СИСТЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРИЗНАКОВ ОБЪЕКТА
SYSTEM OF TRANSFORMATION, ANALYSIS AND EVALUATION OF INFORMATION OBJECTS OF THE OBJECT

Изобретение относится к специализированным системам в области анализа и обработки информации, в частности к системам преобразования, анализа и оценки информационных признаков объекта (технических, экономических и социальных систем).
Известны информационные системы, одна из которых [1], содержит центр мониторинга, средства отображения и документирования, сервер базы данных локальных систем мониторинга и множество локальных систем мониторинга. Недостатками таких систем являются ограниченные функциональные возможности, позволяющие выполнять только функции мониторинга, без выработки рекомендаций по управлению и эффективного анализа данных.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является система [2] (прототип), содержащая центр мониторинга, средства отображения и документирования, а также сервер баз данных локальных систем мониторинга и множество локальных систем мониторинга, блок выбора оптимального решения, центр анализа и обработки информации полученных результатов моделирования экономических и техногенных процессов в системе топливно-энергетического комплекса, при этом центр управления (автоматизированное рабочее место (АРМ) пользователя, блок визуализации данных и блок выбора рекомендаций) и сервер баз данных соединены между собой и входят в единую систему. Данное техническое решение относится к специализированным системам в области анализа и обработки информации и предназначено для обработки информации по управлению топливно-энергетическим комплексом.
Недостатками прототипа являются ограниченные функциональные возможности, которые сводятся к анализу информации только в количественной форме, оценке узконаправленной информации (экономической и техногенной) о топливно-энергетическом комплексе; неэффективной обработке избыточной информации, отсутствию возможностей установления системных связей и закономерностей (зависимостей) между анализируемыми показателями.
Задачей предлагаемого изобретения является создание системы преобразования, анализа и оценки информационных признаков объекта с расширенными функциональными возможностями, которая позволяет проводить оценку состояния объекта (технических, экономических и социальных систем), анализировать и принимать решения по управлению объектом, обеспечивая при повышение эффективности обработки информации об объекте.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет введения блока установки шкалы преобразования, блока преобразования абсолютных значений информационных признаков в относительные, блока выбора решателей, блока формирования правил решателя, что позволяет осуществлять анализ информации не только в количественной, но и в качественной форме, а также оценивать не только экономическую, техногенную, но и техническую и социальную информацию о системе; повышение эффектности обработки информации за счет введения блока сравнения и выбора существенных признаков, что позволяет снизить размерность (количество) информационных признаков и вести обработку только существенных признаков, сокращая время вычислений и количество обращений к серверу баз данных; обеспечение возможности выявления корреляционных зависимостей между информационными признаками (качественными и количественными) и определения их оптимальных значений за счет введения блока вычисления корреляционных зависимостей между информационными признаками и блока определения оптимальных значений информационных признаков, что позволяет принимать более обоснованные решения и выбирать соответствующие рекомендации по управлению объектом.
