Інтелектуальні методи та засоби візуалізації позаштатних ситуацій в складних системах

В першій кільцевій зоні розгортки розташуємо проекції вершин векторів, що мають сильний зв'язок із СВ (наприклад, множина технологічних параметрів складної системи електропостачання разом з параметрами управління . У другій зоні розташуємо проекції вершин векторів параметрів планування, що мають зв'язок із СВ. У третій кільцевій зоні розмістимо проекції вершин параметрів . За допомогою меридіональної розбивки розгортки одиничної півкулі на три кільцеві зони параметри СС класифікуються за ступенем їхньої взаємодії із СВ. Точки проекцій, відображених усередині під час ПС, передаварійних і аварійних ситуацій, утворюють в сукупності фігури, гомеоморфні колу. Чим сильніше реакція параметра СС на вплив , тим більша зміна їхніх кутових коефіцієнтів щодо ортів одиничної кулі. На основі введеної впорядкованості складемо систему функцій, що визначають положення векторів на розгортці з загальною точкою перетину (0,0,0):

,

де - флуктуації нормованого вектора параметра СС.

Підібравши відповідним чином значення коефіцієнтів , можна задати для кожного з параметрів СС відповідні граничні значення змін їхніх кутових параметрів , що використовується для розробки критеріїв розпізнавання поточних станів системи при її функціонуванні.

Так, для штатних ситуацій коефіцієнти зберігають свої значення в межах -околиці. Для позаштатних, передаварійних і аварійних ситуацій коефіцієнти змінюються в обраних інтервалах зміни кутового коефіцієнта з деякою метрикою. За максимальним значенням коефіцієнта проводиться класифікація ПС. Зміни положень векторів і площі будемо розглядати як графічно кодовані, а динаміка цих змін призначена для візуальної ідентифікації ПС.

Для підвищення якості візуального відображення оперативної інформації про стан СС запропоновано використовувати колірне кодування точкових проекцій параметрів системи та (або) їхніх площ. При використанні колірного кодування можливі кілька варіантів його використання: 1) проекція вершини вектора параметра системи в штатному режимі офарблюється у визначений колір, а при зміні стану СС змінюється, наприклад, інтенсивність кольору; 2) пофарбовані проекції векторів змінюють свій спектр при зміні стану СС; 3) на розгортці відображаються в постійному кольорі, як точкова проекція вектора, так і множина їхніх відображень.

Три запропонованих варіанти колірного кодування повинні бути доповнені четвертим варіантом реалізації: на розгортці однією точкою (множиною точок) відображається зміна системи, отримана при адитивному змішуванні двох (трьох) зв'язаних між собою параметрів системи. Виберемо значення коефіцієнтів і задамо зміни кутових положень проекцій векторів, наприклад, технологічних параметрів СС, у залежності від імовірнісного результату їхньої взаємодії із впливами . Коефіцієнти належать до напівупорядкованої множини, а як метрика обране значення -околиці .

Складемо систему лінійних рівнянь положень векторів параметрів, відображуваних на розгортки одиничної півкулі для кожної із ситуацій: штатна ситуація позаштатна ситуація передаварійна ситуація аварійна ситуація (де - секторна зона розгортки, утворена першою кільцевою зоною і двома радіусами з номерами ; - елементи впорядкованої множини).

На основі метода візуального кодування інформації про ПС розроблено методику відображення проекцій векторів у системі відображення інформації, який забезпечує на основі колірного кодування побудову матриць інцидентності, вибір максимальних значень коефіцієнтів, погодження з кутовими коефіцієнтами з матриць А і В, побудову розгортки одиничної сфери та розбивку її на кільцеві зони відповідно до , відображення штатної ситуації у вигляді точкової проекції вершини відповідного параметра та побудову для кожного з параметрів системи залежностей, при цьому коефіцієнти слугують критеріями ідентифікації ПС. Розроблену методику використано в реалізації інтелектуальної системи аналізу рішень під час ПС в складній системі електропостачання.

Шостий розділ присвячений розробці інтелектуальних засобів візуалізації позаштатних ситуацій у складних системах і вирішенню задач вибору і розробки методик і алгоритмів реєстрації параметрів режимів роботи складних систем з канальною структурою на прикладі систем електропостачання.

