Інформаційна технологія контролю та управління діяльністю біооб’єктів у підводному середовищі

Визначено та узгоджено інформативні параметри потоків і каналів обміну інформацією (г/а, радіо, кабельний, телевізійний, оптичний) в підсистемах контролю, біотелеметрії, телекомунікації та управління підводною діяльністю біооб'єктів. Розроблено технічні засоби для дистанційного контролю та управ-ління діяльністю біооб'єктів: структуру катерного блоку управління підводними діями навченого дельфіна у відкритій акваторії, комплексну систему зв'язку з використанням г/а, радіо і оптичного каналу, підсистему підводного відео-конт-ролю з засобами кабельного телефонного і мовного ЗПЗ. Узгоджено параметри команд управління біооб'єктами, технічними засобами (наприклад, управління з ЦПУ рухом КЛ і РК, включення ГМ: «Включення ГМ» - F1F2, «Ліво» - F1F1, «Право» - F2F2, «Зміна галсу» - F2F1, F1 = 5кГц, F2 = 8 кГц, ПІС, тривалість команд - 10мс) і частотні діапазони дії підсистем, які функціонують в режимах СМВР, ПБТС і СМПР. Створено технічні засоби профілактики стомлення люди-ни-оператора і водолаза від фізичних навантажень під час проведення профе-сійної діяльності у складі комплексної БПБТС.

У п'ятому розділі наведено створені зразки технічних засобів для реалі-зації розробленої ІТ контролю та управління діяльністю біооб'єктів під водою: підсистеми дистанційного контролю та управління підводними діями, корекції стану водолаза, засоби мовного ЗПЗ дальньої і ближньої дії, а також з викорис-танням портативного РГАБ-Р, підводні біотелеметричні системи з мікропро-цесорними блоками і засоби управління діями водолаза, базові модулі системи орієнтування водолаза під водою і підсистеми відео-контролю для об'єктивіза-ції інформації про підводні дії біооб'єктів, зразок багатоканальної БТМС-Т виміру температури шкіри і тіла водолаза, базові модулі ПКДК з водолазним декомпресиметром. Розроблено засоби контролю ФС і дій дельфіна під водою, пристрій корекції руху дельфіна на поверхні, пристрій відбору проб видихува-ного навченим дельфіном повітря, радіо-антенний пристрій для використання на дельфінах, пристрій для позначення ПО, автономний пристрій з акустичною системою орієнтування для вивчення великих китоподібних. Результати випро-бувань у натурних антарктичних, морських і річкових умовах створених зразків систем і засобів для забезпечення контролю та управління станами і підводни-ми діями біооб'єктів свідчать про ефективність застосування розроблених апа-ратно-технічних засобів. інформаційний біотехнічний водолаз підводний

Розроблено водолазний мікропроцесорний блок (ВМПБ) 2-й варіант ПВБ, який здійснює контроль ЧП і ЧД, Т° видихуваного водолазом повітря, глибини занурення (Н) методом «в допуску-поза допуском», формує інформаційний телеметрричний блок передачі у ГКЗ на приймач біотелеметричної системи ЦПУ, здійснює вироблення сигналів управління діями водолаза. Забезпечує його аварійний підйом на поверхню при виході за діапазон допустимих значень (ЧП,ЧД,Н,Т°) залежно від дій водолаза на подані йому управляючі команди. Після підйому водолаза виробляється сигнали аварійного ГМ для визначення його знаходження на поверхні. Застосування однокристальної мікро-ЕОМ (ОМЕОМ) КМ1816ВЕ48 забезпечує необхідні характеристики пристрою і гнуч-кий його алгоритм дії. Контроль фізіологічних параметрів водолаза здійсню-ється телесигналізацією (ТС) показників ЧП і ЧД, Т° при їх виході за діапазон допустимих значень. При видачі лише якісної інформації про значення пара-метрів водолаза спрощується контроль і структура БТМС. Для передачі теле-метричної інформації під водою використовується ГКЗ діапазону 5-100кГц. Структурна схема ВМПБ (рис. 16) вміщує ОМЕОМ; устрій виміру глибини занурення (УВГЗ); датчик тиску (ДТ); вихідний регістр УВГЗ (RGн); вимірювач ЧП (ВЧП); електроди (Е1,Е2,Е3); вихідний регістр (RGчп) ВЧП; вимірювач ЧД (ВЧД); автоматичний клапан вдиху/видиху (АКВ); вихідний регістр ВЧД (RGчд); дешифратор адреси (ДШа); генератор сигналів (ГС); головні телефони водолаза (ГТ); г/а антену (ГА); генератор опірної частоти (Гоп); зовнішній контакт (КТ); рятувальний устрій (РУ); блок керування (БК); кнопку водолаза (КВ); тригер (Т); датчик температури (ДТм); температурний сигналізатор (ТС). Дія ВМПБ здійснюється програмою перепрограмуємого запам'ятовуючого устрою ОМЕОМ. Управління дією УВГЗ, ВЧП і ВЧД - за допомогою ДШа, з'йом інформації з виходів RGн, RGчп і RGчд - через 8-розрядний двохнаправ-лений порт даних Ро. В режимі роботи з резидентною пам'яттю дані порту Ро приймаються при видачі сигналу . Управління роботою ГС, РУ і тригера КВ - через 8-розрядний вихідний порт Р2 фіксації даних. Дані, які присутні на виходах порту, можуть змінюватись тільки новою видачею за командою OUTL. Кожна видача супроводжується занесенням даних в клямку порту. Прийом інформації від ТС, Т, КТ і БК проводиться на вхідний порт Р1.