Это достигается тем, что в системе преобразования, анализа и оценки информационных признаков объекта, содержащей АРМ пользователя, блок визуализации данных, сервер баз данных, блок выбора рекомендаций, в соответствии с предлагаемым изобретением, введены блок формирования информационных признаков системы, первый вход которого является первым входом системы, а второй вход соединен с первым выходом АРМ пользователя, первый вход которого является вторым входом системы, выход блока формирования информационных признаков системы соединен со входом блока сравнения и выбора существенных признаков, первый выход которого соединен с первым входом сервера баз данных, второй выход соединен с первым входом блока выбора решателей, второй вход которого соединен с первым выходом сервера баз данных, третий вход блока выбора решателей соединен со вторым выходом АРМ пользователя, первый выход блока выбора решателей соединен со вторым входом сервера баз данных, второй его выход соединен со вторым входом блока формирования правил решателя, третий выход блока выбора решателей соединен со вторым входом АРМ пользователя, третий выход АРМ пользователя соединен с третьим входом блока формирования правил решателя, первый вход которого соединен со вторым выходом сервера баз данных, а первый выход блока формирования правил решателя соединен с третьим входом сервера баз данных, второй выход блока формирования правил решателя соединен с первым входом блока преобразования абсолютных значений признаков в относительные, а третий выход блока формирования правил решателя соединен с третьим входом АРМ пользователя, четвертый выход которого соединен с третьим входом блока установки шкалы преобразования, второй вход которого соединен с третьим выходом сервера баз данных, а второй выход соединен с четвертым входом сервера баз данных, третий выход блока установки шкалы преобразования соединен с четвертым входом АРМ пользователя, первый вход блока установки шкалы преобразования соединен с первым выходом блока преобразования абсолютных значений признаков в относительные, третий вход которого соединен с первым выходом блока установки шкалы преобразования, а второй вход блока преобразования абсолютных значений признаков в относительные соединен с четвертым выходом сервера баз данных, пятый вход которого соединен со вторым выходом блока преобразования абсолютных значений признаков в относительные, третий выход блока преобразования абсолютных значений признаков в относительные соединен с первым входом блока вычисления показателей состояния системы, второй вход которого соединен с пятым выходом сервера баз данных, а шестой вход сервера баз данных соединен с первым выходом блока вычисления показателей состояния системы, второй выход которого соединен с первым входом блока вычисления корреляционных зависимостей между информационными показателями, второй вход которого соединен с шестым выходом сервера баз данных, седьмой вход которого соединен с первым выходом блока вычисления корреляционных зависимостей между информационными показателями, второй выход которого соединен с первым входом блока определения оптимальных значений информационных признаков, второй вход которого соединен с седьмым выходом сервера баз данных, восьмой вход которого соединен с первым выходом блока определения оптимальных значений информационных признаков, второй выход которого соединен с третьим входом блока визуализации данных, четвертый вход которого соединен с выходом блока вычисления коэффициента эффективности системы, вход которого соединен с третьим выходом блока вычисления показателей состояния системы, четвертый выход которого соединен с первым входом блока визуализации данных, первый выход которого является первым выходом системы, второй вход блока визуализации данных соединен с третьим выходом блока вычисления корреляционных зависимостей между информационными показателями, пятый вход блока визуализации данных соединен со вторым выходом блока выбора рекомендаций, второй выход которого соединен с девятым входом сервера баз данных, восьмой выход которого соединен с первым входом блока выбора рекомендаций, второй вход которого соединен со вторым выходом блока визуализации данных.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема системы, на фиг. 2 показана структурная схема блока преобразования абсолютных значений признаков в относительные, а на фиг. 3 изображена структурная схема блока визуализации данных.
Система преобразования, анализа и оценки информационных признаков объекта (фиг. 1) содержит блок формирования информационных признаков системы (1), блок сравнения и выбора существенных признаков (2), блок выбора решателей (3), блок формирования правил решателя (4), блок установки шкалы преобразования (5), блок преобразования абсолютных значений признаков в относительные (6), сервер баз данных (7), блок вычисления показателей состояния системы (8), блок вычисления корреляционных зависимостей между информационными признаками (9), блок определения оптимальных значений информационных признаков (10), блок вычисления коэффициента эффективности системы (11), блок выбора рекомендаций (12), блок визуализации данных (13), АРМ пользователя (14). На фиг. 1 также показаны первый (15), второй (16) входы системы, выход системы (17).
Блок формирования информационных признаков системы (1) (фиг. 1) имеет первый вход (15), который является первым входом системы, а второй вход (18) соединен с выходом (19) АРМ пользователя (14), и один выход (20).
Блок сравнения и выбора существенных признаков (2) (фиг. 1) имеет вход (21), который соединен с выходом (20) блока формирования информационных признаков системы (1), и два выхода (22, 23).
