CC BY
71
№ 5 (53) 2014
Б. А. Кучеров, аспирант Финансово-технологической академии, г. Королев, boris.ku4erov@gmail.com
система визуального и звукового оповещения в управлении группировкой космических аппаратов
Рассматривается задача организации оповещения специалистов органа планирования о наступлении событий, требующих своевременного реагирования. Приведено описание процесса формирования сообщений о наступлении событий, рассылка которых производится с использованием механизма расширенной поддержки очередей Oracle Advanced Queuing. Дано описание клиентской части разработанной программы, осуществляющей прослушивание очереди сообщений и отображение поступивших сообщений, сопровождаемое звуковым сигналом. Указаны отличительные особенности задачи оповещения специалистов таких структур, как органы планирования и диспетчеризации, участвующие в управлении группировкой космических аппаратов. Приведено описание разработанной программы визуального и звукового оповещения специалистов о поступлении информации в базу данных. Рассмотрена реализация разработанной программы с использованием программного компонента Oracle Advanced Queuing. Описаны процесс извлечения из очереди сформированных сообщений, отображение сведений из полученных сообщений, средства, используемые для реализации функциональных возможностей, включающие в том числе возможность персонализации системы рассылки уведомлений.
Ключевые слова: оповещение, событие, очередь, сообщение, планирование, Oracle Advanced Queuing.
введение
С принятием Федеральной космической программы России наблюдается значительный рост количества космических аппаратов (КА) в орбитальной группировке. В то же время используется малопунктная технология управления их полетом. В связи с этим повышаются требования к процессу управления орбитальной группировкой КА. Как известно, для управления КА используется наземный комплекс управления, в состав которого входят средства управления КА [1-3].
Возрастание нагрузки на средства, обусловленное наращиванием количества КА без существенного увеличения количества средств, приводит к увеличению числа конфликтных ситуаций. Под конфликтной ситуацией в отношении распределения
средств управления понимается противоречие между требованиями заявки центра управления полетом (ЦУП) КА на загрузку средств и существующими ресурсными ограничениями. Помимо прочего, к этому относится необходимость использования одного и того же средства в одно и то же время для управления различными КА [2-3].
Особое внимание в складывающихся условиях уделяется оперативности не только самого процесса управления группировкой КА, но и всех его составляющих. Вместе с этим существенно возрастает нагрузка на специалистов органов планирования (например, органа, распределяющего средства управления КА). К факторам, влияющим на оперативность таких задач планирования и диспетчеризации, как распределение средств управления КА, в числе прочих относится своевременность реагирования
No. 5 (53) 2014
специалистов органа планирования на различные события. Среди таких событий можно выделить изменение потребностей в проведении сеансов связи (например, поступление заявки на коррекцию ранее поступившей на использование средств), изменение ресурсных ограничений (например, поступление замечания к проведению сеанса связи или сведений о техническом обслуживании средств) и т. п. Стоит отметить, что по поводу некоторых событий можно просто уведомить ряд лиц о поступлении информации, а действия по обработке событий будут выполняться по мере необходимости или после выполнения более приоритетных задач.
Оповещение заинтересованных лиц о наступлении некоторых событий является достаточно распространенной процедурой с большим количеством модификаций и различными подходами к ее реализации. Существуют решения, разработанные для массового оповещения большого количества лиц на больших территориях [4-7].
Примером успешно работающей системы можно считать систему массового оповещения персонала организаций и населения муниципальных образований Министерства чрезвычайных ситуаций [4-5].
Оповещение специалистов таких структур, как органы планирования и диспетчеризации, участвующих в управлении группировкой КА, имеет некоторые особенности. Группа лиц, которым нужно направлять уведомления, невелика (от нескольких единиц до нескольких десятков). Все сотрудники находятся на своих рабочих местах, расположенных на небольшой территории (одно или несколько помещений). Все рабочие места оборудованы средствами информатизации (компьютерами). Каждого специалиста интересует только определенный перечень событий, другими словами, информационные потоки оповещений имеют адресную направленность (имеют направленное действие).
