЗ системи безпеки об'єкта;

[6] - обґрунтування вибору критеріїв оптимальності і декомпозиція задачі проектування підсистеми ПППР під час створення системи безпеки об'єкта.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи обговорювались на спільному науково-технічному семінарі ХТУРЕ і технічного відділу Харківського обласного управління Національного банку України (Харків, 2000 р.); науково-технічних семінарах Харківського авіаційного інституту (Харків, 2000 р.), Харківського науково-дослідного інституту точного машинобудування (Харків, 1998 р.), Науково-дослідного технологічного інституту приладобудування (Харків, 2000 р.), кафедри технології та автоматизації виробництва радіоелектронних та електронно-обчислювальних засобів ХТУРЕ (Харків, 1997-2001 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 6 наукових праць, у тому числі 4 статті у виданнях, рекомендованих Вищою атестаційною комісією України для публікації матеріалів дисертаційних робіт, і 1 тези доповіді в збірнику праць наукової конференції.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації складає 228 стор. При цьому 18 ілюстрацій займають 15 стор.; 14 таблиць - 17 стор.; список використаних джерел у кількості 110 найменувань - 10 стор.; 4 додатки - 71 стор.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету роботи, задачі дослідження, визначено наукову новизну дисертаційної роботи і практичну цінність отриманих результатів.

У першому розділі зроблено критичний аналіз існуючих систем безпеки об'єкта з погляду реалізації організаційних і технічних заходів.

Виявлено основні недоліки та шляхи їх усунення. Обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи.

На основі аналізу об'єкта охорони сформовано типову організаційну структуру установи, складено його специфікацію, визначені категорії можливих позаштатних ситуацій і ознаки їх виявлення. Сформульовано мету роботи і основні задачі дослідження.

У другому розділі розглядаються методичні питання розв'язання задач синтезу системи безпеки об'єкта невиробничої сфери. Наведено формалізований опис об'єкта охорони, що описує його основні властивості.

На основі аналізу призначення й особливостей побудови систем безпеки об'єктів визначено часткові критерії оптимальності проектних рішень: ймовірність виявлення позаштатної ситуації ; ймовірність помилкового спрацьовування системи ; ступінь небезпеки нанесення ушкодження здоров'ю і життю людей у разі виникнення позаштатної ситуації ; сума матеріального збитку в результаті виникнення позаштатної ситуації ; вартість системи безпеки .

Математично ранжирувані на основі аналізу експертної інформації критерії оптимальності мають вигляд:

. (1)

Групування часткових критеріїв по стадіях життєвого циклу системи безпеки об'єкта дозволило виділити часткові задачі її створення:

а) на етапі проектування і модернізації - розробка математичного, інформаційного і програмного забезпечень ПППР під час формування КТЗ системи безпеки об'єкта (критерії );

б) на етапі функціонування - розробка математичного, інформаційного і програмного забезпечень підтримки прийняття рішень оператором у разі виникнення позаштатних ситуацій (критерії ).

Під час створення підсистеми підтримки прийняття рішень оператором неможливо визначити заздалегідь вагові коефіцієнти часткових критеріїв оптимальності. Тому під час складання схеми компромісу застосовуємо метод справедливої поступки. Під час формування складу КТЗ приймаємо оптимізацію за послідовно застосовуваними критеріями. Під час вибору ТЗ із пристроїв аналогічного призначення застосовуємо адитивну схему компромісу з визначенням вагових коефіцієнтів на основі експертних оцінок.