Розроблено методику й алгоритм реєстрації й аналізу позаштатних ситуацій у складній системі електропостачання. Розроблено модель зберігання параметрів позаштатної ситуації і на її основі - методика формування файлу параметрів позаштатних ситуацій.

Розроблено інформаційний екран для візуального відображення позаштатних ситуацій у складних системах, що забезпечує активне включення в процес контролю функціонування системи когнітивної функції уваги людини-оператора.

На основі досліджень ФК розроблена модель інформаційного екрана для візуального відображення ПС у СС електропостачання. Модель є множиною i-інформаційних каналів від споживачів, розташованих на S-рівні системи електропостачання. Кожний з i-каналів розбитий на три підканали, які несуть з виходу споживача інформацію про значення двох реактивних компонент потужностей і й і активної потужності на кожному з S-рівнів підсистем, що утворюють баланс загальної спожитої потужності.

Для розподілених потоків розглянемо тільки праву частину рівняння балансу потужностей, вважаючи її рівною лівій частині . Розглянемо тріаду активних і реактивних потужностей для i-го споживача на S-му рівні системи і далі її пронормуємо. Тоді кожному з нормованих значень призначимо свій колір із тріади RGB. Так, значенням активної потужності буде відповідати червоний колір, реактивної індуктивної потужності- синій, а реактивної ємнісної - зелений. Кожне з нормованих значень потужності, закодоване кольором, повинне відповідати інтенсивності випромінювання в колірній тріаді.

При адитивному додаванні інтенсивностей трьох кольорів тріади одержуємо адитивно-біле світіння, що означає оптимальний розподіл всіх енергетичних потоків потужностей між постачальником і споживачем.

При змінах значень потоків потужності в межах флуктуаційного коридору до адитивно-білого кольору оптимальності енергопотоків додаються фонові колірні компоненти червоного, синього або зеленого кольорів. За числом всіх споживачів формується відповідне число колірних тріад, на входи яких надходить інформація про миттєві значення активних і реактивних значень. З банку даних по кожному споживачу отримується інформація про оптимальні значення активних і реактивних потужностей, після чого виконується їх нормування.

Модель виконується у вигляді двовимірного екрана. При виході кожного з параметрів потужності за межі флуктуаційного коридору адитивно-біле світіння зникає, і на екрані з'являються комбінації змішаних або чистих кольорів тріади.

Розроблено універсальний елемент візуалізації, який складається із світлопровідних шарів, що підсвічуються світлодіодними матрицями червоного, зеленого та синього випромінювань в залежності від значень параметрів, а на поверхні іншої світлопровідної пластини нанесений номер контрольного елементу. Перевагами такого екрану є забезпечення людині-операторові психологічно комфортних умов оперативного чергування завдяки динамічності подання візуальної інформації про стан системи, що не викликає в людини появи стресу монотонії, а візуалізована інформація стимулює когнітивні функції людини-оператора.

У сьомому розділі розробляються засоби для реєстрації, фіксації й аналізу параметрів режимів роботи складної системи з канальною структурою і на основі цих засобів - інтелектуальна система аналізу рішень під час ПС.

Розроблено підсистему накопичення й аналізу параметрів аварійних ситуацій для складної системи електропостачання, що дозволяє в найкоротший термін визначати тип і місце виникнення аварії, значно прискорити пошук і ліквідацію ПС.

Досліджено моделі систем управління складними об'єктами електроенергетики. Уточнено модель балансу потужностей, що враховує нестаціонарний характер споживання, у вигляді:

,

,

де - - географічні координати постачальника і споживача, задані в геоінформаційній системі (ГІС); , - миттєві й інтегральні потужності постачальника і споживача відповідно; - значення ресурсних потоків; - миттєві значення кутів між фазами струму; - параметри, що характеризують структуру аварійно-технічних служб постачальника і споживача.

Для аналізу СС електропостачання використовуємо три миттєвих енергетичних параметри і баланс потужностей після перетворень набуває вигляду: . Тоді небаланс потужностей:

.

Введемо предикатні змінні

та

.

В реальній СС двополюсник із предикатною змінною характеризує стаціонарний розподіл енергопотоків між параметрами незалежно від класу еквівалентності і рівня. При порушенні балансу потужностей на кожному з рівнів предикатна змінна переходить до нового стану. У цьому випадку в обраній моделі двополюсник перетворюється в багатополюсник з відновленням структури зв'язків виходів-входів, а з цього моменту починається інформаційно-аналітичну діяльність з ідентифікації ПС. Найбільший практичний інтерес становить аварійна ситуація, здатна викликати відключення кожної з підсистем СС із координатами . Відключення означає, що в багатополюсникові відбувся розрив однієї або більше дуг, що зв'язують вершини .

