Программно-аппаратная платформа для обеспечения поддержки принятия решений руководителей территориальных подсистем РСЧС Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 0.049 + 353.5

ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ ПЛАТФОРМА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ РУКОВОДИТЕЛЕЙ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ ПОДСИСТЕМ РСЧС

В.А. Седнев, В.М. Клецов

Предлагается технология сбора и обработки информации, позволяющая объединить используемые в органе управления автоматизированные системы и информационные ресурсы на одной программно-аппаратной платформе для повышения эффективности деятельности должностных лиц РСЧС.

Ключевые слова: территориальные органы исполнительной власти, поддержка принятия решений, автоматизированные системы, программно-аппаратная платформа.

Специфика деятельности территориальных органов исполнительной власти (ТОИВ), характер их взаимодействия с другими органами исполнительной власти, населением и хозяйствующими субъектами обуславливает разнородность решаемых задач, выполняемых функций и сложность обрабатываемой информации. К одним из основных задач ТОИВ относятся: создание территориального звена городской территориальной подсистемы единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС); координация деятельности и взаимодействия с территориальными органами федеральных органов государственной власти в сфере обеспечения комплексной безопасности, и др. При этом основными приоритетами Российской Федерации на период до 2020 года являются создание и дальнейшее развитие информационного общества.

Целями государственной политики в области развития информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) являются совершенствование системы государственного управления и развитие экономической, социально-политической, культурной сфер жизни общества. Государственное регулирование в сфере применения информационных технологий (ИТ) предусматривает регулирование отношений, связанных с поиском, получением, передачей, производством и распространением информации. Например, основным назначением информатизации задач управления административного округа (АО) Москвы является обеспечение ТОИВ оперативной, аналитической и прогнозной информацией для поддержки принятия решений в сфере управления округом и районом. В направлении информатизации управления АО можно выделить развитие средств совместной работы должностных лиц (ДЛ) ТОИВ на основе информационного ресурса (ИР) округа.

Интеграция городских информационных систем (ИС) и ресурсов возложена на метасистему «Электронная Москва», в то же время ИР АО не

Седнев Владимир Анатольевич - Академия ГПС МЧС России, доктор технических наук, профессор, тел. 8(495) 617-27-79; e-mail: [email protected];

Клецов Владимир Михайлович - соискатель Академии ГПС МЧС России, 8(499)149-69-82; [email protected].

подлежат включению в ее состав. В зависимости от задач, решаемых ДЛ, используется различное программное обеспечение (ПО), при этом демонстрируется заинтересованность АО в повышении автоматизации и информатизации своей деятельности, а, с другой стороны, выявлены различные подходы к решению этих задач, что негативно влияет на их реализацию. Использованию потенциала ИКТ препятствует разрозненность ИР и систем; локальная автоматизация; дублирование функций различными системами; несовместимость данных в различных ресурсах; отсутствие полной и достоверной информации, а также необходимой нормативной правовой базы федерального и регионального уровней. Также остаются актуальными вопросы обеспечения информационной безопасности (ОИБ) и защиты персональных данных (ПДн) в ТОИВ [1].

Проведенный анализ показал: при создании ИС не решаются вопросы интеграции, стандартизации, унификации и обеспечения совместимости, отсутствуют механизмы контроля за использованием ИР, обеспечением их полноты и достоверности, ряд ИС не соответствует требованиям по полноте, доступности, целостности и конфиденциальности имеющихся в них информации, а держатели ИР часто не заинтересованы в том, чтобы информация их баз данных (БД) могла использоваться другими подразделениями или хозяйствующими субъектами; в отраслевых и ведомственных системах не учитываются потребности округов, за исключением возможностей просмотра информации и получения некоторых форм отчетности, а округа при решении задач информатизации пытаются эти задачи решать самостоятельно, не опираясь на общегородские проекты. Анализ ПО и ИТ, применяемых ДЛ ТО-ИВ, позволил выявить их типовые элементы: системное ПО, - основано на решениях Microsoft, и, как правило, присутствует сервер для хранения неструктурированной информации; для защиты информации используется антивирусное ПО; прикладные системы (документооборота, электронной почты, бухгалтерского учета, кадрового учета, гео-информационные); инфраструктура серверных помещений; телекоммуникационная инфраструктура.