Данная задача применительно к процессам планирования и диспетчеризации при управлении группировкой КА, в частности к процессу распределения средств управ-
ления КА, ранее не решалась. Предлагаемый в статье подход к решению задачи может быть распространен и на другие структурные элементы в ракетно-космической отрасли, такие как ситуационные центры, координирующие органы.
Принципы оповещения о наступлении событий
Для повышения оперативности функционирования органа, распределяющего средства управления КА, была разработана автоматизированная система распределения средств управления КА. Ее центральным элементом является база данных [2-3]. Достижению указанной цели способствует использование нескольких вариантов организации информационного обмена с абонентами [8-10].
В ранее разработанных программах [2-3, 10] была предусмотрена индикация наличия необработанных данных. Так, в программе формирования плана распределения средств оператору выводится информация о датах, указанных в ранее поступивших, но пока не обработанных заявках на использование средств или коррекциях. В программе сбора данных о замечаниях к проведению сеансов связи отображается количество замечаний на выбранную дату и выделяются сеансы связи, по которым введены замечания. Указанные возможности программ облегчают специалистам выявление изменений в ситуации, повышая тем самым оперативность планирования.
Был проведен анализ возможностей повышения оперативность распределения средств управления КА. Результаты анализа показали, что одним из возможных решений является внедрение системы оперативного оповещения специалистов о наступлении событий с целью своевременного реагирования на них.
Поступление сведений в базу данных (БД) можно рассматривать как завершение одной технологической операции и начало другой. Так, при поступлении заявки на кор-
it management £> Performance management
№ 5 (53) 2014
рекцию начинается процедура коррекции плана распределения средств, при поступлении замечаний к результатам проведения сеанса связи — процедура парирования возникшей нештатной ситуации.
Условием начала некоторых технологических операций служит наступление нескольких событий. Так, распределение средств управления начинается после получения заявок от всех ЦУП КА, т. е. после получения заявки от последнего ЦУП КА. Следовательно, оповещение о поступлении последней заявки должно отличаться от оповещения о поступлении предыдущих. Помимо этого, характер оповещения зависит от наличия конфликтных ситуаций в проекте плана. При установке отметки о получении такого сообщения следует переходить к составлению проекта плана (запустить соответствующую программу, если она еще не запущена, и открыть в ней полученные заявки). В проекте плана также должна присутствовать отметка о наличии конфликтных ситуаций. Если конфликтные ситуации отсутствуют, то специалисту достаточно провести анализ корректности поступивших заявок и сформировать план.
система оповещения
Для дальнейшего повышения оперативности распределения средств управления КА по предложенному варианту разработана программа визуального и звукового оповещения специалистов органа планирования о поступлении информации в БД.
Работа программы происходит следующим образом. При поступлении в БД органа управления сведений, относящихся к определенному перечню, создается запись в журнале поступления сведений. После этого на компьютерах специалистов, входящих в список получателей оповещений, отображается всплывающее окно оповещения в сопровождении звукового сигнала. После прочтения сообщения специалист делает соответствующую отметку, при этом в БД фиксируются компьютер и время приема сообщения. Обобщенная схема передачи со-
общений о поступлении информации в БД представлена на рис. 1.
Рассмотрим реализацию программы визуального и звукового оповещения специалистов органа планирования о поступлении информации в БД.
Для таблиц БД, в которые поступают сведения, созданы триггеры уровня строк. Они срабатывают после вставки, изменения или удаления записи таблицы. В триггерах формируются сообщения о поступлении информации. Сформированные сообщения записываются в журнал, реализованный в виде таблицы БД. Рассылка сообщений осуществляется с использованием механизма расширенной поддержки очередей СУБД Oracle — Oracle Advanced Queuing. При вставке сообщения в журнал срабатывает триггер уровня строки, в котором сформированное сообщение ставится в специально созданную очередь.
