CC BY
14ОПЫТ СОЗДАНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ ОПОВЕЩЕНИЯ И ДОКУМЕНТИРОВАННОЙ СВЯЗИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Е. И. Печерская* **, М. А. Сонькин* **, В. В. Гринемаер* **
* Институт кибернетики Национального исследовательского ** Томского политехнического университета, 634034, Томск, Россия ООО "ИНКОМ", 634009, Томск, Россия
УДК 004.6
Представлены основные принципы построения программного комплекса систем оповещения и документированной связи специального назначения.
Ключевые слова: автоматизированная система оповещения, телекоммуникация, навигация.
The article describes the basic principles of building software systems notification and communications documentary of special purpose.
Key words: automated notification system, telecommunication, navigation.
Силовые структуры рассредоточены на огромной территории России, т. е. представляют собой распределенную систему, включающую удаленные объекты со слаборазвитой энергетической инфраструктурой, низким уровнем развития каналов и сетей связи. При этом вышестоящие уровни управления должны обладать возможностью регулярно и оперативно выдавать сигналы и команды управления нижестоящим органам, а прохождение докладов о выполнении должно осуществляться без задержек.
При создании интегрированной автоматизированной системы оповещения и документированной связи (ИСОДС) особое внимание было уделено использованию новейших достижений микропроцессорной техники, оптимизации системотехнических решений при построении аппаратно-программных средств, совершенствованию системы хранения данных, использованию перспективных телекоммуникационных технологий, разработке уникального программного обеспечения автоматизации основных функций системы управления, обеспечению мобильности, надежности и эффективности ее функционирования [1-3].
Было предложено расширить функциональные возможности существующих систем, а также использовать новый подход применительно к деятельности силовых структур, в частности, обеспечить документированную связь по линии повседневной деятельности оперативных дежурных и сопровождение мобильных объектов с отображением в реальном масштабе времени на компьютере оперативного дежурного местоположения и маршрута следования. 1. Назначение ИСОДС. ИСОДС выполняет следующие основные функции: - передача в подчиненные органы и части сигналов и команд боевого управления по различным каналам связи с автоматическим документированным подтверждением их получения;
Рис. 1. Иерархическая структура ИСОДС ОД - оперативный дежурный, ЦБУ - центр боевого управления, ОУ - оперативное управление, ЧНП - часть непосредственного подчинения
- обеспечение руководства служебно-боевой деятельностью войск, находящихся в пунктах постоянной дислокации (ППД) и районах выполнения боевых задач, информацией от оперативных дежурных округов, соединений и частей непосредственного подчинения;
- передача таблиц сигналов боевой и мобилизационной готовности в подчиненные соединения и части;
- проведение оперативных расчетов сил и средств резервов;
- обеспечение двусторонней, в том числе документированной, связи между командирами мобильных групп и начальниками караулов по сопровождению важных грузов с отображением их местоположения на электронной карте в режиме реального времени;
- передача телеграмм, текстовых сообщений и документов различного назначения;
- сбор и хранение регламентной информации в формализованном виде;
- формирование текущих и итоговых ведомостей контроля выполнения мероприятий, сводных таблиц донесений и отчетов;
- аналитическая обработка больших массивов информации с целью оценки состояния проводимых мероприятий и степени боевой готовности войск.
2. Структура ИСОДС. ИСОДС, разработанная и развернутая в 2002-2007 гг., имеет четырехуровневую структуру (рис. 1). Верхний (четвертый) уровень системы соответствует статусу и местоположению главного командования (ГК), третий уровень - статусу округов внутренних войск, которые, как правило, расположены в центрах федеральных округов Российской Федерации. На втором уровне иерархической структуры располагаются центры управления соединениями, на нижнем уровне системы - части непосредственного подчинения (ЧНП).
Функции и задачи, а также полномочия, реализуемые на каждом уровне управления внутренними войсками, имеют как общие, так и существенно различающиеся характеристики. Общие и существенно различающиеся характеристики имеют также автоматизированные рабочие места (АРМ) на каждом уровне, состав и структуры аппаратно-программных средств, необходимых для реализации функций и задач на каждом уровне управления.
