ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
MANAGEMENT SUBSYSTEM OF ORGANIZATIONAL AND TECHNICAL SYSTEM

Изобретение относится к области управления деятельностью организационно-технических систем (ОТС), расположенных на глобальных территориях поверхности Земли. Предлагаемое техническое решение может быть использовано в системах управления, функционирующих в технико-экономической, социальной, природоохранной и других сферах деятельности.
К настоящему времени предложен ряд технических решений, обеспечивающих управление деятельностью ОТС.
Известен комплекс средств автоматизации (КСА) для управления группировкой войск (сил) [1. Патент RU 2449367, С1, МПК G06Q 10/00, опубликован 27.04.2012 г. Бюл. №12]. Данный КСА содержит: моделирующую систему планирования; сервер управления; базу данных; автоматизированные рабочие места; моделирующую систему мониторинга; блок информационных и расчетных задач боевого управления; блок информационных и расчетных задач планирования; блок регламентированного и формализованного обмена данными. Комплекс обеспечивает формирование в автоматическом режиме параметров, характеризующих степень рассогласования между реально сложившейся обстановкой и прогнозируемой, а также формирует рекомендации по компенсации сложившегося рассогласования.
В качестве особенностей рассматриваемого аналога следует отметить необходимость передачи значительных объемов первичной информации о боевой обстановке и невозможность реализации в полном объеме по значительному количеству физических полей операций мониторинга состояния входящих в группировку войск (сил) военных объектов, что в свою очередь снижает эффективность управления деятельностью группировки войск (сил).
Кроме того, рассматриваемый аналог не реализует функции прогнозирования изменения показателей состояния объектов наблюдения и вследствие этого имеет низкие (не менее 2…3 часов) характеристики оперативности управления деятельностью ОТС в условиях техногенных, природных и преднамеренных воздействий.
Известна система управления деятельностью организационных систем [2. Патент RU 2595335, С1, МПК G05B 19/00, опубликован 27.08.2016 г. Бюл. №24] содержащая аналитический центр; центр объективного контроля; информационную сеть; преобразователь данных; средства контроля в объектах наблюдения в контролируемом пространстве и/или вне объектов наблюдения, с возможностью наблюдения над ними; средства двусторонней проводной и/или беспроводной связи. Данный аналог выполнен с возможностью на основе данных об объектах наблюдения, анализа эффективности деятельности организационной системы и выработки данных о сценариях управления предотвращением угроз, ликвидацией реализованных угроз и проведением плановых работ осуществлять управление объектами наблюдения, которые оказывают влияние на деятельность организационной системы и ее подразделений. Операции по выбору сценария управления и передаче данных о выбранном сценарии для управления объектами наблюдения осуществляются на основе заранее сформированных постоянных приоритетов - прогнозируемых вероятностей предпочтений.
Вместе с тем вышеописанный аналог не обеспечивает возможности прогнозирования изменения показателей состояния объектов наблюдения, что в свою очередь обусловливает низкие характеристики оперативности управления деятельностью ОТС в условиях техногенных, природных и преднамеренных воздействий.
Наиболее близким аналогом - прототипом заявляемого технического решения является система глобального мониторинга в режиме реального времени параметров состояния многопараметрических объектов [3. Патент RU 2568291, C2, МПК G08B 25/14, опубликован 20.11.2015 г. Бюл. №32), содержащая комплекс наземных пунктов приема и обработки информации (ППОИ) с блоком прогнозирования и реагирования на изменения аномальных значений параметров состояния МПО каждый; комплекс наземных абонентских терминалов (AT) с блоком оценки соответствия фактических значений параметров состояния контролируемых МПО допустимым каждый и комплекс территориальных радиостанций приема-передачи информации.
