CC BY
0
Разработка системы интеллектуального управления состоянием объекта
цифрового вещания
К.В. Чаадаев
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет), Москва
Аннотация: Создание систем оперативного мониторинга параметров работы технического оборудования является важной в научно-практическом смысле задачей, требующей постоянного совершенствования технических и машинных алгоритмов, поддерживающих постоянную многопараметрическую самодиагностику объекта связи цифрового телерадиовещания и определение его интегрального состояния для принятия объективных управленческих решений, направленных на поддержание работоспособности всей сети. В статье рассматриваются вопросы, связанные с разработкой программного комплекса системы интеллектуального управления состоянием объекта цифрового вещания.
Ключевые слова: дистанционное управление, импортозамещение, интеллектуальный мониторинг, информационная инфраструктура, программное обеспечение, цифровое телевидение, цифровые технологии
Введение
Сеть цифрового эфирного телевидения относится к критической информационной инфраструктуре и для обеспечения ее качественной бесперебойной работы, безопасности и функциональной надежности требуются современные, импортонезависимые технологии, средства и системы управления [1, 2]. В этом отношении разработка и внедрение программного комплекса, предназначенного для автоматического управления состоянием объектов сети связи цифрового вещания, с одной стороны, существенно повысит производительность труда и качество услуг, а, с другой стороны - обеспечит оперативное устранение нештатных ситуаций [3, 4]. Поэтому интеллектуальных систем дистанционного мониторинга состояний и управления техническими комплексами является актуальной задачей, особенно для такого предприятия как ФГУП «Российская телевизионная и радиовещательная сеть» (далее - РТРС), обеспечивающего эксплуатацию более 5 тысяч наземных объектов сети
телерадиовещания (ТРВ), каждый из которых представляет собой сложное инженерное сооружение, работающих в основном в автономном режиме [5].
Материал и методы исследования
Прикладное программное решение системы интеллектуального управления состоянием объекта цифрового вещания необходимо для обеспечения «сквозного» операционного управления бизнес-процессами поддержки операционной и производственной деятельности РТРС. Входными данными для программного комплекса, служащими основой для выработки оперативных и тактических решений по техническому обслуживанию объектов связи и устранению нештатных ситуаций, является информация, поступающая в режиме реального времени с различных технических средств [6, 7]. В качестве аппаратной части системы дистанционного контроля используется контроллеры, базовый функционал которых заключается в сборе данных с приемо-передающего и вспомогательного оборудования объекта связи и передача их в центр обработки данных. При этом «отсутствует техническая возможности оценки запасов устойчивости сети, что неизбежно приводит к неопределенности при оценке ее работоспособности в процессе эксплуатации и к сложности оперативной оценки причин возникновения брака и технических остановок. Это, в свою очередь, приводит к тому, что операторы решают проблемы реактивно - узнают о локальных проблемах в работе сетей от телезрителей по горячей линии, а о глобальных проблемах - при полной или частичной остановке вещания. При этом диагностика не является объективной, так как служба эксплуатации не владеет гарантированной и достоверной информацией обо всех инцидентах - большинство потребителей просто не сообщает о проблемах или сообщает со значительным запозданием» [8, с. 37].
Решение подобных проблем возможно путем расширения функциональности программного обеспечения, в частности:
1. Разработка и внедрение гибкого и реконфигурируемого программного модуля синхронизации локальных событий на объекте ТРВ и глобальных событий на уровне всего предприятия. К таким событиям можно отнести аварии на магистральных сетях передачи данных, чрезвычайные ситуации, форс-мажорные обстоятельства в рамках партнерских отношений с партнерами-поставщиками оборудования/услуг, оказывающих значительное влияние на качество услуг связи.
2. Разработка новых алгоритмов подготовки, оптимизации и сжатия данных, передаваемых от конечного оборудования и устройств на объекте ТРВ, для их использования в целях подготовки обоснованных решений по управлению бизнес-процессами.
3. Разработка алгоритмов обеспечения высокого уровня доверия к результатам обработки данных, транслируемых от конечного оборудования и устройств на объекте ТРВ до уровня лиц, принимающих решения.