3. Программное обеспечение ИСОДС. Ниже указаны основные принципы построения программного комплекса ИСОДС:
- модульность;
- интеграция модулей в системе на основе сетевых протоколов;
- многоканальность;
- масштабируемость;
- наглядный и удобный интерфейс пользователя;
- универсальность:
- алгоритмов формирования сводных и аналитических ведомостей относительно уровня иерархии комплекса;
- форм формализованных документов;
- работы по обмену информацией;
- наличие жесткой системы администрирования прав пользователей;
- функциональность комплекса, определяемая:
- уровнем иерархии в системе;
- параметрами, указанными в настройках.
4. Структура и основные элементы программного комплекса. Типизированная структура программного комплекса интегрированной системы оповещения и документированной связи представлена на рис. 2. Типизированный программный комплекс ИСОДС состоит из ряда основных и вспомогательных модулей. Все модули взаимодействуют между собой по сетевому протоколу TCP/IP.
Основные модули:
- комплексная база данных;
- локальная база данных;
- модуль интерфейса;
- сервер обмена;
- модуль работы с базами данных;
- интегрированная справочная система;
- подсистема ГИС.
Вспомогательные модули (утилиты):
- администратор;
- реаниматор;
- импорт;
- настройка.
Комплексная база данных, модуль работы с базами данных, сервер обмена устанавливаются в одном экземпляре и взаимодействуют по локальной сети с другими модулями системы. Комплексная база данных и модуль работы с базами данных устанавливаются на сервере, сервер обмена - на компьютере узла связи, к которому подключены устройства связи. Локальная база данных, модуль интерфейса, интегрированная справочная система, подсистема ГИС (геоинформационная система) устанавливаются по числу рабочих мест системы, например АРМ ОД, АРМ ЦБУ, АРМ ОУ, АРМ ЗПУ, причем функциональность модуля интерфейса будет определяться спецификацией рабочего места и правами пользователя. В случае отсутствия достаточного количества компьютеров допускается установка комплексной базы данных, модуля
Рис. 2. Типизированная структура ПО ИСОДС
работы с базами данных, сервера обмена и локальной базы данных, модуля интерфейса, интегрированной справочной системы, подсистемы ГИС на одном рабочем месте АРМ ОД. Рабочие места АРМ ЦБУ, АРМ ОУ, АРМ ЗПУ будут взаимодействовать с основными модулями АРМ ОД.
Вспомогательные утилиты устанавливаются в одном экземпляре на сервере локальной сети информационного центра подразделения и предназначены для настройки, администрирования и сопровождения всех комплексов ИСОДС данного подразделения.
Разработаны программные комплексы ИСОДС ГК, округа, соединения, включающие следующие основные модули:
1. Базы данных (БД):
- комплексная база данных (КБД), предназначенная для хранения и обработки полученных и переданных документов, электронных карт, навигационной информации, журнала событий, настроек системы соответствующего уровня иерархии;
- локальная база данных (ЛБД), предназначенная для хранения информации о настройках конкретного АРМ.
2. Сервер обмена информацией. Сервер обмена информацией - основной телекоммуникационный модуль системы, главной задачей которого является согласование программной составляющей системы ИСОДС с аппаратными средствами передачи данных. В процессе создания ИСОДС разработаны оригинальные проектные решения и протоколы взаимодействия с устройствами связи и различными программными модулями системы, в том числе обеспечивающие интеграцию каналов связи. Сервер обмена обеспечивает управление аппаратными средствами передачи данных ИСОДС - аналоговыми, сотовыми, спутниковыми, телеграфными модемами, а также управление обменом в каналах связи. С помощью конфигурационных фай-
лов обеспечивается подключение к одному серверу обмена до 256 устройств. В случае подключения нескольких идентичных устройств обеспечивается закрепление группы абонентов за каждым устройством и соответственно параллельный обмен информацией между устройствами. Это позволяет существенно сократить время ее передачи, что особенно актуально при выполнении задачи оповещения. Конфигурационные файлы и пользовательский интерфейс позволяют легко включать в обслуживание устройства связи, настраивать параметры передачи и устройств, а также формировать логи работы устройств для выявления и быстрого устранения проблем обмена информацией. Сервер обмена наглядно представляет информацию о состоянии обслуживаемых устройств, а также информацию об уровне сигнала для устройств сотовой, спутниковой связи. Кроме того, сервер обмена осуществляет взаимодействие с БД и другими модулями системы по протоколу TCP/IP, что позволяет установить его на отдельном рабочем месте, например на узле связи. Остальные модули ИСОДС, в том числе АРМ ОД, АРМ ЦБУ, АРМ ОУ, АРМ ЗПУ, взаимодействуют с одним сервером обмена.