Вместе с тем выбранный прототип решает задачи формирования своевременных и эффективных управляющих решений по предотвращению угроз возникновения критических ситуаций в деятельности со значительными затратами времени, что существенно ограничивает функциональные возможности прототипа по оперативному управлению деятельностью ОТС в условиях постоянно возрастающего количества природных и техногенных катастроф, а также преднамеренных воздействий на состояния МПО, входящих в данные системы.
Техническим результатом настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей прототипа по оперативному предотвращению угроз возникновения критических ситуаций в деятельности ОТС на основе использования данных мониторинга состояния входящих в них МПО.
Технический результат достигается за счет того, что заявляемая подсистема управления деятельностью ОТС содержит комплекс наземных абонентских терминалов (AT) в составе последовательно соединенных приемной антенны, приемника сигналов КНС ГЛОНАСС/GPS и заданий на мониторинг параметров МПО, комплекта датчиков, блока формирования матриц состояния МПО, передатчика целевой информации и передающей антенны, комплекс территориальных радиостанций приема-передачи информации, комплекс наземных обработки информации и управления (ППОИУ) в составе последовательно соединенных приемной антенны целевой информации, приемника целевой информации, блока прогнозирования аномальных значений параметров состояния МПО, блока формирования «пакетов» информации, передатчика «пакетов» информации и передающей антенны, а также дополнительно включенные в каждый ППОИУ блок прогнозирования состояния структурных подсистем ОТС (СП ОТС), вход которого соединен с выходом приемника целевой информации, первый выход данного блока соединен со входом дополнительно введенного в ППОИУ блока формирования управляющих решений для территориальных комплексов средств воздействия (ТКСВ), второй выход - со входом блока прогнозирования аномальных значений параметров состояния МПО, а третий выход - со входом дополнительно введенного в ППОИУ блока формирования управляющих решений для объектовых комплексов средств воздействия (ОКСВ), при этом выход блока формирования управляющих решений для ТКСВ соединен с первым входом передатчика «пакетов» информации, при этом выход блока формирования управляющих решений для ОКСВ соединен с третьим входом передатчика «пакетов» информации.
Сущность изобретения заключается в том, что в известной системе глобального мониторинга в режиме реального времени параметров состояния многопараметрических объектов, обеспечивающей измерение параметров состояния многопараметрических объектов в заданные временные интервалы, формирование матриц состояния МПО и оперативное реагирование на аномальные параметры состояния МПО согласно изобретению обеспечивается возможность получения количественных оценок критических значений  признаков несоответствия параметров состояния деятельности ОТС допустимым, представляющих собой частное от деления предельного, ЗВН - значения на верхнее допустимое значение или частное от деления допустимого нижнего значения на предельное, ЗНН - значение; критические значения  признаков используются в качестве исходных данных для определения функциональных зависимостей состояния деятельности ОТС от времени, использование которых в свою очередь обеспечивает получение прогнозных оценок  моментов достижения параметрами состояния деятельности ОТС критических значений, совместное использование найденных значений  и предварительно найденных функциональных зависимостей состояний m-го структурных подразделений ОТС (СП ОТС) от времени для получения прогнозных оценок фактических значений  состояния m-го СП ОТС и одновременного выявления фактов наличия критических значений  состояний  m-го СП ОТС, представляющих собой частное от деления предельного, ЗВН - значения состояния m-го СП ОТС на верхнее допустимое значение или частное от деления допустимого нижнего значения на предельное, ЗНН - значение m-го СП ОТС; совместное использование найденных критических значений  и заданных матриц оперативности коррекции критических значений состояний  m-го СП ОТС для определения допустимых временных интервалов  их (критических значений) коррекции, представляющих собой разность от вычитания из вычисленных значений моментов времени достижения критических значений признаков несоответствия известных значений моментов времени окончания формирования матриц состояния  m-го СП ОТС; совместное использование допустимых временных интервалов  и известных функциональных зависимостей параметров состояния k-го МПО от времени для нахождения прогнозных оценок фактических значений параметров состояния МПО и одновременного выделения аномальных состояний k-го МПО, применительно к каждому из которых с использованием заданных матриц оперативности коррекции аномальных значений параметров состояния k-го МПО осуществляется оперативная, в масштабе времени, близком к реальному, коррекция выделенных аномальных параметров.
