автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Информационно-аналитическая система управления надзорной деятельностью государственной инспекции по маломерным судам

На правах рукописи

Атюкин Александр Андреевич

ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАДЗОРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИНСПЕКЦИИИ ПО МАЛОМЕРНЫМ СУДАМ

Специальность 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

17 0ХТ21)13

Москва 2013

005535108

На правах рукописи

Аткжин Александр Андреевич

ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАДЗОРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИНСПЕКЦИИИ ПО МАЛОМЕРНЫМ СУДАМ

Специальность 05.13.10 Управление в социальных и экономических системах (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2013

Работа выполнена на кафедре информационных технологий в ФГБОУ ВПО «Академия Государственной противопожарной службы МЧС России».

Научный руководитель: Топольский Николай Григорьевич,

заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, научный руководитель учебно-научного комплекса автоматизированных систем и информационных технологий Академии ГПС МЧС России

Официальные оппоненты: Минаев Владимир Александрович,

заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник МГТУ им. Баумана

Костарев Николай Павлович, кандидат технических наук, доцент ведущий сотрудник ОАО "Российские космические системы"

и

Ведущая организация: ФГБУ «Всероссийский НИИ по проблемам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям (Федеральный центр науки и высоких технологий) МЧС России»

Защита диссертации состоится 29 октября 2013 г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д205.002.01 при Академии Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, Москва, ул. Бориса Галушкина, 4, зал совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии Государственной противопожарной службы МЧС России.

Автореферат разослан 27.09.2013 г.

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направить в Академию Государственной противопожарной службы по указанному адресу.

Телефон для справок: (495) 683-19-05.

Ученый секретарь диссертационного совета

С.Ю. Бутузов

доктор технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В управлении деятельностью Государственной инспекции по маломерным судам (ГИМС) МЧС России одной из основных задач является организация государственного и технического надзора во внутренних водах и территориальном море Российской Федерации за использованием маломерных судов и баз (сооружений) для их стоянок. Деятельность ГИМС включает в себя ведение классификации, регистрацию и учёт поднадзорных судов, присваивание им государственных номеров, выдачу судовых билетов и других документов. Перед ГИМС поставлена задача -создать в России единый реестр по учёту судов, в который должны войти все зарегистрированные в ГИМС маломерные суда. Для решения данной задачи необходимо разработать информационно-аналитическую систему управления как организационно упорядоченную совокупность документов и информационно-управляющих технологий с использованием средств вычислительной техники и связи с иерархической многоуровневой структурой.

Накопленный в МЧС России опыт показывает, что даже в повседневных условиях требуется постоянно актуализированная комплексная информация о возможной чрезвычайной ситуации, результатах предварительного анализа, отданных или требуемых рекомендациях или распоряжениях, на основе которой планируется организовать деятельность органов управления и сил наблюдения, предупреждения и контроля.

Информационный обмен между территориальными органами ГИМС МЧС России и соответствующими подразделениями центрального аппарата МЧС России и обеспечивающими деятельность ГИМС МЧС России подразделениями в процессе управления должен обеспечивать взаимную передачу необходимого объёма семантической, графической и картографической информации между подразделениями в центре и любым из территориальных органов ГИМС МЧС России.

Автоматизированная информационно-управляющая система (АИУС) ГИМС разрабатывается и совершенствуется с учётом её интеграции в АИУС единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС), то есть должна использовать программное обеспечение, совместимое с применяемым в АИУС РСЧС, использовать средства телекоммуникаций (доставки данных) АИУС РСЧС, а также соответствовать принятым в АИУС РСЧС нормам безопасности хранения и передачи информации.

Структура АИУС ГИМС должна соответствовать управленческой структуре ГИМС: инспектор, старший инспектор - отдел, отделение, участок - отдел по субъекту - отдел регионального центра - управление ГИМС,

центр обеспечения деятельности (ЦОД) ГИМС, а также структуре специальной сети передачи данных АИУС ГИМС на базе опорной сети МЧС с возможностью включения мобильных абонентов на базе беспроводных цифровых каналов связи для пользователей системы, не имеющих каналов опорной сети.

Таким образом, для решения задач управления ГИМС МЧС России и МЧС России в целом целесообразно иметь единую систему передачи информации, способную распределять свои сетевые и административные ресурсы наиболее рациональным образом.

Существовавшие до недавнего времени принципы управления службой ГИМС МЧС России и отсутствие распределенной автоматизированной информационно-управляющей системы не могли в полной мере обеспечить требуемую эффективность работы ГИМС при чрезвычайных ситуациях, что и определяет важность и актуальность диссертационного исследования.

Объектом исследования диссертационной работы является Государственная инспекция по маломерным судам МЧС России.

Предметом исследования являются процессы управления организацией обмена информацией, моделирования, регламентирования и взаимодействия в ходе эксплуатации АИУС ГИМС МЧС России.

Целью исследования является разработка распределенной автоматизированной информационно-управляющей системы (АИУС) ГИМС МЧС России, которая позволит эффективно обеспечивать регистрацию объектов учёта ГИМС на всей территории России и охватывать каждого инспектора ГИМС с предоставлением ему мобильного доступа к данным, хранящимся в АИУС ГИМС в соответствии с его полномочиями.

Научной задачей работы является разработка концепции и структуры распределенной АИУС ГИМС МЧС России, обеспечивающей функционирование следующих процессов:

- получение, учёт и обработка информации для Государственной инспекции по маломерным судам в составе территориального органа МЧС России по субъекту Российской Федерации;

- математическое моделирование и исследование процессов управления передачей информации в АИУС ГИМС и оптимизации в сети передачи данных параметров этой сети, а также принятия управленческих решений при выполнении надзорной деятельности;

- прохождение информационных потоков между территориальными органами ГИМС МЧС России и соответствующими региональными центрами МЧС России, между территориальными органами ГИМС МЧС России и соответствующими структурными подразделениями центрального аппарата

МЧС России и подразделениями, обеспечивающими деятельность ГИМС МЧС России, а также между региональными центрами МЧС России и соответствующими структурными подразделениями центрального аппарата МЧС России;

- получение, учёт и обработка информации для управления ГИМС центрального аппарата МЧС России;

- регламентирование, ограничение и разграничение прав доступа к информационным ресурсам АИУС ГИМС во всех информационно-управляющих процессах;

- возможность масштабирования АИУС ГИМС за счет изменения перечня функциональных задач и конфигурации.

Основные методы исследования. В диссертации использованы теория массового обслуживания, системный анализ, теория вероятности, методы моделирования и проектирования информационных систем, систем управления базами данных, сетей передачи данных, а также системного и объектно-ориентированного анализа.

Научная новизна полученных результатов заключается:

- в разработке математической модели и исследовании процесса управления передачей информации в АИУС ГИМС и оптимизации в сети передачи данных параметров этой сети;

- в разработке математической модели и алгоритма оптимизации принятия управленческого решения инспектором ГИМС при определении очерёдности проверки объектов надзора по критерию минимального времени с использованием методов теории графов;

- в разработке концепции и структуры распределенных баз данных АИУС ГИМС МЧС России и технологии репликации баз данных АИУС ГИМС МЧС России, в разработке алгоритмов и технологии использования этих баз данных в управлении взаимодействием ГИМС с ФСБ, ФНС и ФССП России;

- в разработке концепции первой в России специальной сети передачи данных (ССПД) «оук01 .rn.sk», закрытой по классу защищенности 1Г.

Практическая ценность и значимость работы заключается в следующем:

1. Разработанная АИУС ГИМС МЧС России является основным инструментом ГИМС при формировании и ведении единого реестра зарегистрированных маломерных судов и государственного учёта выдаваемых удостоверений на право управления маломерными судами.