Формирование сообщений о наступлении событий
Выбор технологии Oracle Advanced Queuing для распространения сообщений обусловлен несколькими причинами. Как известно, СУБД Oracle обладает несколькими средствами межпроцессного взаимодействия, такими как PL/SQL-пакеты DBMS_ PIPE и DBMS_ALERT. Но пакет DBMS_PIPE не обеспечивает выполнений операций в рамках транзакций, что является недопустимым при решении поставленной задачи. При таком подходе могут быть получены оповещения о событиях, информация о которых фактически отсутствует в базе данных. Пакет DBMS_ALERT лишен указанного выше недостатка. Однако при использовании технологии Oracle Real Application Cluster, по которой построен кластер базы данных органа планирования, применение указанного пакета ограничено, поскольку он не гарантирует доставку сообщения при работе отправителя и получателя с разными узлами кластера.
Как известно, для создания очереди вначале создается таблица очереди. В ней бу-
No. 5 (53) 2014
Очередь сообщений
Oracle Advanced Queuing
'Формирование сообщения и постановка i его в очередь
Журнал поступления информации
Формирование
и вставка записи журнала поступления информации
Таблицы
базы данных
Запись информации в базу данных
Ö
Пользователь
Рис. 1. Передача сообщений о поступлении информации в БД
дут храниться сообщения, передаваемые через очередь. При создании таблицы определяется тип сообщений, которые будут передаваться. Для реализации поставленных задач был выбран тип RAW. Использование данного типа сообщения упрощает его обработку на стороне клиента и при этом является достаточным для решения поставленной задачи.
Также при создании таблицы была задана возможность получения одного сообщения из очереди несколькими получателями. Это необходимо для оповещения нескольких специалистов органа планирования о наступлении одного и того же события.
После создания таблицы создается собственно очередь и выполняется ее запуск. Затем выполняется добавление получате-
лей сообщений данной очереди. Заметим, что для постановки сообщения в очередь должен быть определен хотя бы один получатель.
Разработанная программа при первом запуске на компьютере специалиста органа планирования регистрируется в качестве получателя сообщений из очереди. При этом в качестве имени получателя используется имя компьютера специалиста органа планирования.
Действия по созданию и настройке очереди, операции с получателями выполняются с помощью PL/SQL-пакета DBMS_AQADM. Действия по работе с очередью (постановка и извлечение сообщений) выполняются с помощью PL/SQL-пакета DBMS_AQ. Например, для постановки сообщения в оче-
IT management £> Performance management
№ 5 (53) 2014
редь вызывается процедура ENQUEUE пакета DBMS_AQ.
При постановке сообщения триггером в очередь указывается название очереди, параметры постановки в очередь и свойства сообщения, а также собственно его содержимое. В качестве содержимого выступает уникальный идентификатор записи журнала поступления сведений в БД и условное обозначение действия, выполненного с записью (вставка, изменение, удаление). Использование типа RAW для сообщений обуславливает представление их содержимого в виде формализованной текстовой строки.
извлечение сообщений о наступлении событий
На компьютерах специалистов органа планирования осуществляется прослушивание данной очереди. При обнаружении сообщения, адресованного текущему получателю, сообщение извлекается из очереди и прочитывается информация из журнала поступления сведений в БД. При этом выполняется визуальное и звуковое оповещение о поступлении информации, указанной в журнале.
Специалист органа планирования после прочтения сообщения может просто установить соответствующую отметку или установить отметку и запустить программу, ассоциированную с типом полученного сообщения.
Клиентская часть программы реализована в среде Embarcadero RAD Studio XE2. Для доступа к БД используется набор компонентов Devart Oracle Data Access Components (ODAC). Использование данного набора компонентов позволяет применить с минимальными усилиями все специальные возможности СУБД Oracle.
Так, для работы с очередью используется компонент TOraQueue из состава указанного набора. Он обеспечивает извлечение сообщений из очереди и постановку их в очередь. Помимо этого, ODAC обеспечивают обращение к БД как в режиме клиента через программное обеспечение Oracle Client,
так и в прямом режиме по протоколу TCP/ IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Использование прямого режима исключает необходимость установки на клиентский компьютер дополнительного программного обеспечения, обеспечивающего доступ к данным (такого как Oracle Client, ODBC-драйвер и т. п.).