На чертеже представлена структурная схема подсистемы управления деятельностью организационно-технических систем.
В таблицах 1…3 представлены формы матриц состояния структурных подразделений ОТС.
В таблице 4 представлена форма матрицы состояния деятельности ОТС.
В таблице 5 представлена форма матрицы оперативности коррекции состояния m-го структурного подразделения ОТС.
На чертеже обозначены: 1 - комплекс наземных абонентских терминалов (AT), каждый из которых включает в себя 1.1 - приемник сигналов КНС ГЛОНАСС/GPS и заданий на мониторинг параметров МПО, 1.2 - передатчик целевой информации, 1.3 - комплект датчиков для измерения фактических значений параметров состояния контролируемых МПО, 1.4 - блок формирования матриц состояния МПО, 1.5 - приемную антенну; 1.6 - передающую антенну; 2 - комплекс наземных, сопряженных с ретрансляторами наземных пунктов приема, обработки информации и управления (ППОИУ), каждый из которых включает в себя 2.1 - приемник целевой информации, 2.2 - блок прогнозирования значений параметров состояния МПО, 2.3 - блок формирования «пакетов» информации; 2.4 -передатчик «пакетов» информации, 2.5 - приемную антенну, 2.6 -передающую антенну, 2.7 - блок прогнозирования состояния СП ОТС, 2.8 - блок формирования управляющих решений для ТКСВ, 2.9 - блок формирования управляющих решения для ОКСВ; 3 - комплекс территориальных радиостанций приема-передачи информации; 4 территориальные комплексы средств воздействия (ТКСВ); 5 - объектовые комплексы средств воздействия (ОКСВ).
Блок прогнозирования состояния СП ОТС 2.7 может быть выполнен в виде последовательно соединенных вычислителей 2.7.1 и 2.7.2 с подключенной к ним базой данных 2.7.3, при этом вход блока 2.7 соединяется с выходом приемника целевой информации 2.1, первый выход блока 2.7 - с входом дополнительно введенного в ППОИУ блока формирования управляющих решений для ТКСВ 2.8, второй выход - со входом блока прогнозирования аномальных значений параметров состояния МПО 2.2, а третий выход - со входом дополнительно введенного в ППОИУ блока формирования управляющих решений для объектовых комплексов средств воздействия (ОКСВ) 2.9.
Специальное программное обеспечение (СПО) вычислителя 2.7.1 обеспечивает определение функциональных зависимостей состояний СП ОТС от времени, а СПО вычислителя 2.7.2 - получение прогнозных оценок моментов времени достижения состояниями СП ОТС и состояниями n-ых видов деятельности ОТС критических значений.
В каждую базу данных 2.7.3 до начала применения системы вносят:
k
m
идентификаторы ID=IO, IS, где IK=IO, k=1, …, K - идентификаторы МПО и IS=IS, m=1, …, М - идентификаторы m-го СП ОТС;
r
η
последовательность {t}, r=1, …, R моментов времени приема от AT элементов матриц состояния m-го СП ОТС;
данные о допустимых, например,  или критических, например,  состояниях m-го СП ОТС, свидетельствующие о нормальном (штатном) состоянии структурного подразделения или появлении угрозы для этого структурного подразделения и необходимости принятия действий по ее устранению или недопущению ее (угрозы) появления, соответственно;
данные о допустимых, например,  и критических, например,  состояниях n-го вида деятельности ОТС, свидетельствующие о нормальном (штатном) состоянии структурного подразделения или появлении угрозы для этого структурного подразделения и необходимости принятия действий по недопущению ее (угрозы) появления, соответственно.