На основі алгебро-логічних методів ідентифікації ПС запропоновано методику машинного виявлення ПС шляхом аналізу гармонічних складових електричного сигналу в мережі. Розроблено пристрій, призначений для фіксації й аналізу аварійних ситуацій у складній системі електропостачання. На основі запропонованих алгоритмів і методик розроблено модулі для геоінформаційної системи аналізу рішень під час ПС у СС, яка призначена для одержання, ведення і використання бази даних параметрів режимів роботи мережі, інформації про графічні, неграфічні, просторові й атрибутивні компоненти електричної мережі.

Адекватність запропонованих в роботі методів, моделей та засобів візуалізації позаштатних ситуацій доводяться результатами експериментальних перевірок, які показали покращення показників когнітивних функцій людини-оператора, пришвидшенням оперативності аналізу рішень, скороченням часу реакції операторів під час ПС в середньому на 0,1 с. Таким чином, використання розроблених методів візуалізації й ідентифікації на основі моделей флуктуаційної капсули та методів активації когнітивних функцій людини-оператора створює передумови для істотного покращення якості взаємодії людини-оператора в складній системі з канальною структурою.

У додатку наведено опис пристрою для реабілітації когнітивних функцій людини-оператора, програмного комплексу для аналізу і фіксації аварійних подій, результати експериментальних досліджень апаратно-програмних засобів для аналізу і фіксації аварійних ситуацій, інтелектуальної системи аналізу рішень під час позаштатних ситуацій, а також акти впроваджень та випробувань результатів дисертаційного дослідження.

ВИСНОВКИ

Дисертаційна робота присвячена новому рішенню наукової проблеми відображення багатовимірної динамічної інформації у вигляді методів і засобів візуалізації позаштатних ситуацій у складних людино-машинних системах з канальною структурою. Це дозволило створити моделі перетворення інформації під час позаштатних ситуацій, інформації в трактах синтезу зорових образів, створити нові засоби інтелектуалізації комп'ютерних інтерфейсів складних систем та підвищити ефективність людино-машинної взаємодії в умовах невизначеного інформаційного стану, а також розробити методи, моделі і засоби візуалізації позаштатних ситуацій у складних людино-машинних системах при створенні засобів інтелектуалізації комп'ютерних інтерфейсів і систем синтезу зорових образів.

Основні наукові результати дисертаційного дослідження наступні.

1. Отримали подальший розвиток формальні моделі складних систем з канальною структурою у вигляді об'єднань елементарних і системних каналів та моделей комбінаторних перетворень інформації та перетворень підстановок в елементарних та системних каналах під час позаштатних ситуацій.

2. Встановлено, що універсальним концептуально й адекватним у прикладному значенні є підхід, що ґрунтується на формалізації складних людино-машинних систем з канальною структурою у вигляді об'єднань елементарних і системних каналів. На основі досліджень властивостей системного й елементарного каналів складної системи у вигляді дискретних множин показано, що комбінаторні підстановки на множинах входу моделі складної системи забезпечують при відображеннях на них множини виходу генерацію спотворень, при цьому ступінь спотворень відображення інформації залежить від числа предикатів з нульовими значеннями.

3. Вдосконалені алгебро-логічні методи аналізу та візуалізації рішень під час позаштатних ситуацій у вигляді методів алгебри предикатних операцій над матрицями впізнавання порушень регулярності і нечітких критеріїв ідентифікації позаштатної ситуації в складній системі, що забезпечує підвищення якості ідентифікації позаштатних ситуацій і в цілому підвищує стійкість функціонування складних людино-машинних систем з канальною структурою під час позаштатних ситуацій.

4. Вперше розроблена формальна модель флуктуаційної капсули для візуалізації параметрів системи, що представлена у вигляді одиничної сфери, створеної множиною проекцій вершин векторів параметрів складної системи, кожний з яких розташовується всередині двовимірної області з рівномірно розподіленими перетинами сферичної поверхні, що дозволяє швидше фіксувати локальні викиди флуктуацій для будь-якого параметра системи, і, отже, підвищити ефективність управління в позаштатних ситуаціях.

