Колесников, Дмитрий Анатольевич. Разработка математического и алгоритмического обеспечения управления режимами работы ситуационного центра регионального уровня на базе сетей Петри

brief description

Колесников, Дмитрий Анатольевич. Разработка математического и алгоритмического обеспечения управления режимами работы ситуационного центра регионального уровня на базе сетей Петри : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Колесников Дмитрий Анатольевич; [Место защиты: Кубан. гос. технол. ун-т].- Краснодар, 2010.- 167 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/1541

Кубанский государственный технологический университет

На правах рукописи
КОЛЕСНИКОВ Дмитрий Анатольевич
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО И АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ СИТУАЦИОННОГО ЦЕНТРА РЕГИОНАЛЬНОГО УРОВНЯ
НА БАЗЕ СЕТЕЙ ПЕТРИ
05.13.1 - Системный анализ, управление и обработка информации (информационные и технические системы)
04201155594
12.04.2011
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор B.C. Симанков
Краснодар — 2010
СОДЕРЖАНИЕ
Сокращения 4
Введение 5
1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СИТУАЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ, ИХ ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ, СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ *8
1.1 Применение ситуационного центра для решения задач управления в органах государственной власти 18
1.2 Режимы работы ситуационного центра регионального уровня 28
1.3 Цель, основные задачи и методы исследования 33
Выводы
2 ЧРЕЗВЫЧАЙНАЯ СИТУАЦИЯ КАК ОБЪЕКТ И МОДЕЛЬ
УПРАВЛЕНИЯ В КРИЗИСНОМ РЕЖИМЕ, ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОДЕЛИРОВАНИЯ В СИТУАЦИОННОМ ЦЕНТРЕ 38
2.1 Характеристика чрезвычайной ситуации. Модель описания 38
2.2 Анализ подходов к моделированию чрезвычайных ситуаций 39
2.3 Системные динамические модели управления процессом анализа, принятия решений и ликвидации кризисных ситуаций 41
2.4 Общая характеристика системного подхода к исследованию систем и процессов 43.
2.5 Процесс имитационного моделирования чрезвычайных ситуаций на Краснодарском водохранилище с помощью сети Петри 57
2.6 Интегрированный модуль в режимах работы Ситуационного центра на базе сетей Петри... 77 Выводы
3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И ПОДХОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ИАСУР СЦ 92
3.1 Подходы и методы организации ИАСУР СЦ 92
3.2 Анализ методики исследования ИАСУР СЦ с применением технологий математического моделирования 97
3.3 Разработка методики исследования информационно-аналитической системы управления режимами работы функционирования ситуационного центра на основе системного анализа.. ЮЗ
3.4 Формальные методы согласования оценок параметров контролируемой ситуации для принятия решений о режимах работы СЦ 106
3.5 Оценка согласованности результатов оценки параметров в шкалах 112
Выводы
4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
РЕЖИМОВ РАБОТЫ СЦ, АЛГОРИТМ РАБОТЫ СИСТЕМЫ 130
4.1 Организация и функционирование ситуационного центра 130
з
„ -І35
4.2 Подсистема поддержки принятия решений
135
4.3 Разработка требований к архитектуре и реализации распределенной ИАСУР
140
4.4 Описание подсистем ИАСУР
гг •• I45
4.5 Программная реализация системы, алгоритм работы системы
Выводы 159
Заключение
159
Список литературы
Приложение 2
Приложение 3 ^

bibliography

Заключение
Основными результатами научной работы является разработка методического аппарата, перехода между режимами работы ситуационного центра, в результате которой получены следующие теоретические и практические результаты:
1. Рассмотрены особенности функционирования систем управлении в условиях чрезвычайных ситуаций, а также особенности построения их организационных структур и особенности решения задач оперативного управления.
2. Выбраны наиболее эффективные направления по минимизации ЧС и предотвращение ущерба а так же получены прогнозные (модельные) оценки в ситуации на контролируемых объектах с возможностью формирования
сценариев развития ЧС.
3. Разработаны методические рекомендации поддержки принятия решений, направленные на управление ЧС, базирующиеся на сочетании системной и концептуальной моделей процесса ликвидации ЧС, где с единых позиций рассматривает взаимосвязанные действия на разных уровнях, системы управления ликвидацией (локализацией) чрезвычайной ситуации.
4. Разработаны- математические модели, позволяющие эффективно использовать накопленные многолетние данные, а также оценивать
прогнозируемое состояние ЧС в случае недостатка информации о механизмах, определяющих характер протекания чрезвычайных ситуаций.
5. Разработаны алгоритмы синтеза сценариев управления ликвидацией (локализацией) чрезвычайных ситуаций, основанные на распознавании
исходного состояния ЧС; формирования иерархически организованного плана ликвидации чрезвычайной ситуации; оптимального распределения
ликвидационных ресурсов с учетом* многоуровневых информационных связей в иерархической системе управления ликвидацией (локализацией) чрезвычайных ситуаций в составе СЦ (ИАСУР),
6. Полученные теоретические результаты позволяют повысить обоснованность определения состава ликвидационных мероприятий и эффективность действий по ликвидации (локализации) чрезвычайных ситуаций.
7. Сделан вывод о том, что работоспособность ситуационного центра должна сопровождаться тремя основными режимами работы:
• Нормальный режим работы (режим повседневной деятельности)
• Режим планирования (обеспечивающий развитие ситуации с прогнозированием возможных путей ее решения).
• Кризисный режим (действия в чрезвычайной ситуации, ликвидация долговременных последствий ЧС).
Для работы в кризисном режиме работы применяются, как правило, два способа формирования локальных функциональных подсистем: по временному признаку (фазам управления) и по функциональному. При этом используются такие критерии разбиения, как минимальное число информационных связей (объем информационных потоков) между подсистемами, минимальные транспортные потоки между подсистемами и др.
8. Разработаны математические модели, отличающиеся лучшей адаптируемостью к исходным данным за счет выбора оптимальной структуры модели с учетом специфики как функционирования СЦ, так и природы контролируемой ситуации (объекта).
9. В ходе вычислительных экспериментов продемонстрирована эффективность предложенных моделей, алгоритмов и программ для реальных ЧС различной природы.
10. Разработаны требований к архитектуре и реализации
распределенной ИАСУР СЦ, схема взаимодействия ее элементов, приведены технологические принципы работы такой системы.
К дальнейшим направлениям исследований возможно отнести:
1. Разработку принципов взаимодействия предлагаемой ИСУМ с подобными системами в ситуационных центрах различного рода деятельности,
при объединении их в сеть и разработку принципов информационно- управляющего обмена между такими модулями.
2. Разработку методики определения параметров для каждого из режимов работы’ ситуационного центра в условиях неопределенности внешних воздействий на них.
Проработку вопросов применения перспективных регуляторов и датчиков в составе объекта управления и его системы мониторинга.