У третьому розділі виконано розробку математичної моделі синтезу процесу підтримки прийняття рішень оператором у разі виникнення позаштатної ситуації, яка дозволяє робити оцінку критеріїв, що характеризують безпеку установи. Визначено, що оптимізація ймовірності нанесення фізичного ушкодження людям і матеріальному збитку установі зводиться до побудови оптимальної послідовності усунення варіантів розповсюдження виниклої позаштатної ситуації. Ця послідовність визначається просторово-організаційною структурою установи, наявністю в приміщенні людей, імовірністю розповсюдження позаштатної ситуації у певному напрямку, режимом функціонування об'єкта охорони і категорією позаштатної ситуації. математична програмне охорона позаштатна

У загальному випадку задача синтезу процесу підтримки прийняття рішення оператором у разі виникнення позаштатної ситуації формується таким чином. Задано: множини приміщень об'єкта охорони , режимів роботи , типів позаштатних ситуацій , рівнів доступу в приміщення , просторових зв'язків між приміщеннями , процедур усунення позаштатних ситуацій (процедури усунення позаштатних ситуацій складаються на основі службової документації об'єкта охорони). Необхідно визначити: час , необхідний для локалізації, усунення позаштатної ситуації та відновлення працездатності системи в -му приміщенні за рахунок складання плану розв'язання позаштатних ситуацій , за умови досягнення оптимальності за критеріями і .

Прийнято такі припущення:

а) сума ймовірностей розповсюдження позаштатної ситуації у різних напрямках дорівнює одиниці;

б) часові залежності ймовірності нанесення фізичного ушкодження людям і суми матеріального збитку лінійно зростають від нуля.

Ступінь небезпеки нанесення ушкодження життю і здоров'ю людей (ступінь небезпеки нанесення фізичного ушкодження) визначається за формулою:

, (2)

де - змінна, що описує просторові зв'язки між приміщеннями й обумовлена на основі виразу:

де - двомісний набір предиката, дорівнює одиниці у випадку, якщо можливий перехід з i-го приміщення в j-е;

- змінна, що описує права доступу людей у приміщення об'єкта охорони й визначається на основі виразу:

де - одномісні набори предиката , кожний з яких дорівнює одиниці, якщо приміщення загального доступу, і нулю у протилежному випадку;

- швидкість зростання за хвилину ймовірності нанесення фізичного ушкодження людям у результаті виникнення позаштатної ситуації -го типу в j-му приміщенні (визначається статистично або експертним шляхом);

- ймовірність розповсюдження позаштатної ситуації -го типу з i-го приміщення в j-е;

- змінна, яка дорівнює одиниці у випадку, якщо в приміщенні є люди, і нулю - у протилежному випадку.

Сума матеріального збитку, що може бути нанесений установі в результаті виникнення позаштатної ситуації, визначається за формулою:

, (3)

де - швидкість зростання за хвилину середньої величини матеріального збитку в результаті виникнення позаштатної ситуації -го типу в j-му приміщенні (визначається статистично або експертним шляхом).

Основні обмеження:

а) ймовірність нанесення фізичного ушкодження людям не повинна перевищувати максимально припустиму:

, (4)

де - максимально припустима ймовірність нанесення фізичного ушкодження людям у разі виникнення позаштатної ситуації -го типу в j-му приміщенні (визначається на основі концепції прийнятного ризику і встановлюється замовником системи безпеки).

б) максимальна величина матеріального збитку визначається на основі кількості матеріальних ресурсів, що можуть бути зіпсовані чи викрадені в результаті виникнення позаштатної ситуації. Тоді:

, (5)

де - максимально припустима величина матеріального збитку у разі виникнення позаштатної ситуації -го типу в j-му приміщенні (визначається замовником системи безпеки).

У першому з наведених критеріїв, на основі складання плану розв'язання варіантів розповсюдження позаштатної ситуації оптимізуються параметри , при яких досягає мінімуму ймовірність нанесення фізичного ушкодження людям у результаті виникнення позаштатної ситуації -го типу в j-му приміщенні. Другий критерій передбачає оптимізацію параметрів , при яких досягає мінімуму середня величина матеріального збитку, що може бути нанесений установі в результаті виникнення позаштатної ситуації -го типу в j-му приміщенні, з урахуванням імовірності розповсюдження позаштатної ситуації -го типу з i-го приміщення в j-е.

