Система підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден

Реферат: Система підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден включає блоки збору, введення, зберігання, сховища даних і підтримки прийняття рішень. Крім цього, система забезпечена п'ятьма блоками, перший з яких - збору телекомунікаційних навігаційноінформаційних параметрів судноводіння, другий - введення даних, третій - зберігання файлів з даними навігаційно-інформаційного поля судноводіння, четвертий - інтеграції баз даних в сховище консолідованих відомостей і повідомлень і п'ятий - підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден, які взаємопов'язані між собою, при цьому інформаційний вихід блока збору телекомунікаційних навігаційно-інформаційних параметрів судноводіння, що складається з трьох пристроїв, які доповнюють один одного, з яких перший - обробки даних радіозв'язку, другий - обробки даних e-mail зв'язку, третій - обробки даних супутникової інформації, з'єднаний зі входом блока введення даних, вихід якого - вхід блока зберігання файлів з даними навігаційно-інформаційного поля судноводіння, а вихід - вхід блока інтеграції баз даних в сховище консолідованих відомостей і повідомлень, який містить чотири підсистеми, перша з яких - розрахунку базових імовірнісних моделей ризиків судна, друга - визначення нових ризиків небезпек, третя - аналізу нових ризиків небезпек і четверта - порівняння нових ризиків небезпек з базовими моделями ризиків судна, виходи яких пов'язані з входами блока підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден, який містить, в свою чергу, три підсистеми. UA 106043 U (12) UA 106043 U UA 106043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до морської транспортної галузі, а саме до управління безпекою судноплавства, і може бути використана на постах регулювання рухом суден. Відома система надання інформаційно-аналітичних послуг з організації безпечного руху на водних шляхах, що містить центр керування судноплавством, забезпечений засобами радіозв'язку і засобами обробки та перетворення інформації, з'єднаних з електроннообчислювальними машинами, та пости регулювання рухом суден, які мають засоби радіолокації та радіозв'язку між собою і з суднами [див. А.С. Баскин, Г.И. Москвин. Береговые системы управления движением судов. – М.: Транспорт, 1986. - С. 63-70 – аналог]. Ознаками, які збігаються з істотними ознаками системи, що заявляється, є наступні: - центр керування судноплавством, забезпечений засобами радіозв'язку і засобами обробки та перетворення інформації, які мають електронно-обчислювальні машини; - пости регулювання рухом суден, на яких установлені радіолокаційні станції і засоби радіозв'язку. Причини, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату такі. Технічні засоби центру керування судноплавством не передбачають можливість прогнозування і аналізу ситуації руху, своєчасне реагувати на виникнення загроз і ризиків при наближенні і розбіжності суден. Найбільш близькою за технічної суттю є система керування рухом суден [Пат. 5127 UA, МПК 7 G08G7/00, В63В43/00. Система керування рухом суден [Текст] / Бездольний В.В., Романов Г.С., Гончаров Є.І., Вільський Г.Б., Мальцев А.С.; заявник Державне підприємство "Дельталоцман". - № 20040705479; заявл. 07.07.2004; опубл. 15.02.2005, Бюл. № 2. – прототип], що включає блоки збору, введення, зберігання, сховища даних і підтримки прийняття рішень, яка оптимізована для інтеграції даних з пристроїв зв'язку, створення файлів з параметрами навігаційного поля, виконання аналізу місця розташування зони безпечного руху суден. Дана система виконує функції з проведення аналізу та візуалізації даних в реальному часі, що складає потужний механізм для підтримки прийняття рішень з управління рухом суден. Ознаками, які збігаються з істотними ознаками системи, що заявляється, є наступні: - оперативний контроль і оцінка місця розташування судна; - рекомендації щодо виконання безпечних маневрів при розбіжності суден; - прийом та передача даних по мережі радіо- та супутникового зв'язку. Причини, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату, такі. Згадана система управління рухом суден (СУРС) не дозволяє планувати роботу містка судна, з урахуванням імовірнісного прогнозування небезпек і ризиків на маршруті в реальному масштабі часу. Недоліками даної технічної системи є необхідність її адаптування під навігаційні умови, які динамічно змінюються при плаванні в обмежених водах, що є досить трудомістким процесом, оскільки параметри обстановки на водному шляху є багато специфічними та стохастичними і вимагають формування нових підходів до відпрацювання системою завдань, особливо для завдань щодо підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден. Задача, на