ВМПБ забезпечує: високу завадостійкість до широкого класу завад (фізіологіч-них, апаратурних, зовнішніх), мінімальний вплив передавача на людину, життє-діяльність водолаза, вироблення сигналів управління його діями, формування інформаційного блоку в ГКЗ, підйом водолаза на поверхню з роботою аварій-ного г/а маяка; можливість зміни алгоритму дії ВМПБ, простоту дії. Інформа-тивні параметри (ЧП, ЧД, Т°, Н) «в допуску» - в ГКЗ звучить частота F4; «поза допуском» - частота F5. Структури г/а сигналів сформованих в ВМПБ і пере-даних в ГКЗ на приймальний комплекс БТМС здійснюється частотно - маніпу-льованими (ЧМП) імпульсними сигналами (ІС) з використанням пасивних пауз між ними. Тривалість імпульсу: Ті = 100мс, паузи: Тп = 100мс; число імпульсів в блоці: Nі = 5; тривалість паузи між блоками: Тпб = 2,1с. Для управління діями водолаза використані сигнальні подразники, які за своїми інформативними параметрами контрастні між собою і розташовані в частотному діапазоні найкращого слухового сприйняття. Для контролю ПФС водолаза формується сигнал С1, що має два ІС з частотним заповненням (F1=5кГц) тривалістю Ті по 300мс кожний з паузою між ними Тп = 400мс. Повторення сигналу С1 здій-снюється через кожні 15с (можливе зменшення частоти повторення залежно від задач контролю). Сигнал С2 (Ті=2с, Тп=1,0с, F2=7кГц) служить для корекції ПФС водолаза шляхом дії на його сенсорні входи форсованого рівня сигналу. При неможливості корекції ПФС водолаза ВМПБ через певний час автома-тично активує рятувальний пристрій (РП) для підйому водолаза на поверхню. Для попередження водолаза про наближення до забороненого значення глиби-ни занурення Нзаб на глибині (Н > Нкр), яке відповідає критичному значенню, формується сигнал С3-послідовність ЧМП - ІС з інформативними параметрами: Ті=300мс; F3 = 9кГц; Тп = 100мс; Nімп.= 5. Тривалість паузи між черговими сигналами С3 - 1,1с. Сигнали С1, С2, С3 надходять на сенсорні входи водолаза через головні телефони, а інформаційний блок - з виходу г/а антени через ГКЗ надходить до приймача БТМС.

Додатки містять акти впровадження дисертаційних досліджень, в окре-мій книзі - оцінку впливу гідрологічних умов і погрішностей, виміру відда-лення г/а маяка від приймальних акустичних антен РГАБ, технічну та алго-ритмічну реалізацію створених зразків підводних систем і засобів, протоколи випробувань розроблених і виготовлених підводних зразків систем і засобів у різних гідрологічних і кліматичних натурних умовах.