3. Основной исполняемый файл запуска интерфейса пользователя ИСОДС, выполняющий следующие функции:
3.1. Настройка списка и параметров абонентов.
3.2. Настройка режимов работы системы.
3.3. Работа со списком абонентов.
3.4. Выполнение циклических операций с абонентами по доступным в системе каналам в автоматическом или ручном (под управлением оператора) режимах:
- проверка связи с выбранными абонентами по радиоканалу;
- сбор информации от выбранных абонентов;
- рассылка информации выбранным абонентам.
3.5. Подготовка и редактирование документов.
3.6. Передача информации:
- передача информации любому абоненту системы, группе абонентов, индивидуально, широковещательно либо через ретранслятор;
- помещение подготовленных для передачи сообщений в "очередь" сообщений для последующей отправки;
- обеспечение уникальной возможности обмена информацией между абонентами, находящимися на различных каналах связи, посредством внутренней программной межканальной маршрутизации.
3.7. Передача сигналов и команд от АРМ ГК, округа, соединения в подчиненные АРМ с автоматическим подтверждением получения сигнала:
- подготовка, редактирование или выбор сигналов и команд;
- назначение степени сигнала оповещения;
- формирование списка получателей сигнала;
- формирование и передача докладов о прохождении и доставке сигналов и команд оповещения;
- фиксация в БД времен прохождения оповещения, в том числе времен получения сигналов аппаратурой и дежурным сменой, а также набора подтверждений, докладов о доставке и времен передачи и получения;
- формирование сводной ведомости прохождения сигналов оповещения;
- наглядное отображение в интерфейсе программы получения сигнала оповещения и степени сигнала для каждого абонента системы.
3.8. Автоматическое формирование итоговых по подразделению формализованных докладов по ведению дежурной службы, выполнению мероприятий и поступлению оперативной информации на основе информации, полученной от частей непосредственного подчинения.
3.9. Формирование аналитических и сводных ведомостей на основе:
- информации, полученной от частей непосредственного подчинения;
- автоматического расчета планового астрономического времени выполнения, реального времени выполнения и отставания от плана относительно введенной степени оповещения;
- интеграции информации в сводные и аналитические ведомости в соответствии с уровнем иерархии рабочего места;
- формирования сводных и аналитических ведомостей на верхнем уровне иерархии, включающих информацию, подготовленную на всей сети.
3.10. Загрузка списка функциональных возможностей комплекса в соответствии с назначением комплекса (ОД, ОУ, ЦБУ, ЗКП) и уровнем иерархии.
3.11. Обеспечение крайне важной функции - взаимодействия между автоматизированными рабочими местами одного уровня иерархии: АРМ ОД, АРМ ОУ, АРМ ЦБУ, АРМ ЗКП:
- обмен информацией;
- передача управления сетью абонентов (в каждый момент времени управление сосредоточено только на одном рабочем месте).
3.12. Обеспечение сопровождения подвижных объектов:
- контроль передвижения мобильных объектов с отображением на рабочем месте оперативного дежурного информации об их местоположении на цифровой карте местности в реальном времени;
- получение необходимой картографической, схемной или алфавитно-цифровой информации о контролируемом объекте или районе местности;
- создание банка данных и оперативное использование информации о маршрутах движения подвижных объектов и их характеристиках;
- определение местоположения подвижного объекта по сигналам спутниковой навигационной системы ТЛОНАСС" или NAVSTAR;
- настройка способов отображения меток и маршрутов контролируемых подвижных объектов, отображаемых характеристик (скорости, времени движения и т. п.);
- автоматическое центрирование карты местности с сохранением ее заданного масштаба в случае выхода метки за пределы выделенного участка карты;
- накопление и сохранение в энергонезависимой памяти подвижных объектов информации о маршруте движения и соответственно получение накопленной информации по прибытии на базу или после восстановления канала связи.
3.13. Просмотр статистики полученной и переданной информации;
3.14. Формирование, просмотр журналов.
3.15. Вывод на печать всех формализованных документов и сводных ведомостей на основе шаблонов в стандартных форматах Microsoft Excel/World.
3.16. Архивирование информации.
3.17. Выдача сообщений об ошибках и обработка исключительных ситуаций.
3.18. Вывод оперативных справок (подсказок) в строковом формате.
3.19. Интерактивная контекстуально зависимая справочная система.