вирішення якої спрямовано заявлене технічне рішення, полягає в розробці автоматизованої системи підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден, призначеної для багатоаспектного аналізу безпеки, результати якого надходять на борт суден у вигляду інформації про небезпеки на водному шляху і може використовуватися для прийняття командних рішень на містку судна. Дана задача вирішується тим, що система підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден, що включає блоки збору, введення, зберігання, сховища даних і підтримки прийняття рішень, вона забезпечена п'ятьма блоками, перший з яких - збору телекомунікаційних навігаційно-інформаційних параметрів судноводіння, другий - введення даних, третій - зберігання файлів з даними навігаційно-інформаційного поля судноводіння, четвертий - інтеграції баз даних в сховище консолідованих відомостей і повідомлень і п'ятий підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден, які взаємопов'язані між собою, при цьому інформаційний вихід блока збору телекомунікаційних навігаційноінформаційних параметрів судноводіння, що складається з трьох пристроїв, які доповнюють один одного, з яких перший - обробки даних радіозв'язку, другий - обробки даних e-mail зв'язку, третій - обробки даних супутникової інформації, з'єднаний зі входом блока введення даних, вихід якого - вхід блока зберігання файлів з даними навігаційно-інформаційного поля судноводіння, а вихід - вхід блока інтеграції баз даних в сховище консолідованих відомостей і повідомлень, який містить чотири підсистеми, перша з яких - розрахунку базових імовірнісних моделей ризиків судну, друга - визначення нових ризиків небезпек, третя - аналізу нових ризиків небезпек і четверта - порівняння нових ризиків небезпек з базовими моделями ризиків судна, 1 UA 106043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виходи яких пов'язані з входами блока підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден, який містить, в свою чергу, три підсистеми, перша - формування параметрів екстреної небезпеки руху, друга - відображення динаміки зміни рівня небезпек ризиків і третя планування гарантованої безпеки управління рухом суден. Технічним результатом є створення автоматизованої системи підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена блок-схема системи підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден. Система містить: блок збору телекомунікаційних навігаційно-інформаційних параметрів судноводіння 1, блок вводу даних 2, блок зберігання файлів з даними навігаційноінформаційного поля 3, що являє собою сукупність баз файлів контента судноводіння; блок інтеграції баз даних 4, що являє собою сховище консолідованих відомостей і повідомлень; блок підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден 5. Блок збору телекомунікаційних навігаційно-інформаційних параметрів судноводіння 1 призначений для зберігання даних, які стосуються обстановки на маршруті слідування судна, зібраних за результатами відпрацювання обладнання е-навігації та інших технічних засобів зв'язку суден, включає три пристрої: - пристрій обробки даних радіозв'язку 1.1. Цей пристрій являє собою електронну комп'ютеризовану компоненту для ранжування та систематизації даних, що надходять від пов'язаних з ним: апаратурою глобальної берегової телексної системи NAVTEX, від якої отримують координовану передачу навігаційних попереджень, метеорологічних зведень та здійснюють автоматичний контентний прийом з безпеки на морі за допомогою вузької смугової букводрукувальної телеграфії; апаратурою цифрового вибіркового виклику для встановлення зв'язку і передачі інформації з іншою станцією або групою станцій; УКХ-апаратурою двостороннього радіотелефонного зв'язку, між судном і системами управління рухом суден; апаратурою КОСПАС - САРСАТ, для випадків порятунку суден, які терплять лихо; - пристрій обробки даних e-mail зв'язку 1.2. Цей пристрій являє собою електронне обладнання для реалізації інтернет-технологій, призначене для персоніфікованого уявлення суднам даних з параметрами безпечному руху із неодмінним зворотним зв'язком, метою яких є збір обов'язкової і поточної інформації з суден, що перебувають в русі та на якірних стоянках. - пристрій обробки даних супутникової інформації 1.3, являє собою автоматизований комплекс приладів разом з електронно-обчислювальною машиною, призначений для збору даних з: супутникових систем пакетної передачі в цифровому вигляді (телексних, факсимільних повідомлень, комп'ютерних); мовної супутникової радіотелефонії з використанням цифрової передачі повідомлень; диференціальних станцій глобальних навігаційних супутникових систем типу ГЛОНАС / GPS, з високоточним визначенням місця розташування суден та