Таким чином, задача оптимізації процесу підтримки прийняття рішення оператором у разі виникнення позаштатної ситуації є задачею лінійного програмування. При цьому в результаті оптимізації визначається однозначна відповідність між номером приміщення згідно з просторово-організаційною структурою установи і порядковим номером даного приміщення відповідно до плану розв'язання позаштатних ситуацій.

Час, необхідний для локалізації, усунення позаштатної ситуації та відновлення працездатності системи, визначається за формулою:

, (6)

де - час, необхідний для локалізації й усунення позаштатної ситуації, який визначається на основі виразу:

, (7)

де - час, необхідний для локалізації й усунення попередньої позаштатної ситуації;

- час, необхідний для виявлення позаштатної ситуації;

- час, необхідний для уточнення виниклої позаштатної ситуації;

- час, необхідний для прийняття рішення з усунення позаштатної ситуації;

- час, необхідний для локалізації позаштатної ситуації;

- підготовчий час, необхідний для того, щоб працівники служби безпеки добралися до місця подій;

- технологічний час, необхідний для того, щоб усунути позаштатну ситуацію - визначається на основі статистичної інформації або експертним шляхом;

- час, необхідний для відновлення працездатності системи після усунення позаштатної ситуації.

Під час оптимізації параметрів застосовується метод справедливої поступки. Вводиться поступка , величина якої визначається експертним шляхом. Тоді загальна математична модель процесу підтримки прийняття рішення оператором у разі виникнення позаштатної ситуації має вигляд:

(8)

за умови виконання обмежень:

(9)

Наведені формули є основою для складання алгоритмів і програм, що забезпечують процес підтримки прийняття рішень оператором у разі виникнення позаштатних ситуацій.

У четвертому розділі виконано розробку математичного забезпечення підсистеми ПППР під час формування КТЗ системи безпеки об'єкта.

У результаті аналізу ймовірності того, що виникла позаштатна ситуація не буде виявлена, і ймовірності помилкового спрацьовування системи безпеки прийняте рішення про заміну критеріїв і узагальненим критерієм , що характеризує ймовірність відмовлення КТЗ системи безпеки.

Для підвищення надійності системи запропоноване дублювання функцій охорони. Тоді для відмовлення КТЗ системи необхідно, щоб відбулося відмовлення не менш двох пристроїв, що виконують однакову функцію охорони.

Тоді, зважаючи на те, що відмовлення кожного з елементів системи є незалежною подією, імовірність відмовлення всіх елементів в i-му приміщенні описується формулою:

, (10)

де - ймовірність відмовлення -го пристрою (технічного засобу), призначеного для забезпечення -ї функції охорони приміщення.

Для зменшення трудомісткості проектних робіт прийняте рішення, що необхідно зменшити середній час вироблення оптимального проектного рішення :

, (11)

де - кількість можливих варіантів рішень;

- середній час вироблення одного варіанта проектного рішення.

Кількість варіантів визначається числом можливих r-сполучень з N елементів, де r - кількість елементів, необхідних для забезпечення виконання всіх функцій охорони, з урахуванням їх дублювання; N - загальна кількість наявних у базі даних ТЗ. Зважаючи на те, що кількість наявних на ринку ТЗ обчислюється сотнями і постійно поповнюється, загальне число варіантів може бути дуже великим. Для зменшення числа можливих варіантів необхідно процес пошуку рішення розбити на два етапи:

а) вибір найкращого з ідентичних пристроїв;

б) визначення оптимального складу КТЗ.

Для реалізації першого етапу розроблено математичну модель вибору оптимального ТЗ із групи пристроїв, аналогічних за функціональним призначенням.

Сукупність параметрів технічного засобу можна представити у вигляді множини:

, (12)

де - -й параметр технічного засобу;

- номер параметра ТЗ;

- загальна кількість параметрів ТЗ.

Для приведення параметрів ТЗ до безрозмірного вигляду вводимо для кожної групи пристроїв нормативні показники і , що представляють, відповідно, найкраще і найгірше значення параметра узагальненого пристрою (УП). Узагальненим є пристрій певного функціонального призначення, який має множину параметрів з умовно нормативними значеннями.