В связи с необходимостью развития территориального звена Московской городской территориальной подсистемы РСЧС, и, в целом, для повышения эффективности управления территориями АО,

на которых сосредоточены огромные социальные и материальные ресурсы, требуется разработка программно-аппаратной платформы (ПАП), позволяющей руководителю ТОИВ получать необходимую информацию из прикладных программ, которые функционируют независимо и являются специфичными для каждой сферы деятельности подразделений префектуры, подведомственных организаций и учреждений. Создание ПАП предполагает реализацию принципов: системности, обеспечивающего целостность отдельных систем и взаимодействие с другими системами; открытости системы, предполагающего расширение функций без нарушения ее функционирования; совместимости, реализующего интерфейсы, благодаря которым ПАП может взаимодействовать с другими системами; и стандартизации, применяя типовые элементы.

Программно-аппаратная платформа должна быть предназначена для: автоматизации процессов сбора, обработки, подготовки, хранения, отображения и передачи информации ДЛ всех уровней ТО-ИВ; доставки информации до автоматизированных рабочих мест (АРМ) ДЛ, принимающих решения и участвующих в их подготовке; автоматизации решения информационно-расчетных задач (ИРЗ); анализа данных и их прогнозирования; ведения БД; управления подчиненными объектами, и, в целом, для повышения эффективности информационного обеспечения и принятия различных управленческих решений ДЛ ТОИВ, при этом ПАП предполагает возможность подключения других АС и способствует расширению возможностей установленных систем, ранее не реализуемых. На основании проведенных исследований обоснованы требования к ПАП, включающие требования в целом, к ее функциям и видам обеспечения (рис. 1).

Требования к программно-аппаратной платформе

Требования в целом

- к структуре и функционирования ПАП

- к показателям назначения

- к надежности

- к безопасности

к эргономике и технической эстетике

к эксплуатации, ТО, ремонту и хранению компонентов ПАП

- к защите информации

- по сохранности информации при авариях

к защите от влияния внешних воздействий

■ к патентной чистоте

по стандартизации и унификации

■ дополнительные

Требования к функциям (задачам), выполняемым ПАП

- к подсистеме сбора, обработки и отображения информации

- к подсистеме связи и передачи данных

к подсистеме контроля и диагностики

к подсистеме защиты информации

Требования к видам обеспечения

— - к информационному

---к лингвистическому

- к программному

---к диагностическому

- к техническому

- к метрологическому

- к организационному

- к информационному

Рис. 1. Требования к программно-аппаратной платформе

Основные требования к ПАП в целом включают:

- требования к структуре и функционированию: ПАП должна быть реализована в виде стационарной иерархической территориально распределенной автоматизированной системы (АС) сбора, обработки, отображения и передачи информации; в структуре ПАП должны быть предусмотрены подсистемы: сбора, обработки и отображения информации - для приема данных от источников, их обработки, регистрации, хранения и выдачи ДЛ ТО-

ИВ; связи и передачи данных; контроля и диагностирования работоспособности системы; информационный обмен данными должен обеспечиваться с использованием единого протокола обмена по каналам связи и передачи данных; должно быть предусмотрено два режима функционирования ПАП: рабочий, при котором обеспечивается круглосуточное решение функциональных задач, и режим технического обслуживания (ТО) для поддержания работоспособности системы;

- требования к показателям назначения: в процессе сбора, обработки, отображения и документирования информации должен предусматриваться ее отбор по видам и важности; представление средствами отображения информации (СОИ) АРМ ДЛ и руководителей ТОИВ одних и тех же данных должно быть одинаковым; должна быть обеспечена возможность разделения экрана СОИ руководителей ТОИВ на несколько «окон» для отображения разных районов с различными видами данных; в элементах ПАП должны быть обеспечены: регистрация входных и выходных сообщений; документирование результатов обработки информации, и др.;

- требования к надежности: за критерий отказа принимается прекращение выдачи информации или ее недостоверность, отказ элемента ПАП или функционирования какого-либо расчетноаналитического модуля, приводящий к невозможности выполнения основных функций системы;

- требования к защите информации: защите подлежат данные, поступившие в ПАП на хранение и обработку от ДЛ; данные, полученные в процессе обработки исходных данных; нормативносправочные, служебные и вспомогательные данные, включая и данные системы защиты, персональные данные; программы для обработки данных и обеспечения функционирования ПАП, включая и программы системы защиты информации; документация на объектах ПАП. Необходимость защиты информации объясняется предупреждением возникновения ситуаций (инцидент, авария, катастрофа), которые могут повлиять на работу ПАП и достоверность информации, получаемой ДЛ ТОИВ. Для обеспечения работы ПАП разработана модель угроз информационной безопасности (ИБ) и модель вероятного нарушителя системы, с учетом особенностей ее функционирования, включая взаимодействие с внешними источниками информации, и др.

