Фактографическая модель оценки оперативной обстановки на территории мегаполиса Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

фактографическая модель оценки оперативной обстановки на территории мегаполиса

© ДУЛЕНКО Вячеслав Алексеевич

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры управления в ОВД Уфимского юридического института МВД России.

Ы (3472)548-466, И dva2@rambler.ru

© ПЕСТРИКОВ Владимир Анатольевич

кандидат технических наук, доцент, член-корреспондент РАЕН, член-корреспондент Академии военных наук, доцент кафедры вычислительной техники и защиты информации Уфимского государственного авиационного технического университета.

@ (3472)730-672, И vpestrik@rambler.ru

В статье рассматриваются основные подходы к разработке системы поддержки принятия решений для дежурной части ГУВД в рамках реализации программы «Безопасный город».

Ключевые слова: безопасность, мегаполис, система поддержки принятия решений, паспорт безопасности, мониторинг, концепция «Безопасный город».

Принятие мер по обеспечению личной безопасности граждан и общественной безопасности является непременным условием поддержания надёжного общественного порядка. Для реализации комплекса мер по преодолению или недопущению угроз безопасности была разработана концепция построения правоохранительной системы «Безопасный город». Согласно ей для снижения уровня преступности необходимо существенно повысить техническую оснащенность органов внутренних дел современными средствами обеспечения безопасности, мониторинга, связи и оперативного реагирования.

Концепция «Безопасный город» представляет собой научно обоснованную систему взглядов на определение основных направлений, условий и порядка практического решения задач защиты мегаполиса от проявлений терроризма, экстремизма и других антиобщественных действий, а также чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера [1, с.7-14].

В рамках реализации концепции «Безопасный город» предлагается создать ряд функциональных подсистем, объединённых в комплексную автоматизированную информационно-аналитическую систему:

- центр управления силами (ЦУС);

- интегрированная мультисервисная телекоммуникационная подсистема (ИМТПС);

- подсистема телевизионных средств контроля (ПТСК);

- подсистема экстренной связи «Гражданин - милиция» (ПЭС - ГМ);

- подсистема мониторинга мобильных объектов, оснащённых специальным навигационным оборудованием (ПММО);

- подсистемы мониторинга состояния территориально-распределённых объектов (ПСМСО);

- подсистема защиты информации (ПЗИ);

- подсистема инженерной инфраструктуры (ПИИ).

Внедрение подсистем требует создания сложной взаимоувязанной технологической инфраструктуры, обеспечивающей сбор, передачу, обработку, хранение и доступ к информации. При этом не следует забывать о введении повышенных требований к защите информации.

Актуальность постановки данной проблемы обусловлена серьёзностью потенциальных угроз безопасности перечисленных объектов, масштабом и характером их последствий. Проведённый анализ реализации концепции «Безопасный город» в Москве и Санкт-Петербурге позволил выявить ряд существенных недостатков:

- завышение роли телевизионных систем контроля;

- узкая специализированность и малая интегрированность элементов подсистем;

- плохая совместимость программных средств и системных модулей различных производителей;

- не учитываются специфические особенности зданий, сооружений, объектов социальнокультурного назначения;

- не учитываются географические и климатические особенности территорий (количество солнечных дней в году, роза ветров и т.п.);

- низкий уровень пресечения и раскрываемости преступлений (около 3% от общего числа преступлений);

- влияние на принятие решений так называемого «человеческого» фактора и т.п.

В последние годы внимание специалистов привлекают способы противодействия угрозам террористического характера, направленные на повышение оперативности и эффективности работы правоохранительных органов и, как следствие, уменьшение потерь различных видов ресурсов, в том числе человеческих. Примером таких способов может служить использование разработанной американской компанией Safety Dynami устройства SENTRI (Smart Sensor Enabled Neural Threat Recognition and Identification) - интеллектуального нейронного сенсора, позволяющего распознавать и идентифицировать угрозы путём анализа звуковых сигналов [2].