4. Разработка алгоритмов двухкомпонентного контроля, то есть параллельной визуализации аналитически подготовленных данных и их детализации для отражения фактического состояния производственно-технического потенциала.
Основой для проектирования и решения отмеченных задач служит схема информационных потоков, формализация которых позволяет рациональным образом вести планирование и распределение ресурсов по бизнес-процессам, обеспечивающим поддержку и управление эксплуатацией сети цифрового вещания (рис. 1).
М Инженерный вестник Дона, №8 (2024) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n8y2024/9447
Система интеллектуального управления состоянием объекта цифрового вешания
Драйверы вх. инф. потоков:
• системы класса 2аЫ>1х. Е>а1аМтег. БетсеОезк или ручной ввод
* Систем ы ин вент ари зации: АйЬ/е ГМгейогу МЧС. Росгидромет и поставщик значимых для управления услуг
События
Г ЗетсеОезк | (федеральный I I Уровень) J
10 СОЁЫТНЯ
Данные измерений
СС онцеигратор "1
(федеральный уровень)__J
Данные
измерений
Концентр л тор
(регаональный вровень)
"Концентратор
(регаональный уровень)
4
Концентр апгор Л
(региональный ч уровень) )
4т-
ф ^РТРС.Ионнгор.1 J ф ^РТРйИоникр.! ^ ... ^ РТРС. Монитор. Н j
(1)Учет инцидентов:
• «Водопад» - пото к событий в реальн ом вреые ни
• «Обогатитель» - дан ные оТС: оказываемыхуагу гах
• «Улавли ват ель» - группир овка собыг ий п о месту
(2) Интеллектуальная обработка инцидентов:
• «Сг атусник» - констру кг ор правил для ст агу сов
• «Инф орматор» - инт еллен уальн ое инф-орьшрование
• «Маситровщик» - интеллектуальное маскирование
• «Истоковед» - анализ первопричин. конструктор правил
(3) Перспективные функции:
ТЪск треккеры. карта, мессенджер. история работ. ЭРА к полной детализации ограничения на работьт плановые работы, персональные поручншя топ-менеджмента
Характеристическая карта |ХК),
Сир авочни к параметров экпшуат ашш ■пром.объекгов и ТС
Диагностическая Карта (ДК) -
геа1пте измерения по ХК: ОК или Анормальные параметры
Удостоверяющий центр |УЦ)
- авторизация РТРСМсятор
Рис. 1. - Схема информационных потоков, возникающих при исполнении бизнес-процессов управления сетью объектов связи Необходимо отметить, что исполнение принятых решений по управлению проводится через систему методов воздействия с использованием верифицированной агрегированной информации. То есть чем своевременнее, точнее и объективнее информация, находящаяся в распоряжении системы управления, тем более достижимы поставленные стратегические цели [9-11]. Концептуальная модель информационных потоков в разрезе принятия управленческих решений приведена на рис. 2.
Важно, что в приведенной модели информация, собираемая на федеральном и региональных центрах системы управления, соответствует следующим основным принципам разработки:
1. Системности. При декомпозиции должны быть установлены такие связи между структурными элементами программного обеспечения, которые
и
обеспечивают его целостность и бесконфликтное взаимодействие с другими информационными системами.
Рис. 2. - Концептуальная модель информационных потоков в разрезе принятия управленческих решений
2. Стандартизации (унификации). Должны быть рационально применены типовые, унифицированные и стандартизованные элементы, проектные решения, пакеты прикладных программ, комплексы, компоненты. При разработке должны быть использованы свободно-распространяемые или отечественные программные компоненты.
3. Концептуального единства. Программное обеспечение должно разрабатываться в соответствии с действующим законодательством
Российской Федерации, отраслевыми, ведомственными и корпоративными стандартами.
4. Модифицируемости. Программное обеспечение должно обеспечивать возможность развития, расширения и бесшовной интеграции с другими системами и техническими устройствами. Технические решения, используемые на этапах проектирования, должны позволять минимизировать трудозатраты по модернизации, возможные в связи с принятием новых нормативно-правовых актов, приводящих к изменению технологического процесса.