ВИСНОВКИ

Сукупність отриманих в дисертаційній роботі результатів забезпечує розв'язання актуальної наукової проблеми розвитку теоретичних засад щодо створення комплексної багатофункціональної підводної біотехнічної системи для дій у різних режимах з інформаційною технологією контролю та управлін-ня діяльністю біооб'єктів під водою з її модифікаціями для забезпечення ефективності водолазної діяльності та дій залучених до підводних робіт дельфі-нів, де головною ознакою є можливість структурно-модульної перебудови комплексу технічних засобів, яка дозволяє суттєво підвищити ефективність і безпеку проведення окремих і спільних підводних робіт водолазами і навчени-ми дельфінами.

1. Розроблена інформаційна технологія контролю та управління діяльніс-тю біооб'єктів у підводному середовищі з її модифікаціями дії створеної комп-лексної багатофункціональної підводної біотехнічної системи з режимами системи моніторингу водолазних робіт, підводних біотехнічних систем із залученням навчених дельфінів і системи моніторингу спільних підводних робіт водолаза і навченого дельфіна дозволяє суттєво підвищити ефективність проведення підводних робіт.

2. Сформований комплекс інформаційних акустичних команд управління діями дельфіна на базі його природних комунікаційно-емоційних сигналів враховує особливості інформаційних процесів взаємодії з людиною-оператором і управління поведінкою (діями, рухом) навченого дельфіна у режимах підвод-них біотехнічних систем і підвищує ефективність цієї взаємодії, а обрані інфор-мативні параметри сигналів дельфіна для контролю його акустичної активності всередині вольєри дозволяють людині-оператору підводної біотехнічної систе-ми точно визначити факт виявлення дельфіном зовнішніх рухливих підводних біооб'єктів, збільшуючи дальність до 800м.

3. Створена інформаційна система дистанційного контролю за діяльністю та функціональним станом людини і навченого дельфіна під водою, яка поєднує біологічні і технічні елементи, підвищує ефективність інформаційних процесів взаємодії водолаза і дельфіна з людиною-оператором і спеціалізованого контро-лю за динамічними процесами біооб'єктів через систему технічних засобів прямого і зворотного зв'язку та пpимусового впливу безпосередньо на рухливі підводні біооб'єкти з відстаней до 2000м.

4. Розроблені алгоритми прийняття рішення щодо участі водолазів і дельфінів у складі багатофункціональної підводної біотехнічної системи, які базуються на розроблених інформаційних моделях їх функціонального стану з виділеними його рівнями та інформативними фізіологічними і психофізіоло-гічними параметрами, дозволяють здійснювати дистанційний оперативний контроль їх функціонального стану, дистанційну взаємодію, управління та корекцію стану водолаза під водою, що підвищує ефективність і безпеку прове-дення підводних досліджень і робіт біооб'єктами.

5. Застосування розроблених пристроїв з використанням комплексних позитивних впливів на людину вібростимуляції, масажу, температури і витягу-вання хребта у всіх його відділах, істотно підвищує ефективність профілак-тичних, стимуляційних, реабілітаційних і релаксаційних заходів, які забезпечу-ють високу ефективність профілактики стомлення людини-оператора і водолаза від фізичних навантажень, підвищують їх працездатність.

6. Розроблені методи і засоби контролю функціонального стану і дій дельфіна під водою, системи визначення дельфіном із вольєри напряму на підводний біооб'єкт, методи і засоби корекції руху дельфіна у відкритій аквато-рії, відбору проб видихуваного повітря, радіо-антенного пристрою на дельфі-нах, позначення місцезнаходження підводних об'єктів, автономний пристрій з акустичною системою орієнтування для вивчення китоподібних забезпечують можливість ефективного дистанційного контролю за підводною діяльністю та функціональним станом навченого дельфіна.

7. Для підвищення ефективності підводної діяльності та безпеки вико-нання підводних робіт водолазами і навченими дельфінами, інформаційних процесів взаємодії водолаза і людини-оператора на поверхні необхідно вико-ристовувати розроблені методи і випробувані у натурних умовах засоби мовно-го звукопідводного зв'язку дальньої та ближньої дії, з використанням порта-тивного радіогідроакустичного буя-ретранслятора, багатоканальної біотеле-метричної системи виміру температури шкіри і тіла водолаза, комплексних засобів відео-контролю, орієнтування і декомпресійного контролю водолазів на глибинах до 100м.