Основная идея предлагаемого ниже подхода состоит в повышении достоверности и оперативности принимаемых решений по обеспечению безопасности в городе на основе принципов ситуационного управления и вывода по прецедентам, реализуемым в системе поддержки принятия решений для обеспечения общественной безопасности и порядка в мегаполисе.

Рассмотрим более подробно подсистему мониторинга состояния территориально-распределённых объектов (ПСМСО).

Предполагается, что она должна включать в себя компоненты:

1) мониторинг состояния объектов контроля (на основе их предварительной паспортизации);

2) анализ оперативной ситуации, складывающейся на контролируемых объектах (с использованием вейвлет-преобразования аудио- и видеосигналов и нейросетевых технологий распознавания образов);

3) интеллектуальную поддержку принятия решений на основе вывода по прецедентам (Case-Based Reasoning, CBR).

Общая структура информационных потоков, поступающих с распределённых датчиков, размещённых на объектах контроля и передаваемых на пульт централизованного контроля (ПЦК) ЦУС посредством интегрированной мультисервисной телекоммуникационной подсистемы (ИMТПС) (после их предварительной обработки на объектах контроля), показана на рис. і.

Основные задачи, решаемые этой системой, - сбор оперативной информации (видео- и аудиоканал):

- уплотнение и передача информации на пульт централизованного контроля (ПЦК) ЦУС с территориальнораспределённых объектов;

- обработка поступающей в режиме реального времени информации (анализ, распознавание источников угрозы, формирование предупреждающих сигналов и выработка вариантов решений для оперативного дежурного).

Решение перечисленных выше задач осуществляется в два этапа.

і) Алгоритмический (математический) аспект:

- на основании информации, поступающей в реальном режиме от датчиков акустических

сигналов: S/,Sj...,Sj , (j = і, 2, ..., n),

где mj - число датчиков на j-м объекте контроля;

n - число объектов контроля, определить величину, положение (координаты) и характер (тип) источника опасного сигнала (угрозы).

Особенности постановки и решения данной задачи:

- учёт диаграмм направленности и других характеристик датчиков;

- использование методов триангуляции для обнаружения местоположения источника звукового сигнала;

- оценка погрешности определения координат источника угрозы;

Объект контроля Г°- •- -о •

Л

-о -• -о -• ) •

Объект контроля • о • -о

видеоканал

_ ^— аудиоканал

-о- о- • Объект контроля

• с о • >о

Пульт централизованного контроля (ПЦК)

I------------------------------------------------------------о

о

о-

Объект

контроля

Рис.1. Подсистема мониторинга состояния территориально-распределённых объектов (ПСМСО)

- анализ (преобразование) полученных сигналов с целью выявления их характерных признаков (атрибутов);

- отнесение источников угроз к одному из типовых классов;

- принятие решение в ПЦК ЦУС о необходимых действиях при обнаружении источника угрозы.

2) Технический (программно-аппаратный) аспект связан с формулированием предложений (рекомендаций) по практической реализации алгоритмов обработки сигналов и принятия решений.

На данном этапе решаются следующие вопросы:

- выбор (рекомендации) конкретных типов датчиков аудиосигналов с учётом особенностей объектов контроля;

- выбор способов предварительной обработки (преобразование и уплотнение) и передачи сигналов от датчика на ПЦК ЦУС;

- выбор способов и программного обеспечения для обработки полученных сигналов в ПЦК ЦУС на основе предложенных алгоритмов;

- решение вопросов интеграции существующего подхода с имеющейся системой мониторинга территориально распределённых объектов на основе видеонаблюдения;

- технико-экономическое обоснование эффективности предложенных решений.

Поставленная задача не может быть решена без изучения объектов контроля мегаполиса [1].

Для правильного выбора мест установки датчиков, методов и средств обработки,

полученных с них сигналов и оперативного принятия решений и адекватных действий при возникновении экстремальных (чрезвычайных) ситуаций, необходимо разработать нормативно-правовые документы (и их электронные варианты), характеризующие уровень защищённости критически важных объектов, - паспорта безопасности.

