Алгоритм выбора интегрированной системы безопасности на основе метода анализа иерархий

М.С. Романов,

кандидат технических наук

С.А. Гречаный,

кандидат технических наук

АЛГОРИТМ ВЫБОРА ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОСНОВЕ МЕТОДА АНАЛИЗА ИЕРАРХИЙ

THE ALGORITHM SELECTS INTEGRATED SECURITY SYSTEM BASED ON THE METHOD OF ANALYSIS OF HIERARCHIES

В работе приводятся результаты исследования проблем организации интегрированных систем безопасности, в частности возникновения трудностей в выборе оптимальных для обеспечения охраны объектов систем из некоторого количества альтернатив. Для решения этой проблемы применяются метод сравнительного анализа, метод анализа иерархий, метод ранжирования (метод контрольных вопросов).

Исследование завершается разработкой алгоритма выбора интегрированной системы безопасности на основе ранжированных параметров этих систем и предложенных альтернатив.

The paper presents the results of a study of the problems of the organization of integrated security systems, in particular the difficulties in choosing the best to ensure the protection ofobjects, systemsfrom a number of alternatives. To resolve this issue, apply: method of comparative analysis, method of analysis of hierarchies, ranking method (method of test questions).

The study concludes with the development of an algorithm for selecting an integrated security system based on the ranked parameters of these systems and the proposed alternatives.

Введение. Развитие интегрированных систем безопасности позволяет значительно расширить их функциональные возможности по управлению инженерными системами охраны здания. Интегрированная система безопасности (ИСБ) — совокупность технических средств, предназначенных для построения систем охранной сигнализации, пожарной сигнализации, систем контроля и управления доступом и систем охранных телевизионных, которые обладают технической, информационной, программной и эксплуатационной совместимостью, так что эту совокупность можно рассматривать как единую автоматизированную систему.

Нарушители с высоким потенциалом имеют все возможности нарушителей со средним и низким потенциалами, хорошо осведомлены о методах защиты информационной системы, могут получить информацию об уязвимостях с помощью проведения специальных мероприятий [1, 8]. При этом особенно важно выбрать ИСБ для обеспечения надежной охраны объекта. От выбора системы будет зависеть качество охраны объекта и уровень его защищенности.

В последние годы отмечался повышенный интерес разработчиков и пользователей средств промышленной автоматизации к интеграции автоматизированных систем управления (АСУ) инженерным оборудованием и систем безопасности зданий. Такая заинтересованность объясняется постоянным ростом требований к уровню обеспечения безопасности. С другой стороны, развитие систем безопасности привело к созданию интегрированных систем, объединяющих в своем составе охранную и пожарную сигнализации, контроль доступа и видеонаблюдение. ИСБ позволяют интегрировать организационные и технические ресурсы разных служб, обеспечивают повышение эффективности систем безопасности и предоставляют возможность объединить все системы автоматизированного управления зданием.

Анализ структуры современных ИСБ показывает, что они строятся на основе локальных компьютерных сетей и сетей разного уровня сложности, состоящих из специализированных вычислительных устройств — контроллеров. В наиболее совершенных системах используется многоуровневая иерархическая структура сетевого взаимодействия. Разнообразие применяемых структур и особенностей построения различных систем безопасности и охранного мониторинга, имеющихся в настоящее время на рынке России, достаточно велико и не позволяет в рамках данной статьи подробнее затронуть этот вопрос.

В условиях отсутствия единой нормативной базы для ИСБ и большого разнообразия представленных на рынке решений выбор системы для оснащения конкретного объекта становится достаточно трудной задачей. Ее решению в определенной степени могла бы способствовать классификация систем. Как правило, в стандартах классификация производится по нескольким основным критериям. Здесь следует отметить также, что поставщики оборудования не всегда открывают реализованные в устройствах протоколы обмена данными. Но даже открытые производителем и документированные протоколы могут обладать ограниченными возможностями, не позволяющими оптимальным образом обеспечить сопряжение подсистем.

Цель работы. Разработать алгоритм выбора интегрированной системы безопасности на основе метода анализа иерархий (МАИ). Для этого, следуя системному подходу [3], будем рассматривать выбор ИСБ объектов различной инфраструктуры как многоуровневую систему иерархий.