8. Застосування створених зразків технічних систем і засобів як складової частини розробленої інформаційної технології, а саме засобів водолазного спорядження, біосенсорних пристроїв, зв'язку, підводного орієнтування, деком-пресійного і відео-контролю, біотелеметрії, телекомунікації, захисту людини від впливів гіпербарії, гіпертермії та утоплення, підвищує інформативність оперативної взаємодії та безпеку проведення людиною підводних робіт.

9. Комплексне використання розробленої багатофункціональної підводної біотехнічної системи з її адаптацією до гідрології акваторії району, оператив-ною зміною конфігурації, з можливістю розширення району підводних робіт з дією у різних режимах, з одного боку, та створеної інформаційної технології з її модифікаціями, засобів дистанційного контролю за підводною діяльністю, функціональним станом людини і навчених дельфінів, дистанційне управління та корекція їх дій, з іншого боку, створює більш безпечні, фізіологічно припус-тимі умови для підводного перебування людини та її порятунку і, як наслідок, більш ефективну діяльність біооб'єктів у підводному середовищі.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Інформаційні технології, методи та засоби для підводних досліджень і робіт: [монографія] / [Ю.А.Попадюха, О.А.Федотов, С.Г. Яковлєв, В.М. Ільїн, Ю.П. Горго] - К.: ПВП «Задруга», 2008. - 540 с.

2. Попадюха Ю.А. Інформаційні технології та біофізичні оцінки діяль-ності операторів в біотехнічних системах: [монографія] / Ю.А.Попадюха, Ю.П. Горго - К.: ПВП «Задруга», 2008. - 199 с.

3. Попадюха Ю.А. Створення апаратно-програмного комплексу моніто-рингу стану та дій водолаза під водою // Проблемні питання будівництва ВМС, розвитку озброєння та військової техніки. Збірник наукових праць Севасто-польського військово-морського інституту. - 1998. - № 3. - С. 584 - 589.

4. Попадюха Ю.А. Создание отечественных водолазных средств связи: реальность и перспективы //Арсенал ХХІ століття. - 2000. - № 3-4. - С. 48 - 53.

5. Попадюха Ю.А. Многоканальная биотелеметрическая система измере-ния температуры тела // Электроника и связь. - 2001. - № 10. - С. 39 - 42.

6. Пешков В.П. Перспективные методы приема и обработки гидроакус-тической информации / В.П. Пешков, Ю.А. Попадюха // Проблемы создания новых машин и технологий. Научные труды Кременчугского государственного политехнического университета. - 2001. - № 1 (10). - С. 274 - 278.

7. Ильин В.Н. Аппаратно - программный комплекс ритмографической оценки функционального состояния организма человека / В.Н. Ильин, Ю.А. Попадюха, Ю.В. Кравченко // Электроника и связь. - 2001. - № 12. - С. 69 - 71.

8. Попадюха Ю.А. Методы определения уровня функциональной под-вижности нервных процессов и перспективы их развития / Ю.А. Попадюха, Ю.В. Кравченко // Электроника и связь. - 2001. - № 13. - С. 47 - 49.

9. Яковлев С.Г. Гидроакустическая система передачи цифровой биоте-леметрической информации / С.Г. Яковлев, Ю.А. Попадюха, О.В. Савич // Электроника и связь. - 2002. - № 14. - С. 152 - 154.

10. Афанасьева Е.С. Цитогенетические методы оценки нестабильности генома участников антарктических экспедиций / Е.С. Афанасьева, В.Ф. Безру-ков, Е.В. Моисеенко, Ю.А.Попадюха, С.Р. Рушковский // Электроника и связь. - 2002. - № 16. - С. 120 - 122.

11. Попадюха Ю.А. Мобільний біотехнічний водолазний тренажерний комплекс // Электроника и связь. - 2003. - № 18. - С. 28 - 30.

12. Буцька Л.В. Оцінка перспективи використання електропунктурних показників для відстеження змін функціонального стану спортсменів високих кваліфікацій / Л.В. Буцька, Ю.А. Попадюха // Электроника и связь. - 2003. - № 19. - С. 140 - 145.

13. Попадюха Ю.А. Оценка влияния гидрологических условий при разра-ботке системы мониторинга водолазных работ // Электроника и связь. - 2003. - № 20. - С. 196 - 203.

