CC BY
17
10. Ашанин, В.Н. Особенности оценки погрешности измерения преобразователей информации с передискретизацией сигнала / В.Н. Ашанин, Б.В. Чувыкин// Современные информационные технологии. Выпуск 10. Сб. статей международной НТК. Пенза, ПГТА. 2009. - С.10 -11.
11. Ашанин, В.Н. Реализация концепций ^Л-АЦП в интегрирующих АЦП с другими видами импульсной модуляции / Э. К. Шахов, В. Н. Ашанин, А. И. Надеев // Известия ВУЗов: Поволжский регион. - 2006.
- №6. - С.22 6-236.
12. Надеев, А. И. Сравнительный анализ интегрирующих АЦП с промежуточным преобразованием в сигналы широтной и разностной импульсной модуляции / А. И. Надеев // Информационно-измерительная техника. Межвузовский сборник научных трудов, Пенза, Издательство Пензенского государственного университета. - Выпуск 31. - 2007. - С. 99-106.
13. ЕД-АЦП фирмы Texas Instruments. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ti.com/
14. Ашанин, В. Н. Структурно-алгоритмические методы компенсации погрешности от краевых эффектов в интегрирующих АЦП / В.Н. Ашанин // Известия ВУЗов: Поволжский регион. Технические науки. - 2009.
- №4. - С. 82-92.
15. Ashanin, V. N., Korotkov, A. A. Research of the sigma-T analog-to-digital converter with combined compensating of the error from edge effects / 4th the International Conference on the Transformation of Education. - London, U.K. - 24-30 April 2016. - pp 6-17.
УДК 629.73.083 Куатов Б.Ж.
Военный институт сил воздушной обороны, Актобе, Казахстан
МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ ПУТЕМ СВЕРТОК ЧАСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОНТРОЛЯ К ОБОБЩЕННОМУ ПОКАЗАТЕЛЮ
Анализ существующих методов безразборной диагностики авиационной техники (АТ) показал, что в настоящее время каждый из методов имеет определенную область применения и позволяет оценить состояние отдельных узлов и агрегатов. Для полного и детального контроля целесообразно использовать совокупность различных методов. При этом возникает необходимость обобщения диагностической информации. Существует ряд подходов к обобщенной оценке состояния технических систем [1]. Они сводятся к выявлению информативного обобщенного параметра состояния объекта. Идея заключается в том, что процесс постепенного изменения уровня работоспособности, характеризуемый многими компонентами, описывается одномерной функцией, численные значения которой зависят от контролируемых компонентов процесса. При этом может оказаться, что обобщенный параметр не имеет конкретного физического смысла, а является математическим выражением, построенным искусственно из контролируемых компонентов процесса.
Обобщенный параметр должен соответствовать определенным требованиям. Эти требования в числе других предусматривают обработку частных параметров контроля, включающую:
-ранжирование по степени значимости; -определение среди частных параметров критерия, имеющего решающее значение при постановке диагноза объекта.
Частные параметры ранжируют на 3 группы: существенные, второстепенные и несущественные. Для каждой группы определяют по статистическим данным свои весовые коэффициенты и назначают пределы допуска. Среди существенных параметров выбирается один, изменение которого полагают определяющим при оценке реакции состояния объекта в целом [2]. Практическое использование такого подхода при подготовке частных параметров для включения их в качестве составляющих в обобщенный параметр представляется затруднительным. Поскольку статистические данные по множеству газотурбинных двигателей (ГТД) не отражают текущего состояния конкретного двигателя, то при эксплуатации по фактическому состоянию необходимо использовать вместо них данные контроля. При этом для разных двигателей в разные моменты времени существенность каждого параметра может быть не адекватна. Она определяется остаточной надежностью двигателя по данному параметру. Следовательно, разбиение частных параметров на группы по их существенности для всего периода эксплуатации не представляется возможным. Кроме того, в каждом конкретном случае решающее значение для оценки работоспособности ГТД может иметь любой параметр, уход которого за пределы допуска способен привести к отказу. Таким образом, предлагаемый подход к ранжированию частных параметров в большей степени ориентирован для
использования при организации планово-предупредительной стратегии эксплуатации и не вполне применим для эксплуатации ГТД по фактическому техническому состоянию.