Набір УП визначається множиною функцій охорони приміщень , набір параметрів УП може бути наданий у вигляді множини:

(13)

що є множиною пар чисел, які відповідають найкращому і найгіршому значенням - параметра УП, що виконує -у функцію охорони приміщення. Ці пари чисел визначаються на основі виразів:

(14)

(15)

Під час оптимізації вибору технічного засобу певного функціонального призначення застосовуємо адитивний критерій:

(16)

де - коефіцієнт вагомості u-го параметра;

- безрозмірна функція корисності, яка визначається за формулою:

, (17)

де - показник нелінійності.

Обмеженнями є:

а) коефіцієнти вагомості визначаються експертним шляхом. Їх сума дорівнює одиниці:

; (18)

б) і визначаються шляхом порівняння властивостей ТЗ певного призначення, які є в масиві вихідної інформації, відповідно до виразів (14) та (15);

в) показник ступеня визначається S-подібним законом розвитку систем. На сучасному етапі існує велика кількість систем аналогічного призначення, отже, приймаємо, що ми знаходимося в центральній частині S-подібної кривої функції корисності, тобто:

(19)

Далі розроблено математичну модель процесу ПППР під час формування складу КТЗ.

Ймовірність відмовлення КТЗ, визначається за формулою:

, (20)

де - ймовірність відмовлення -го елемента; - елемент набору предиката , який дорівнює одиниці, якщо s-й елемент може виконувати u-у функцію, і нулю в протилежному випадку; i - номер приміщення об'єкта охорони; - коефіцієнт, який дорівнює одиниці, якщо s-й ТЗ встановлено в i-му приміщенні; - кількість одиниць ТЗ із номером s у i-му приміщенні.

На третьому етапі особою, що приймає рішення (ОПР), визначається, чи всі критерії мають задовільне значення. У разі, коли значення критерію є неприйнятним, вводиться обмеження на його максимальну величину:

,

На четвертому кроці визначається нова область компромісів відповідно до введеного нового обмеження. Перед ОПР ставиться питання: чи припустиме збільшення мінімально можливих значень окремих критеріїв, що виникає під час визначення нової області припустимих значень. У випадку негативної відповіді необхідно змінити значення , яке прийняте раніше як задовільне для критерію , і визначити нове значення . У разі позитивної відповіді, процес завершується. Далі повторюються всі етапи, починаючи з четвер-того.

Наведені математичні моделі та алгоритм є основою для складання інформаційного та програмного забезпечення систем автоматизованого проектування комплексу технічних засобів системи безпеки об'єкта.

У п'ятому розділі наведений приклад реалізації ПППР на основі раніше розроблених моделей, алгоритмів і методик індивідуального проектування системи безпеки об'єкта.

Як приклад узятий сучасний комерційний банк. На підставі поверхового плану установи, відомостей про організаційну структуру банку здійснено математичне моделювання структури об'єкта охорони, визначено шляхи можливого розповсюдження позаштатної ситуації з урахуванням режиму роботи установи, взаємного просторового розташування приміщень об'єкта охорони, типів позаштатних ситуацій і рівнів доступу в приміщення, складу штатних співробітників і відвідувачів, що знаходяться на території установи.

Елементами підсистеми є: модуль авторизації доступу; база знань; модуль одержання знань; модуль пояснень; модуль підтримки логічних висновків; база даних; інтерфейс користувача; модуль оформлення документації.

У даному розділі розроблено типові алгоритми усунення позаштатних ситуацій, структуру КТЗ системи безпеки об'єкта, алгоритми зв'язку між ТЗ різних рівнів.

Основними характеристиками програмного комплексу (ПК) є: цикл збору інформації про систему безпеки - не більш 20 с; час виявлення позаштатних ситуацій - від 2 до 5 с; час аналізу позаштатних ситуацій - від 3 до 5 с; час складання плану розв'язання позаштатних ситуацій - від 5 до 10 с; час видачі плану локалізації, усунення позаштатної ситуації та відновлення працездатності системи - не більш 2 с; кількість приміщень об'єкта охорони - не більш 256.