14. Попадюха Ю.А. Багатофункціональна система біотехнічного забезпе-чення водолазної підготовки та спеціальних підводних робіт // Збірник науко-вих праць Севастопольського військово-морського інституту. - 2004. - № 1 (4). - С. 252 - 260.

15. Попадюха Ю.А. Особенности применения аппаратов информацион-но-волновой и ДЭНС-терапии в реабилитации водолазов / Ю.А. Попадюха, В.Н. Ильин // Электроника и связь. - К., 2005. - Ч. 1. - С. 38 - 42.

16. Попадюха Ю.А. Перспективы практического использования аппара-тов ДЭНС-терапии в подготовке и восстановлении спортсменов силовых видов спорта / Ю.А. Попадюха, С.А. Сычев, С.В. Шалда // Электроника и связь. - К., 2005. - Ч. 2. - С. 47 - 49.

17. Станишевская Ж.Ф. Перспективы использования нетрадиционных методов и средств в профилактике и лечении остеохондроза / Ж.Ф. Станишев-ская, Ю.А. Попадюха // Электроника и связь. - К., 2006. - Ч. 2. - С. 66 - 71.

18. А.с. 252820 СССР, МКИ А01К 15/00; В63С 9/00. Устройство ограни-чения подвижности дельфина на водной поверхности / Ю.А.Попадюха, В.Т. Петров (СССР). - № 3146692; заявл. 21.05.86; зарег. 01.04.87.

19. А.с. 267049 СССР, МКИ А61D 17/00. Устройство для забора проб выдыхаемого воздуха морским животным / Ю.А.Попадюха (СССР). - № 3140860; заявл. 21.04.86; зарег. 04.01.88.

20. А.с. 267189 СССР, МКИ H 01Q 1/34. Антенное устройство для использования на морских млекопитающих / Ю.А.Попадюха (СССР). - № 3150954; заявл. 10.09.86; зарег. 04.01.88.

21. А.с. 317437 СССР, МКИ B 63C 7/26; H01 Q 1/34. Устройство для обозначения местонахождения подводных объектов / Ю.А.Попадюха (СССР). - № 4521921; заявл. 09.10.89; зарег. 01.08.90.

22. Пат. 10318 А Україна, МПК А47С/02; А63В22/06. Крісло оператора сполученого впливу / Петрушевський І.І., Канішевський С.М., Смоляк Ю.М, Попадюха Ю.А.; заявник і патентовласник Петрушевський І.І. - № 94076145, заявл. 11.07.94; опубл. 25.12.96, Бюл. № 4.

23. Пат. 10318 С1 Україна, МПК А47С/02; А63В22/06. Крісло оператора сумісного впливу / Петрушевський І.І., Канішевський С.М., Смоляк Ю.М, Попадюха Ю.А.; заявник і патентовласник Петрушевський І.І. - № 94076145, заявл. 11.07.94; опубл. 12.11.99, Бюл. № 7.

24. Пат. 46955 Україна, МПК В23В35/22. Автономний пристрій з акус-тичною системою орієнтування для вивчення великих китоподібних / Козак В.А, Попадюха Ю.А., Гурчик І.М., Шпет Н.Г.; заявник і патентовласник НТУУ «КПІ» - № 2000084778, заявл. 10.08.00; опубл. 17.06.02, Бюл. № 6.

25. Пат. 72466 Україна, МПК А61Н1/00; А61Н1/02, А63В23/02. Рекреа-ційно-корегуючий пристрій / Петрушевський І.І., Канішевський С.М., Попадю-ха Ю.А., Сичов С.О.; заявник і патентовласник Петрушевський І.І. - № 2001010322, заявл. 15.01.01; опубл. 15.03.05, Бюл. № 3.

26. Пат.75670 Україна, МПК А61Н1/00; А63В22/06, А63В23/00. Ванний профілактично-лікувальний рекреатор / Петрушевський І.І., Розорінов Г.М. Попадюха Ю.А.; заявник і патентовласник Петрушевський І.І. - № 2004010094, заявл. 08.01.04; опубл. 15.05.06, Бюл. № 5.

27. Ільїн В.М. Основи гіпербаричної фізіології дихання: [навч. посібник] / В.М.Ільїн, Ю.А. Попадюха, В.І. Головін - К.: ІВЦ «Політехніка», 2001. - 96 с.