Блок выбора решателей (3) (фиг. 1) имеет первый вход (24), который соединен с первым выходом (25) сервера баз данных (7), второй вход (26) соединен со вторым выходом (23) блока сравнения и выбора существенных признаков (2), и третий вход (27) соединен со вторым выходом (28) АРМ пользователя (14), при этом имеются три выхода (29, 30, 31).
Блок формирования правил решателя (4) (фиг. 1) имеет первый вход (32), который соединен со вторым выходом (33) сервера баз данных (7), второй вход (34) соединен со вторым выходом (30) блока выбора решателей (3), а третий вход (35) соединен с третьим выходом (36) АРМ пользователя (14), при этом имеются три выхода (37, 38, 39).
Блок установки шкалы преобразования (5) (фиг. 1) имеет первый вход (40), который соединен с первым выходом (41) блока преобразования абсолютных значений признаков в относительные (6), второй вход (42) соединен с третьим выходом (43) сервера баз данных (7), а третий вход (44) соединен с четвертым выходом (45) АРМ пользователя (14), при этом имеются три выхода (46, 47, 48).
Блок преобразования абсолютных значений признаков в относительные (6) (фиг. 2) содержит элемент задержки сигнала (49), вычислительный блок (50), первый вход (51) которого соединен с первым выходом (38) блока формирования правил решателя (4), второй вход (52) соединен с четвертым выходом (53) сервера баз данных (7), а третий вход (54) соединен с первым выходом (46) блока установки шкалы преобразования (5), при этом имеются три выхода (41, 55, 56).
Сервер баз данных 7 (фиг. 1) имеет первый вход (57), который соединен с первым выходом (22) блока сравнения и выбора существенных признаков (2), второй вход (58) соединен с первым выходом (29) блока выбора решателей (3), третий вход (59) соединен с первым выходом (37) блока формирования правил решателя (4), четвертый вход (60) соединен со вторым выходом (47) блока установки шкалы преобразования (5), пятый вход (61) соединен со вторым выходом (55) блока преобразования абсолютных значений признаков в относительные (6), шестой вход (62) соединен с первым выходом (63) блока вычисления показателей состояния системы (8), седьмой вход (64) соединен с первым выходом (65) блока вычисления корреляционных зависимостей между информационными признаками (9), восьмой вход (66) соединен с первым выходом (67) блока определения оптимальных значений информационных признаков (10), девятый вход (68) соединен с первым выходом (69) блока выбора рекомендаций (12), а также при этом имеются восемь выходов (25, 33, 43, 53, 70, 71, 72, 73).
Блок вычисления показателей состояния системы (8) (фиг. 1) имеет первый вход (74), который соединен с третьим выходом (56) блока преобразования абсолютных значений признаков в относительные (6), второй вход (75) соединен с пятым выходом (70) сервера баз данных (7), при этом имеются четыре выхода (63, 76, 77, 78).
Блок вычисления корреляционных зависимостей между информационными признаками (9) (фиг. 1) имеет первый вход (79), который соединен со вторым выходом (76) блока вычисления показателей состояния системы (8), второй вход (80) соединен с шестым выходом (71) сервера баз данных (7), при этом имеются три выхода (65, 81, 82).
Блок определения оптимальных значений информационных признаков (10) (фиг. 1) имеет первый вход (83), который соединен со вторым выходом (81) блока вычисления корреляционных зависимостей между информационными признаками (9), второй вход (84) соединен с седьмым выходом (72) сервера баз данных (7), при этом имеются два выхода (67, 85).
Блок вычисления коэффициента эффективности системы (11) (фиг. 1) имеет один вход (86), который соединен с третьим выходом (77) блока вычисления показателей состояния системы (8), и один выход (87).
Блок выбора рекомендаций (12) (фиг. 1) имеет первый вход (88), который соединен с восьмым выходом (73) сервера баз данных (7), второй вход (89) соединен со вторым выходом (90) блока визуализации данных (13), а при этом имеются два выхода (69, 91).