Було здійснено більш ста дослідних прогонів ПК на базі Харківського обласного управління Національного банку України.

При тестуванні ПК як аналоги для порівняння обрані системи "E-FIELD" фірми Stellar (USA) і "Multi-guard 3000" фірми Allita (UK).

Тестові випробування показали, що робота ПК задовільна і за зазначеними характеристиками перевищує наведені аналоги на 25-50 %.

ВИСНОВКИ

У результаті виконання дисертаційної роботи для досягнення поставленої мети - розробки математичного і програмного забезпечення для автоматизації процесів синтезу систем безпеки об'єктів невиробничої сфери отримані такі найбільш важливі теоретичні і практичні результати.

1. Виявлено основні недоліки існуючих систем безпеки, а саме - автономність і недостатня гнучкість, обумовлені наявністю індивідуальних особливостей просторово-організаційної структури об'єкта охорони і великою розмаїтістю наявних на ринку технічних засобів.

Визначено актуальність розв'язання задач автоматизації процесу прийняття рішення оператором у разі виникнення позаштатної ситуації в об'єкті і проектування програмно-апаратних комплексів охоронних систем.

2. Розв'язано задачу параметричного синтезу підсистеми підтримки прийняття проектних рішень під час створення системи безпеки об'єкта. Вибір способу надання інформації про об'єкт охорони за допомогою алгебри кінцевих предикатів дозволив ефективно описати об'єкт проектування і забезпечити переклад виконаного опису на машинну мову.

3. Удосконалено математичні моделі надання знань про об'єкт охорони і технічні засоби програмно-апаратного комплексу охоронної системи за рахунок застосування АКП. Це дозволяє прогнозувати напрямки розповсюдження позаштатних ситуацій і використовувати метод багатокритеріального синтезу проектних рішень під час створення системи безпеки об'єкта.

4. Удосконалено математичні моделі прогнозування розповсюдження позаштатної ситуації й оцінки наслідків її виникнення за рахунок застосування АКП, що дає можливість розв'язати задачу оптимізації імовірності нанесення фізичного збитку людям і середньої величини матеріального збитку установі у разі виникнення позаштатної ситуації за допомогою методу лінійного програмування.

5. Удосконалено математичну модель і розроблено алгоритм підтримки прийняття рішення оператором з локалізації, усунення позаштатної ситуації і відновлення працездатності системи шляхом застосування принципу прийнятного ризику. Введення поняття поступки дозволило знизити жорсткість обмежень і оптимізувати процес підтримки прийняття рішення оператором.

6. Розроблено алгоритм процесу підтримки прийняття проектного рішення для формування комплексу технічних засобів системи безпеки об'єкта, заснований на дублюванні функцій охорони приміщень. Отримані результати дозволяють на підставі інформації про призначення, технічні характеристики і вартість технічних засобів, скласти перелік варіантів складу КТЗ і визначити оптимальний варіант відповідно до прийнятих критеріїв.

7. Розроблено укрупнену структуру підсистеми підтримки прийняття проектних рішень під час проектування системи безпеки об'єкта невиробничої сфери. Розроблено комплекс програм, що забезпечує підтримку прийняття рішення оператором під час функціонування системи безпеки об'єкта.

8. Виконано тестові випробування розробленого програмного комплексу в складі системи безпеки Харківського обласного управління Національного банку України. Отримані результати у вигляді моделей, алгоритмів і програмних засобів впроваджені в навчальний процес ХТУРЕ.

Результати роботи рекомендовано до впровадження в організаціях, що займаються розробкою та супроводженням систем безпеки об'єктів невиробничої сфери.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Невлюдов И.Ш., Аль-Мохадмех Зафер, Тучин О.В. Разработка алгоритма работы коммутатора датчиков первичной информации системы управления безопасностью объекта // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - Харьков: ХТУРЭ, 2000. - Вып. 113. - С. 148-154.