Техника эксперимента и методика обработки результатов. В работе [4] были определены ИСБ, на основании которых предлагается сделать выбор. Для разработки алгоритма выбора ИСБ будем использовать МАИ [2, 5].

Применяя МАИ, на первом шаге структурируется проблема в виде иерархии (рис. 1). На первом уровне иерархии расположена главная цель. На втором уровне находятся параметры ИСБ и на третьем уровне — альтернативы ИСБ.

Необходимо отметить, что получение значений выбираемых параметров будет представлять собой неординарную задачу, описанную в [6, 7].

Степень предпочтения параметров определяется координатами собственных векторов (векторов приоритетов), построенных по матрице парных сравнений на основе

лингвистической шкалы: 1 — равная предпочтительность; 2 — слабая степень предпочтения; 3 — средняя степень предпочтения; 4 — предпочтение выше среднего; 5 — умеренно сильное предпочтение; 6 — сильное предпочтение; 7 — очень сильное предпочтение; 8 — очень, очень сильное предпочтение; 9 — абсолютное предпочтение.

Количество приборов подключае

мых к линии связи

Максимальная длина линий ;вязи в сегменте

Скорость передачи информацш

Гибридность системы

Яобн

Ясоуэ

Стоимость

Рис.1. Иерархия задачи о выборе лучшей ИСБ Построим матрицу парных сравнений X на основе указанных параметров:

Р1 Р2 Р3 Р4 Р5 Рб Р7

1 3

5

X := 3 4 4

1/3 1/5 1/3 1/4 1/4

1 1/4 4 5 5

4 1 4 5 5

1/4 1/4 1 3 3

1/5 1/5 1/3 1 1/2

1/5 1/5 1/3 2 1

2 1/3 2 1/2 4

3

2

\

1/4 1 )

Р1 Р2 Рз Р4. Р5

Рб

Р7

Далее, при использовании программы МаШсаё 15, находятся нормированные значения координат собственных векторов V:

/0,072\ ' 0,194Х

0,333 0,108 0,087 0,076 \ 0,13 )

3

Полученный вектор приоритетов показывает, насколько каждый из параметров важен при выборе интегрированной системы безопасности. В табл. 1 приведены значения параметров ИСБ.

Таблица 1

Значения параметров альтернатив ИСБ

Параметры ИСБ

ИСБ Стрелец-Интеграл ИСБ Орион ИСБ Рубеж-08

(Р1) Количество приборов, подключаемых к линии связи, шт 127 127 256

(Р2) Максимальная длина линий связи в сегменте, м 2700 3000 1200

(Рз) Скорость передачи информации 10240 кбит/с 148,44 кбит/с 2000 кбит/с

(Р4) Гибридность системы Радио + провод провод провод

(Р5) Rобн (вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации) 0,999 0,9 0,9

(Рб) Rсоуэ (условная вероятность эффективного срабатывания СОУЭ) 0,999 0,9 0,9

(Р7) Стоимость, руб <150 000 >150 000 >150 000

Для получения количественных значений отдельных параметров заменим лингвистические переменные «провод», «радио» и «радио+провод» на 10, 10, 20 соответственно. Осуществим нормировку значений параметров ИСБ по формуле (1):

норМ Р1]

ЯГ=1Ри'

где Рц — значение параметра ИСБ, /£ [1,2,3, ...,п] — номер параметра, ] £ [1,2,3, ...,т] — номер ИСБ.

В табл. 2 приведены нормированные значения параметров.

Таблица 2

Нормированные значения параметров ИСБ

Параметры Значения параметров интегрированных систем безопасности

ИСБ Стрелец-Интеграл ИСБ Орион ИСБ Рубеж-08

(Р1) Количество приборов, подключаемых к линии связи, шт 0,2490 0,2490 0,5019

(Р2) Максимальная длина линий связи в сегменте, м 0,3913 0,4347 0,1739

(Рз) Скорость передачи информации 0,8265 0,0119 0,1614

(Р4) Гибридность системы 0,5 0,25 0,25

(Р5) Rобн (вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации) 0,33 0,33 0,33

(Рб) Rсоуэ (условная вероятность эффективного срабатывания СОУЭ) 0,33 0,33 0,33

(Р7) Стоимость, руб 0,67 0,16 0,16

Следующим шагом является синтез обобщенных приоритетов. Произведем линейную свертку по формуле (2) для вычисления приоритета каждой ИСБ:

П

где ^ — 1-я координата вектора приоритетов V.