2. Центр управления и мониторинга данной системы решает задачу регистрации информации в виде информационных кластеров (суда, судовладельцы, судоводители, стоянки, техосмотр, налоги), анализа информации, составления электронных отчетов, взаимодействия с различными ведомствами, в т.ч. МВД России, транспорта, энергетики, налоговыми органами.

3. Обеспечивается интеграция коммерческих видов связи и профессиональной мобильной радиосвязи; прием и передача информационных кластеров с использованием GSM каналов связи, радиоканалов, электронной почты, сети Интернет; защищенность каналов связи необходимых групп и категорий.

4. Данная модель АИУС может быть применена для различных ведомств, в функции которых входит контроль и надзор. Программные модули могут быть использованы в качестве надстройки в действующих информационных системах различных отраслей.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением классических фундаментальных методов исследования операций, теории массового обслуживания, положительными результатами функционирования созданной АИУС ГИМС МЧС России, что подтверждается соответствующими актами о внедрении и приказом МЧС России о вводе в эксплуатацию.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на 18-й, 19-й, 20-й, и 21-й международных научно-технических конференциях "Системы безопасности" СБ-2009, СБ-2010, СБ-2011, СБ-2012, проведенных в Академии ГПС МЧС России в 20092012 гг., VI отраслевой научно-технической конференции "Стратегия развития радиоэлектронного комплекса России" (2007г., г. Нижний Новгород); постоянно действующем научно-техническом семинаре учебно-научного комплекса автоматизированных систем и информационных технологий Академии ГПС МЧС России (2005-2013 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ, в том числе 4 работы опубликованы в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК России, 1 монография, 1 учебное пособие, 3 работы опубликовано в единоличном авторстве, получено 15 свидетельств Роспатента РФ о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Личный вклад автора

В совместных публикациях [2-4, 5; 8-10] основные результаты, связанные с разработкой гибридного алгоритма репликации, метода оптимизации параметров сети передачи данных АИУС ГИМС, итерационного алгоритма распределения трафика, а также структуры распределенных баз данных, по-

лучены автором самостоятельно. В разработке программы [11-25] автору принадлежит постановка задачи, разработка и обоснование алгоритмов и участие в программировании.

Внедрение результатов работы. Разработанные методы, модели, алгоритмы и специальное программное и информационное обеспечение реализованы при создании АИУС ГИМС МЧС России, введенной в эксплуатацию приказом МЧС России № 372 от 07 июля 2008г. и зарегистрированной как Федеральная государственная информационная система в реестре государственных информационных систем под № 0004 от 19 апреля 2010 г.

Результаты диссертационного исследования использованы в следующих организациях:

1. Государственной инспекции по маломерным судам МЧС России -в центральном аппарате и в 83-х ГУ МЧС России по субъектам РФ.

2. В ОКР «РИФ-АИС» пограничной службы ФСБ России.

3. Конструкторском бюро опытных работ концерна «Созвездие» Мин-промторга России.

4. Академии ГПС МЧС России в учебном процессе при проведении занятий по дисциплинам «Информационные технологии управления», «Информационно-аналитические технологии государственного и муниципального управления», «Информационные технологии в сфере безопасности» и др.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса передачи информации в АИУС ГИМС МЧС России и метод оптимизации в сети передачи данных параметров этой сети.

2. Модель и алгоритмы оптимизации проведения проверки объектов надзора инспектором ГИМС.

3. Методология планирования, проектирования и администрирования баз данных, результаты концептуального, логического и физического проектирования баз данных, технология репликации баз данных АИУС ГИМС МЧС России, алгоритмы и технология использования этих баз данных в управлении взаимодействием ГИМС с ФСБ, ФНС и ФССП России.

4. Технология обеспечения безопасности и устойчивости информации в АИУС ГИМС МЧС России, специальная сеть передачи данных (ССПД) «ovkOl.msk», закрытая по классу защищенности 1Г.

5. Новое математическое и программное обеспечение, разработанное с учётом функциональной и информационной инфраструктуры АИУС ГИМС МЧС России.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Общий объём диссертации - 154 страницы. Работа иллюстрирована 33 рисунками и 15 таблицами. Библиографический список включает 121 наименование.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В главе 1 " Информационное обеспечение деятельности ГИМС МЧС России в составе АИУС РСЧС для подготовки управленческих решений " рассматривается необходимость формирования и ведения единого реестра зарегистрированных маломерных судов и государственного учёта выдаваемых удостоверений на право управления маломерными судами, который включает в себя следующие мероприятия:

- получение, учёт, обработка (сортировка, поиск по разным параметрам, анализ, суммирование и т.п.) и выдача сведений о стоящих на учёте в подразделениях территориальных органов ГИМС МЧС России судах и их владельцах со всеми характеристиками по формам учётных документов о регистрации и снятии с учёта судов и выданных регистрационных документах, о техническом освидетельствовании судов, о судоводителях, аттестованных в данном территориальном органе ГИМС МЧС России со всеми реквизитами и о выданных удостоверениях на право управления маломерными судами;

- ведение и пополнение баз данных оперативного доступа в необходимом объёме в инспекторских отделениях и участках с помощью портативной переносной аппаратуры (терминалов);

- формирование и ведение баз данных по объектам учёта в территориальных органах ГИМС МЧС России и пополнение баз данных по результатам их ведения в инспекторских отделениях и участках путем файлового обмена на магнитных носителях;

- формирование федеральной базы данных по объектам учёта;

- ведение единого реестра зарегистрированных маломерных судов и государственного учёта выдаваемых удостоверений на право управления маломерным судном;

- автоматическое составление и выдача в виде формализованных документов на бумажном носителе и в электронном виде сведений о маломерных судах и лицах, на которых они зарегистрированы, для представления в налоговые органы по формам, утвержденным Министерством Российской Федерации по налогам и сборам;

- информационный обмен с использованием Интернет и Интранет-технологий между территориальными органами ГИМС МЧС России, региональными центрами МЧС России, соответствующими подразделениями центрального аппарата МЧС России и подразделениями, обеспечивающими деятельность ГИМС МЧС России.

Приведён анализ основных задач и особенностей функционирования и формирования создаваемой АИУС ГИМС МЧС России.

В главе 2 " Концепция и структура АИУС ГИМС. Моделирование и оптимизация процессов управления" рассматриваются функции ГИМС МЧС России, выполнение которых предлагается возложить на АИУС ГИМС МЧС России.

Проведено исследование правовой базы создания АИУС ГИМС МЧС России. Выполнен анализ нормативной правовой базы, определяющей практическую деятельность ГИМС МЧС России.

Рассмотрены существующие каналы связи применительно к развертыванию данной системы. Для АИУС ГИМС, распределенной по всей территории России и использующей цифровые каналы связи в качестве опорной сети, предложено использовать уже существующую глобальную сеть с единым адресным пространством и сетевой политики - это сеть Интернет и ведомственная сеть Интранет МЧС России в составе АИУС РСЧС. Отмечено, что Интернет, как самая доступная сеть, не отвечает требованиям защищенности для передачи персональных данных в АИУС ГИМС.

ГИМС как подведомственное управление МЧС России пользуется в полном объёме каналами связи АИУС РСЧС МЧС России. На сегодняшний день каналы связи АИУС РСЧС подведены ко всем зданиям главных управлений МЧС России по субъектам Российской Федерации, региональным центрам МЧС России и Управления ГИМС центрального аппарата МЧС России. Территориальные подразделения ГИМС - отделения и участки в основном не имеют каналов связи АИУС РСЧС, помимо этого не все отделы ГИМС по субъектам РФ находятся в зданиях главных управлений и соответственно не имеют каналов связи АИУС РСЧС. Для решения этой проблемы предложена и создана специальная сеть передачи данных (ССПД) АИУС ГИМС на базе закрытых по классу защищенности 1Г каналов связи сотового оператора ОАО «Мегафон». Созданная сеть имеет единое адресное пространство с АИУС РСЧС, позволяет подключаться к сети с помощью стандартных модемов GSM, включая модемы в сотовых телефонах и коммуникаторах, не используя сеть Интернет. Для этого в ССПД АИУС ГИМС в работе было предложено создать первую в России закрытую точку доступа ovkOl.msk.

