CC BY
19
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ДЕЙСТВИЙ ОИРЕАТОРА СИТУАЦИОННОГО ЦЕНТРА ПРИ РАБОТЕ С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ И МОНИТОРИНГА В СЛУЧАЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ ОБСТАНОВКИ
С.Н. Хаустов, к.т.н.
Воронежский институт ГПС МЧС России Н.С. Хохлов, д.т.н., профессор Воронежский институт МВД России
Роль человека-оператора в обеспечении реагирования на информацию с интеллектуальной системы видеонаблюдения и мониторинга (ИСВМ) на угрозы возникновения чрезвычайных ситуаций и выработке адекватного управляющего решения лица, принимающего решения (ЛПР) в процессе ее функционирования, весьма значительна.
Квалифицированный оператор ситуационного центра может гибко реагировать на изменения режимов общественной безопасности, работы технических средств ИСВМ, предупреждать возникновение чрезвычайных ситуаций, использовать технологические и информационные возможности системы [1].
Разрабатываемые модели безопасности ИСВМ с участием человека должны определенным образом учитывать влияние человека на эффективность ИСВМ в целом. Они должны отражать как состояния оператора, при которых возможность его ошибочных действий, приводящих к сбоям и отказам системы, велика, так и состояния оператора, при которых его действия предотвращают возможность наступления чрезвычайной ситуации при управлении ИСВМ [2, 3].
Информация по своему виду может быть двух типов: осведомительная и требующая вмешательства оператора. Осведомительная информация характеризует состояние системы, которое является нормальным.
Воспользуемся в качестве основы известными положениями теории эргатических систем [2],согласно которой модель безопасности человеко-машинной системы должна содержать две составляющие: одна из них отражает влияние человека-оператора, а вторая-влияние технического качества системы на характеристики ее безотказности. Каждая составляющая этой модели обладает присущими ей специфическими особенностями.
Модель контроля качества обучения оператора управлению ИСВМ
В настоящее время для обучения операторов управлению ИСВМ используют так называемые интеллектуальные системы обучения [1,2].
К числу таких систем могут быть отнесены тренажеры, а также учебные компьютерные станции, в которых с помощью различных способов моделируется реальность обстановки, в которой происходит эксплуа-
тация ИСВМ. При этом оператор действует в реальном масштабе времени, с учетом имеющейся базы знаний в области его деятельности.
При построении модели человека-оператора исходят из тезиса, что работа оператора по управлению системой является процессом обучения.
При изучении любой учебной дисциплины предполагается разделение ее на ряд тем и поэтапное освоение материала с наращиванием его сложности. Поэтому «оценочный лист» обучающегося представляет собой матрицу, строками которой являются изученные им темы учебного плана, а столбцами - этапы обучения. На пересечении строк и столбцов указаны уровни освоения обучающимся соответствующих разделов плана по балльной системе.
Такая матрица может быть как матрицей теоретических тестов (знаний) Тт>п, так и матрицей практических навыков (умений) Пт>п. Пара номеров (/, j) описывает позицию учебного плана. Элемент tij представляет собой оценку (в баллах) освоения данной позиции учебного плана подготовки оператора СМ. Информационной основой каждого блока системы обучения является база знаний в виде матриц тестов по практическим навыкам и теоретическим заданиям, содержащих набор инструкций для различных ситуаций общественной безопасности и функционального состояния ИСВМ.
В процессе обучения оператором ИСВМ каждому из заданий трудности Tij и Л/у ставится соответственно результат тч / в матрице Т0 или n¡j в матрице П() в форме ответа на вопрос или действий, также оцениваемых в бальной системе.
В этих матрицах числа mt) и nltJ означают оценки оператора на задания Т и П. Естественно, что ¡n¡¡ <тц и n{j <жц_
Согласно [2] процесс обучения оператора ИСВМ представляет собой отображение передаваемой (Т, П) информации в освоенную информацию {То, ПоУ.
Т = ( Tjj) 7 о = (тй); П = (л/7) П0.
Предполагается, что матрицы 7/,„,„/ (т„) и Пм=(.жц) учебного плана составлены из безразмерных числовых показателей ц- и лгг/, где i - номер строки, a j - номер столбца матрицы, на пересечении которых находится элемент ц- (элемент жи).
В дальнейшем индексы, обозначающие размерности матриц, будем опускать, т. е. Тм=ТиПм=П.
При подготовке оператора ИСВМ формируется матрица учебного плана вида:
(\\ 12 ... 21 22 ... 2 п
Т =
ут\ т2 ... mn j
4)
где / - номер курса (этапа, раздела), ау - номер темы (задачи).
Пара (/,_/) номеров / и у называют (/,/) позицией учебного плана.