2. Тучин О.В., Карпов Г.В., Аль-Мохадмех Зафер. Методика анализа объекта проектирования при создании системы безопасности // Вестник ХГПУ. - Харьков, 2000. - Вып. 125. - С. 46-51.

3. Аль-Мохадмех Зафер. Система управления безопасностью учреждения. // Вестник ХГПУ. - Харьков, 2000. - Вып. 127. - С. 166-171.

4. Невлюдов И.Ш., Аль-Мохадмех Зафер, Тучин О.В. "Программно-аппаратный комплекс управления системой безопасности объекта" // Технология и приборостроение. - 2000, №1 - С. 51-55.

5. Невлюдов И.Ш., Аль-Мохадмех Зафер, Тучин О.В. Многокритериальный выбор проектных решений при создании системы безопасности объекта //Вестник Инженерной академии Украины. - 2001. - № 3, ч. 1. - С. 63-66.

6. Аль-Мохадмех Зафер. Автоматизация проектирования комплекса технических средств системы безопасности объекта // 5-й Международный молодежный форум "Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке": Сб. научных трудов. Ч. 1. - Харьков: ХТУРЭ. - 2001. С. 225-226.

АНОТАЦІЯ

Аль Мохадмех Зафер. Підсистема підтримки прийняття проектних рішень при створенні систем безпеки об'єктів невиробничої сфери. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук спеціальності 05.13.12 - системи автоматизації проектувальних робіт. - Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, Харків, 2001.

Дисертація присвячена розробці підсистеми підтримки прийняття проектних рішень (ПППР) при створенні систем безпеки об'єктів невиробничої сфери на стадії проектування, модернізації і функціонування. Удосконалено математичні моделі надання знань про об'єкт охорони і технічних засобів (ТЗ) програмно-апаратного комплексу охоронної системи за рахунок застосування алгебри кінцевих предикатів (АКП). Удосконалено математичну модель прогнозування розповсюдження позаштатної ситуації. Удосконалено математичну модель оцінки наслідків виникнення позаштатної ситуації за рахунок застосування АКП. Удосконалено математичну модель процесу підтримки прийняття рішення оператором з локалізації, усунення позаштатної ситуації і відновлення працездатності системи шляхом застосування принципу прийнятного ризику. Запропоновано удосконалений метод багатокритеріального синтезу проектних рішень під час формування складу КТЗ. Розроблено структуру і програмне забезпечення підсистеми ПППР при створенні системи безпеки об'єкта, у яких реалізовані запропоновані математичні моделі й алгоритми.

Ключові слова: система безпеки, параметрична оптимізація, метод справедливої поступки, згортка векторного критерію, алгебра кінцевих предикатів, позаштатна ситуація, система підготовки прийняття рішення, ранжирування ситуацій, комплекс технічних засобів.

АННОТАЦИЯ

Аль Мохадмех Зафер. Подсистема поддержки принятия проектных решений при создании систем безопасности объектов непроизводственной сферы. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук специальности 05.13.12 - системы автоматизации проектных работ. - Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники, Харьков, 2001.

Диссертация посвящена разработке подсистемы поддержки принятия проектных решений при создании систем безопасности объектов непроизводственной сферы на стадии проектирования, модернизации и функционирования.

Проведен анализ существующих методов решения задачи структурно-параметрического синтеза охранных систем, который позволил определить принципы построения эффективного математического и программного обеспечения для решения задач синтеза программно-аппаратных комплексов систем безопасности объектов непроизводственной сферы.