Показано, что АИУС ГИМС МЧС России предназначена для оперативного доступа к базам данных учёта поднадзорных судов, контроля прохождения ежегодного технического освидетельствования, получения статистики проверок и нарушений.

АИУС ГИМС МЧС России использует средства телекоммуникаций (транспорта данных) АИУС РСЧС и программное обеспечение, совместимое с АИУС РСЧС. Отмечено, что АИУС ГИМС должна соответствовать принятым в АИУС РСЧС нормам устойчивости и безопасности хранения и передачи информации.

АИУС ГИМС является многоэлементной системой, строящейся по модульному принципу, состоящей из средств вычислительной техники, специального программного обеспечения и средств связи. Основным мобильным функциональным звеном АИУС ГИМС является подсистема беспроводного доступа, оснащенная портативными терминалами на базе современных карманных компьютеров типа PocketPC с поддержкой сотовых каналов связи. Предложена и обоснована структура АИУС ГИМС МЧС России, представленная на рис. 1.

Предложен метод оптимизации параметров сети передачи управляющей информации и данных АИУС ГИМС. Исходными данными для оптимизации сети передачи данных являются величина суммарной арендной стоимости каналов, допустимое среднее время доставки информации по сети, пропускная способность каналов и распределение трафика. Задача оптимизации сети передачи данных АИУС ГИМС сводится либо к дискретному рас-

пределению канальных ёмкостей, либо к распределению трафика за счёт минимизации средней временной задержки каналов в сети.

Шор ....................."-чггйкякг,

Рис. 1. Структура АИУС ГИМС МЧС России

Распределение потоков информационного обмена по каналам связи и определение их загрузки осуществляется методом оптимального распределения канальных ёмкостей при известном методе маршрутизации потоков.

В результате проводится минимизация среднего времени доставки информации по сети, определяемая соотношением

г(С) = 1уяТ-Ц Мк ,

ги 2 ) -А) к'у

где у^у,.. - суммарная интенсивность трафика, поступающего в сеть;

и

Ск — канальная ёмкость;

ц = | - средняя интенсивность обслуживания в канале обратная длине пакета I;

а2 - дисперсия распределения общей пакетной длины; Кк - задержка распространения сигнала в канале;

— среднее время обслуживания пакета в узле коммутации.

Таким образом, определены дискретные значения канальных ёмкостей Сь обеспечивающих минимальное время доставки информации Т(С) по сети при заданных ограничениях на суммарные затраты 2

к

к=]

где г* - коэффициент удельных затрат на единицу канальной ёмкости.

В случае, когда затраты на аренду каналов неизвестны, а требования к допустимому времени доставки информации определены, задача распределения канальных ёмкостей сети передачи данных состоит в минимизации затрат на аренду Т при заданном допустимом времени доставки информации Тд и известных нагрузках каналов Ак

Z* = nün | Z = ZC*z*j>

где С - точка, задающая распределение канальных ёмкостей, соответствующих Z.

Проблема оптимизации распределения трафика по возможным маршрутам доставки информации решается определением загрузок каналов кк при заданных значениях канальных ёмкостей Ск и при условии минимизации времени доставки информации. Определение загрузки каналов А,к, к =1, К требует наличия информации о множестве маршрутов между каждой парой узлов.

Вектор, определяющий распределение трафика по маршрутам

<7=1

задаёт вероятности г-щ того, что в каждом коммуникационном процессоре поток распределяется по каналам, входящим в маршруты, связывающие узлы /, у между собой таким образом, что сумма вероятностей вектора равна единице.

Поставим в соответствие каждой паре (г, _/') номер 5 е (1, 2, .... В), где В — число отличных от нуля элементов матрицы потоков ||у/;|- Распределение 5-й составляющей потока можно представить точкой ту-мерного пространства

; 2>4 = i.

Тогда распределение потоков для всей сети можно задать точкой А-мерного пространства

г,

R =

; A = £ms.

Исходя из того, что загрузка каналов ХК зависит от распределения трафика по маршрутам, получаем

В т„ 1=1 q=\

Формализованную схему алгоритма дискретного распределения трафика можно представить в виде:

T(Rt)) = mm{T(R)}■,

R. =

9-1

R\Xk{K)<\xCk, k = [JK, R> О

При дискретном решении этой задачи выполняется последовательное улучшение имеющегося распределения трафика в смысле обеспечения минимальной задержки доставки информации путем переброски информационного кванта ДА, из "наихудшего" маршрута в "наилучший". На следующем шаге в перераспределении участвует другой поток с наибольшей разницей между маршрутными задержками. Процесс переброски заканчивается, когда время доставки перестает уменьшаться. Дискретное уменьшение интенсивности Хк на ДА > 0 соответствует уменьшению количества сообщений (пакетов), передаваемых по этому каналу в единицу времени. Для автоматизации решения этой оптимизационной задачи разработан итерационный алгоритм распределения трафика (рис. 2).

Рис. 2. Алгоритм распределения трафика

Проведён анализ запросов к федеральному серверу АИУС ГИМС. Определенны статистические характеристики потока сообщений в сети.

В результате анализа было обработано более 193 тыс. запросов (обращений к базе данных). Для удобства исследуемый массив запросов был разбит на три 30-дневных интервала, приходящихся на период максимальной сезонной загруженности.

Ниже (рис. 3-5) представлены обработанные результаты в виде гистограмм.

5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

13.05.2012-14.06.2012

оооо оооооооо оооо оооооооо

оооо

о о о

04 М

оооооооооооооо оооооооооооооо

ООО

ООО

п ^ тг

Рис. 3. Результаты анализа запросов за период времени с 13.05.2012 по13.06.2012

6000

5000

4000

3000

2000

1000

Рис. 4. Результаты анализа запросов за период времени с 14.06.2012 по14.07.2012

Рис. 5. Результаты анализа запросов за период времени с 15.07.2012 по14.08.2012

Средние и максимальные значения интенсивностей запросов полученных распределений представлены в табл. 1.

Таблица 1

Статистические характеристики запросов к серверу СПД АИУС ГИМС_

№ п/п X ■^тах N Х-Ы Период наблюдении

1 2667 5361 1940 727 3421 с 13.05.2012 nol3.06.2012

2 2621 5994 1890 1731 4104 с 14.06.2012 по14.07.2012

3 2850 5487 2051 799 2637 с 15.07.2012 по14.08.2012

где X - общее среднее количество запросов;

К,™ ~ общее максимальное количество запросов;

N - среднее количество служебных запросов.

По результатам анализа видно, что наибольшее количество запросов приходится на период с 15.07.2012 по 14.08.2012. В связи с этим рекомендовано обеспечить повышенное внимание и контроль в этот период времени за работой государственной инспекции по маломерным судам.

Разработаны модель и алгоритм оптимизации проведения проверки объектов надзора инспектором ГИМС МЧС России методами теории графов. Действие алгоритма показано на примере конкретного графа. Пусть инспектору ГИМС МЧС России необходимо произвести проверку п объектов надзора, причём времена следования между ними заданы весами рёбер ориентированного графа й = ОС. Ю; X = Ьс^Х,, . ..хп}; У = КуЗм}; I.) Е {1,2, ...п). (рИС 6у

Рис. 6. Пример графа С = (X, К)

Для того чтобы минимизировать время проверки, необходимо построить такой маршрут, чтобы обследовать все п объектов надзора, сформировать отчет и вернуться в исходный пункт за минимальное время.