5. На основі досліджень флуктуаційної капсули запропонована формальна модель квазістійкості складної системи та представлена у вигляді флуктуаційної капсули параметрів, на поверхні якої розподілені вершини багатовимірних багатогранників векторів флуктуацій, що знаходяться в полі впливів стохастичних навантажень і ПФС людини-оператора. Запропоновані базові критерії ідентифікації передаварійних і аварійних ситуацій у вигляді множин прецесій параметрів, а для формальної моделі введена колірна параметризація, що дозволяє під час моніторингу складної системи візуалізувати поведінку системи (у динамічному режимі зміни параметрів під час і після стохастичних впливів) та стимулювати базову функцію уваги людини-оператора.

6. Вперше розроблено метод візуалізації позаштатних ситуацій в складній системі з канальною структурою, який ґрунтується на моделі квазістійкості у вигляді флуктуаційної капсули, зведеної до багатовимірної одиничної сфери, на поверхні якої визначені вершини багатовимірних векторів флуктуацій, що знаходяться в полі стохастичних впливів та взаємодій психофізіологічних станів людини-оператора, що дає можливість розробити когнітивно-графічний людино-машинний інтерфейс, який забезпечує підвищення ефективності людино-машинної взаємодії. Обґрунтована концепція візуалізації позаштатних ситуацій, заснована на моделі когнітивно-графічного людино-машинного інтерфейсу на основі перетворення простору параметрів Rⁿ > R², R³ за допомогою моделі флуктуаційної капсули параметрів складної системи, що дозволяє підвищити якість ідентифікації позаштатних ситуацій у системі, аналізувати можливі варіанти рішення і знаходити найкраще або припустиме рішення.

7. Вдосконалено метод візуального кодування інформації про позаштатні ситуації на основі використання колірного і графічного кодування точкових проекцій параметрів системи зі своїми е-околицями, і на його основі розроблено алгоритм роботи системи відображення інформації, що реалізує модель інтерфейсу складної системи, засновану на активації базових когнітивних функцій оператора, а на основі моделі - вперше створити інформаційний екран для візуального відображення позаштатних ситуацій у складних системах, який забезпечує активне включення в процес контролю функціонування системи когнітивної функції уваги людини-оператора.

8. Розроблено методи активації когнітивних функцій людини-оператора із врахуванням функції невимушеної уваги, що забезпечує підвищення швидкості реакції людини-оператора та оперативності аналізу рішень під час позаштатної ситуації.

9. Розроблено модель і методику формування файлу параметрів режимів складних систем, а на основі методики формування файлу параметрів позаштатних ситуацій розроблені інтелектуальні засоби фіксації й аналізу аварійних ситуацій у системі електропостачання.

10. На основі запропонованих і обґрунтованих у роботі методів і моделей візуалізації й ідентифікації позаштатних ситуацій розроблена інтелектуальна система аналізу рішень під час позаштатних ситуацій у складній системі електропостачання, яка забезпечує когнітивно-графічну візуалізацію позаштатних ситуацій.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ерохин А.Л. Распознавание аварийных ситуаций в энергосистемах // Проблемы бионики. - 1998. - Вып. 49. - С.67-71.

2. Ерохин А.Л., Бурцев Вал.Н., Бурцев Влад.Н. Способ моделирования стохастических процессов с помощью топологических преобразований // Проблемы бионики. - 1999. - Вып. 51. - С.151-157.

3. Ерохин А.Л., Бурцев Вал.Н., Бурцев Влад.Н. Исследование стохастических процессов комбинаторно-топологического кодирования информации. Сообщение 1 // Радиоэлектроника и информатика. - 2000. - №4(13). - С.44-48.

4. Ерохин А.Л. Повышение эффективности управления электрическими сетями // Проблемы бионики. - 2000. - Вып.52. - С.45-51.

5. Ерохин А.Л., Подуфалов С.Ю. Построение базы знаний систем поддержки принятия решений при управлении электросетями // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. - 2000. - Вып. 113. - С.60-67.

6. Бондаренко М.Ф., Ерохин А.Л., Бурцев Вал.В., Бурцев Влад.В. Моделирование стохастических процессов и их применение в практической психологии // Системний аналіз, управління і інформаційні технології: Вісник Харківського Державного політехнічного університету. Зб. наук. пр. - Харків: ХДПУ, 2000. - Вип.99. - С.7-10.