Выбор режима подключения определяется функциями, которые реализует клиентское программное обеспечение. В программе используется подключение к БД в режиме клиента через программное обеспечение Oracle Client. Это обеспечивает более широкие возможности по использованию специфических функций СУБД Oracle.
Визуализация всплывающих окон, содержащих данные о поступивших сведениях, реализована с помощью набора компонентов Developer Express VCL, а именно компонента TdxAlertWindowManager и классов TdxAlertWindow, TdxAlertWindowMessage. Применение указанного набора компонентов обеспечивает информативное представление сведений, что, в свою очередь, улучшает восприятие информации специалистами органа планирования. Обширные функциональные возможности компонентов снижают трудозатраты на разработку программного обеспечения, исключая необходимость в рутинной реализации многих стандартных возможностей. Компонент TdxAlertWindowManager является диспетчером всплывающих окон и позволяет управлять ими, в том числе располагать их на экране, настраивать их поведение и внешний вид. С помощью класса TdxAlertWindow, в свою очередь, реализуется конкретное всплывающее окно, содержащее одно или несколько сообщений, реализуемых классом TdxAlertWindowMessage.
Прослушивание каждой очереди осуществляется в отдельном потоке программы. Для каждой прослушиваемой очереди создается экземпляр класса потока, наследуемый от класса TThread. В нем создается соединение с базой данных и экземпляр класса TOraQueue для работы с очередью сообщений. Распараллеливание прослушивания
No. 5 (53) 2014
очередей на несколько потоков позволяет избежать задержек, связанных с блокировкой сессии на время ожидания поступления сообщения из очереди. При этом отображение сообщений из всех прослушиваемых очередей осуществляется в главном потоке программы. Это обусловлено необходимостью синхронизации действий с пользовательским интерфейсом, выполняемых различными потоками программы.
Отображаемые всплывающие сообщения группируются по абоненту, типу сообщения и его дате. Например, при поступлении нескольких коррекций заявок от одного и того же абонента на одну дату будет отображено только одно сообщение. При этом в тексте сообщения будут содержаться сведения о количестве поступивших коррекций заявок.
В клиентской части программы пользователю предоставлена возможность настройки параметров уведомлений. Так, можно указать определенную выборку интересующих пользователя сведений из хранимого в базе данных перечня для оповещения на данном компьютере. Каждому типу сведений можно приписать отдельную пиктограмму, которая будет отображаться на всплывающем сообщении, что делает оповещение более наглядным. Для каждого типа сведений можно также задать свой звуковой сигнал, что позволит специалисту определять тип пришедшего сообщения, если он в настоящий момент времени не работает за компьютером, и быстро принять решение о прерывании выполнения текущей задачи для обработки поступившей информации или о завершении текущей задачи с последующим переходом к новой. Указание ассоциированной с сообщением программы позволяет переходить к обработке поступивших сведений непосредственно из всплывающего сообщения оповещения.
Заключение
Таким образом, рассмотрена и проанализирована работа системы визуального
и звукового оповещения в управлении группировкой космических аппаратов.
Предложен способ повышения оперативности распределения средств управления.
Разработана программа визуального и звукового оповещения специалистов органа планирования о поступлении информации в базу данных, реализующая данный способ.
Показано, что использование механизма расширенной поддержки очередей СУБД Oracle (Oracle Advanced Queuing) позволяет не только оперативно распространять адресные уведомления, но и обеспечивать выполнение рассылки в рамках транзакций и поддержку Oracle Real Application Cluster. Формирование записей в журнале поступления сведений с помощью триггеров уровня строк таблиц позволяет осуществлять оповещение о поступлении информации независимо от способа ее записи в базу данных.