отриманням їх відповідної автоматичної класифікації, яка проводиться наступними способами: - агломеративним методом, коли кожне морське повідомлення на початку аналізу представляється окремими елементами кластерів, на підставі матриці заходів подібності проводиться їх групування, обчислюються центри кластерів, при цьому кожному повідомленню присвоюється свій номер для подальшого використання в автоматизованих розрахунках; - дивізимним методом, в якому проводиться розчленування кластерів на окремі об'єкти; - ітеративним методом, коли передбачається формування з повідомлень кластерів виходячи з поставлених умов градації, які можуть бути змінені операторами системи управління рухом суден для досягнення бажаної якості потоків даних, необхідних для безпечного управління судном; - результатами спостережень і експериментів. Блок введення даних 2 призначений для збору кількісних і якісних показників інформаційної безпеки на водному шляху, перетворення отриманих даних в єдиний формат небезпек по передумовах загроз і ризиках на шляху руху судна та їх підготовки для подальшого збереження. Блок зберігання файлів з даними небезпек навігаційно-інформаційного поля судноводіння 3, що являє собою сукупність баз даних, отриманих за результатами обробки зібраних телекомунікаційних параметрів судноводіння, який призначений для зберігання, та подальшої обробки і використання даних оперативним персоналом постів управління (регулювання) рухом суден. Блок інтеграції баз даних, що являє собою сховище консолідованих відомостей і повідомлень 4, призначений для підготовки до проведення ідентифікації і аналізу загроз та ризиків небезпеки руху суден, включає чотири підсистеми: - підсистема розрахунку базових імовірнісних моделей ризиків 4.1 призначена для побудови строгих математичних моделей інформаційної безпеки ділянок водного шляху адекватних 2 UA 106043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 динаміці зміни місця розташування судна і обстановки на маршруті, що відображають небезпеки судноводінню у вигляді імовірнісних поверхонь або стовпчастих характеристик ризиків аварійності, з метою підготовки даних для формування гарантованої безпеки управлінських рішень при маневруванні і розбіжності суден на основі змістовних моделей можливого прогнозу аварійності; - підсистема визначення нових ризиків небезпеки 4.2 - здійснює аналіз інформаційних потоків на водних шляхах, формує різну мовну і візуальну звітність за параметрами нових небезпек з консолідованих відомостей і повідомлень, які надійшли з суден. Дана звітність подається в блок підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден і призначається для лоцманів-операторів системи і судноводіям; - підсистема аналізу нових ризиків небезпеки 4.3 - призначена для роботи з аналітичними даними, що утворилися від нових небезпечних факторів, з метою формування скоригованих параметрів для побудови нових моделей ризиків інформаційного простору після їх передачі у відповідний кластер блока банку базових моделей для подальшого використання в прийнятті рішень з управління рухом суден; - підсистема порівняння нових ризиків небезпеки з базовими моделями 4.4 призначена для формування результатів моніторингу параметрів з сховища консолідованих відомостей і повідомлень за результатами пошуку раніше створених моделей ризиків інформаційної безпеки судна, заснованих на вирішенні завдань методами математичної статистики і імовірнісного моделювання. Отримані результати про небезпеки, після глибокої перевірки, піддаються первісному порівняльному аналізу шляхом порівняння кількісних та якісних показників ризиків, здійснюється поверхневий пошук порушення цілісності, достовірності та конфіденційності навігаційного контенту. Усі завдання, в даній підсистемі, умовно розбиваються на чотири класи: класифікація, аналіз рангу, кластер, ієрархія. Отримані дані дозволяють описувати нові зв'язки між властивостями, пророкувати значення одних ознак на основі інших, виявляти нетривіальні, практично корисні інтерпретації знань, необхідні для прийняття рішень на містках суден. Класифікація дозволяє формувати велику кількість отриманих відомостей, повідомлень та інших параметрів за спостереженням на апріорно задані групи, названі класами, всередині яких вони передбачаються схожими один на одного, мають приблизно однакові показники та ознаки. При цьому порівняння виходить на основі аналізу ознак. Аналіз рангу необхідний для знаходження і встановлення найважливіших небезпечних факторів загроз, упорядкування пріоритетності наступаючих ризиків судноводінню, що вносить істотний вплив на прискорення прийняття рішень на містку судна. Кластер формує сукупність морських даних в непересічні групи (кластери) на основі близькості значень