Типовой паспорт безопасности в общем случае является документом нормативным, устанавливающим требования к структуре, составу и оформлению, и в частности, предназначен для разработки паспортов безопасности на объектах в случае чрезвычайных ситуаций.

Паспорт безопасности должен составляться в целях:

- определения показателей степени риска экстремальных ситуаций для населения, проживающего на прилегающей территории;

- определения возможности возникновения кризисных ситуаций;

- оценки возможных последствий кризисных ситуаций;

- оценки возможного воздействия кризисных ситуаций, возникших на объектах, расположенных на прилегающей территории;

- оценки состояния работ по предупреждению кризисных ситуаций и готовности к ликвидации кризисных ситуаций;

- разработки мероприятий по снижению риска и смягчению последствий кризисных ситуаций.

Паспорт безопасности также является информационно-справочным документом и предназначен для определения основных направлений, условий и порядка практического решения задач защиты населения от возможных чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, проявлений терроризма, экстремизма и других антиобщественных явлений.

Структура паспорта должна включать в себя следующие части и разделы.

Титульный лист

Аннотация

Оглавление

Раздел 1. Общие сведения

Раздел 2. Сведения о персонале и гражданах

Раздел 3. Моделирование возможных кризисных ситуаций

Раздел 4. Мероприятия по обеспечению безопасности функционирования подразделения

Раздел 5. Силы и средства охраны Раздел 6. Ситуационные планы и схемы Раздел 7. Системы жизнеобеспечения Раздел 8. Взаимодействие с органами государственного управления и правоохранительными органами

Раздел 9. План действий сотрудников ЧОП и расчётов из числа сотрудников, работающих на объекте

Раздел 10. Перечень использованных источников информации Раздел 11. Выводы.

К паспорту безопасности объекта должен прилагаться ситуационный план с нанесёнными на него зонами последствий от возможных чрезвычайных ситуаций на объекте, диаграммы социального риска (¥/Ы- и ^/б-диаграммы), расчётно-пояснительная записка.

Составленный паспорт безопасности становится источником исходных данных для разрабатываемой системы поддержки принятия решений (СППР) [3].

Одним из важнейших элементов, входящим в программу «Безопасный город», является видеонаблюдение. Как показывает практика внедрения видеонаблюдения, любой визуальный ряд включает в себя слишком большое количество объектов, что затрудняет работу оператора и приводит к принятию им неверного решения, которое, в свою очередь, может привести к потере различных видов ресурсов, в том числе и человеческих. По нашему мнению, с целью снижения вероятности ошибок в процессе принятия решений по той или иной экстремальной ситуации необходимо ввести дополнительный параметр. Например, акустический сигнал, регистрируемый специальными средствами на месте возникновения экстремальной ситуации. Задача состоит в распознавании (классификации) акустического сигнала и, на основании совокупности информации от акустической картины и видеонаблюдения с места возникновения экстремальной ситуации, оператор должен принимать соответствующие решения.

По результатам проведённых исследований, при построении фактографической модели предлагается выделить несколько типов (классов) объектов контроля.

Первым из них является оживлённая городская автомагистраль. Объект наблюдения

- ситуационная (оперативная) обстановка на транспортных магистралях города.

Информационными сигналами, характеризующими обстановку, являются акустические

сигналы: скрип тормозов автомобилей и удары при их столкновении и т.п. К основным особенностям данного объекта можно отнести средний уровень внешних шумовых помех. Соотношение сигнал/шум - среднее. Возможность распознавания информационного сигнала велика. Опасность для человеческой жизни - выше средней.

В данном классе стоит задача реагирования на экстремальные ситуации, возникающие на автомобильных магистралях города, которые чреваты возникновением большого количества пробок, невозможностью проезда машин спецслужб города. События могут носить как случайный характер, так и преднамеренный - со стороны злоумышленников, в целях блокирования и создания напряжённости на автомагистралях или в каких-либо районах города.

Второй объект контроля - это места массового отдыха горожан и проведения общегородских мероприятий.