Блок визуализации данных (13) (фиг. 2) содержит блок визуализации значения показателей состояния системы (92), блок визуализации корреляционных зависимостей между информационными признаками (93), блок визуализации оптимальных значений информационных признаков (94), блок визуализации диаграммы эффективности системы (95), блок визуализации рекомендаций (96), элемент (97) ИЛИ и элемент (98) И, первый вход (99) соединен с четвертым выходом (78) блока вычисления показателей состояния системы (8), второй вход (100) соединен с третьим выходом (82) блока вычисления корреляционных зависимостей между информационными признаками (9), третий вход (101) соединен со вторым выходом (85) блока определения оптимальных значений информационных признаков (10), четвертый вход (102) соединен с первым выходом (87) блока вычисления коэффициента эффективности системы (11), пятый вход (103) соединен со вторым выходом (91) блока выбора рекомендаций (12), при этом имеются два выхода (17) и (90), первый из которых является выходом системы.
АРМ пользователя (14) (фиг. 1) имеет первый вход (16), который является вторым входом системы, второй вход (104) соединен с третьим выходом (31) блока выбора решателей (3), третий вход (105) соединен с третьим выходом (39) блока формирования правил решателя (4), четвертый вход (106) соединен с третьим выходом (48) блока вычисления коэффициента эффективности системы (5), при этом имеются четыре выхода (19, 28, 36, 45).
Система преобразования, анализа и оценки информационных признаков объекта работает следующим образом.
На вход (15) системы поступают различные информационные признаки в качественной и количественной формах, характеризующие объект исследования, далее информационные признаки передаются в блок формирования информационных признаков системы (1), в нем признаки сортируются по принадлежности к объекту, к ним добавляются признаки, поступающие от АРМ пользователя (14) через вход (18). Далее они передаются в блок сравнения и выбора существенных признаков (2), где происходит сортировка и уменьшение размерности (количества) информационных признаков с использованием статистических методов, предусмотренных функционалом блока.
Сформированные в результате обработки существенные информационные признаки передаются на вход (24) блока выбора решателей (3) и записываются в базу данных с помощью сервера баз данных (7) через вход (57). В блоке выбора решателей (3) формируется список необходимых решателей системы с помощью АРМ пользователя (14) (обмен информацией происходит через выход (31) и вход (27)) на основе информационных признаков (например, продукционная система, нейронная сеть, вычислительный блок). Полученный список решателей и их тип записывается в базу данных с помощью сервера баз данных (7) и далее передаются на вход (34) блока формирования правил решателя (4), где для каждого решателя определяются правила получения результата (последовательность шагов) с помощью данных, полученных с сервера баз данных (7) и АРМ пользователя (14). Итоговый набор правил решателя предается на вход (59) сервера баз данных (7) для записи в базу. По окончании формирования правил, данные передаются на вход (51) блока преобразования абсолютных значений информационных признаков в относительные (6) (фиг. 2), где сигнал задерживается элементом (49) на время обработки информации в блоке установки шкалы преобразования (5). Эта информация необходима для преобразования абсолютных значений информационных признаков в относительные. Данные для установки шкалы передаются с сервера баз данных (7) и с АРМ пользователя (14) в блок установки шкалы преобразования (5).
По окончании формирования шкал преобразования, их значения передаются на вход (60) сервера баз данных (7) для записи в базу и параллельно с этим на вход (54) блока преобразования абсолютных значений признаков в относительные (6). Дополнительные данные, необходимые для процесса преобразования, запрашиваются с выхода (53) сервера баз данных (7) и поступают на вход (52) блока (6).
Полученные информационные признаки предаются на вход (61) сервера баз данных (7) для записи в базу и параллельно с этим на вход (74) блока вычисления показателей состояния системы (8), где происходит их обработка и вычисляются показатели состояния системы, дополнительные данные, необходимые для обработки, берутся с выхода (70) сервера баз данных (7) и поступают на вход (75).