Разработан и обоснован алгоритм определения оптимального маршрута (рис. 7). Алгоритм основан на операциях над матрицами и на поиске гамиль-тоновых циклов на графе.

X

ггрилы Р но I строке, ¡=1,2...

Рч матрицы Р по У столбцу. }= 1.2...

Проведение операции редуцирования элем нтов рч матрицы Р

Определение ребра ветвлени

1

Разбиение множества маршрутов относи гельио V.; на два

подмножества М}у и М?,

1

Определение нижней границы гамильт □новых циклов

1

Выполнение операции приведения матрицы Р

Рис. 7. Блок-схема алгоритма определения оптимального маршрута проверки объектов

надзора

Построенная модель определения оптимального маршрута проверки объектов надзора инспектором ГИМС МЧС России позволяет:

- определять последовательность проверки объектов надзора;

- производить расчет длины маршрута;

- минимизировать время обследования объектов надзора.

В главе 3 "Управление базой данных, целостностью и защитой информации в АИУС ГИМС" АИУС ГИМС рассматривается как совокупность организационных, технических, программных и информационных средств, объединенных в единую систему и предназначенных для централизованного накопления, хранения и коллективного многоаспектного использования данных для получения информации, необходимой для управления ГИМС. При этом информационная составляющая АИУС должна адекватно отражать регистрируемые в рамках этой АИУС реальные процессы в ГИМС.

Показано, что в любой АИУС основным компонентом является база данных. Отмечено, что предшественниками баз данных при решении задач сбора, хранения и обработки информации были файловые системы, которые устарели по ряду причин, и что использование баз данных (БД) и систем управления базами данных (СУБД) является эффективным средством разработки и поддержки информационного обеспечения АИУС ГИМС.

В работе обоснован и сформулирован перечень функций СУБД АИУС ГИМС:

- создание БД и объектов баз данных. Это осуществляется с помощью команд языка определения данных (ЯОД) СУБД. ЯОД позволяет задать структуру, тип, логические ограничения на данные, связи между данными, структуру доменов, индексов, триггеров и других объектов БД;

- вставка, обновление, удаление и извлечение информации из БД;

- предоставление в АИУС ГИМС контролируемого доступа к данным с помощью: системы обеспечения безопасности, предотвращающей несанкционированный доступ к объектам БД со стороны пользователей; системы поддержки целостности данных, обеспечивающей непротиворечивое состояние хранимых данных; системы управления параллельной работой приложений, контролирующей процессы совместного доступа к БД; системы восстановления, позволяющей восстановить БД до предыдущего непротиворечивого состояния, нарушенного в результате сбоя аппаратного или программного обеспечения; доступного пользователям каталога (словаря данных), содержащего описание хранимой в БД информации.

Разработан алгоритм проверки объекта надзора инспектором ГИМС МЧС России, который состоит из следующих шагов:

1. Ввод данных об объекте.

2. Работа с базой данных.

3. Расчет оптимального маршрута проверки объектов.

4. Обработка базы данных.

5. Формирование отчёта, учитывающего статус судна:

□ - у судна просрочен техосмотр (жёлтый);

□ - статус нормальный (зелёный); П - судно в угоне (красный);

□ - судно снято с учета (серый).

6. Обновление базы данных.

7. Синхронизация базы данных.

8. Выполнение функции контроля объектов надзора.

9. Осуществление мониторинга, учета объектов надзора, а также управление силами и средствами.

Разработана блок-схема алгоритма проверки объекта надзора инспектором ГИМС МЧС России, которая представлена на рис.8.

Автором разработана программа реализации данного алгоритма на ЭВМ, зарегистрированная Роспатентом (свидетельство государственной регистрации № 2006612983 от 21.08.2006 г.).

Рис. 8. Блок-схема алгоритма проверки объекта надзора инспектором ГИМС МЧС России

Рассмотренные средства обеспечения многопользовательского режима работы Microsoft Access обеспечивают следующие три основных способа работы с базой данных АИУС ГИМС в сети.

1. Реализация файл/сервер.

2. Реализация клиент/сервер.

3. Реализация на основе репликации базы данных.

Сформулированы требования к целостности и защите информации баз

данных. Рассмотрены основные направления, по которым необходимо принимать меры, снижающие степень риска, то есть потенциальную возможность потери целостности или повреждения данных.

Основные технические характеристики системы АИУС ГИМС и всех программно-аппаратных комплексов, входящих в сеть АИУС РСЧС МЧС России, соответствуют принятым в АИУС РСЧС нормам безопасности хранения и передачи информации и Федеральному закону Российской Федерации от 27 июля 2006 г. N 152-ФЗ «О персональных данных».

Средства вычислительной техники АИУС ГИМС соответствуют 6 классу защищенности от несанкционированного доступа в соответствии с руководящим документом Гостехкомиссии России.

В главе 4 "Программно-технические решения при разработке и реализации АИУС ГИМС МЧС России" представлены программно-технические решения, реализованные в опытном, а затем и в промышленном образце АИУС ГИМС МЧС России (приказ МЧС России от 07.07.2008 № 372 «О принятии в эксплуатацию автоматизированной информационной системы Государственной инспекции по маломерным судам МЧС России»), разработанном на основании и с учётом требований нормативных документов.

АИУС ГИМС построена по иерархическому принципу и имеет три уровня:

- центральный сервер баз данных, установленный в Управлении ГИМС МЧС России;

- региональный уровень - уровень региональных центров, в которых устанавливается сервер баз данных «МСР-Сервер/Регион» АТЖИ.466219.015-03 со специальным программным обеспечением «МСР-Регион/ГИМС» АТЖИ.00043-03;

- территориальный уровень - центры ГИМС МЧС России по субъектам Российской Федерации, в которых устанавливаются: сервер баз данных «МСР-Сервер» АТЖИ.466219.014-03 со специальным программным обеспечением «МСР-Сервер/ГИМС» АТЖИ.00042-03 и автоматизированное рабочее место (АРМ) АТЖИ.466219.017-03 со специальным программным обеспечением «МСР-АРМ/ГИМС» АТЖИ.00041-10-03.

Кроме того, инспекторские подразделения центров ГИМС МЧС России по субъектам Российской Федерации комплектуются персональными терминалами старшего государственного инспектора по маломерным судам МСР-ПК. И/OK-GSM АТЖИ.466229.012-03 (с функцией радиовыхода на территориальный сервер) со специальным программным обеспечением «МСР-ПК. И/OK-GSM АТЖИ.00044-03» и персональными терминалами государственного инспектора по маломерным судам МСР-ПК. И/ОК АТЖИ.466229.013-03 со специальным программным обеспечением «МСР-ПК. И/ОК АТЖИ.00045-03».

Укрупнённая схема управления деятельностью ГИМС МЧС России с использованием разработанной АИУС ГИМС представлена на рис. 9.

- управление оперативном леигельносIыо:

- управление падторной и контрольной деят

- управление методическим обеспечением.

Рис. 9. Схема управления деятельностью ГИМС МЧС России с использованием АИУС

Рассмотрен вопрос взаимодействия АИУС ГИМС с различными органами государственной власти на различных уровнях. В основном все взаимодействия в электронном виде должны проходить в соответствии с Федеральным законом Российской Федерации от 27 июля 2010 года № 210-ФЗ «Об организации предоставления государственных и муниципальных услуг», исключением являются представленные ниже ведомства.

1. Пограничная служба ФСБ России.

2. Федеральная налоговая служба (ФНС) России.