Требования к функциям ПАП включают требования к функциям следующих подсистем:

- сбора, обработки и отображения информации: сбор, обработка, хранение, отображение и документирование информации от административных и хозяйствующих объектов; вывод на СОИ АРМ ДЛ обстановки; прогнозирование развития события; отображение результатов обработки данных; сбор, хранение, отображение и документирование информации о состоянии ресурсов и средств их использования; оповещение при возникновении нештатных ситуаций, и др.;

- связи и передачи данных: автоматизированный ввод в ТС обработки данных информации от АРМ ДЛ; автоматический обмен данными между взаимодействующими системами, и др.;

- защиты информации, - должны обеспечиваться управление доступом к информации; аудит событий; контроль целостности; администрирование; антивирусная защита; обнаружение и противодействие компьютерным атакам, и др.;

- контроля и диагностики: логический контроль вводимой в систему информации, контроль работоспособности системы в процессе функционирования, тестовый контроль системы в режиме ТО, диагностика неисправностей.

Основные требования к видам обеспечения включают требования:

- к информационному обеспечению, - должно

быть реализовано в виде комплексов информационных средств, с помощью которых в отдельных частях системы осуществляется обработка информации, и обеспечивать: полноту отображения

предметной области, многократное использование данных при их однократном вводе; информационную совместимость между частями системы; разграничение доступа к данным; системы управления базами данных (СУБД) должны иметь интерфейсы с языками программирования высокого уровня, и др.;

- к программному обеспечению, - должно обладать: функциональной достаточностью, надёжностью, адаптируемостью, модифицируемостью, модульностью построения, удобством в эксплуатации. В качестве общесистемного ПО должно использоваться, в части: операционной системы (ОС) - ОС семейства Microsoft Windows; СУБД - MS SQL Server 2008 R2; веб-сервера - Microsoft Internet Information Server; прикладное ПО должно быть разработано на платформе управляемого кода Microsoft NET в среде Visual Studio 2010. Специальное ПО включает имеющиеся в АС расчётноаналитические модули, обеспечивающие обработку информации и прогнозирование показателей деятельности ТОИВ, и должно быть реализовано в виде комплексов программных средств составных частей системы. Общее ПО должно обеспечивать наращивание общесистемных функций системы, запуск и контроль ее функционирования, реализацию многозадачного режима работы, поддержку наращивания специального ПО;

- к техническому обеспечению, - в состав комплекса средств автоматизации (КСА) ДЛ, в зависимости от уровня, должны входить: средства сбора, обработки и отображения информации, сформированные в АРМ в соответствии с структурой ТОИВ; средства обмена информацией между АРМ ДЛ; средства связи и обмена данными с взаимодействующими объектами; аппаратнопрограммные средства защиты информации (СЗИ); необходимые контрольно-измерительные приборы, и др.;

Таким образом, программно-аппаратная платформа представляет собой программноаппаратный комплекс поддержки принятия решений ДЛ ТОИВ, особенностью которого является объединение и использование возможностей установленных АС и ИР для анализа, моделирования и прогнозирования различных процессов в интересах повышения эффективности деятельности ТОИВ и управления подчиненными подразделениями и территориями на единой основе, реализуемой базой

данных, управляемой виртуальной оболочкой, включающей банк и систему управления данными, расчётные и графические модули, позволяющей реализовать модульность построения системы, использовать открытые промышленные стандарты, обеспечивающие интеграцию различных АС, и, в целом, системный подход к деятельности ТОИВ. Конечной целью создания ПАП является повышение эффективности деятельности ТОИВ и качества принимаемых его ДЛ управленческих решений. На ее основе обеспечивается информационно-

аналитическая поддержка процессов анализа, моделирования и прогнозирования развития ситуации и выработки эффективных решений по направлениям деятельности ТОИВ. База данных (рис. 2) состоит из трёх функциональных модулей (СУБД, коррекции, банка данных) и четырёх программных генераторов (стохастизма, транзактов, динамики, расчётно-графического). Модуль коррекции БД предназначен для реализации динамических обратных связей, изменяющих банк данных (рис. 3).