Объектом наблюдения являются одиночные граждане и различные по численности группы граждан (толпа). Информационными сигналами являются акустические сигналы, характеризующие потасовку, разбитие стекла, драки, выстрелов и т.п. К основным особенностям данного объекта можно отнести средний уровень внешних шумовых помех, непредсказуемость поведения толпы, слишком большое количество посторонних звуков, по которым система не должна срабатывать (например, музыка). При анализе акустических сигналов, поступающих с объекта, необходима фильтрация малозначимых для принятия решений шумов. Например, возникают отражённые акустические сигналы от зданий и сооружений, или, наоборот, сигналы искажаются в лесных массивах, парках и т.п. Информационными сигналами в данном случае является общий фон толпы, фон от соседних улиц, транспортных магистралей. Соотношение сигнал/шум - среднее. Возможность распознавания информационного сигнала - средняя. Опасность для человеческой жизни - выше средней.

Третий объект контроля - театральноразвлекательные комплексы.

Наблюдение ведется за группами людей, находящихся в ограниченном замкнутом пространстве. Информационными акустическими сигналами являются звуки потасовки, разбития стекла, драки, выстрелов. К основным особенностям данного объекта можно отнести высокий уровень внешних шумовых помех, многократные отражения информационных акустических сигналов от стен, быстроту развития ситуации. Как показывает анализ, музыка, общий фон в помещениях по характеристикам близкий к

розовому или белому шуму. Информационный акустический сигнал распознать на данном фоне очень проблематично. Опасность для человеческой жизни - выше средней.

Применение рассмотренной выше методики позволит сократить время реагирования оператора при возникновении экстремальной ситуации и снизить вероятность принятия ошибочных решений.

Во втором случае эффективность действий зависит от времени фиксации злоумышленника (злоумышленников), времени прибытия специальных сил и подразделений, проникновения их в толпу, обнаружения злоумышленника (злоумышленников), его (их) изоляции и т.п.

В третьем случае (клубы, дискотеки) опасность может возникнуть из-за большого скопления людей на ограниченной территории,

Эффективность

Рис. 2. Вероятность эффективной реализации действий сотрудников ОВД при зарождении экстремальной ситуации:

1 - объект контроля - оживлённая городская автомагистраль; 2 - объект контроля - центральная площадь города; 3 - объект контроля - кино-концертный комплекс

Экспертный опрос сотрудников дежурных частей РУВД и ГОВД позволил построить график (рис. 2) эффективности применения сил и специальных средств, при возникновении экстремальных ситуаций на различных типах (классах) объектов города. При этом проводилось проверка на достоверность, совместимость мнений экспертов.

Анализ представленных зависимостей позволяет сделать следующие выводы.

В первом случае экстремальная ситуация (столкновение автомобилей) выявляется в кратчайшее время, далее происходит реагирование специальных сил и служб, которые выезжают к локализованному месту происшествия. В этой ситуации снижение эффективности происходит из-за субъективных и объективных факторов, таких как: правильность диагностики и скорость оказания медицинской помощи, выявление и задержание злоумышленника, скрывшегося с места происшествия (преступления) и т.п.

находящихся либо в состоянии алкогольного опьянения, либо в трансовом состоянии вследствие воздействия цветомузыкальных устройств, наркотических веществ.

На начальном этапе реагирования, эффективность действий со стороны охранных структур высока, так как на объекте присутствуют силы охранных структур, которые в кротчайшие сроки фиксируют возникновение экстремальной стихийно сложившейся ситуации, и начинают действовать по ее стабилизации, ожидая прибытия дополнительных специальных сил. Однако эффективность в течение времени резко снижается из-за сложности прогнозирования дальнейших действий злоумышленника (злоумышленников) и незнания плана расположения помещений на объекте и его градостроительных особенностей.