їх ознак на основі: відбору вибірки морських повідомлень; визначення простору ознак; обчислення значень тієї чи іншої міри подібності між об'єктами, створення груп схожих об'єктів та перевірки достовірності результатів. В результаті схожі за заданими критеріями кластери забезпечують прискорений аналіз інформаційних потоків водних шляхів та оперативне вирішення завдань судноводіння в умовах загроз і ризиків. Ієрархія, відповідно до критеріїв екстра і внутрішньо процесуальної значущості, забезпечує опис різних системних тенденцій і явищ у навігаційно-інформаційному полі, порівняння базових моделей ризиків з об'єктної дійсної небезпекою на водному шляху, і взаємодії з низкою інших, суміжних систем і підсистем морської безпеки, що призводить до "спільного знаменника" відомих інновацій в процесах, що відбуваються в системах управління рухом суден. Блок підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден 5 включає три підсистеми: - підсистему формування параметрів екстреної небезпеки руху 5.1, яка виконує аналіз, вибір, відображення рівня надзвичайних ситуацій з їх мовною і візуальною демонстрацією; - підсистему відображення динаміки зміни рівня небезпеки ризиків 5.2, яка призначена для формування оптимальних форм графічного представлення кількісних і якісних показників ризиків небезпек в управлінні рухом суден; - підсистему планування гарантованої безпеки управління рухом суден 5.3, завдяки якій будуються процедури командних дій на початок і закінчення маневрування і розходження в умовах невизначеності небезпек при плаванні в прибережних водах за наступними напрямками: - побудові алгоритму плану руху за маршрутом; - формуванню плану руху суден на поточний день; - розбиттю і деталізації плану руху на морських, підхідних каналах та в акваторіях портів; - побудові алгоритму контролю руху суден; - коригуванню контенту судноводіння; - виявленню та інформуванню про неузгодженість дій; 3 UA 106043 U 5 10 15 20 25 30 35 - побудові процедур коригування планів переходів; - відокремленню нових небезпек на маршруті і при розбіжності суден; - виробленню та наданню рекомендацій щодо прийняття рішень на небезпечних ділянках шляху; Використання запропонованої системи дозволяє підвищити ефективність надання інформаційних послуг за рахунок безперервного спостереження за прогнозованими можливими ситуаціями небезпеки руху, зближенням і розходженням суден. Здатність технічного забезпечення підсистем і блоків виявляти надмірне приближення суден до зони небезпеки, виконування фільтрації відомих загроз і ризиків на водному шляху, аналізування нових небезпек з порушення навігаційно-інформаційного поля показує суттєві інноваційні переваги системи. Застосування системи покращує моніторинг судноплавства, знижує аварійність суден, гарантує безпеку життя екіпажам і суднам за рахунок передбачення небезпечних ситуацій на ділянках водного шляху. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Система підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден, що включає блоки збору, введення, зберігання, сховища даних і підтримки прийняття рішень, яка відрізняється тим, що система забезпечена п'ятьма блоками, перший з яких - збору телекомунікаційних навігаційно-інформаційних параметрів судноводіння, другий - введення даних, третій зберігання файлів з даними навігаційно-інформаційного поля судноводіння, четвертий інтеграції баз даних в сховище консолідованих відомостей і повідомлень, і п'ятий - підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден, які взаємопов'язані між собою, при цьому інформаційний вихід блока збору телекомунікаційних навігаційно-інформаційних параметрів судноводіння, що складається з трьох пристроїв, які доповнюють один одного, з яких перший - обробки даних радіозв'язку, другий - обробки даних e-mail зв'язку, третій обробки даних супутникової інформації, з'єднаний зі входом блока введення даних, вихід якого вхід блока зберігання файлів з даними навігаційно-інформаційного поля судноводіння, а вихід вхід блока інтеграції баз даних в сховище консолідованих відомостей і повідомлень, який містить чотири підсистеми, перша з яких - розрахунку базових імовірнісних моделей ризиків судна, друга - визначення нових ризиків небезпек, третя - аналізу нових ризиків небезпек, і четверта - порівняння нових ризиків небезпек з базовими моделями ризиків судна, виходи яких пов'язані з входами блока підтримки прийняття безпечних рішень з управління рухом суден, який містить, в свою чергу, три підсистеми, перша - формування параметрів екстреної небезпеки руху, друга - відображення динаміки зміни рівня небезпек ризиків, і третя планування гарантованої безпеки управління рухом суден. 4 UA 106043 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5