К обобщенному параметру предъявляются следующие основные требования. Параметр должен:
-максимально характеризовать качество объекта;
-быть критичным к изменению частных параметров;
-характеризовать наступление критического состояния объекта.
При свертке частных параметров к обобщенному, необходимо решить следующие задачи:
-определить относительные значения частных параметров;
-оценить значимость частного параметра для оценки состояния объекта;
-построить математическое выражение для обобщенного параметра.
Определение относительных значений частных параметров считают необходимым, поскольку состояние объекта может характеризоваться параметрами, имеющими различную размерность. Все контролируемые параметры приводят к единой системе измерения, в которой они могут быть сравнимыми. Одной из таких систем является система безразмерного (нормированного) относительного исчисления. Для каждого параметра = 1,к) выделяют
допустимое значение Xi *, при достижении которого объект теряет работоспособность и оптимальное, с точки зрения надежности, значение х1 опт, (как правило, оно равно номинальному значению х1 н). Если в процессе эксплуатации соблюдается условие XI (?)> XI *, тогда можно записать безразмерный
(нормированный) параметр XI' (^) в виде:
«' (t)=
(t)-
(1)
Таким образом, с помощью выражения (1) нормируется параметр х( (1) , а безразмерная нормированная величина XI' изменяется с течением времени от 1 до 0. Отсюда, по величине XI' (1)
судят о степени работоспособности объекта по данному параметру. Для решения частных задач предлагаются и другие нормирующие выражения применительно к конкретным случаям:
XI'(?) = xi(t) / х10 или XI'(?) = xi(t) / ж н ;
XI'(?) = xi(t) / х^ ; XI'(?) = xi(?) / МХ1 ; х1 '(?) = [м(?) - х1ту ]/ х1ту ,
x
где X;,X;0,xtmax,ximy,MX; - соответственно текущее,
нулевое, максимальное, заданное по ТУ значения и математическое ожидание 1-го параметра.
Следовательно, нормирование параметров позволяет получить совокупность безразмерных величин, которые характеризуют состояние объекта. Однако количественно одинаковое изменение этих величин не является равнозначным по степени влияния на изменение уровня работоспособности объекта. Поэтому необходимо дифференцировать частные параметры. Этот процесс осуществляется с помощью весовых коэффициентов, величины которых характеризуют существенность соответствующих параметров. При оценке состояния объекта каждому из частных параметров X, X ,■■■, Xn ставят в соответствии весовые коэффициенты V,v2, удовлетворяющие тем или иным заданным критериям, причем 0< V <!•
Степень работоспособности объекта по множеству контролируемых параметров оценивается с помощью выражения (2):
к
Z Vi [ X; (t )]V
qz (t)=-m-
Z v
qz (t)=
Z[ X; (t )]V
Которое представляет собой нелинейное среднее. Здесь ^^ (г) =1, если все Х((?) = 1. Кроме
больше Х( ( 1) и VI , тем больший вклад
того, чем
вносит слагаемое
[ X; (t)]V
в величину
Qv (t) •
Можно использовать и другой вариант нелинейного среднего:
к 1 £ V [ Х (г )]*
еу (г) = ^-, (4)
при Qy. (t) =1, X(t) = !■ =1« Для опред
еления
обобщенного параметра используется выражение для параметрического среднего, в частности
QZ (t) =
Z[ X; (t )]V
где р31 подбирается так, чтобы критерий давал лучшее приближение к реальным результатам получаемым экспириментальным путем. При рассмотрении выражений для обобщенных параметров считается,
что х1 (1) не меняет знака, т.е. всегда Х( (\)
3 Х * • Если же учитывать знак, то каждое слагаемое в выражениях (2)-(5), стоящее под знаком суммы, дополнительно умножается на член вида
з1дп[х - (1)-х • *]. В этом случае выражение (2) примет вид
к
Z V; [ Xi(t )]v; • sign [ X;(t) - Xi ]
Q Z (t) = —
к
Zvi
i=1
В тех случаях, когда в изменеиях Х1 (1) много
случайного и погрешности измерений велики, в обобщенные параметры целесообразно вводить интегральные значения безразмерных параметров
(t):
к J
QZ (t) = Z V; • j X; (t)dt ,
где ( ?}...?} +1 ) - интервал обработки или контроля.