Основные результаты работы, выносимые на защиту:

а) математические модели представления знаний об объекте охраны и технических средствах (ТС) программно-аппаратного комплекса охранной системы за счет применения алгебры конечных предикатов (АКП). Это позволяет прогнозировать направления развития нештатных ситуаций и использовать метод многокритериального синтеза проектных решений при создании системы безопасности объекта;

б) математическая модель прогнозирования развития нештатной ситуации за счет использования принципа разделения объекта охраны по уровням доступа, что позволило ограничить рассмотрение возможных направлений ее развития группой помещений с заданным уровнем доступа и исключить проникновение в служебные помещения посторонних лиц;

в) математическая модель оценки последствий возникновения нештатной ситуации за счет применения АКП, что позволило решить задачу оптимизации вероятности нанесения ущерба жизни и здоровью людей и величины материального ущерба, причиняемого учреждению;

г) математическая модель процесса поддержки принятия решения оператором по локализации, устранению нештатной ситуации и восстановлению работоспособности системы путем применения принципа приемлемого риска, что позволило снизить жесткость ограничений и оптимизировать процесс поддержки принятия решения оператором;

д) усовершенствованный метод многокритериального синтеза проектных решений путем разбиения процесса оптимизации состава комплекса технических средств (КТС) на два уровня: предварительный выбор оптимального ТС определенного функционального назначения и оптимизация структуры КТС, что позволило снизить затраты на его проектирование.

Практическое значение полученных результатов определяется:

а) разработкой методики анализа пространственно-организационной структуры объекта охраны и алгоритма поддержки принятия решения оператором при возникновении нештатной ситуации, в котором реализованы разработанные математические модели. Это позволяет на основе информации о типе нештатной ситуации, текущем состоянии помещений учреждения и наличии в них людей построить оптимальный план разрешения нештатной ситуации;

б) разработкой методики и алгоритма поддержки принятия проектных решений при формировании состава КТС системы безопасности объекта. Данный алгоритм позволяет на основании информации о назначении, технических характеристиках и стоимости ТС определить оптимальный состав КТС в соответствии с принятыми критериями;

в) разработкой структуры и программного обеспечения подсистемы поддержки принятия проектных решений при создании системы безопасности объекта, в которых реализованы предложенные математические модели и алгоритмы. Это позволит за счет повышения степени автоматизации проектных работ повысить безопасность объекта и снизить затраты на его проектирование.

Разработанные математические модели, алгоритмы и программное обеспечение, могут быть использованы при проектировании систем безопасности объекта непроизводственной сферы. Применение разработанных средств позволит за счет автоматизации процессов проектирования и принятия решений повысить безопасность объекта охраны путем снижения степени опасности нанесения ущерба здоровью и жизни людей и материальных затрат, вызванных нештатными ситуациями на объекте охраны; снизить затраты времени на проектирование и повысить качество системы безопасности объекта охраны.

Ключевые слова: система безопасности, параметрическая оптимизация, метод справедливой уступки, свертка векторного критерия, алгебра конечных предикатов, нештатная ситуация, система подготовки принятия решения, ранжирование ситуаций, комплекс технических средств.

ABSTRACT

Al-Makhadmee Zafer. Project Decision-making Support Subsystem at Creating Security Systems of Non-productive Sphere Objects. - Manuscript.

Dissertation for Ph.D. in Engineering specializing in Computer-aided Design Systems (05.13.12). - Kharkiv State Technical University of Radio Electronics, Kharkiv, 2001.

Dissertation is devoted to developing the Project Decision-making Support Subsystem (PDMS) at creating security systems of non-productive sphere objects at the stage of design, modernization and functioning. Improved the mathematical models of giving knowledge about the secured object and facilities of the security system software-hardware complex by using Algebra of Final Predicates (AFP). Improved the mathematical model of forecasting the extraordinary situation distribution. Improved the mathematical model of assessment of outcomes of the extraordinary situation using the AFP. Improved the mathematical model of the decision-making support process by the operator on localization, elimination of extraordinary situation and recovery of system efficiency using the principle of acceptable risk. Proposed the improved method of a multi-criteria synthesis of project decisions while forming the composition of the facility complex. Developed the structure and software of the PDMS subsystem at crating the object security system, that implement the proposed mathematical models and algorithms.

Key words: security system, parametric optimization, fair cession method, vector criteria package, algebra of final predicates, extraordinary situation, decision-making preparation system, situation rating, facility complex.

Размещено на Allbest.ru

...