автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему: Программно-алгоритмическое и структурное обеспечение систем поддержки принятия решений в чрезвычайных ситуациях на железнодорожном транспорте
Автореферат диссертации по теме "Программно-алгоритмическое и структурное обеспечение систем поддержки принятия решений в чрезвычайных ситуациях на железнодорожном транспорте"
На правах рукописи
Цурпков Александр Николаевич
ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ И СТРУКТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (на транспорте)
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО РГУПС) на кафедре «Информатика»
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Гуда Александр Николаевич
Официальные оппоненты: Целых Александр Николаевич,
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Информационно-аналитические системы безопасности», «Южный федеральный университет» (ЮФУ)
Строгонов Владимир Иванович,
доктор технических наук, профессор, ученый секретарь открытого акционерного общества «Научно-исследовательский и про-ектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (ОАО «НИИАС»)
Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МГУПС (МИИТ))
Защита состоится 8 декабря 2014 г. в 13:30 на заседании диссертационного совета Д 218.010.03 в ФГБОУ ВПО «Ростовский государственный университет путей сообщения» по адресу: 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, д. 2, конференц-зал.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО РГУПС по адресу 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, д. 2 и на официальном сайте http://wwvv.rgups.ru.
Автореферат разослан «¿6»2014 г.
диссертационного совета Д 218.010.03, доктор технических наук, профессор
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Объекты железнодорожного транспорта являются потенциально опасными с точки зрения возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС). Вероятность возникновения ЧС велика на станциях массовой переработки и проследования опасных грузов (ОГ), либо вблизи от них. При возникновении ЧС своевременно принятые управленческие решения по ее ликвидации со стороны лиц, принимающих решения (ЛПР), способствуют минимизации последствий, быстрому восстановлению движения при минимальных потерях.
ЛПР ступени принятия решений линейного пункта (станции) выполняют совокупность операций, составляющих этапы технологического процесса принятия управленческих решений при возникновении ЧС, являющегося частью технологического процесса работы железнодорожной системы, от которых зависит успешная ликвидация ее последствий.
Эффективное выполнение операций столь сложного технологического процесса требует использования автоматизированных информационных систем поддержки принятия управленческих решений (Ci ШУР). В контексте диссертационной работы в рассматриваемых Cl ШУР акцент делается на управленческие решения, принимаемые при возникновении ЧС, информирование и согласование с внешними структурами. Генерация управляющих воздействий на исполнительные объекты, такие как стрелки, сигналы, светофоры, в рассматриваемых системах Cl ШУР не предусматривается.
В настоящий момент на железнодорожном транспорте информационные системы и программно-технические комплексы функционируют в рамках Автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ). Однако, АСУЖТ, основы которой заложены в 1980-90-е годы, состоит из слабо связанных локальных систем. Создание новых систем в рамках АСУЖТ уже не может дать значительного эффекта.
Сегодня происходит переход от АСУЖТ к Единой интеллектуальной системе управления и автоматизации производственных процессов (ИСУЖТ). По словам президента ОАО «РЖД»: «Новое информационное пространство отрасли должно стать бесшовным, лишенным практики стихийного формирования множества локальных систем».
В рамках проекта ИСУЖТ функционирует несколько пилотных полигонов, внедряются системы, применяющие современные технологии. Однако, Cl ШУР при возникновении ЧС, которую можно интегрировать в ИСУЖТ, пока не создано. Это обуславливает актуальность темы диссертации.
Актуальность темы отмечена на заседании Объединенного ученого совета (ОУС) ОАО «РЖД» (протокол №38, от 23.05.2013), а также поддержана грантом РФФИ 13-08-12151 офи_м.