В такой матрице Т ее элемент ц представляет собой оценку в принятой шкале баллов трудности решения задачи по освоению (/, у) - позиции учебного плана ((/,./) - задачи).
Матрица П (ж,,) умений оператора ИСВМ формируется по той же схеме, что и матрица Т=(ц) знаний. База знаний должна содержать раздел научно-практического обеспечения, совокупность инструкций и задание для каждой из (/, у) - задач трудности жи, которые должен решить оператор при проверке его умения на практике применять теоретические знания. Такая база знаний формируется на основе опыта работы существующих ИСВМ и имеющейся нормативной документации для сотрудников ситуационного центра.
В процессе обучения каждому из заданий трудности ти и жи оператором ставится результат в форме ответа на вопрос или действий, оцениваемых также по балльной системе и обозначаемых далее как ц- и жи.
Согласно изложенному выше методическому подходу процесс обучения оператора ИМВМ представляет преобразование (отображение) передаваемой информации в освоенную информацию:
(т, л)-к То, п0)
или пару отображений:
Т (тц)^Та (Тц)иП (жц) —Д, (Пи)
где Т0 и П0 — матрицы ответов оператора на задания У и П.
На величину получаемой оператором ИСВМ оценки оказывают влияние как объективные, так и субъективные факторы, в том числе состояние здоровья оператора, время суток, умение ориентироваться в обстановке, умение найти правильное решение при дефиците времени, и т. п.
В работах [2, 4] величину оценки рекомендуют рассматривать как случайную. При этом и безразмерные относительные величины оценок рот , и р от г также являются случайными.
Тогда каждому из возможных значений относительных ответов можно поставить в соответствие вероятность его появления, определяемую опытным путем по частоте получения ответов определенного уровня «правильности», и вместо матрицы относительных ответов перейти к матрице вероятностей правильных ответов, характеризующей уровень подготовки конкретного оператора [2]. Обозначим вероятности правильных ответов
соответственно через р, и ¿/.Величины рг и р[ будут статистическими
г
частотами - опытными значениями неизвестных вероятностей рц и р г/, характерных для данного оператора ИСВМ, результаты которого используются при нахождении относительных оценок.
Н.А. Северцевым и В.К. Дедковым показано [2], что величины рц и рц - вероятности успешного ответа оператора на задачи (/, у) учебных планов (заданий) Т и П. При увеличении числа N попыток выполнить задания
Т и П частоты рг и р[ стремятся к своим предельным значениям, кото-
t
рыми являются р,у и р,у, т. е. в указанном смысле:
pt] -+Pij и pti, -+p'tj при /V-»/
Отображение Т=(тц)^Т0 характеризует в общей форме процесс обучения и демонстрации своих знаний по теоретическим основам учебного плана данного учебного блока. Этот процесс может быть описан только приближенно. Одна из его особенностей связана с тем, что (/,/)- задачи оказываются связанными между собой по содержанию: ответ на один вопрос предполагает достаточные знания по многим другим. Преимуществом матричного описания процесса обучения оператора ИСВМ является возможность учета взаимосвязи различных разделов изучаемых учебных дисциплин.
В заключении хотелось бы отметить, что информационной основой блока обучения является база знаний в виде матриц тестов по практическим навыкам и теоретическим заданиям, содержащих набор инструкций для различных ситуаций и функционального состояния ИСВМ.
В качестве математической модели уровня подготовки оператора ИСВМ принята модель нормированного векторного пространства, элементами которого являются матрицы заданий Т и матрицы ответов Та. Уменьшение расстояния показывает повышение качества процесса обучения оператора ИСВМ и характеризует отличия сообщенного знания от воспринятого знания.
Такие расстояния могут быть приняты в качестве основы для определения критериев безопасного управления ИСВМ оператором ситуационного центра.
Список использованной литературы
1. Назаров A.B. Нейросетевые алгоритмы прогнозирования и оптимизации систем / A.B. Назаров, А.И. Лоскутов,- СПб.: Наука и техника, 2003 - 384 с.
2. Северцев H.A. Системный анализ и моделирование безопасности: учебное пособие / H.A. Северцев, В.К. Дедков,- М.: Высш. шк., 2006,- С. 462.
3. Новосельцев В.И. Системный анализ: современные концепции / В.И. Новосельцев,- Воронеж: Издательство Кварта, 2002,- С. 320.
4. Виноградов А.Н. Динамические интеллектуальные системы. 4.1. Представление знаний и основные алгоритмы / А.Н. Виноградов, Г.С. Осипов, Л.Ю. Жилякова. // Известия АН. Теория и системы управления,-М: Наука, 2002,- №6. - С. 119 - 127.