7. Ерохин А.Л., Подуфалов С.Ю. О построении базы знаний прогнозирующих информационных систем // Радиоэлектроника и информатика. - 2001. - № 1(14). - С.54-58.

8. Бурцев Вал.Н., Бурцев Влад.Н., Ерохин А.Л. Анализ связей сложно-организованных систем с гомеостатическим и гетеростатическим управлением // Вестник Национального технического университета “Харьковский политехнический университет”: Сб. науч. тр. Тематический выпуск: Автоматика и приборостроение. - Харьков: НТУ “ХПИ”, 2001. - №4. - С.20-23.

9. Бурцев В.М., Єрохін А.Л. Застосування теорії груп підстановок для моделювання детермінованих хаотичних процесів // Системи обробки інформації.- Харків: НАНУ, ПАНМ, ХВУ, 2001. - Вип. 6(16). - С.47-51.

10. Ерохин А.Л. Математические модели сложно-организованных систем управления в энергетике // Проблемы бионики. - 2001. - Вып.54. - С.23-27.

11. Бурцев В.Н., Ерохин А.Л. Преобразование подстановок как модель случайных отказов сложно-организованных информационных систем // Проблемы бионики. - 2001. - Вып.55. - С.15-19.

12. Бурцев В.Н., Гнусов Ю.В., Ерохин А.Л. Формализация модели оптического волоконного системного канала // Проблемы бионики. - 2002. - Вып.56. - С.34-38.

13. Бурцев Вал.Н., Бурцев Вл.Н., Ерохин А.Л. Обеспечение устойчивости системы психофизиологического состояния ЛПР в системах поддержки принятия решений // Проблемы бионики. - 2002. - Вып.57. - С.91-95.

14. Гнусов Ю.В., Ерохин А.Л., Кольченко А.В. Модели обработки сигналов аварийных процессов в энергосистемах // Вестник Национального технического университета “Харьковский политехнический университет”. Сб. науч. тр. Тематический выпуск: Автоматика и приборостроение. - Харьков: НТУ “ХПИ”, 2002. - №9, Т.7. - С.46-50.

15. Ерохин А.Л., Бурцев В.Н. Моделирование дискретных множеств и их отображений посредством аналогий // Системи обробки інформації. - Харків: НАНУ, НАНМ, ХВУ, 2003. - Вип. 6(22). - С.123-126.

16. Єрохін А.Л. Топології просторових інформаційних моделей електричних мереж / Електроенергетичні та електромеханічні системи. Вісник Національного університету „Львівська політехніка”.- Львів, 2003. - №479. - С.72-79.

17. Ерохин А.Л., Бурцев Вал.Н., Бурцев Вл.Н. Моделирование когнитивной функции внимания в системе технического зрения // Проблеми біоніки: Всеукр. міжвід. наук.-техн. зб. - 2003. - Вип.58. - С.126-130.

18. Ерохин А.Л. Интеллектуальные модули для поддержки принятия решений при аварийных ситуациях в электрических сетях // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2004. - №1(7). - С.62-68.

19. Бондаренко М.Ф., Єрохін А.Л. Про моделі позаштатної поведінки інтелектуальних систем // Проблеми біоніки. - 2004. - Вип.60. - С.7-16.

20. Ерохин А.Л., Кольченко А.В. Методика сбора пользовательской информации для оценки юзабилити компьютерных интерфейсов // Вестник Национального технического университета “ХПИ”. Сб. науч. тр. - Харьков: НТУ “ХПИ”, 2004. - Вып.34. - С.82-87.

21. Ерохин А.Л., Бурцев В.Н. Формализация сложноорганизованных систем и распознавание аварийных ситуаций. Сообщение 1 // Бионика интеллекта.- 2004. - №1(61). - С.74-77.

22. Ерохин А.Л., Бурцев В.Н. Формализация сложноорганизованных систем и распознавание аварийных ситуаций. Сообщение 2 // Бионика интеллекта. - 2005. - № 1(62). - С.15-18.

23. Ерохин А.Л, Бурцев В.Н. Модели визуализации взаимодействий параметров сложно-организованных систем со стохастическими воздействиями / Вестник Национального технического университета “ХПИ”. Сб. науч. тр.- Харьков: НТУ “ХПИ”, 2005. - Вып.46. - С.87-94.