Выбор наилучшей ИСБ осуществляется согласно формуле (3):

ИСБорС = агд тах{ИСБ

где] £ [1,2,3, ...,т].

В табл. 3 приведены результаты вычисления приоритетов. Видно, что ИСБ «Стрелец-Интеграл» получила наибольшее значение.

Таблица 3

Значения приоритетов альтернатив выбора лучшей ИСБ

Альтернатива Значение

ИСБ «Стрелец-Интеграл» 0,091

ИСБ «Орион» 0,024

ИСБ «Рубеж-08» 0,024

Заключение. Результат работы позволяет сделать вывод о том, что из всех альтернатив интегрированных систем безопасности лучшей является ИСБ «Стрелец-Интеграл». Описанную выше методику определения лучшей ИСБ из возможных альтернатив на основе метода анализа иерархий удобно представить в виде блок-схемы (рис. 2). Дальнейшее развитие данной работы планируется продолжить в направлении подготовки и выбора экспертов в области обеспечения интегрированной безопасности объектов различной инфраструктуры.

Выбор параметров Р=(Р1, Р2,Рз,... ,РпУ.

Составление набора альтернатив

> г

Определе г = ние значений параме ' Р 11  Р 1 т Л у Р п 1  Р пт J тров

Г

Нормировка значений параметров Р норм _ Р у Р г) т X Рг ) _ 1

г

Попарное сравнение параметров

матрица Х _ + _

Расчет вектора приоритетов

У=

Расчет обобщенного показателя важности

П(ИСБ) = ^

норм

Р£у * V,

¿ = 1

VI — i-тая координата вектора приоритетов V

> г

Выбор лу1 ИСБ орС = агд ) е [1,2, чшей ИСБ шах{ИСБ(^ )}, 3,_, т ]

С^"^ Конец

Рис. 2. Блок-схема алгоритма выбора лучшей ИСБ из возможных альтернатив

m

ЛИТЕРАТУРА

1. Меньших В. В., Спиридонова Н. Е. Оценки возможности несанкционированного доступа в информационную систему с помощью метода анализа иерархий // Техника и безопасность объектов уголовно-исполнительной системы : сборник материалов международной научно-практической конференции. — Воронеж, 2018. — С. 241—244.

2. Меньших В. В., Пьянков О.В., Щербакова И. В. Моделирование информационных систем центров ситуационного управления : монография. — Воронеж : Научная книга, 2010. — 126 с.

3. Меньших В. В., Калков Д. Ю. Анализ методов многокритериального выбора для решения задач планирования действий сил и средств Федеральной службы войск национальной гвардии Российской Федерации в целях борьбы с преступностью // Общественная безопасность, законность и правопорядок в III тысячелетии : сборник статей. — № 1-3. — Воронеж : Воронежский институт МВД России, 2015. — С. 111—117.

4. Филиппов В. В., Романов М. С. Сравнительный анализ современных интегрированных систем безопасности // Актуальные вопросы эксплуатации систем охранного мониторинга и защищенных телекоммуникационных систем : сборник материалов всероссийской научно-практической конференции. — Воронеж, 2018. — С. 87—88.

5. Саати Т. Принятие решений при зависимостях и обратных связях : аналитические сети : пер. с англ. / науч. ред. А. В. Андрейчиков, О. Н. Андрейчикова. — Изд. 3-е. — М. : ЛИБРОКОМ, 2011. — 360 с.

6. Романов М. С. Приоритеты показателей принятия решений в органах внутренних дел при возникновении массовых беспорядков // Вестник Воронежского института МВД России. — 2015. — № 3. — С. 114—122.

7. Романов М. С., Гречаный С. А. Задача разработки математических моделей оптимальной территориально распределенной системы централизованного наблюдения Росгвардии // Вестник Воронежского института МВД России. — 2018. — № 2. — С. 94—101.