Блок формирования управляющих решений для территориальных комплектов средств воздействия 2.8 может быть выполнен в виде последовательно соединенных вычислителей 2.8.1 и 2.8.2 с подключенной к ним базой данных 2.8.3, при этом вход блока 2.8 соединяется с первым выходом блока прогнозирования состояния СП ОТС 2.7, выход блока 2.8 соединен с первым входом передатчика «пакетов» информации 2.4.
СПО вычислителя 2.8.1 обеспечивает определение допустимых временных интервалов реагирования на критические  значения состояний  m-го СП ОТС, а СПО вычислителя 2.8.2 - формирование управляющих решений для ТКСВ 6.
В каждую базу данных 2.8.3 до начала применения системы вносят:
ij
матрицы оперативности коррекции критических  значений состояний  m-го СП ОТС, в первые элементы всех строк которых вносят номера СВ, первым элементам столбцов матриц присваивают критические  значения состояний  m-го СП ОТС, а остальным элементам - вычисленные значения затрат времени {Δt} на коррекцию критических  значений состояний  m-го СП ОТС, если СВ обеспечивает коррекцию соответствующего предельного параметра состояния m-го СП ОТС, или нулевые значения в противном случае;
1
2
1
2
словарь терминов, которые используются для формирования текстовой части Т={Т, Т} управляющих решений по изменению предельных параметров состояния m-го СП ОТС. При этом Т - текстовая часть единой для СП ОТС формы, которая предназначена для отображения допустимых временных интервалов  на коррекцию критических  значений состояний  m-го СП ОТС, идентификаторов СП ОТС и их координат; Т - текстовая часть управляющих решений, содержание которых формируется в зависимости от результатов прогнозирования состояния  m-го СП ОТС во времени.
Блок формирования управляющих решений для ОКСВ 2.9, может быть выполнен в виде последовательно соединенных вычислителей 2.9.1 и 2.9.2 с подключенной к ним базой данных 2.9.3, а также подключенного к второму выходу вычислителя 2.9.1 блока корректировки заданий AT 1 на мониторинг параметров состояния МПО, при этом вход блока 2.9 соединен с третьим выходом блока 2.7, а выход блока 2.9 - со третьим входом передатчика «пакетов» информации 2.3.
СПО вычислителя 2.9.1 должно обеспечивать определение допустимых временных интервалов упреждающего реагирования на критические значения признаков несоответствия параметров состояния  k-го МПО, а СПО вычислителя 2.9.2 - формирование управляющих решений для ОКСВ 5.
В каждую базу данных 2.9.3 до начала применения системы вносят:
η
k
kj
идентификаторы ID={IS, IO, IY}, где IS={IS} - идентификаторы AT, IO={IO}, k=1, …, K - идентификаторы МПО и IY={y} - идентификаторы контролируемых параметров состояния МПО;
словарь терминов, которые используются для формирования текстовой части  рекомендаций по изменению аномальных параметров состояния МПО. При этом  - текстовая часть единой для МПО формы, которая предназначена для отображения возможного временного интервала  на изменение аномальных  параметров МПО, идентификаторов МПО и их координат;  - текстовая часть рекомендаций, содержание которых формируется в зависимости от результатов прогнозирования изменения аномальных значений параметров состояния k-го МПО во времени;
словарь терминов, которые используются для формирования текстовой части корректировки заданий AT 1 на мониторинг параметров состояния МПО;
kj
формирование матриц оперативности коррекции состояния МПО, в первые элементы всех строк которых вносят номера СВ, первым элементам столбцов матриц присваивают критические  значения признаков несоответствия параметров состояния МПО допустимым, а всем остальным элементам - вычисленные значения затрат времени {Δt} на коррекцию предельных значений параметров состояния МПО, если СВ обеспечивает коррекцию соответствующего предельного параметра состояния МПО, или нулевые значения в противном случае;
выбор из матрицы оперативности коррекции состояния МПО средств воздействия, обеспечивающих максимальные значения допустимых временных интервалов упреждающего реагирования на критические значения признаков несоответствия параметров состояния МПО допустимым;
формирование управляющих решений (приказов, распоряжений и т.д.), содержащих типы средств воздействия, номера параметров МПО и моменты начала коррекции их текущих значений;
передачу управляющих решений на средства воздействия;
подготовку с использованием сформированных управляющих решений скорректированных заданий AT, содержащих:
η
k
kj
идентификаторы ID=IS, IO, IY, где IS=IS - идентификаторы AT, IO=IO, k=1, …, K - идентификаторы МПО и IY=y - идентификаторы корректируемых параметров состояния МПО;
n
η
n
0
η
0
η
последовательность моментов времени {t}, n=1, …, N передачи результатов оценки значений параметров состояния МПО от AT в ППОИУ, при этом t=t+nΔ, где t - время начала мониторинга, Δ - заданный для η-того AT интервал времени передачи матриц состояния МПО, значение которого может уменьшаться в зависимости от результатов коррекции параметров состояния МПО;
передачу скорректированных заданий AT на соответствующие абонентские терминалы.