24. Ерохин А.Л. Алгебро-логические средства для идентификации и визуализации нештатных ситуаций в системах с канальной структурой // Бионика интеллекта. - 2005. №2(63). - С.66-75.

25. Ерохин А.Л. Алгоритм построения флуктуационной капсулы параметров сложной системы при аварийных ситуациях // Системи обробки інформації. Зб. наук. пр. - Харків: НАНУ, ПАНМ, ХВУ, 2005. -Вип.9(49). - С.221-227.

26. Єрохін А.Л. Візуалізація позаштатних подій в складних системах з канальною структурою // Системи обробки інформації. - Харків: Харківський університет Повітряних Сил ім. І.Кожедуба. - 2006. - Вип.6(55). - С.78-85.

27. Ерохин А.Л. О когнитивной визуализации оперативной информации в интеллектуальных системах // Системи обробки інформації. Зб. наук. пр. - Харків: НАНУ, ПАНМ, ХВУ, 2006. - Вип.5(54). - С.25-31.

28. Гриб О.Г., Ерохин А.Л., Сендерович Г.А., Старков К.А. Проектирование систем электроснабжения: Уч. пособие. - Харьков: ХГАГХ, 2002. - 185 с.

29. Єрохін А.Л., Самсонов В.В. Методи та засоби Інтернет-технологій: Навч. посібник. - Харків: ТОВ „Компанія СМІТ”, 2006. - 264 с.

30. Гриб О.Г., Чебатарев С.И., Ерохин А.Л. Использование геоинформационных технологий принятия решений при авариях в энергосистеме // Радиоэлектроника и информатика. - 1999.- №1. - C.40-43.

31. Бондаренко М.Ф., Ерохин А.Л., Подуфалов С.Ю. Общие проблемы формализации знаний в интеллектуальных пространственно-информационных системах // Системний аналіз, управління і інформаційні технології: Вісник Харківського Державного політехнічного університету. Зб. наук. пр. - Вип.99. - Харків: ХДПУ, 2000. - С.11-14.

32. Гриб О.Г., Ерохин А.Л., Светелик А.А. О поддержке принятия решений при аварийных ситуациях в электрических сетях // Проблемы бионики. - 2000. - Вып.53. - С.28-30.

33. Бурцев В.Н., Ерохин А.Л. Генерирование последовательностей псевдослучайных чисел (ППСЧ) методом комбинаторных перестановок дискретной двумерной информации // Доклады 3-й Международной конференции “Цифровая обработка сигналов и ее применение”, Москва. - 2000. - С.153-157.

34. Ерохин А.Л., Панарина М.Н., Светелик А.А. Модель управления информацией при аварийных ситуациях в электрических сетях // Сб. научн. тр. 7-й Международной конференции “Теория и техника передачи приема и обработки информации”. - Харьков: ХТУРЭ, 2001. - С.342-343.

35. Ерохин А.Л., Калякин С.В., Кольченко А.В. Модель хранения сигналов аварийных режимов // Сб. научн. трудов 8-й Международной конференции “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”. - Харьков: ХТУРЭ, 2002. - С.477-479.

36. Ерохин А.Л., Кольченко А.В., Патрах Т.Е., Чикина В.А. Учебная лаборатория виртуальных средств измерения // Тр. 6-й Междунар. конференции Украинской ассоциации дистанционного образования “Образование и виртуальность - 2002”.- Харьков-Ялта: УАДО, 2002. - С.323-327.

37. Ерохин А.Л., Бурцев В.Н. Об оптимальной формализации сложно-организованных систем / Труды III Международной конференции “Идентификация систем и задачи управления”, Москва, 28-30 января 2004 года, ИПУ РАН. - С.440-444.

38. Ерохин А.Л., Полунин Р.А. Об интеллектуализации процесса поддержки жизненного цикла программных систем // Бионика интеллекта: науч.-техн. журнал. - 2004. - №1(61). - С.68-73.

39. Ерохин А.Л., Бурцев В.Н. Волоконно-оптический преобразователь двумерных изображений // Оптоелектронні інформаційні технології “Фотоніка ОДС-2005”. Збірник тез доповідей третьої міжнародної науково-технічної конференції, м.Вінниця, 27-28 квітня 2005 року. - Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”, 2005. - С.141-142.