3. Федеральная служба судебных приставов (ФССП) России.

Для взаимодействия АИУС ГИМС с этими ведомствами были разработаны соответствующие схема и алгоритмы (рис. 10-12):

АИУС ГИМС МЧС России, Отдел ГИМС Регионального центра МЧС России

Пограничное управление

ЗСг ЗАО «Мегафон»

МСР-Сервер/Регион Регионального центра Точка доступа к Федеральной БД ГИМС

Крнптошлюз Региональный Сервер-шлюз «МСР-Сервчп/Регион»

СПО «МСР-Сервер» АТЖИ. 466219.014

С110 «МСР-Сервер» АТЖИ. 466219.014

Рис. 10. Схема структурная комплекса технических средств типового узла взаимодействия МЧС России и пограничной службы

Рис.11. Алгоритмы взаимодействия МЧС России и ФНС России: а) электронное в ежедневном режиме; б) электронное по окончанию года; в) в ежедневном режиме

Рис.12. Алгоритмы электронного взаимодействия МЧС России и ФССП России

Средства вычислительной техники АИУС используют программное обеспечение, совместимое с применяемым в АИУС РСЧС: общесистемное ПО (Microsoft Windows); технические средства (протоколы, стандарты и т.д.), применяемые в АИУС РСЧС; специальное программное и информационное обеспечение (СУБД и др.).

В качестве основного средства телекоммуникационного обмена АИУС использует ведомственные каналы и сети связи МЧС России.

Предложена следующая функциональная архитектура АИУС ГИМС.

АИУС ГИМС имеет иерархическую трехуровневую структуру:

- уровень функциональных структурных подразделений территориального органа ГИМС МЧС России (инспекторское отделение, инспекторский участок), занимающихся непосредственным сбором информации для АИУС ГИМС и использующих поиск практической информации в базах АИУС ГИМС для решения управленческих и оперативных задач;

- региональный уровень - включает территориальные органы ГИМС МЧС России в субъектах Российской Федерации и региональные центры МЧС России;

- федеральный уровень - осуществляет получение, анализ и обработку информации соответствующих подразделений центрального аппарата МЧС России и подразделений, обеспечивающих деятельность ГИМС.

Архитектура АИУС ГИМС МЧС России представлена на рис. 13.

Е жегодное снижение гибели и травматизма людей на воде - на 9%

Транспортная среда

Связь Компьютерные сети Информационные сети

- Сквозная услуга - «голос ♦ данные - Каналы : GSM &SM-защит 1r; 3G: WI-FI; WiMax;CnyiHHKOBbie ;ТЛФ. - Распределенная 3-х уровневая БД; - Интранет МЧС России с порталом - Ыф #10.18.1.7/ http://gims.kboi.rL/ - Закрытая по катег. 1 г сотовая корпоративная сеть на 700 абонент. - Сквозная услуга - -голос ♦ данные + фото, видео»: Каналы: СБМ; СБМ-защита по категорим1г; Зв; -"'П.УУМ.Ститщ.ти-

АИС ГИМС МЧС России. "МСР-5: Мониторинг, Управление силами и средствами, связь, компьютерные и информационные сети" К4 ^ОР

Рис. 13. Архитектура АИУС ГИМС МЧС России

В работе сделан вывод о том, что создание информационной инфраструктуры АИУС ГИМС предполагает:

- упорядочение системы сбора, учёта, хранения и использования первичной информации, формирование и развитие баз и банков данных с учётом действующих стандартов и нормативов;

- программно-аппаратное и технологическое обеспечение подсистем, входящих в структуру АИУС ГИМС, модернизацию средств информационно-вычислительной техники в территориальных органах ГИМС МЧС России;

- создание телекоммуникационной системы с использованием Интернет- и Интранет-технологий.

Обоснован вопрос необходимости разработки принципиально нового программного обеспечения с учётом совершенствования функциональной архитектуры и информационной инфраструктуры АИУС ГИМС.

Приводится описание и обоснование выбранной конструкции программно-аппаратных средств в соответствии с техническим заданием на создание автоматизированной информационной системы Государственной инспекции по маломерным судам Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны и ликвидации последствий стихийных бедствий, утвержденным 4 августа 2005 г. Создан опытный образец АИУС ГИМС МЧС России, в состав которого вошло специальное программное обеспечение «ГИМС», поставляемое для проверки инспекторами судовладельцев и маломерных судов, предназначенное для обновления информации в основной базе ГИМС и в оперативных базах данных на портативных терминалах, распечатки протоколов проверки объектов учёта и позволяющее повысить эффективность деятельности инспекторов. В 2008 году АИУС ГИМС сдана в эксплуатацию. Система эксплуатируется на всей территории России в 83 субъектах. База данных АИУС ГИМС МЧС России содержит более 3 млн. записей с информацией об объектах учёта (суда, судовладельцы, удостоверения на право управления маломерными судами и т.д.). На специальное программное и информационное обеспечение АИУС ГИМС автором получено 15 свидетельств о регистрации программ для ЭВМ, выданных Роспатентом.

В состав системы входят: 2142 программно-аппаратных комплекса (ПАК), в том числе мобильных ПАК - 457 шт., распределенных по 83 субъектам РФ. АИУС ГИМС МЧС России создана по проекту «Многофункциональной автоматизированной мобильной информационной системы контроля и учёта маломерных судов (МСР-5: Мониторинг, Управление силами и средствами, связь, компьютерные и информационные сети)», и позволяет получать в режиме реального времени информацию о маломерных судах, их владельцах, удостоверениях на право управления маломерными судами на всей территории России. Разработанная система способствовала фактическому снижению гибели людей на воде.

Для эксплуатации системы подготовлены около 3000 штатных инспекторов ГИМС МЧС России.

Приказом министра МЧС России № 372 от 07.07.2008 система принята в эксплуатацию в МЧС России (копия приказа приведена в приложении ).

Выполнена оценка эффективности применения АИУС ГИМС МЧС России. Внедрение АИУС ГИМС МЧС России позволило снизить затраты при проведении работ подразделениями ГИМС. Эффект от внедрения АИУС ГИМС получен по следующим основным направлениям:

1. Снижение расходов на проведение инспекторских и спасательных работ за счёт:

- повышения эффективности управления силами и средствами;

- высвобождения времени у специалистов служб ГИМС при внедрении электронных форм, автоматизированной обработки документов, методов оптимизированного хранения и оперативной передачи информации;

- оптимизации работы служб на всех уровнях управления;

- повышения уровня квалификации специалистов;

- повышения качества учёта и анализа оперативной информации.

2. Сокращение сроков на разработку мероприятий по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (на 22 %).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

В диссертационной работе в соответствии с предметом, целью и задачами исследования решена важная государственная научно-техническая задача создания единой автоматизированной информационно-управляющей системы Государственной инспекции по маломерным судам (АИУС ГИМС) МЧС России на всех уровнях государственного управления.

В результате её решения получены следующие результаты:

1. Разработана математическая модель управления процессом передачи информации в АИУС ГИМС МЧС России и метод оптимизации в сети передачи данных параметров этой сети за счет минимизации средней временной задержки каналов, что позволило сократить время обработки запросов.

2. Разработана математическая модель оптимизации принятия управленческого решения инспектором ГИМС при определении очерёдности проверки объектов надзора по критерию минимального времени с использованием методов теории графов, что позволяет сократить время проверки и повысить оперативность деятельности ГИМС.

3. Разработана технология репликации баз данных АИУС ГИМС МЧС России, реализация которой обеспечивает распространение изменений по разным копиям базы данных на разных уровнях ГИМС, что значительно улучшает организацию работы с данными в ГИМС.