n
η
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
n
В целом работа предлагаемой системы характеризуется следующим. Постоянно находящиеся в активном режиме абонентские терминалы 1 с заданной периодичностью {t}, n=1, …, N формируют «посылки» целевой информации, содержащие наряду с идентификационным кодом потребителя, содержанием сигнала КНС, значением t={t} момента определения значения  состояния входящего в СП ОТС МПО k-го типа, представляющего собой сумму произведений весовых коэффициентов j-ых параметров k-го МПО на значения признаков соответствия фактических значений j-ых параметров состояния k-го МПО допустимому (примеры приведены в таблице 1). «Посылки» целевой информации по линиям связи 1-2 поступают на приемники целевой информации 2.1 ППОИУ 2 и далее в блок 2.7, в вычислителе 2.7.1 которого формируются матрицы состояния  m-го СП ОТС (примеры матриц приведены в таблицах 2…4), первые элементы каждой из строк которых соответствуют значениям t={t} моментов определения состояния МПО, а все остальные элементы, кроме последнего, соответствуют «вкладу» k-го МПО в состояние СП ОТС, представляющего собой произведение весового коэффициента k-го МПО, входящего в m-е структурное подразделение ОТС, на значение состояния МПО k-го типа, входящего в СП ОТС. Последние элементы каждой из строк матрицы состояния  m-го СП ОТС соответствуют сумме «вкладов» всех входящих в m-е структурное подразделение ОТС многопараметрических объектов. По мере заполнения, не менее чем, четырех строк в каждой матрице состояния  m-го СП ОТС в вычислителе 2.7.1 формируются матрицы  состояния n-го вида деятельности ОТС (пример матрицы приведен в таблице 5), первые элементы каждой из строк которых соответствуют значениям t={t) моментов определения состояния МПО, а остальные элементы, кроме последнего, соответствуют «вкладу» m-го СП ОТС в состояние n-го вида деятельности ОТС, представляющего собой произведение весовых коэффициентов «вклада» m-го СП ОТС в n-й вид деятельности ОТС на значения состояния  m-го СП ОТС. Последние элементы каждой из строк матрицы  состояния n-го вида деятельности ОТС соответствуют сумме «вкладов» всех входящих в организационно-техническую систему СП в состояние n-го вида деятельности ОТС. По мере накопления необходимого количества (не менее четырех) строк в матрицах  состояния n-го вида деятельности ОТС в вычислителе 2.7.1 с использованием известного метода, описанного, например, в [4. Патент RU 2627242, С2 МПК G05B 15/02, G06F 19/00, G06F 17/10, опубликованного 04.08.2017 г. Бюл. №22] определяют виды функциональных зависимостей состояний  n-го вида деятельности ОТС от времени, далее в вычислителе 2.7.2 с использованием полученных функциональных зависимостей определяют прогнозные оценки моментов достижения  критических значений состояний  n-го вида деятельности ОТС, дальнейшие действия выполняются в зависимости от результатов проверки выполнения ряда условий, при этом:  то вычисленные значения  передают с выхода 1 блока 2.7 в блок 2.8, вычислитель 2.8.1 которого обеспечивает определение допустимых временных интервалов реагирования на критические  значения состояний  m-го СП ОТС путем вычисления разности между значениями  и t={t}. Далее в вычислителе 2.8.2 осуществляется выбор из матрицы оперативности коррекции критических  значений состояний  m-го СП ОТС средств воздействия (пример матрицы приведен в таблице 6), обеспечивающих максимальные значения допустимых временных интервалов упреждающего реагирования на критические значения состояний  m-го СП ОТС и формирование для территориальных комплексов средств воздействия управляющих решений (приказов, распоряжений и т.