Если обобщенный параметр представить в виде произведения частных параметров
1
где ^^ (г) -текущее значение обобщенного параметра. Из определения обобщенного параметра следует, что чем большие величины Х( (1) и Vi , тем больший вклад ^го параметра в (?) • Весовые
коэффициенты выбирают на основе использования статистических данных о физической значимости ^ го параметра и с учетом флуктуации в функциях
Х( (1) и V • Обобщенный параметр можно подсчитать
с помощью выражения види (3)
qz (t) =
П[ X; (t )]Vi
i=1
то выход любого параметра за допустимые пределы, т.е. Х/(г) = 0, приводит к равенству (?) =0.
Следовательно, выражение (8) позволяет характеризовать наступление отказа по любому из контролируемых параметров. По обобщенным параметрам предлагают определять текущий уровень работоспособности многопараметрического объекта и характер его изменения во времени. Таким образом, задача сводится к прогнозированию одномерной временной функции вида (?0) , (?1) ■■■• (?п) •
Наряду с очевидными преимуществами обобщенной оценки состояния технических систем, рассмотренные подходы к определению обобщенного параметра обладают определенными недостатками, затрудняющими их практическое использование [3].
Необходимость введения весовых коэффициентов для учета существенности нормированных частных параметров приводит к снижению объективности общей оценки уровня работоспособности объекта, поскольку решение этой задачи базируется на использовании статистических данных без учета технологических и эксплуатационных особенностей конкретного объекта. Кроме того, все рассмотренные выражения для обобщенного параметра, за исключением (8), не позволяют получить однозначную характеристику наступления отказа объекта, что недопустимо. При оценке состояния ГТД. В случае выхода за пределы допуска одного из нормированных параметров обобщенный параметр может иметь некоторое численное значение за счет вклада остальных частных параметров. Таким образом, оценка состояния ГТД по предлагаемым обобщенным параметрам не исключает возможности пропуска отказа по одному из частных параметров контроля. Следовательно, оценить запас работоспособности ГТД, определить сроки профилактических мероприятий при рассмотренных подходах представляется затруднительным.
Наряду с рассмотренными вариантами определения обобщенного параметра существуют подходы, основанные на использовании в качестве такового вероятности безотказной работы [4], а также некоторого функционала, описывающего зависимость суммарных выходных характеристик объекта от входных. Однако эти подходы также представляются в определенной степени удаленными от структурных параметров ГТД. Анализ изменения величины вероятности безотказной работы, как правило, не позволяет учесть конкретные условия эксплуатации и фактическое состояние двигателя, а также требуют
i=1
;=1
;=1
значительного времени для набора данных, в течение которого двигатель часто морально устаревает. При организации эксплуатации технических систем по ресурсу в качестве показателя работоспособности предлагают использовать величину остаточного ресурса наименее надежного элемента
объекта. Это позволяет определить время наступления критического состояния, следовательно, и сроки прекращения эксплуатации двигателя. Однако наименьший остаточный ресурс характеризует запас работоспособности в целом, который определяется состоянием всех узлов и деталей, способных привести к отказу.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пархоменко П.П., Согомонян Б.С. Основы технической диагностики. - М.: Энегроатомиздат, 1981.