4. Разработана структура распределённых баз данных автоматизированной информационно-управляющей системы ГИМС МЧС России, что позволило сократить время поиска и передачи информации. Разработан алгоритм действий инспектора ГИМС при взаимодействии с базой данных АИУС ГИМС при выполнении функций надзорной деятельности.

5. Разработаны алгоритмы и технология управления взаимодействием ГИМС с ФСБ, ФНС и ФССП России.

6. Разработана специальная сеть передачи данных (ССПД) «оукОКшвк», закрытая по классу защищенности 1Г, которая исключает выход в Интернет и обеспечивает защиту и устойчивость информации в соответствии с требованиями правовых актов Российской федерации, руководящих и распорядительных документов в области использования информационных технологий и обеспечения безопасности информации ограниченного доступа в федеральных органах государственной власти и принятых руководством МЧС России нормативными, организационными, управленческими и техническими решениями по АИУС РСЧС. Предложены способы контроля угроз, кото-

рые могут оказать отрицательное воздействие на информационно-аналитические технологии ГИМС.

7. Разработано специальное математическое, программное и информационное обеспечение с учётом функциональной архитектуры и информационной инфраструктуры АИУС ГИМС МЧС России, предназначенное для обновления информации в основной базе данных АИУС ГИМС и в оперативных базах данных на портативных терминалах, распечатки протоколов проверки объектов учёта и позволяющее повысить эффективность управленческой деятельности инспекторов в процессе эксплуатации АИУС ГИМС. Автором получено 15 свидетельств о гос. регистрации программ для ЭВМ, выданных Роспатентом.

Результаты диссертационной работы являются научно-методическим инструментом для подготовки и принятия обоснованных управленческих решений по повышению оперативности функционирования ГИМС МЧС России с использованием современных информационно-управленческих технологий.

Показано, что существует ряд важных вопросов, решение которых не входило в задачи работы и которые могут и должны служить предметом дальнейших исследований, в том числе совершенствование способов передачи информации между различными службами и подразделениями МЧС России, а также дальнейшее развитие теории и практики создания автоматизированных информационно-управляющих технологий и систем в части, касающейся разработки эффективных экономически выгодных методов создания АИУС других надзорных служб МЧС России.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

В научных изданиях рекомендованных ВАК России

1. Атюкин А. А. О создании автоматизированной информационной системы Государственной инспекции по маломерным судам МЧС России /

А. А. Атюкин // Технологии техносферной безопасности: интернет-журнал. - 2010. - Вып. № 4 (32). 5 с. - Режим доступа: http://ipb.rnos.ru/ttb.

2. Атюкин А. А. Оптимизация параметров сети передачи данных автоматизированной информационной системы Государственной инспекции по маломерным судам / А. А. Атюкин, И. А. Максимов, Д. С. Береснев // Технологии техносферной безопасности: интернет-журнал. - 2011. - Вып. № 4 (38). - 5 с. - Режим доступа: http://ipb.rnos.ru/ttb.

3. Atiokiiii А. А. О статистике потока сообщений в автоматизированной информационной системе Государственной инспекции по маломерным судам / А. А. Атюкин, Максимов, Д. С. Береснев // Технологии техносферной безопасности: интернет-журнал. -2012. - Вып. № 5 (45). - 5 с. - Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb.

4. Атюкин А. А. Метод определения параметров потока сообщений в автоматизированной информационной системе Государственной инспекции по маломерным судам / А. А. Атюкин, И.А. Максимов, Д. С. Береснев // Технологии техносферной безопасности: интернет-журнал. - 2012. - Вып. № 5 (45). - 5 с. - Режим доступа: httn://ipb.mos.ru/ttb.

В других научных изданиях

5. Атюкин А. А. Инфокоммуникационные технологии в кризисных ситуациях: Монография / И. М. Тетерин, Н. Г. Топольский, А. А. Атюкин и др. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2010,- 133с.

6. Атюкин А. А. Автоматизированная информационная система АИУС ГИМС: Информационная и техническая инфраструктура/ А. А. Атюкин // Специальная техника. - № 1. - 2011.

7. Атюкин А. А. Перспективы развития многофункциональных мобильных информационных систем на примере АИУС ГИМС МЧС России / А. А. Атюкин // Сб. матер. VI отраслевой науч.-техн. конф. "Стратегия развития радиоэлектронного комплекса России".

8. Атюкин А. А. Перспективные направления развития информационных технологий предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций: Учебное пособие / И. М. Тетерин, Н. Г. Топольский, А. А. Атюкин и др. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2012. -269 с.

9. Атюкин А. А. Федеральная государственная информационная система АИС ГИМС МЧС России / В. В. Симаков, А. А. Атюкин и др. // Реестр государственных информационных систем, № 0004 от 19 апреля 2010 г.

10. Атюкин А. А. Методика оптимизации маршрута обследования объектов надзора / Н.Г. Топольский, А. А. Атюкин и др. // Материалы 22 международной науч.-техн. конф. «Системы безопасности СБ-2013». - М.: Академия ГПС МЧС России, 2013.

Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

11. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Платформа СПО "Многофункциональная система регистрации - Клиент" (Платформа СПО "МСР-Клиент") №2010617906, от 07 октября 2010 г.

12. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Платформа СПО "Контрольно-наблюдательное дело" (Платформа СПО "КНД") №2010617905 от 07 октября 2010 г.

13. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Специальное программное обеспечение "Кон-

трольно-наблюдательное дело ГИМС" (СПО "КНД - ГИМС") №2010617904, от 07 октября 2010 г.

14. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ. Атюкин A.A. и др. Многофункциональное специальное программное обеспечение "Многофункциональная система регистрации - Клиент / ГИМС" (МСПО "MCP - Клиент / ГИМС") №2010617903, от 07 октября 2010 г.

15. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ. Атюкин A.A. и др. Специальное программное обеспечение «MCP. Ведение базы данных объектов контроля». (СПО "MCP-Надзор") №2008614594, от 24 сентября 2008 г.

16. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Специальное программное обеспечение «MCP. Ведение, хранение, архивирование и локальный/удаленный доступ к основной базе данных Государственного пожарного надзора». (СПО "МСР-ПО-ГПН/Сервер") №2007610873, от 22 февраля 2007.

17. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Специальное программное обеспечение «MCP. Оперативный поиск в базе данных Государственного пожарного надзора на портативном терминале». (СПО "МСР-ПО-ГПН/ОК") № 2007610872, от 22 февраля 2007.

18. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Специальное программное обеспечение «MCP. Оперативное пополнение и поиск в основной базе данных Государственного пожарного надзора». (СПО "МСР-ПО-ГПН.И") № 2007610805, от 20 февраля 2007.

19. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Специальное программное обеспечение «MCP. Ведение, хранение, архивирование и локальный/удаленный доступ к основной базе данных ГИМС». (СПО "МСР-Сервер/ГИМС") № 2006612982, от 21 августа 2006.

20. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Специальное программное обеспечение «MCP. Оперативный поиск судоводителей, судовладельцев и информации по маломерным судам на портативном терминале KaHanoBGSM». (СПО "МСР-ПК.И/ОК-GSM") №2006612983, от 21 августа 2006.

21. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Специальное программное обеспечение «MCP. Оперативное пополнение и поиск в основной базе данных ГИМС по судовладельцам и информации по маломерным судам». (СПО "МСР-АРМ/ГИМС") № 2006612984, от 21 августа 2006.

22. Атюкии А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Специальное программное обеспечение «MCP. Оперативный поиск судоводителей, судовладельцев и информации по маломерным судам на портативном терминале». (СПО "MCP- ПК.И/ОК") № 2006612985, от 21 августа 2006.

23. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. Специальное программное обеспечение «MCP. ¿Ведение, хранение, архивирование и удаленный доступ к основной базе данных ГИМС на региональном уровне». (СПО "MCP- Регион/ГИМС") №2006612986, от 21 августа 2006.

24. Атюкин А. А. Свидетельство Роспатента о государственной регистрации программы для ЭВМ / Атюкин A.A. и др. «MCP. Оперативный поиск судоводителей, судовладельцев и информации по маломерным судам». («МСР-Поиск-ГИМС»). №2003611850, от 07 августа 2003.

25. Атюкин А. А. Свидетельство о регистрации АИУС ГИМС МЧС России в качестве Федеральной Государственной системы в реестре Государственных информационных систем под № 0004 от 19 апреля 2010 г.

Атюкин Александр Андреевич

ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАДЗОРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИНСПЕКЦИИ ПО МАЛОМЕРНЫМ СУДАМ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 27.09.2013 г. Тираж 70 экз.

Формат бумаги 60x90

1/16 Заказ № 526

Академия ГПС МЧС России 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

04201363171

АТЮКИН Александр Андреевич

ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАДЗОРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИНСПЕКЦИЕЙ ПО МАЛОМЕРНЫМ СУДАМ

05.13.10 - Управление в социальных и экономических системах

Академия Государственной противопожарной службы

На правах рукописи

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ, д.т.н., профессор Н.ГЛЪпольский

Москва 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ГИМС МЧС РОССИИ В СОСТАВЕ АИУС РСЧС

ДЛЯ ПОДГОТОВКИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ...................................11

1.1. Автоматизированная информационно-управляющая система (АИУС) Единой государственной системы предупреждения

и ликвидации ЧС (РСЧС)............................................................................11

1.2. Особенности обработки информации в автоматизированной информационно-управляющей системе РСЧС.........................................30

1.3. Принципы функционирования, структура и автоматизация деятельности

Государственной инспекции по маломерным судам (ГИМС)......................35

Выводы по главе 1.............................................................................................38

ГЛАВА 2. КОНЦЕПЦИЯ И СТРУКТУРА АИУС ГИМС МЧС РОССИИ.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ

УПРАВЛЕНИЯ В АИУС ГИМС............................................................................40

2.1. Цель и задачи создания АИУС ГИМС МЧС России..............................40

2.2. Система передачи информации в АИУС ГИМС...................................43

2.3. Моделирование и оптимизация процессов управления

передачей информации в АИУС ГИМС...................................................46

2.4. Модель и алгоритм оптимизации проведения проверки объектов

надзора инспектором ГИМС МЧС России.....................................................52

Выводы по главе 2.............................................................................................59

ГЛАВА 3. УПРАВЛЕНИЕ БАЗОЙ ДАННЫХ, ЦЕЛОСТНОСТЬЮ И ЗАЩИТОЙ ИНФОРМАЦИИ В АИУС ГИМС МЧС РОССИИ....................60

3.1. База данных и система управления базой данных..................................60

3.2. Планирование, проектирование и администрирование

базы данных.................................................................................................67

3.3. Особенности и состав научно-методологического базиса

решения задач обеспечения целостности и защиты информации..............78

3.4. Унифицированная концепция защиты информации

и оценка факторов, влияющих на требуемый уровень защиты..............85

3.5. Реализация защиты информации в АРГУС ГИМС..................................95

Выводы по главе 3.............................................................................................104

ГЛАВА 4. ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

ПРИ РАЗРАБОТКЕ И РЕАЛИЗАЦИИ АИУС ГИМС МЧС РОССИИ..............105

4.1. Программно-аппаратная реализация АИУС ГИМС МЧС России.......105

4.2. Описание выбранной структуры и внедрение АРГУС ГИМС................117

4.3. Основные функциональные звенья АРГУС ГИМС..................................119

4.4. Оценка эффективности применения АИУС ГИМС

при принятии и реализации управленческих решений...........................131

Выводы по главе 4.............................................................................................134

ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................136

ЛИТЕРАТУРА.........................................................................................................138

ПРИЛОЖЕНИЕ........................................................................................................153

ВВЕДЕНИЕ

В управлении деятельностью Государственной инспекции по маломерным судам (ГИМС) МЧС России одной из основных задач является организация государственного и технического надзора во внутренних водах и территориальном море Российской Федерации за использованием маломерных судов и баз (сооружений) для их стоянок. Государственный надзор за маломерными судами включает в себя ведение классификации, регистрацию и учёт поднадзорных судов, присваивание им государственных номеров, выдачу судовых билетов и других документов. Перед ГИМС поставлена задача - создать в России единый реестр по учёту судов, в который должны войти все зарегистрированные в ГИМС маломерные суда. Для решения данной задачи необходимо разработать информационно-аналитическую систему управления как организационно упорядоченную совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий с использованием средств вычислительной техники и связи с иерархической многоуровневой структурой.

Накопленный в МЧС России опыт показывает, что даже в повседневных условиях требуется постоянно актуализированная комплексная информация о возможной чрезвычайной ситуации, результатах предварительного анализа, отданных или требуемых рекомендациях или распоряжениях, на основе которой планируется организовать деятельность органов управления и сил наблюдения, предупреждения и контроля.

Информационный обмен между территориальными органами ГИМС МЧС России и соответствующими подразделениями центрального аппарата МЧС России и обеспечивающими деятельность ГИМС МЧС России подразделениями должен обеспечивать взаимную передачу необходимого объёма семантической, графической и картографической информации между подразделениями в центре и любым из территориальных органов ГИМС МЧС России.

Автоматизированная информационно-управляющая система (АИУС) ГИМС разрабатывается с учётом её интеграции в АИУС единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС), то есть должна использовать программное обеспечение, совместимое с применяемым в АИУС РСЧС, использовать средства телекоммуникаций (доставки данных) АИУС РСЧС, а также соответствовать принятым в АИУС РСЧС нормам безопасности хранения и передачи информации.

Структура АИУС ГИМС должна соответствовать управленческой структуре ГИМС: инспектор, старший инспектор - отдел, отделение, участок - отдел по субъекту - отдел регионального центра - управление ГИМС, центр обеспечения деятельности (ЦОД) ГИМС, а также структуре специальной сети передачи данных АИУС ГИМС на базе опорной сети МЧС с возможностью включения мобильных абонентов на базе беспроводных цифровых каналов связи для пользователей системы, не имеющих каналов опорной сети.

Таким образом, для решения задач управления ГИМС МЧС России и МЧС России в целом целесообразно иметь единую систему передачи информации, способную распределять свои сетевые и административные ресурсы наиболее рациональным образом.

Существовавшие до недавнего времени принципы управления службой ГИМС МЧС России и отсутствие распределенной автоматизированной информационной системы не могли в полной мере обеспечить требуемую эффективность работы ГИМС при чрезвычайной ситуации, что и определяет важность и актуальность диссертационного исследования.

Объектом исследования диссертационной работы является Государственная инспекция по маломерным судам МЧС России.

Предметом исследования являются процессы управления организацией обмена информацией, моделирования, регламентирования и взаимодействия в ходе эксплуатации АРГУС ГИМС МЧС России.

Целью исследования является разработка распределенной автоматизированной информационно-управляющей системы (АИУС) ГИМС МЧС России, которая позволит эффективно обеспечивать регистрацию объектов учёта ГИМС на всей территории России и охватывать каждого инспектора ГИМС с предоставлением ему мобильного доступа к данным, хранящимся в АИУС ГИМС в соответствии с его полномочиями.