28. Фізична реабілітація після підводних занурювань: [навч. посібник] / В.М.Ільїн, Ю.А.Попадюха, Ю.М.Андрійчук, С.О.Сичов. - К.: ІВЦ «Видавниц-тво «Політехніка», 2003. - 176 с.

29. Физическая работоспособность человека: оценка и коррекция, биорит-мологические аспекты: Учебное пособие / [В.Н. Ильин, Ю.А Попадюха, Ю.А. Бородин, А.И.Дмитрук, Д.С. Мельников] - К.: ООО «Полипром», 2008. - 132 с.

30. Борисов И.К. Способы крепления некоторых устройств на животных / И.К. Борисов, В.Б. Деулин, И.А. Москвина-Тарханова, О.П. Петров, Ю.А.Попа-дюха // Методология и техника подготовки морских животных при выполнении практических задач в процессе их использования. - 1986. - С. 24 - 28.

31. Борисов И.К. Факторы, влияющие на стабильность работы дельфина в составе БТС борьбы с ПДСС / И.К. Борисов, В.Б. Деулин, И.А. Москвина-Тарханова, О.П. Петров, В.С. Петрушин, Ю.А. Попадюха, В.В. Фокина // Мето-дология и техника подготовки морских животных при выполнении практичес-ких задач в процессе их использования. - 1986. - С. 66 - 69.

32. Попадюха Ю.А. «Шторм» в Казачьей бухте // Дельфин. - 1996. - С. 129 - 131.

33. Попадюха Ю.А. Методы и средства обеспечения подводно-техничес-ких работ, индивидуального мониторинга функционального состояния челове-ка в экстремальных условиях Антарктики // First Ukrainian Antarctic Meeting «Five Years of Ukrainian Antarctic Research». - 2001. - MPh7-P.

34. Попадюха Ю.А. Водолазна гідроакустична система з режимом захисту мовної та телеметричної інформації / Ю.А. Попадюха, О.А. Федотов, С.Г. Яковлев // Правове, нормативне та метрологічне забезпечення системи захисту інформації в Україні. - 2001. - С. 110 - 112.

35. Попадюха Ю.А. Исследование методов и средств обеспечения под-водно-технических работ и индивидуального мониторинга функционального состояния человека в экстремальных условиях Антарктики // Бюлетень Україн-ського Антарктичного центру. - 2002. - №.4. - С. 217 - 221.

36. Попадюха Ю.А. Применение нетрадиционных средств в профилакти-ке остеохондроза у спортсменов силовых видов спорта / Ю.А. Попадюха, С.А. Сычев // Педагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного вихо-вання і спорту. - 2007. - № 5. - С. 170 - 175.

37. Попадюха Ю.А. Мобільна інформаційна система моніторингу та коригування дій людини під водою в умовах басейну // Педагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і спорту. - 2008. - № 4. - С. 90 - 95.

38. Попадюха Ю.А. Інформаційна технологія управління діяльністю біологічних об'єктів у складі багатофункціональної біотехнічної системи моні-торингу підводних робіт // Матеріали X Міжнародної конференції з біоніки та прикладної біофізики. - 2008. - С. 49 - 50.

39. Попадюха Ю.А. Інформаційна технологія управління функціональ-ним станом і діяльністю біологічних об'єктів у водному середовищі // Матеріа-ли ХV Міжнародної конференції з автоматичного управління. - 2008. - С. 895

40. Кравченко Ю.В. Вплив високогірної гіпоксії на ступінь десинхро-нізації зорово-моторної та серцевої діяльності людини / Ю.В. Кравченко, В.М. Ільїн, М.М. Михайлович, С.Б. Коваль, Ю.А. Попадюха // Медична інформатика та інженерія. - 2009. - № 1. - С. 16 - 20.

41. Горго Ю.П. Коефіцієнт оцінок якості роботи операторів у комплексах «людина-машина» / Ю.П. Горго, Ю.А. Попадюха, А.М. Токар // Проблеми ство-рення, розвитку та застосування інформаційних систем спеціального призна-чення. Тези доповідей міжвузівської науково-практичної конференції - Жито-мир, - 2009. - Ч. 2. - С. 22 - 24.