2. Машонин О.Ф. Диагностика авиационной техники. - М.: МГТУ ГА, 2007.
3. Авакян А.А. Синтез отказоустойчивых комплексов бортового оборудования летательных аппаратов // Труды международного симпозиума. Надежность и качество. - 2015. - Т. 1 - С. 6 - 10.
4. Куатов, Б.Ж. Методы диагностики и возможности виброакустической оценки состояния авиационной техники / Б.Ж. Куатов, Ергалиев Д.С.// Труды международного симпозиума. Надежность и качество. -2016. - Т. 1 - С. 82 -85.
УДК 004.056
Сабиров Р.А., Увайсов С.У.
ФГБОУ ВО «Сургутский государственный университет», Сургут, Россия
ОЦЕНКА ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ В ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ
В статье произведена оценка существующего положения информационной безопасности компонентов АСУ ТП в ТЭК, с использованием статистических данных, предоставляемых аналитической группой Positive Technologies. Приведены особенности и недостатки современных систем обнаружения вторжений, используемых в АСУ ТП Ключевые слова:
Информационная безопасность (ИБ), автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУ ТП), Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA), корпоративная информационная сеть (КИС), системы обнаружения вторжений (СОВ), Intrusion Detection System (IDS), Host-based intrusion detection system (HIDS), критически важные объекты (КВО), топливно-энергетический комплекс (ТЭК)
Типовая структура АСУ ТП (Рис.1) строится по трехуровневому, иерархическому принципу. Третий уровень содержит АРМ, рабочие станций операторов и диспетчеров, сервера ЗСАБА. Второй уровень -
это уровень контроллеров. Первый уровень состоит из исполнительных механизмов и датчиков, которые подключены к контроллеру.
Сервера архива, антивирус, патчи и т.д.
Рисунок 1 - Типовая структура АСУ ТП в ТЭК
Характерным отличием АСУ ТП было их изолированность от корпоративных сетей, что обеспечивало необходимый уровень безопасности от внешних угроз. Сегодня наблюдается инверсионный процесс интеграции ресурсов, сервисов корпоративной сети и АСУ ТП в общую сферу управления предприятием. Также нужно отметить важные особенности, отличающие сеть АСУ ТП от сетей предприятия:
АСУ ТП функционирует непрерывно (круглосуточно) в режиме онлайн, что препятствует своевременному обновлению и испытанию его программно-аппаратного комплекса;
в технологических сетях факт сбоя или простоя системы является критичными;
Внедрение технологий из корпоративных сетей в АСУ ТП принесло с собой как свои плюсы (устранение информационных барьеров внутри предприятия, формирование единого информационного пространства, повышение управляемости предприятия через обеспечение информационной прозрачности, оперативности управления, согласованности принимаемых решений) так и свои минусы (возможность заражения компонентов АСУ ТП из интернета, не
совершенство сетевых протоколов, возможность атаки на специализированные промышленные протоколы, которые не имеют средств защиты, уязвимость серверов сбора данных технологических процессов, из-за их доступности для устройств корпоративной сети).
Зачастую, корпорации стараются не афишировать информацию по свершившимся фактам нарушения ИБ, чтобы избежать потери репутации. Поэтому для оценки общего состояния ИБ в АСУ ТП возможно использование статистических данных, предоставляемыми аналитическими группами, такими как Positive Technologies или Лаборатория Касперского. В докладе Positive Technologies, отмечается устойчивый рост числа уязвимостей различных частей АСУ ТП. Так за период 2010 - 2012 г. (Рис.2) зафиксировано увеличение найденных уязвимостей в 18 раз, с 11 до 192. С 2012 по 2013 г. число уязвимостей не значительно сократилось с 192 до 158. В период с 2013 по 2015 г. наблюдается устойчивый рост уязвимостей, с практически таким же трендом, как и в период 2010 - 2012 г. [1].