Научной задачей работы является разработка концепции, модели и структуры распределенной АИУС ГИМС МЧС России, обеспечивающей функционирование следующих процессов:

- получение, учёт и обработка информации для Государственной инспекции по маломерным судам в составе территориального органа МЧС России по субъекту Российской Федерации;

- математическое моделирование и исследование процессов управления передачей информации в АИУС ГИМС и оптимизации в сети передачи данных параметров этой сети;

- прохождение информационных потоков между территориальными органами ГИМС МЧС России и соответствующими региональными центрами МЧС России, между территориальными органами ГИМС МЧС России и соответствующими структурными подразделениями центрального аппарата МЧС России и подразделениями, обеспечивающими деятельность ГИМС МЧС России, а также между региональными центрами МЧС России и соответствующими структурными подразделениями центрального аппарата МЧС России;

- получение, учёт и обработка информации для управления ГИМС центрального аппарата МЧС России;

- регламентирование, ограничение и разграничение прав доступа к информационным ресурсам АИУС ГИМС во всех информационно-управляющих процессах;

- возможность масштабирования АИУ С ГИМС за счёт изменения перечня функциональных задач и конфигурации.

Основные методы исследования. В диссертации использованы теория массового обслуживания, системный анализ, теория вероятности, методы моделирования и проектирования информационных систем, систем управления базами данных, сетей передачи данных, а также системного и объектно-ориентированного анализа.

Новизна научных результатов заключается:

- в разработке математической модели и исследовании процесса управления передачей информации в АИУС ГИМС и оптимизации в сети передачи данных параметров этой сети;

- в разработке гибридных алгоритмов репликации АИУС ГИМС МЧС России, что позволяет обеспечить распространение изменений в данных или в проекте базы данных по разным копиям базы данных MS Access на разных хостах сети;

- в разработке структуры распределённых баз данных АИУС ГИМС МЧС России;

- в разработке итерационного алгоритма распределения трафика;

- в разработке первой в России специальной сети передачи данных (ССПД) "ovkOl.msk", закрытой по классу защищенности 1Г.

Практическая ценность и значимость работы заключается в следующем:

1. Разработанная АИУС ГИМС МЧС России является основным инструментом ГИМС при формировании и ведении единого реестра зарегистрированных маломерных судов и государственного учёта выдаваемых удостоверений на право управления маломерными судами.

2. Центр управления и мониторинга данной системы решает задачу регистрации информации в виде информационных кластеров (суда, судовладельцы, судоводители, стоянки, техосмотр, налоги), анализа информации, составления электронных отчетов, взаимодействия с различными ведомствами, в т.ч. МВД России, транспорта, энергетики, налоговыми органами.

3. Обеспечивается интеграция коммерческих видов связи и профессиональной мобильной радиосвязи; прием и передача информационных кластеров с использованием GSM каналов связи, радиоканалов, электронной почты, сети Интернет; защищенность каналов связи необходимых групп и категорий.

4. Данная модель АИУС может быть применена для различных ведомств, в функции которых входит контроль и надзор. Программные модули могут быть использованы в качестве надстройки в действующих информационных системах различных отраслей.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением классических фундаментальных методов исследования операций, теории массового обслуживания, положительными результатами функционирования созданной АИУС ГИМС МЧС России, что подтверждается соответствующими актами о внедрении и приказом МЧС России о вводе в эксплуатацию.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на 18-й, 19-й, 20-й и 21-й международных научно-технических конференциях "Системы безопасности" СБ-2009, СБ-2010, СБ-2011, СБ-2012; проведённых в Академии ГПС МЧС России в 2009-2012 гг., VI отраслевой науч.-техн. конф. "Стратегия развития радиоэлектронного комплекса России" (2007 г., Нижний Новгород); постоянно действующем научно-техническом семинаре учебно-научного комплекса автоматизированных систем и информационных технологий Академии ГПС МЧС России (2005-2013 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ, в том числе 5 работы опубликованы в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК России, 1 монография, 1 учебное пособие, 3 работы опубликовано в единоличном авторстве, получено 15 свидетельств Роспатента РФ о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Личный вклад автора. В совместных публикациях [114-117; 120-121] основные результаты, связанные с разработкой гибридного алгоритма репликации, метода оптимизации параметров сети передачи данных АИУС ГИМС, итерационного алгоритма распределения трафика, а также структуры распределённых баз данных, получены автором самостоятельно. В разработке программы [98-112] автору принадлежит постановку задачи, разработка и обоснование алгоритмов и участие в программирование.

Внедрение результатов работы. Разработанные методы, модели, алгоритмы и специальное программное и информационное обеспечение реализованы при создании АИУС ГИМС МЧС России, введенной в эксплуатацию приказом МЧС России № 372 от 07 июля 2008 г., и зарегистрированной как Федеральная государственная информационная система в реестре государственных информационных систем под № 0004 от 19 апреля 2010 г.

Результаты диссертационного исследования использованы в следующих организациях:

1. Государственной инспекции по маломерным судам МЧС России -в центральном аппарате и в 83-х ГУ МЧС России по субъектам РФ.

2. В ОКР "РИФ-АИУС" пограничной службы ФСБ России.

3. Конструкторском бюро опытных работ концерна "Созвездие" Мин-промторга России.

4. Академии Государственной противопожарной службы МЧС России в учебном процессе при проведении занятий по дисциплинам "Информационные технологии управления", "Информационно-аналитические технологии государственного и муниципального управления", "Информационные технологии в сфере безопасности" и др.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель управления процессом передачи информации в АИУС ГИМС МЧС России и метод оптимизации в сети передачи данных параметров этой сети.

2. Методология планирования, проектирования и администрирования баз данных, результаты концептуального, логического и физического проектирования баз данных, гибридный алгоритм репликации баз данных АИУС ГИМС МЧС России.

3. Безопасность и устойчивость в АИУС ГИМС МЧС России. Специальная сеть передачи данных (ССПД) "оукОГшвк", закрытая по классу защищенности 1Г

4. Новое математическое и программное обеспечение, разработанное с учётом функциональной архитектуры и информационной инфраструктуры АИУС ГИМС МЧС России.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Общий объём диссертации 152 страницы. Работа иллюстрирована 30 рисунками и 15 таблицами. Библиографический список включает 121 наименований.

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ГИМС МЧС РОССИИ В СОСТАВЕ АИУС РСЧС ДЛЯ ПОДГОТОВКИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

1.1. Автоматизированная информационно-управляющая система (АИУС) Единой государственной системы предупреждения и ликвидации ЧС (РСЧС)

Опыт создания кризисных центров в России и за рубежом. Террористические акты 11 сентября 2001 года (г. Нью-Йорк и г. Вашингтон) показали руководству США, что для обеспечения централизованного руководства и координации действий государственных структур, отвечающих за безопасность страны, необходимо создать Министерство внутренней безопасности. Ставшее в новой администрации Президента Соединённых Штатов Америки подразделением Министерства внутренней безопасности Федеральное Агентство по управлению в чрезвычайных ситуациях (ФЕМА) является центральным звеном в системе органов исполнительной государственной власти США в случае возникновения ЧС [87].

Органы управления ФЕМА существуют на федеральном и региональном уровнях и имеют соответствующие основные, запасные и мобильные пункты управления. Всего функционируют федеральный кризисный информационно-координационный центр и его дублирующий центр, десять региональных кризисных информационных и координационных центров ФЕМА.

Координация ФЕМА совместной деятельности министерств и ведомств США по вопросам подготовки и действий в условиях ЧС осуществляется на основании согласованных нормативных документов (например, Соглашения по совместным действиям, подписанного 26 ведомствами США, и Федерального плана реагирования на ЧС) и через соответствующие межведомственные органы управления (например, Совет по мобилизационной готовности). Для координации действий при ЧС национального масштаба создана специальная система управления №Ж8.

В основу современных концепций информационного обеспечения в США положены взгляды на информацию как на важнейший ресурс управления, для эффективного использования которого необходимо соответствующее кадров