АНОТАЦІЇ

Попадюха Ю.А. Інформаційна технологія контролю та управління діяльністю біооб'єктів у підводному середовищі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.09 - медична і біологічна інформатика та кібернетика. - Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій та систем НАН і МОН України, Київ, 2009.

Дисертація присвячена розвитку теоретичної та інструментальної бази створення багатофункціональної підводної біотехнічної системи з трьома режи-мами дії та вперше розробленою інформаційною технологією контролю та управління діями біооб'єктів під водою. Здійснено нове наукове вирішення проблеми синтезу системи з її модульною зміною, адаптацією до гідрології району і технологією, що підвищує ефективність та безпеку дій водолазів і дельфінів. Розроблено алгоритми дії системи у різних режимах, інформаційні моделі функціонального стану водолаза і дельфіна, методи і засоби контролю стану і дій, корекції руху, алгоритми прийняття рішень з дій біооб'єктів. Роз-роблено технічні засоби забезпечення інформаційної технології, проведено експериментальні дослідження, отримано максимальні відстані дії дистанцій-ного контролю та управління водолазом, підводного орієнтування у 2000м, підвищено до 800м виявлення дельфіном із вольєри не озвученого біооб'єкта, забезпечено управління рухом надводного об'єкта на відстанях 800м в акваторії з глибинами 20-35м.

Ключові слова: підводна біотехнічна система, інформаційна технологія, моніторинг, водолаз, підводне середовище, дельфін, зв'язок, управління, контроль, функціональний стан.

Попадюха Ю.А. Информационная технология контроля и управления деятельностью биообъектов в подводной среде. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.09 - медицинская и биологическая информатика и кибер-нетика. - Международный научно-учебный центр информационных технологий и систем НАН и МОН Украины, Киев, 2009.

Диссертация посвящена развитию теоретической и инструментальной базы создания, исследования комплексной многофункциональной подводной биотехнической системы с возможностью ее работы в режимах системы мони-торинга водолазных работ, подводных биотехнических систем с привлечением обученных дельфинов и системы мониторинга подводных работ водолаза совместно с обученным дельфином и использованием разработанной информа-ционной технологии (с тремя модификациями) контроля и управления деятель-ностью биообъектов в подводной среде.

Впервые выполнено новое научное решение проблемы создания комплек-сной многофункциональной подводной биотехнической системы с ее работой в режимах системы мониторинга водолазных работ, подводных биотехнических систем с привлечением обученных дельфинов и системы мониторинга подвод-ных работ водолаза совместно с обученным дельфином и адаптацией системы к гидрологии района, с возможностью за счет модульной перестройки и впервые созданной и реализованной информационной технологии контроля и управле-ния деятельностью биообъектов (с ее модификациями), повысить эффектив-ность и безопасность водолазной деятельности, использования обученных дель-финов в подводных исследованиях и работах.

Разработаны алгоритмы действия комплексной многофункциональной подводной биотехнической системы в режимах системы мониторинга водолаз-ных работ, подводных биотехнических систем с обученными дельфинами и системы мониторинга подводных работ водолаза совместно с дельфином, которые могут работать в стационарном, позиционно-маневренном, мобильном и автономном по вызову вариантах. Определены и согласованы информатив-ные параметры потоков и каналов обмена информацией, биотехнические характеристики системы, разработаны методы определения относительных координат и коррекции трассы движения озвученных надводных и подводных подвижных объектов (водолаз, дельфин, катер обеспечения), сформированы уровни функционального и психофизиологического состояния биообъектов, определены основные параметры для оперативного контроля, разработаны информационные модели функционального состояния водолаза под водой и обученного дельфина, алгоритмы принятия решения об их дальнейшем участии в выполнении работ в различных режимах и вариантах действия в составе многофункциональной подводной биотехнической системы.

Разработаны методы и средства контроля функционального состояния и действий под водой водолаза и обученного дельфина, системы определения дельфином из вольера направления на внешний подвижный не озвученный подводный биообъект, созданы технологии и средства коррекции движения дельфина на поверхности, устройство для отбора проб выдыхаемого воздуха дельфином, находящегося в свободном плавании в открытой акватории, радио-антенного устройства для использования на дельфинах при передаче инфор-мации с гидробионта в открытой акватории, средства обозначения местонахож-дения различных типов подводных объектов на дне и в толще воды, автономное устройство с акустической системой ориентации для изучения китообразных. Развита и дополнена информационная технология синтеза акустических команд управления поведением (движением, действиями) обученного дельфина, синте-зированные на базе его естественных сигналов, определены параметры лока-ционных сигналов дельфина для контроля его акустической активности внутри вольера с целью определения факта обнаружения не озвученных подводных подвижных биообъектов.