Модуль СУБД

Методика Аппарат Программа Ввод-вывод

1

Модуль коррекции

Методика Аппарат Программа Ввод-вывод

1

Модуль банка данных

Методика Аппарат Программа Ввод-вывод ^

Рис. 2. Структура базы данных

Рис. 3. Состав банка данных

Функционирование модуля обеспечивается программными генераторами [2]: стохастизма, тран-зактов, динамики, расчётно-графическим. Генераторы являются посредниками между БД и виртуальной оболочкой платформы и расчётно-графическими модулями и обеспечивают: стохастизма - реализацию случайных процессов, приводящих к изменению БД; транзактов - функции источника и поглотителя событий, требующих коррекции БД; динамики - устойчивость вектора модельного времени; расчетно-графический - связь БД с расчетно-графическими модулями. Банк данных должен включать структурированную, иерархически построенную, именованную совокупность данных ТОИВ, состоящих из внутренней и внешней частей:

внутренняя формируется из системы управления и данных по задачам и структуре объекта, систематизируемых по годам, кварталам и месяцам; внешняя должна содержать динамическую информацию о системе управления префектуры и подчиненного объекта. При этом возможно два варианта использования ПАП: в одном случае она рассматривается как инструмент управления ТОИВ, во втором применяется для анализа и прогнозирования показателей ТОИВ. Основные уровни платформы ТОИВ (рис. 4): уровень первичной обработки данных, - включает в себя объектно-ориентированный интерфейс прикладного программирования и интерфейс объектного языка запросов - SQL-язык; уровень поставщика данных, - представлен СУБД Microsoft SQL Server

2008; уровень предметной обработки данных, -предполагает разработку решений на основе результатов решения задач, полученных от уровня первичной обработки данных; уровень взаимодействия ДЛ с ПАП, - отвечает за ввод/вывод информации, получение отчётов, визуализацию результатов. В качестве системы управления в ПАП предлагается использовать плагинную архитектуру, предполагающую наличие менеджера плагинов, самих плагинов, взаимозаменяемого модуля, программнозавершённого модуля, что позволяет обеспечить инкапсуляцию данных и функций, наследование и полиморфизм. Главное окно ПАП, управляемое виртуальной оболочкой, должно включать панели управления внутренней и внешней средой. Элементы управления и дизайн окна предлагается выпол-

нять с помощью VSM-конструктора - совокупности скриптов и плагинов, разработанных в среде Visual Studio 2010, предназначенных для визуального и интерактивного отображения данных в Microsoft SQL Server 2008 R2. Для разработки панелей управления и согласованной работы плагинов оболочки и программных модулей предлагается использовать OLAP-технологию, основанную на аналитической обработке данных в режиме реального времени, позволяющую извлекать информацию из БД, структурировать, дополнять, обрабатывать данные, подготавливать их для расчётно-графических модулей, обновлять БД на основе полученных расчётов, осуществлять визуализацию результатов.

Рис. 4. Порядок обработки и учета данных

Информационное и программное обеспечение ПАП должно предполагать возможность ее функционирования в режимах моделирования, прогнозирования и управления. Информационный фонд (базы и банки данных) должен содержать набор данных по объектам управления, систему классификации и кодирования информации. В состав ПАП отдельных ДЛ будут входить средства автоматизации, система связи и передачи данных, система защиты информации, - с учетом этого ПАП, в целом, должна включать системы: сбора и обработки данных (ССОД); хранения информации (СХИ); сохранности данных; анализа информации; поддержки принятия решения; визуализации информации; обеспечения безопасности информации.

Система сбора и обработки данных должна аккумулировать данные с разных источников информации, находящихся на территории АО. Получение достоверной информации от ССОД или СХИ позволяет осуществлять быстрый анализ данных, применяя имеющиеся статистические и математические алгоритмы. Для получения необходимой информации потребуется собирать данные из БД различной структуры и содержания, которые характеризуются противоречивостью информации, -для устранения этого недостатка предлагается ин-

тегрировать в БД данные исторических архивов и поступающей информации из внешних источников.