Полученные результаты вычисления передаются на вход (62) сервера баз данных (7) для записи в базу и на вход (79) блока вычисления корреляционных зависимостей между информационными признаками (9), параллельно с этим на вход (86) блока вычисления коэффициента эффективности системы (11) и на вход (99) блока визуализации данных (13) (фиг. 3).
В блоке вычисления корреляционных зависимостей между информационными признаками (9) происходит вычисление корреляционных зависимостей, дополнительные данные необходимые для обработки берутся из базы данных с выхода (71) сервера баз данных (7) и поступают на вход (80) блока.
Полученные результаты вычисления передаются на вход (64) сервера баз данных (7) для записи в базу и на вход (83) блока определения оптимальных значений информационных признаков (10), параллельно с этим - на вход (100) блока визуализации данных (13).
По окончании вычисления зависимостей, система переходит к процессу определения оптимальных значений информационных признаков в блоке определения оптимальных значений информационных признаков (10), дополнительные данные необходимые для обработки берутся с выхода (72) сервера баз данных (7) и поступают на вход (84) блока.
Далее, полученные результаты вычисления передаются на вход (66) сервера баз данных (7) для записи в базу и на вход (101) блока визуализации данных (13) (фиг. 3).
Затем обрабатываются данные, поступившие в блок вычисления коэффициента эффективности (11), результат передается на вход (102) блока визуализации данных (13).
После того, как все показатели системы вычислены и переданы в блок визуализации данных (13), подается сигнал в блок выбора рекомендаций (12), необходимые данные для вычисления в нем запрашиваются через вход (68) с сервера баз данных (7) и поступают на вход (88) блока выбора рекомендаций (12). Выбранные рекомендации передаются на вход (103) блока визуализации данных (13).
В блоке визуализации данных (13) вся информация обрабатывается:
- полученная с блока вычисления показателей состояния системы (8) - блоком визуализации значения показателей состояния системы (92);
- полученная с блока вычисления корреляционных зависимостей между информационными признаками (9) - блоком визуализации корреляционных зависимостей между информационными признаками (93);
- полученная с блока определения оптимальных значений информационных признаков (10) - блоком визуализации оптимальных значений информационных признаков (94);
- полученная с блока вычисления коэффициента эффективности (11) - блоком визуализации диаграммы эффективности системы (95);
- полученная с блока выбора рекомендаций (12) - блоком визуализации рекомендаций (96).
Сигналы с вышеописанных блоков (фиг. 3) через элемент (98) И инициируют процесс выбора рекомендаций в блоке выбора рекомендаций (12). А через элемент (97) ИЛИ данные визуализации передаются через выход (17) системы на вход (16) АРМ пользователя (14) для отображения информации.
Предлагаемая система позволяет:
- проводить оценку состояния объекта в режиме реального времени, анализировать и принимать решения по управлению;
- осуществлять анализ информации не только в количественной, но и в качественной форме;
- оценивать не только экономическую, техногенную, но и техническую и социальную информацию об объекте;
- повысить эффективность обработки информации за счет снижения размерности информационных признаков и обработки только существенных признаков, что сокращает время вычислений, количество обращений к серверу баз данных;
- выявлять корреляционные зависимости как количественных, так и качественных информационных признаков, определять их оптимальные значения.
Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемая система обеспечивает расширение функциональных возможностей, повышение эффективности обработки информационных признаков объекта, выявление корреляционных зависимостей между информационными признаками и определение их оптимальных значений.
Предлагаемая система выгодно отличается от известных ранее и может найти широкое применение в области анализа и обработки информационных признаков различных объектов (технических, экономических и социальных систем), например, приборостроительного предприятия.
Источники информации
1. Клепиков В.И. и др. Патент RU №106975 U1, МПК9 G06F 17/30. Опубликовано: 27.07.2011.
2. Хузмиев И.К. и др. Система анализа и обработки информации в топливно-энергетическом комплексе. Патент RU №2563162 С2, 19.02.2014. Опубликовано: 20.09.2015 Бюл. №26 (прототип).