Степень разработанности проблемы. Отметим работы известных ученых. В области искусственного интеллекта и принятия решений: С.Н. Васильев, М.Г. Гаазе-Рапопорт, А.И. Галушкин, В.М. Глушков, А.Н. Гуда, Д.Ю. Кочин, H.H. Лябах, Д.А. Поспелов, C.B. Соколов, А.Тьюринг и др. В области искусственных нейронных сетей: В.И. Арнольд, С.М. Ковалев, А.Н. Колмогоров, К. Левенбёрг,
Д. Марквардг, Ф. Розенблапт, Д. Рутковская, С. Хайкин, Р. Хехт-Нильсен, J.C. Principe и др. В области обеспечения перевозки опасных грузов: В.Н. Андросюк, И. В иш нив едкий, Л.А.Гребенюк, A.B. Кириченко, И.В. Мартынюк, А.М. Островский, В.М. Рудановский, A.B. Христолюбов и др. В области когнитивной графики: A.A. Зенкин, Д.А. Поспелов, Н. ChernofT и др. В области ликвидации ЧС: В.А. Акимов, Ю.Л. Воробьев, В.Ю. Глебов, С.А. Качанов, Ю.И. Соколов, М.И. Фалеев, С.П. Чумак, С.К. Шойгу и др. В области систем управления и связи на транспорте: A.A. Абрамов, М.А. Бутакова, В.В. Доенин, И.Д. Долгий, В.Н. Иванченко, В.М. Лисенков, Э.А. Мамаев, E.H. Розенберг, И.Н. Розенберг, В.В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, В.Н. Таран, A.B. Чернов, А.Н. Шабельников и др. В области информирования о ЧС с помощью мобильных терминалов: N.H. Wienand. В области концептуального моделирования: Г. Буч, Д. Рамбо и др.
Наибольший вклад в России вносят коллективы НИИАС, ВНИИЖТ, а также транспортных ВУЗов (МГУПС (МИИТ), ПГУПС, РГУПС, СГУПС и др.). Большое внимание внедрению современных систем уделяет руководство ОАО «РЖД» во главе с президентом В.И. Якуниным. В области работ, связанных с ликвидацией ЧС, значительную роль играют ученые «Всероссийского научно-исследовательского института по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций» (ВНИИ ГОЧС).
В качестве объекта диссертационного исследования выступают технологический процесс принятия управленческих решений и автоматизированные информационные системы поддержки принятия управленческих решений в условиях возникновения ЧС на железнодорожном транспорте.
Предметом исследования являются методы поддержки принятия управленческих решений, программно-алгоритмическое обеспечение и структурные решения систем поддержки приняли управленческих решений на железнодорожном транспорте в условиях возникновения ЧС.
Целью диссертации является исследование и разработка методов, программно-алгоритмического обеспечения и структурных решений для автоматизированной информационной системы поддержки принятия управленческих решений на железнодорожном транспорте в условиях возникновения ЧС, с перспективой ее интеграции в систему управления железнодорожным транспортом ИСУЖТ.
Для достижения целей в исследовании решаются следующие задачи:
1. Разработать подход к поддержке принятия решений ЛПР на железнодорожных станциях при возникновении ЧС, путем интеллектуализации решения задач классификации в слабоформализуемых областях, с которыми сталкиваются ЛПР при возникновении ЧС, на основе знаний экспертов.
2. Автоматизировать информирование лиц, участвующих в процессе принятия управленческих решений при возникновении ЧС, на основе мобильных телекоммуникационных технологий.
3. Обеспечить доступ к современным информационным технологиям ЛПР непосредственно на месте ЧС (локомотивные бригады, сопровождающие ОГ и т.д.), первыми принимающих оперативные решения по ликвидации ЧС и ннфор-
мированию ЛПР вышестоящих ступеней управления.
4. Исследовать вопросы реализации СППУР, в том числе предложить структуру основных элементов системы, провести их концептуальное моделирование и рассмотреть перспективы интеграции в рамках ИСУЖТ.
5. Разработать и исследовать прототипы программного обеспечения, реализующего предложенные методы и алгоритмы, и подлежащего использованию в элементах разрабатываемой информационной системы.
Диссертационная работа выполнена в рамках паспорта специальности 05.13.06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (на транспорте)»: пункты 10,15,16 и 19.
Для решения поставленных задач использован пнструментарно-методологический аппарат, включающий: системный подход, теорию искусственного интеллекта и принятия решений, искусственные нейронные сети (ИНС) и способы их машинного обучения, методы извлечения слабоформализуемых знаний, методы когнитивной графики, теорию кодирования, концептуальное моделирование.
Разработка элементов программного обеспечения выполнена в средах: «Delphi», «Visual Basic for Applications», «Eclipse IDE for Java Developers». ИНС моделировались в виде DLi-модулей в программе-нейропакете «NeuroSolutions». Для концептуального моделирования системы использовались