Правильность принятия решений дежурными сменами штабов ОВД напрямую зависит от объёма поступающей информации от устройств контроля обстановки в особо ответственных

местах города, скорости передачи данных по каналам связи, времени реагирования сил и средств ОВД и других структур, а также носит субъективный характер, так как на лицо, принимающее решение, влияют такие факторы, как его образование, опыт, психологическое состояние и т.п. Поэтому целесообразность внедрения системы поддержки принятия решений не вызывает сомнения.

- сопоставление этой информации с признаками прецедентов, хранящихся в базе знаний, для выявления аналогичных прецедентов;

- выбор прецедента, наиболее близкого к текущей проблеме, из базы прецедентов;

- адаптация выбранного решения к текущей проблеме, если это необходимо;

- проверка эффективности каждого вновь полученного решения;

Неэффективное решение Рис. 3. Цикл вывода решений на основе прецедентов

В рамках данной концепции предпочтение было отдано построению системы поддержки и принятия решений в классе вывода на прецедентах (Case Based Reasoning, CBR) [2, с. 91-198].

Вывод, основанный на прецедентах, составляет альтернативу экспертным системам, основанным на правилах. Вместо логического контроля событий или объектов для оценки текущей ситуации производится анализ прецедентов, т.е. используется информация о том, как в подобных случаях поступали раньше.

Прецедент - это описание проблемы или ситуации в совокупности с подробным указанием действий, предпринимаемых в данной ситуации для решения данной проблемы. Подход, основанный на прецедентах, представляет собой следующий алгоритм:

- получение подробной информации о текущей проблеме;

- занесение детальной информации о новом прецеденте в базу прецедентов.

Цикл вывода решений на основе прецедентов приведен на рис. 3.

Вывод, основанный на прецедентах, связан с обращением к прошлому опыту, а не к цепочке дедуктивных выводов, поэтому в ряде ситуаций он имеет серьёзные преимущества, по сравнению с выводом, основанным на правилах.

Обратная связь, возникающая при сохранении решений для новых проблем, означает, что CBR-метод по своей сути является «самообучающейся» технологией, благодаря чему рабочие характеристики каждой базы прецедентов с течением времени и накоплением опыта непрерывно улучшаются. Пример фактографической модели предметной области приведен на рис. 4.

Идея предложенного в статье подхода состоит в повышении достоверности и оперативности принимаемых решений по обеспечению

Рис. 4. Фактографическая модель предметной области

безопасности в городе на основе принципов ситуационного управления и вывода по прецедентам. Систематизация данных, характеризующая уровень защищённости критически важных объектов на основе паспортов безопасности, устанавливает при этом основные требования к структуре, составу и характеру необходимых действий для обеспечения безопасности объекта в случае возникновения экстремальных ситуаций. Применение вейвлет-преобразований акустических сигналов позволяет распознать тип и положение источника звукового сигнала, что является предпосылкой к распознаванию экстремальной ситуации на объекте.

На основе системы вывода по прецедентам определяется тип этой ситуации и осуществляется выбор типового решения, которое должно использоваться при планировании действий силовых структур.

Разработка и внедрение предлагаемой системы поддержки принятия решений позволит повысить оперативность и объективность принимаемых решений по оценке оперативной обстановки, значительно сократить время реагирования на возникшие экстремальные

ситуации, повысить уровень защищённости территориальных объектов мегаполиса.

Библиографический список

1. Васильев В. И., Пестриков В. А., Крась-

ко А. С. Интеллектуальная поддержка принятия решений в экстремальных ситуациях на основе вывода по прецедентам // Известия Южного федерального университета. Технические науки.

- 2008. - Т. 8 (17) - ISSN 1999-9429.

2. Васильев В. И., Красько А. С., Пестри-ков В. А. Вопросы создания системы поддержки принятия решений в рамках программы «Безопасный город» // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2008. - Т 10. - № 2 (27) - ISSN 1992-6502.

3. Андреев Н. Д., Дуленко В. А., Михайлов В. И., Пестриков В. А. Методические рекомендации по разработке паспорта безопасности подразделения органов внутренних дел.

- Уфа: УЮИ МВД РФ, 2005.