40. Єрохін А.Л. Когнітивна візуалізація даних в системах підтримки прийняття рішень // Інформатизація вищих навчальних закладів МВС України. Зб. наук. пр. науково-практичної конференції. - Харків: ХНУВС. - С.17-22.

41. Yerokhin A., Biletskiy Y., Biletska O., Chikina V. Emergency Event Signal Coding for Decision Support in Electrical Systems Control // The 2002 International Conference on Information and Knowledge Engineering (IKE'02): Las Vegas, USA, June 24-27, 2002). - P.510-512.

42. Yerokhin A.L., Cherednikov P.I. Development of Superfast Simulating Complex Based on Parametric Zonal Processor / Radioelectronics & Informatics. Proc. Of the East-West Design & Test Conf. - Alushta (Ukraine). - 2003. - P.173-177.

43. Yerokhin A., Biletskiy Y., Chikina V., Grib O., Kaluzhny D., Senderovich G. Decision Making Support at Emergency Situations in Electric Systems / The 4th IASTED International Conference on Power and Energy Systems (EuroPES 2004), Rhodes, Greece, 2004. - P.199-204.

44. Yerokhin A., Biletskiy Y., Chikina V., Grib O., Kaluzhny D., Senderovich G. Methods and Models for Control of Emergency Situations in Power Systems / WSEAS Trans. on Systems. Issue 8, Vol.4, Aug 2005. - P.1339-1348.

45. Yerokhin A., Biletskiy Y., Chikina V., Grib O., Kaluzhny D., Senderovich G. Methods and Models for Decision Making Support at Emergency Events in Power Systems / WSEAS Transactions on Systems. Issue 8, Vol.4, Aug 2005. - P.1349-1353.

АНОТАЦІЇ

Єрохін А.Л. Інтелектуальні методи та засоби візуалізації позаштатних ситуацій в складних системах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.23 - системи та засоби штучного інтелекту. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2006.

Дисертація присвячена теоретичному узагальненню і розробці нового рішення важливої для теорії і практики систем і засобів штучного інтелекту наукової проблеми візуалізації багатовимірної інформації в інтелектуальних системах під час взаємодії з факторами стохастичної природи.

Розроблено моделі перетворення інформації під час позаштатних ситуацій в трактах синтезу зорових образів. Створено нові засоби інтелектуалізації комп'ютерних інтерфейсів складних людино-машинних систем, розроблено моделі системного коригування психофізіологічного стану людини-оператора в умовах невизначеного інформаційного стану, а також методи, моделі і технічні засоби ідентифікації і візуалізації позаштатних ситуацій у складних системах під час створення засобів інтелектуалізації комп'ютерних інтерфейсів та систем комп'ютерного аналізу і синтезу зорових образів.

Ключові слова: позаштатна ситуація, візуалізація, складні системи з канальною структурою, інтелектуальні методи, флуктуаційна капсула.

Ерохин А.Л. Интеллектуальные методы и средства визуализаци нештатных ситуаций в сложных системах. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.23 - системы и средства искусственного интеллекта. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2006.

Диссертация посвящена теоретическому обобщению и новому решению важной для теории и практики систем и средств искусственного интеллекта научной проблемы визуализации многомерной информации в интеллектуальных системах при их взаимодействии с факторами стохастической природы.

Первый раздел посвящен анализа состояния и тенденций развития методов и средств идентификации и визуализации сложных человеко-машинных систем. В диссертации рассматривается класс сложных человеко-машинных систем с канальной структурой, которые имеют множество уровней иерархии и, как следствие, сложную многоуровневую систему управления, и в которых можно выделить сетевую архитектуру, гетерогенные узлы и каналы для транспорта целевого продукта. Установлено, что важным направлением совершенствования устойчивости и управляемости таких систем является разработка методов и средств когнитивной визуализации на основе концепции и формального аппарата, который реализует функции идентификации нештатных ситуаций в системе.

Во втором разделе разработаны и исследованы формальные модели сложной системы с канальной структурой при нештатных ситуациях. Установлено, что универсальным концептуально и адекватным в прикладном смысле является подход, основанный на формализации сложных человеко-машинных систем с канальной структурой в виде объединений элементарных и системных каналов. Исследования свойств сложного системного канала, составленного из подмножества системных каналов, с помощью которых элементы выхода из каждого текущего уровня отображаются на соответствующий вход следующего уровня системы, дают возможность разработать формальную модель случайных отказов в сложной системе, что позволяет повысить качество визуализации и идентификации нештатной ситуации в системе.