5. Мобильности. Программное обеспечение должно обладать максимальной независимостью от конкретных типов применяемых технических и программных средств.
6. Модульности. Программное обеспечение должно быть реализовано как совокупность отдельных максимально независимых функциональных компонент.
7. Санкционированного доступа к информации. Система должна быть многопользовательской с разграничением прав доступа. Программное обеспечение должно выполнять идентификацию и аутентификацию пользователей и обеспечивать санкционированный доступ к информации.
В целом, вырабатываемые проектные решения должны быть обоснованными и пригодными для прикладной реализации и последующего внедрения.
Результаты
Далее приведены основные результаты работы по алгоритмизации и кодированию программного комплекса системы интеллектуального управления состоянием объекта цифрового вещания (алгоритм процессинга инцидента на примере информирования центра управления о наступающей
М Инженерный вестник Дона, №8 (2024) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n8y2024/9447
грозе в связи с возможным нарушением штатной передатчика телевизионного сигнала).
Шаг 1. Регистрация карточки уведомления о значимых событиях в программном модуле «Оперативное управления» подсистемы «Диспетчерская» (рис. 3).
ОРМ012846930 - В работе 0
Дета регистрации и автор 15:33, 06.12.2041, Е МеИЮуТ.А,
Наименование Тестирование маскир<иання инцидента на Октябрьском пер.
Тема Гром
Сообщен»»
Срок Выполнения 03.12.2011 17:30 х 8а*ноет& § Средн«
Каналы и опции итграени ЕЗЕМАИ. "ТТУ Сообщение видно все* работникам
Управление
Рис. 3. - Регистрация карточки уведомления о значимых событиях в
программном модуле «Оперативное управления» Шаг 2. Эмуляция нарушения нормальной работы передатчика телевизионного сигнала (низкий уровень сигнала цифрового эфирного телевидения) и последующий переход в пользовательский интерфейс работы с инцидентом (рис. 4).
Шаг 3. Просмотр связанных с работоспособностью объекта данных в нижней части пользовательского интерфейса - информация о грозе отображается в интерфейсе, поскольку при регистрации уведомления был задан «затронутый» объект вещания (рис. 5).
М Инженерный вестник Дона, №8 (2024) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n8y2024/9447
ТТ0000012834883 - •Авария - Требует рассмотрения Сводная информация
ОС / Пушт ,-стаиовки омтябреосая-всго (5* ^ Я
активные аварии и предупреждения аоцммя ТС
• и» затронуты ПРД-ПоляриС Т»Ц 5000 100441770 Низкий уроо рж» сигмам |
Эсхаладо • ЦОС ГД Ест»
Регистрация 2021.12.03 «7:34:09 РТРС.моиитор
Казначею*« подразделения Генеральная д*^»кция
Распределим» 2021.12.03 «7:34:09 РТРС.монитор
начало выполнения 2021.12.03 « 7:34:09 РТРС-Менитор
Сообщения по вещаниям / типам ТС
В шммюнм тс. ■•*. и аг. * ашрм
О РТРС-1 (0).РТРС-2 (0)
1 □ ПРД Толярис ТВЦ $000 100461770 □□□□□□□□в * • Низкий уровень сигнала ЦЭ"В
Управление
Прмотк ■ работу
©Журм
2021.12.1
Рис. 4. - Пользовательский интерфейс просмотра зарегистрированного
инцидента
Глобальные события на объекте связи (1) С: § По: 8
ОРМ012846930 - 2021.12.03 14:30:00 - - Гроза. Тестирование маскирования инцидента на Октябрьском пер.
График профилактических работ и остановок вещания (0) С: По:
Обращения абонентов (0) С: 1 По: (й — Отсутствуют
Задания на объекте связи (0) С: 0 По: 0 — Отсутствуют
@ — Отсутствуют
Рис. 5. - Блок предоставления информации обо всех связанных событиях в пользовательском интерфейсе работы с Инцидентом Шаг 4. Увязка глобального события и установка его в качестве причины инцидента (рис. 6).