Закрепление своих пиктограмм и звуковых сигналов за каждым типом сведений делает оповещение более наглядным, а возможность перехода из окна уведомления непосредственно к программе для обработки поступивших сведений значительно повышает удобство работы специалистов.
Использование разработанной системы визуального и звукового оповещения специалистов о наступлении событий позволяет существенно повысить оперативность реагирования на возникающие ситуации.
Список литературы
1. Артюшенко В. М., Видов М. И. Анализ систем управления космическим летательным аппаратом // Информационные технологии. Радиоэлектроника. Телекоммуникации (ITRT-2011): сб. статей II Международной заочной научно-технической конференции. Тольятти: Изд-во ПВГУС, 2011. C. 18-29.
2. Артюшенко В. М, Кучеров Б. А. Повышение оперативности бесконфликтного управления группировкой космических аппаратов в условиях ресурсных ограничений // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. Т. 9. № 3. С. 59-66.
IT management £> Performance management
№ 5 (53) 2014
3. Артюшенко В. М, Кучеров Б. А. Информатизация управления группировкой космических аппаратов // Прикладная информатика. 2013. № 6 (48). С. 6-14.
4. Лукьянович А. В., Дурнев Р. А., Котосонова А. С. Оповещение населения с использованием текстовых сообщений: формулирование научной задачи // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2013. № 5. С. 106-113.
5. Лукьянович А. В., Дурнев Р. А., Котосонова А. С. Оповещение населения с использованием текстовых сообщений: анализ состояния вопроса // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2013. № 3. С. 91-98.
6. Новиков В. Г., Алабушев И. И. Координатная система контроля и оповещения // Вестник научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2008. № 1. С. 45-48.
7. Процких А. В. Оповещение в аэропортах // T-comm: телекоммуникации и транспорт. 2011. № S1. С. 21-23.
8. Артюшенко В. М, Кучеров Б. А. Организация информационного обмена между элементами наземного комплекса управления группировкой космических аппаратов // Прикладная информатика. 2014. № 1 (49). С. 33-43.
9. Артюшенко В. М, Кучеров Б. А. Автоматизация информационного обмена при распределении средств управления космическими аппаратами // Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности и экономике: сб. статей XVI международной научно-практической конференции. СПб.: Издательство Политехнического университета, 2013. С. 79-81.
10. Артюшенко В. М., Кучеров Б. А. Роль информатизации в повышении оперативности распределения средств управления космическими аппаратами // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 4 (157). С. 67-72.
References
1. Artuschenko V. M, Vidov M. I. Analysis of spacecraft control systems [Analiz sistem upravlenija ko-smicheskim letatel'nym apparatom]. Sbornik statej II Mezhdunarodnoj zaochnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii «Informacionnye tehnologii. Radiojelek-tronika. Telekommunikacii (ITRT-2011)» [Collection
of articles II International correspondence scientific and technical conference «Information technologies. Radio electronics. Telecommunications (ITRT-2011)»], Togliatti, 2011, pp. 18-29.
2. Artuschenko V. M., Kucherov B. A. Increasing efficiency of conflict-free control for spacecraft constellation with resource restrictions [Povyshenie opera-tivnosti beskonfliktnogo upravlenija gruppirovkoj ko-smicheskih apparatov v uslovijah resursnyh ogran-ichenij]. Jelektrotehnicheskie i informacionnye kompleksy i sistemy [Electrical and data processing facilities and systems], 2013, no. 3, V. 9, pp. 59-66.
3. Artuschenko V. M, Kucherov B. A. Informatization of control for spacecraft constellation [Informatizacija upravlenija gruppirovkoj kosmicheskih apparatov]. Prikladnaja informatika [Applied informatics], 2013, no. 6 (48), pp. 6-14.
4. Lykyanovich A. V., Durnev R. A., Kotosonova A. S. The population notification with use of text messages: formulation of the scientific task [Opoveshhe-nie naselenija s ispol'zovaniem tekstovyh soobsh-henij: formulirovanie nauchnoj zadachi]. Proble-my bezopasnosti i chrezvychajnyh situacij [Problems of security and emergencies], 2013, no. 5, pp. 106-113.