В третьем разделе разрабатываются алгебро-логические методы идентификации и визуализации нештатных ситуаций в сложных системах с канальной структурой в виде алгебры предикатных операций над матрицами узнавания нарушений регулярности и нечетких критериев идентификации нештатной ситуации в сложной системе, что обеспечивает повышение качества идентификации нештатных ситуаций и в целом повышает устойчивость работы сложных человеко-машинных систем. Разработан метод моделирования нештатных ситуаций в сложной человеко-машинной системе с канальной структурой, основанный на принципах преобразования первичной информации на входной поверхности в растровую структуру входа, введения в тракт элементарных каналов системы произвольных искажений.

В четвертом разделе на основе разработанных алгебро-логических средств разрабатывается метод визуализации нештатных ситуаций и модель построения флуктуационной капсулы параметров сложной системы. Рассматриваются вопросы разработки основных критериев распознавания нештатных ситуаций в сложных системах с канальной структурой на основе принципа изменения положений векторов параметров при стохастических воздействиях. Развивается концепция визуального отображения оперативной информации, которая основана на модели единичной флуктуационной капсулы параметров режимов работы системы.

В пятом разделе рассматривается решение задачи моделирования и адаптации психофизиологического состояния человека-оператора, как одного из важных компонентов системы управления сложной системой. Разработаны метод и средства для реабилитации когнитивных операторских функций человека, в основу которого положен метод моделирования искажений в системном канале сложной системы с канальной структурой. Разработана модель функции внимания человека-оператора, основанная на оценке фактора неожиданности в актуальном зрительном поле на основе волоконно-оптического системного канала. Разработан метод визуального кодирования информации о нештатной ситуации и на его основе - алгоритм работы системы отображения информации с использованием цветового и графического кодирования основных параметров системы.

Шестой раздел посвящен разработке интеллектуальных средств визуализации нештатных ситуаций в сложных системах. Разработана методика и алгоритм регистрации и анализа нештатных ситуаций в сложной системе электроснабжения на основе модели хранения параметров нештатной ситуации. Разработан информационный экран для визуального отображения нештатных ситуаций в сложных системах, который обеспечивает активное включение в процесс контроля функционирования системы когнитивной функции внимания человека-оператора.

В седьмом разделе разработаны средства для регистрации, фиксации и анализа параметров режимов работы сложной системы с канальной структурой и на основе этих средств - интеллектуальная система анализа решений во время нештатных ситуаций. Рассмотрены решения указанных задач для сложной системы электроснабжения. Разработана подсистема накопления и анализа параметров аварийных ситуаций, которая позволяет определять тип и место возникновения аварии, значительно ускорить поиск и ликвидацию нештатной ситуации.

Анализ результатов внедрения диссертационных исследований показывает, что использование разработанных методов визуализации и идентификации на основе моделей флуктуационной капсулы создает предпосылки для значительного улучшения эффективности взаимодействия человека-оператора в сложной системе с канальной структурой.

Ключевые слова: нештатная ситуация, визуализация, сложные системы с канальной структурой, интеллектуальные методы, флуктуационная капсула.

Yerokhin A.L. Intelligence methods and means for visualization of abnormal situation in compex systems. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree in technical sciences by specialty 05.13.23 - The systems and tools of artificial intelligence. - Kharkіv national university of radio electronics, Kharkіv, 2006.

The dissertation is devoted to theoretical generalization and new decision important scientific problem for the theory and practice of systems and tools of artificial intelligence of visualization of the multivalence information in intellectual systems over their interaction with stochastic factors.

Models of information transformation at abnormal situations are developed in pathes of synthesis of visualizations systems. New means of computer interfaces intellectualization in complex human-machine systems are created, models of system correcting of psycho-physiological states of human-operator by uncertain information conditions, and also methods, models and means of identification and visualization of abnormal situations in complex systems are developed during intellectualization and creation of computer interfaces, computer analysis systems and synthesis of visualization systems.

Keywords: abnormal situation, visualization, compex systems, intelligence methods, fluctuation capsule.

Размещено на Allbest.ru