Рис. 6. - Пользовательский интерфейс автоматизированного указания
причины инцидента Шаг 5. Просмотр обновленной карточки инцидента в части изменения статуса и указания причины инцидента (рис. 7).
ТТОООО012834883 - • Авария - Не требует рассмотрения [7)
Сводная информация
ОС I П|М1Т установи*
АаТ>в1>1» млрмм Н ПрОДТфОмДаммЯ
Эсяммя I ЦДС ГД Рсоктрми*
НДИМ'ЩИИ подридел*ми1
Раствдил«»*»
Начало ■МПОЛММ1В
Приема имрдммта
Оатабркоия Лс20
■ ш
КщаММ
под Пол»(ис таЩООО 100441770
Ммяшй уромн» о«иала ЦЭТВ
Сет»
2021.12.01 17:МЛ» РТРС-Моиитор Гемфрммй*
202).12.0) 1/:34:09 »ТРСЛО-ГОР 2021.12.01 17: МЛ» РТРС .монитор £>«Ю1Л««0 - 2021.12.0) 14:10:00 -
- Гром. Т«ст»чхям« мгеюфоммтя мп)»1Л0нта на Октябфвском пар.
Сообщения по вещаниям / типам ТС
* НМНМШИ ТС. 1М. ИС1». » | * а е
в РТРС-1 (01.РТРС-2 (0)
1 Ц ПРДПоларис Т1Ц 5000100441770 □□□□□□□□□ 6 • К|1к1«< ура ми» сигнала ЦЭТШ □ УК
Управление
О Журнал (1)
2021.12.01. 20:34
Рис. 7. - Пользовательский интерфейс карточки рассмотренного инцидента
Заключение
Основными целевыми качествами предложенной технологии являются:
1. Решение задачи централизованного мониторинга и управления инцидентами из единого центра.
2. Преодоление ограничивающего фактора развития в условиях современной конкуренции на внутренних и глобальных рынках в контексте санкционированного давления и закрытости / рискованности приобретения зарубежных функциональных аналогов.
3. Формирование базовых принципов и топологии для решения задачи мониторинга качества предоставления производственных «внутренних» или «конечных» услуг, завязанных на географически распределенную сеть объектов и разнообразный парк оборудования.
Научная новизна полученных решений может быть обоснована следующими её компонентами:
- разработка программных продуктов (драйверов) для взаимодействия со сложным технологическим оборудованием на уровне отдельных объектов;
- создание механизмов информирования, в частности, использования корпоративного мессенджера для повышения оперативности доставки критически значимых уведомлений;
- повышение гибкости и рост возможностей настройки средствами пользовательских интерфейсов состава данных, передаваемых с локального на федеральный уровень данных.
Важно отметить, что разработанная технология интеллектуального сбора и анализа данных находится в технологическом тренде, заданным Национальной стратегии развития искусственного интеллекта на период до 2030 года, принятой Указом Президента Российской Федерации «О развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации» от 10.10.2019 № 490, в
части повышения доступности и качества данных, необходимых для развития технологий искусственного интеллекта.
Литература
1. Бахтизин А.Р., Макаров В.Л., Логинов Е.Л. [и др.] Гибридные войны в макроэкономической суперсистеме XXI века // Экономические стратегии. 2023. Т. 25, № 2(188). С. 6-23. DOI: 10.33917/es-2.188.2023.6-23.
2. Тараненко М.Е. Импортозамещение контроллерного оборудования систем управления кислородно-конвертерным производством стали на Новолипецком металлургическом комбинате с использованием отечественного оборудования // Инженерный вестник Дона. 2024. № 2. URL: ivdon. ru/ru/magazine/archive/n2y2024/9026.
3. Журавлев Д.М., Пинчук В.Н. Предприятие. Технологии и экономика цифровой трансформации. Новосибирск ИД Академиздат, 2020. 216 с.
4. Joao dos Santos V.M. The current state and trends of the development of digital tele-radio broadcasting systems in the world // Synchroinfo Journal. 2021. Vol. 7, No. 1, pp. 17-23. DOI: 10.36724/2664-066X-2021-7-1-17-23.