Система хранения информации должна обеспечивать хранение разнородных данных с консолидированием поступающей информации в нескольких БД и представлять собой программноаппаратное решение по организации надёжного хранения ИР и предоставлению гарантированного доступа к ним. В БД должна также сохраняться информация: об особенностях (типе) каждой подсистемы управления; о типах взаимоотношений между ними; о типах и количестве ТС подсистем; о типах ресурсов, потребляемых подсистемами; о величине потребления ресурса; о фактах перемещений ТС. Большинство задач ДЛ относится к классу информационно-аналитических, что требует соответствующего информационного обеспечения, которое не может быть реализовано классическими БД, так как они не предполагают изменения состояния объектов. Устранить этот недостаток могут информационные хранилища, строящиеся как многомерные структурированные совокупности данных, ориентированные на решение задач, связанных с анализом и прогнозом различных процессов. Объединение требований к динамике и разнообразию типов информационных потоков ПАП позво-

ляет дать характеристику технологий, формирующих архитектуру БД [2]: компонентная технология проектирования и перекомплектации предметноориентированных БД; расширенная технология хранилища различных данных, включающая средства оперативной аналитической обработки данных; открытость БД для включения в нее и получения из нее информации с использованием глобальной информационной магистрали. Предлагаемая структура БД позволяет хранить информацию об особенностях каждого объекта ТОИВ, при этом предполагается в качестве системы управления данными использовать MS SQL Server 2008 R2, графические и аналитические модули реализовывать в программной среде Mathcad, что повысит эффективность деятельности ДЛ ТОИВ. Разработанная ПАП позволяет реализовать механизм информационного обмена с использованием ИС и ресурсов АО посредством их интеграции, консолидации и унификации при обеспечении требований по полноте, доступности и целостности.

Таким образом, можно выделить следующие преимущества ПАП ТОИВ: единая точка доступа к ИР, с ограничением по доступу к ним ДЛ, зависящим от решаемых ими задач, что достигается модульностью формирования; быстрый поиск данных, экономия времени и повышение скорости принятия решений; удобство, - использование типового модульного компонента ПАП благоприятно влияет на ускорение рабочих процессов и эффективность работы ТОИВ в целом, при этом он реализует программно-целевые методы управления, предназначен для обеспечения информационной поддержки процессов управления и принятия управленческих решений ДЛ ТОИВ, и реализуется в режиме, обеспечивающем одновременную работу всех подразделений префектуры и управ районов АО, а формирование отчетов осуществляется с использованием механизмов выборки данных, не требующих навыков программирования.

Типовой компонент ПАП и сама ПАП обеспе-

чивают: формирование сведений на основе данных ИС и ресурсов АО; мониторинг значений показателей и анализ их взаимозависимости; прогнозирование показателей; формирование отчётов. Модульность построения ПАП ДЛ позволяет, например, в сфере обеспечения безопасности, - повысить уровень безопасности населения, сократить число аварийных ситуаций, время реагирования экстренных служб. С целью повышения эффективности деятельности ДЛ ТОИВ разработаны предложения по применению и обеспечению функционирования ПАП, при этом успешное функционирование ПАП может быть осуществлено при выполнении ряда требований к организации БД: она должна обладать способностью к расширению; структура данных должна быть логичной и ясной; использование архитектуры и программных средств хранилища данных, средств оперативной аналитической обработки данных; применение методов компонентного проектирования предметных БД; исключение избыточности в данных; технологическая открытость, и др.

Реализация рассмотренного комплекса мероприятий обеспечивает информационно-аналитическую поддержку процессов анализа, моделирования и прогнозирования развития ситуаций и выработки эффективных управленческих решений по направлениям деятельности ТОИВ и повышает эффективность деятельности ДЛ территориальных подсистем РСЧС.

Литература

1. Подсистема информационной безопасности. Отчет о предпроектном обследовании: Отчет по НИР / ЗАО г. Москвы, Управление корпоративных сетей и администрирования информационных ресурсов ОАО «ГУП Экономика». - М., 2011. - 200 с.

2. Разработка требований и методов оценки качества энергосбережения и теплоснабжения населения и их влияние на риски чрезвычайных ситуаций: Отчет о НИР / ОАО «Средства спасения», ООО «КИЦ «Техноценоз»». -Москва, Калининград, 2011. - 454 с.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Академия Государственной противопожарной службы МЧС России»

HARDWARE AND SOFTWARE PLATFORM TO SUPPORT DECISION-MAKING EXECUTIVES TERRITORIAL SUBSYSTEMS RSCHS

V.A. Sednev, V.M. Kletsov

New technology acquisition and processing features. It brings together all the used in the administration of automated systems and information resources on the same hardware and software platform to improve the effectiveness of emergency management officials.

Keywords: territorial executive authorities, decision support, information technology, automated information systems.