8. Меньших В. В., Калков Д. Ю. Алгоритм оптимизации маршрутов патрулирования с использованием сервиса онлайн-карт // Вестник Воронежского института МВД России. — 2018. — № 3. — С. 35—43.

REFERENCES

1. Menshikh V. V.. Spiridonova N. E. Otsenki vozmozhnosti nesanktsionirovannogo dostupa v informatsionnuyu sistemu s pomoshchyu metoda analiza iyerarkhiy // Tekhnika i bezopasnost obyektov ugolovno-ispolnitelnoy sistemy : sbornik materialov mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. — Voronezh, 2018. — S. 241—244.

2. Menshikh V. V.. Piankov O.V.. Shcherbakova I. V. Modelirovaniye informatsi-onnykh sistem tsentrov situatsionnogo upravleniya: monografiya. — Voronezh: Nauchnaya kniga, 2010. — 126 s.

3. Menshikh V. V.. Kalkov D. Yu. Analiz metodov mnogokriterialnogo vybora dlya resheniya zadach planirovaniya deystviy sil i sredstv Federalnoy sluzhby voysk natsionalnoy gvardii Rossiyskoy Federatsii v tselyakh borby s prestupnostyu // Obshchestvennaya bezopasnost. zakonnost i pravoporyadok v III tysyacheletii: sbornik statey. — № 1-3. — Voronezh : Voronezhskiy institut MVD Rossii, 2015. — S. 111—117.

4. Filippov V. V., Romanov M. S. Sravnitelnyy analiz sovremennykh integrirovannykh sistem bezopasnosti // Aktualnyye voprosy ekspluatatsii sistem okhrannogo monitoringa i zash-chishchennykh telekommunikatsionnykh sistem : sbornik materialov vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. — Voronezh, 2018. — S. 87—88.

5. Saati T. Prinyatiye resheniy pri zavisimostyakh i obratnykh svyazyakh : analiti-cheskiye seti : per. s angl. / nauch. red. A. V. Andreychikov. O. N. Andreychikova. — Izd. 3-e. — M. : LIBROKOM, 2011. — 360 s.

6. Romanov M. S. Prioritety pokazateley prinyatiya resheniy v organakh vnutrennikh del pri vozniknovenii massovykh besporyadkov // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Ros-sii. — 2015. — № 3. — S. 114—122.

7. Romanov M. S., Grechanyy S. A. Zadacha razrabotki matematicheskikh modeley optimalnoy territorialno raspredelennoy sistemy tsentralizovannogo nablyudeniya Rosgvardii // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. — 2018. — № 2. — S. 94—101.

8. Menshikh V. V.. Kalkov D. Yu. Algoritm optimizatsii marshrutov patrulirovaniya s ispolzovaniyem servisa onlayn-kart // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. — 2018. — № 3. — S. 35—43.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Романов Михаил Сергеевич. Преподаватель кафедры радиотехнических систем и комплексов охранного мониторинга. Кандидат технических наук.

Воронежский институт МВД России.

E-mail: m.romanov90@mail.ru.

Россия, 394065, Воронеж, проспект Патриотов, 53. Тел. (473) 200-52-81.

Гречаный Сергей Анатольевич. Начальник кафедры радиотехнических систем и комплексов охранного мониторинга. Кандидат технических наук.

Воронежский институт МВД России.

E-mail: grechan7777@mail.ru.

Россия, 394065, Воронеж, проспект Патриотов, 53. Тел. (473) 200-52-02.

Romanov Mikhail Sergeyevich. Lecturer of the chair of Radio Engineering Systems and Complexes of Security Monitoring. Candidate of Engineering Sciences.

Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia.

E-mail: m.romanov90@mail.ru.

Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 200-52-81.

Grechanyj Sergej Anatol'evich. Chief of the chair of Radio Engineering Systems and Complexes of Security Monitoring. Candidate of Engineering Sciences.

Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia.

E-mail: grechan7777@mail.ru.

Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 200-52-02.

Ключевые слова: ранжирование; алгоритм; анализ иерархий; интегрированная система безопасности.

Key words: ranking; algorithm; hierarchy analysis; integrated security system.

УДК 517.16