д.), содержащих типы средств воздействия, идентификаторы m-ых СП ОТС и моменты начала коррекции их текущих состояний. Сформированные управляющие решения с выхода блока 2.8 передаются на вход 1 передатчика «пакетов» информации 2.4 для последующей передачи по линиям связи на ТКСВ 6; при выполнении условия:  т.е. в результате прогноза не выявлены факты появления критических значений состояний  n-го вида деятельности ОТС, с выхода 2 блока 2.7 осуществляется передача значений  состояния входящего в СП ОТС МПО k-го типа (примеры приведены в таблице 1) на вход блока 2.2, в котором выполняются операции в соответствии со штатным алгоритмом функционирования прототипа; если же выполняется условие:  то вычисленные значения  передают с выхода 3 блока 2.7 в блок 2.9, вычислитель 2.9.1 которого обеспечивает определение допустимых временных интервалов упреждающего реагирования на критические значения  признаков несоответствия параметров состояния  k-го МПО путем вычисления разности между значениями  и t={t}, на основании которых осуществляется выбор из матрицы оперативности коррекции состояния МПО средств воздействия из ОКСВ, для которых в вычислителе 2.9.2 формируются управляющие решения (приказы, распоряжения и т.д.), содержащие типы средств воздействия, номера параметров МПО и моменты начала коррекции их текущих значений. Сформированные управляющие решения передаются на вход блока 2.3, а также используются в качестве исходных данных в блоке 2.9.3 при корректировке заданий для AT 1, содержащих: идентификаторы абонентских терминалов, многопараметрических объектов и параметров состояния МПО, моменты начала коррекции текущих аномальных значений параметров состояния МПО, а также интервалы времени передачи элементов матриц состояния МПО с AT 1 в ППОИУ 2, уменьшенные в зависимости от результатов коррекции аномальных значений параметров состояния МПО. Далее сформированные в блоке 2.3 пакеты информации поступают на передатчик 2.4 и далее с антенны 2.6 по линиям связи 2 - 3 на региональные станции приема информации 3, которые связаны с потребителями информации, а по направлению 2 - 1 на AT 1. «Пакеты» информации с ППОИУ также могут быть переданы потребителям через соответствующие аппаратно-программные комплексы, обеспечивающие выход в сеть Интернет и на наземные линии связи.
Таким образом, дополнительный ввод в состав каждого пункта приема, обработки информации и управления блока прогнозирования состояния структурных подсистем организационно-технической системы, блока формирования управляющих решений для территориальных комплексов средств воздействия и блока формирования управляющих решения для объектовых комплексов средств воздействия обеспечивает оперативное в масштабе времени, близком к реальному, предотвращение угроз возникновения критических ситуаций в деятельности ОТС на основе использования данных мониторинга состояния входящих в них МПО.
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявляемого комплекса, показали, что в общедоступных источниках информации не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками.
Из уровня техники также не подтверждена известность влияния отличительных признаков заявляемого изобретения на указанный заявителем технический результат, следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартные комплектующие и языки программирования общего пользования.