Для реализации разработанной информационной технологии впервые созданы действующие образцы технических средств - подсистемы дистанцион-ного контроля и управления подводными действиями, коррекции функцио-нального и психофизиологического состояния водолаза, средства звукоподвод-ной связи дальнего и ближнего действия, с портативным радиогидроакустичес-ким буем-ретранслятором, подводные модули водолазных биотелеметрических систем, многоканальная биотелеметрическая система измерения температуры кожи и тела водолаза, система ориентации водолаза под водой и подсистема видео-контроля подводных действий биообъектов с обменом информацией между водолазом и оператором на поверхности с использованием телефонной кабельной связи на дистанции до 100м, модули портативного комплекса деком-прессионного контроля, взаимодействующий с базовым компьютером и с портативными водолазными декомпрессиметрами, средства для пассивного и активного снятия усталости и стрессового напряжения человека-оператора и водолазов после физической и умственной нагрузки. Разработана концепция создания комплексной водолазной системы речевой связи с использованием гидроакустического, радио и оптического каналов связи, портативных водолаз-ных систем видео-контроля с возможностью обмена речевой информацией между водолазом и оператором на поверхности по гидроакустическому и кабельному каналам связи, с применением портативных телевизионных буев-трансляторов подводных видео-изображений.

Установлена максимальная дальность действия подсистемы дистанцион-ного контроля и управления действиями водолаза, коррекции его функциональ-ного и психофизиологического состояния (автономно работает и как средства речевой звукоподводной связи дальнего и ближнего действия) составила 2000м (глубина до 30м) и 400м (глубина до 15м), ближнего действия с радиогидро-акустическим буем-ретранслятором составила 1000м по радиоканалу связи (глубина подводного модуля 15м), дальность действия системы подводного ориентирования водолаза 2000м. Комплекс акустических команд управления поведением (движением, действиями) обученного дельфина, синтезированных на базе его естественных сигналов, позволили повысить до 800м дальность обнаружения дельфином из вольера подвижного не озвученного подводного биообъекта. Максимальная дальность действия подсистемы управления и коррекции движения катера обеспечения подводных работ при передаче акус-тических сигналов от гидроакустического маяка подвижного катера на акусти-ческий приемник (глубина 20-22м) радиогидроакустического буя-ретранслято-ра составила 800м при заглублении маяка под воду до 2м и глубине акватории в районе работ 20-35м.

Ключевые слова: подводная биотехническая система, информационная технология, мониторинг, водолаз, подводная среда, дельфин, связь, управление, контроль, функциональное состояние.

Popadyukha Yu.A. Information technology of control and management activity of bioobjects in a submarine environment. - Manuscript.

Dr.Sci. thesis for acquiring scientific degree of Doctor of Technical Science on specialty 05.13.09 - Systems and Means of Artificial Intelligence. - International Research and Training Center for Information Technologies and Systems, National Academy of Sciences and Ministry of Science and Education of Ukraine, Kyiv, 2009.

Dissertation is devoted to development of theoretical and instrumental base of creation of the multifunction submarine biotechnical system with three modes of action and with the first developed information technology of control and management the actions of bioobjects under water. The new scientific decision of problem of synthesis of the system is executed with its module transformation, adaptation to hydrology of district and technology, by a step-up efficiency and safety of actions of divers and dolphins. The algorithms of work of the system are developed in the different modes, informative models of the functional state of diver and dolphin, methods and controls of the state and actions, corrections of motion, algorithms of making decision in relation to the actions of bioobjects. The hardwares of providing of information technology are developed, experimental researches are conducted, maximal distances of action of control and management a diver are got, submarine orientation to 2000 m, it is enhanceable to 800 m discovery a dolphin from the enclosure of the not wired for sound bioobject, traffic of surface object control is well-to-do on distances of 800 m in an aquatorium with depths 20-35 m.

Keywords: submarine biotechnical system, information technology, monitoring, diver, submarine environment, dolphin, connection, management, control, functional state.

Размещено на Allbest.ru