5. Lykyanovich A. V., Durnev R. A., Kotosonova A. S. The population notification with use of text messages: analysis of the condition of the question [Op-oveshhenie naselenija s ispol'zovaniem tekstovyh soobshhenij: analiz sostojanija voprosa]. Problemy bezopasnosti i chrezvychajnyh situacij [Problems of security and emergencies], 2013, no. 3, P. 91-98.
6. Novikov V. G., Alabushev I. I. Co-ordinate system of control and warning [Koordinatnaja sistema kontrolja i opoveshhenija]. Vestnik nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta [Railway Research Institute Bulletin], 2008, no. 1, pp. 45-48.
7. ProckihA. V. Notification at airports [Opoveshhenie v ajeroportah]. T-comm: telekommunikacii i transport [T-Comm — Telecommunications and Transport], 2011, no. S1, pp. 21-23.
8. Artuschenko V. M., Kucherov B. A. Connecting the ground spacecraft constellation control units [Orga-nizacija informacionnogo obmena mezhdu jelemen-tami nazemnogo kompleksa upravlenija gruppirovkoj kosmicheskih apparatov]. Prikladnaja informatika [Applied informatics], 2014, no. 1 (49), pp. 33-43.
No. 5 (53) 2014
9. Artuschenko V. M, Kucherov B. A. Automation of information exchange for distribution of control facilities for spacecrafts [Avtomatizacija informacionno-go obmena pri raspredelenii sredstv upravlenija ko-smicheskimi apparatami]. Sbornik statej XVI me-zhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Fundamental'nye i prikladnye issledovanija, raz-rabotka i primenenie vysokih tehnologij v promy-shlennosti i jekonomike». [Collection of articles XVI international scientific-practical conference «Basic
and applied researches, development and application of high technologies in industry and economy»], St. Petersburg, 2013, pp. 79-81.
10. Artuschenko V. M, Kucherov B. A. Significance of informatization in increasing efficiency of distribution of control facilities for spacecrafts [Rol' infor-matizacii v povyshenii operativnosti raspredelenija sredstv upravlenija kosmicheskimi apparatami]. Me-hatronika, avtomatizacija, upravlenie [Mechatronics, Automation, Control], 2014, no. 4 (157), pp. 67-72.
B. Kucherov, Postgraduate of Financial and Technological Academy, Korolev, boris.ku4erov@gmail.com
Visual and sound notification program for spacecraft constellation control system
Issues of notification specialists of planning authority of the occurrence of events to be response timely are considered. The program of visual and sound notification for specialists of writing information to database is developed to increase the efficiency of distribution of control facilities for spacecrafts. Description of process of generation messages of the occurrence of events is resulted. It is shown that messages propagates by Oracle Advanced Queuing. Application of this feature to solve the task is considered. Description of client part of developed program to listen queue and to display received messages with sound signal is given.
It is noted that under the conditions of increasing spacecraft constellation, which leading to rising load on specialists of planning authority, timely response to various events influence on the efficiency of the constellation control. Distinctive features of task to notification specialists of such structures as scheduling and planning authorities involved in the control of spacecraft constellation singled out. So targeting of solving task with a small number of persons notifies are noted.
It is shown that event the receipt of information in the database can be considered as completion of a one operation and beginning of another. It is noted that an indication of the presence of raw data exists in the previously developed programs. Description of developed program of visual and sound notification for specialists of writing information to database is adduced. The implementation of program is considered. Issues of generation messages of writing information in the database and enqueuing them by the Oracle Advanced Queuing is covered. The process of dequeuing message is described. Displaying data from received messages is considered. The possibility of transition to the processing received data directly from the notification is noted. The tools to implement these features are adduced. The possibility of notification settings for each user is noted.
Keywords; notification, event, queue, message, planning, Oracle Advanced Queuing. 32 .....
iT management £> performance management