4. Вспомогательные утилиты:
4.1. Утилита "Администратор", предназначенная для определения назначения прав доступа к рабочим местам, а также (что особенно важно) к каждой функциональной возможности программного обеспечения. При этом уровень доступа разграничивается по возможности просмотра, подготовки и редактирования, формирования и просмотра аналитических и сводных ведомостей, а также определения каналов связи и их параметров.
4.2. Утилита восстановления баз данных "Реаниматор", предназначенная для восстановления работоспособности баз данных в случае возникновения форс-мажорных обстоятельств.
4.3. Утилита "Импорт", позволяющая загрузить в систему документы или настройки из архивных баз данных или из баз данных предыдущих версий ИСОДС.
4.4. Утилита "Настройка ИСОДС", предназначенная для выполнения основных настроек системы, таких как формирование списка абонентов, установление уровней иерархии, изменение структур баз данных, подготовка адресных книг для каждого подразделения и уровня иерархии, а также формирование таблиц маршрутизации для телеграфных концентраторов ТК-16.
Программный код комплекса ИСОДС включает 411 классов, 157 программных модулей, представленных в 931 473 строках программного кода. Комплексная база данных содержит 275 таблиц, локальная база данных - 15 таблиц.
5. Информационное обеспечение ИСОДС. Структурная схема информационных потоков интегрированной системы оповещения и документированной связи представлена на рис. 3.
Информационная база ИСОДС включает:
- главную комплексную базу ГК, содержащую полную информацию по России;
- комплексные базы данных семи округов, каждая из которых содержит информацию о своей сети частей непосредственного подчинения включая соединения непосредственного подчинения и их сеть;
- комплексные базы соединений, каждая из которых содержит информацию о своей сети частей непосредственного подчинения;
- данные части непосредственного подчинения, включающие информацию докладов о деятельности части.
Все базы данных взаимодействуют между собой как непосредственно, так и посредством интеграции информации баз данных более низкого уровня. Таким образом, существенно снижаются затраты труда на подготовку информации на каждом уровне системы, повышается достоверность информации и возникает новая возможность автоматического формирования аналитических и сводных ведомостей на каждом уровне системы без дополнительных затрат труда.
Выводы. Комплекс ИСОДС позволяет [4]:
- повысить боевую готовность применения системы (за счет ее постоянного использования в повседневной деятельности);
- повысить эффективность работы оперативных дежурных (за счет возможности получения аналитических оценок, сводных таблиц, оформленных документов, автоматического ведения журнала учета всех событий и др.);
Рис. 3. Структурная схема информационных потоков ИСОДС
- усилить взаимосвязь служб оперативного дежурного, оперативного управления, центра боевого управления, узла связи.
Список литературы
1. Сонькин М. А. Принципы построения интегрированных информационно-телекоммуникационных систем оперативного назначения // Вычисл. технологии. 2003. Т. 8. С. 148-156. Спецвыпуск.
2. Сонькин М. А., Ямпольский В. З. Обобщенные свойства специальных систем связи и мониторинга для труднодоступных и подвижных объектов // Изв. ТПУ. 2008. Т. 312, № 2. С. 154-156.
3. Сонькин М. А., Ямпольский В. З., Гринемаер В. В. Пакетный контроллер ВИП-МК как системотехническое ядро систем связи и мониторинга для труднодоступных и подвижных объектов // Сб. тр. 8-й Междунар. конф. "Средства и системы автоматизации", Томск, 2007 г. Томск: Б. и., 2007. Т. 2. С. 74-79.
4. Бунин С. В., Сонькин М. А., Харламов A. M., Ямпольский В. З. Новые функциональные возможности системы оповещения и резервной документированной связи внутренних войск МВД России // Изв. ТПУ. 2008. Т. 312, № 2. С. 149-153.
Печерская Елена Ивановна - ст. науч. сотр. Института кибернетики Томского политехнического университета; тел.: (382-2) 51-75-33, e-mail: flora@cc.tpu.edu.ru;
Сонькин Михаил Аркадьевич - канд. техн. наук, доц., проректор-директор Института кибернетики Томского политехнического университета; тел.: (382-2) 42-00-01; e-mail: sonkin@tpu.ru;
Гринемаер Вячеслав Викторович - ст. науч. сотр. Института кибернетики Томского политехнического университета; тел.: (382-2) 51-75-32; e-mail: bars@cc.tpu.edu.ru
Дата поступления - 04.11.11