5. Чаадаев К.В. Концептуальная модель технологии мониторинга и управления объектом связи сети телерадиовещания // Перспективы науки. 2023. № 6(165). С. 39-42.
6. Емалетдинова Л.Ю., Кабирова А.Н., Катасев А. С. Методика разработки нейросетевых моделей регуляторов управления техническим объектом // Инженерный вестник Дона. 2023. № 7. ivdon.ru/ru/magazine/archive/n7y2023/8544.
7. Garella J.P., Grampin E., Sotelo R., Baliosian J. Monitoring QoE on digital terrestrial TV: A comprehensive approach, 2016 IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting (BMSB). Nara. Japan. 2016. pp. 1-6. DOI: 10.1109/BMSB.2016.7522008.
8. Карякин В.Л. Клиент-серверная система мониторинга качества ТВ-вещания в России // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2022. Т. 25, № 3. С. 36-42. DOI: 10.18469/1810-3189.2022.25.3.36-42.
9. Карякин В.Л. Системные требования к оборудованию телевизионного вещания в России // Инфокоммуникационные технологии. 2023. Т. 21, № 1. С. 44-53. DOI: 10.18469/ikt.2023.21.1.06.
10. Sushko I.V., Karyakin V.L. Diagnostics of sustainability of SFN networks - The first step to solving the problem of high-quality TV broadcasting in Russia // 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO). 2019. pp. 1-4. DOI: 10.1109/SYNCHROINFO.2019.8814053.
11. Maratkanov A.S., Sukhanov A.A., Vorobieva A.A. Tools for analyzing and visualizing application performance metrics. International Scientific Review of the Problems and Prospects of Modern Science and Education: Collection of Scientific Articles of LIX International Correspondence Scientific and Practical Conference. 2019. pp. 41-43.
References
1. Bahtizin A.R., Makarov V.L., Loginov E.L. [et al.] Jekonomicheskie strategii. 2023. Vol. 25. № 2(188). pp. 6-23. DOI: 10.33917/es-2.188.2023.6-23.
2. Taranenko M.E. Inzhenernyj vestnik Dona, 2024. №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2024/9026
3. Zhuravlev D.M., Pinchuk V.N. Predpriyatie. Tekhnologii i ekonomika cifrovoj transformacii [Company. Technologies and economics of digital transformation]. Novosibirsk: Akademizdat, 2020. 216 p.
4. Joao dos Santos V.M. Synchroinfo Journal. 2021. Vol. 7. No. 1. pp. 1723. DOI: 10.36724/2664-066X-2021-7-1-17-23.
5. Chaadaev K.V. Perspektivy nauki. 2023. №6 (165). pp. 39-42.
6. Emaletdinova L.Yu., Kabirova A.N., Katasev A.S. Inzhenernyj vestnik Dona, 2023. №7. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n7y2023/8544
7. Garella J.P., Grampin E., Sotelo R., Baliosian J. 2016 IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting (BMSB). Nara. Japan. 2016. pp. 1-6. DOI: 10.1109/BMSB.2016.7522008.
8. Karjakin V.L. Fizika volnovyh processov i radiotehnicheskie sistemy. 2022. Vol. 25. №3. pp. 36-42. DOI: 10.18469/1810-3189.2022.25.3.36-42.
9. Karjakin V.L. Infokommunikacionnye tehnologii. 2023. Vol. 21. №1. pp. 44-53. DOI: 10.18469/ikt.2023.21.1.06.
10. Sushko I.V., Karyakin V.L. 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO). 2019. pp. 1-4. DOI: 10.1109/SYNCHROINFO.2019.8814053.
11. Maratkanov A.S., Sukhanov A.A., Vorobieva A.A. International Scientific Review of the Problems and Prospects of Modern Science and Education: Collection of Scientific Articles of LIX International Correspondence Scientific and Practical Conference. 2019. pp. 41-43.
Дата поступления: 21.06.2024 Дата публикации: 8.08.2024
