автореферат диссертации по документальной информации, 05.25.05, диссертация на тему:Модели и методика оптимизации информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления объектов защиты МЧС России

Сычев Денис Александрович

МОДЕЛИ И МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ЗАЩИТЫ МЧС РОССИИ

05.25.05 - информационные системы и процессы

4841502

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2010

4841502

Работа выполнена в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Иванов Александр Юрьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Таранцев Александр Алексеевич; кандидат технических наук, доцент Крылов Вячеслав Михайлович

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный

политехнический университет

Защита состоится «3» февраля 2011 года в 12 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 205.003.02 при Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России (196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, д.149).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России.

Автореферат разослан декабря 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 205.003.02

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На современном этапе развития промышленности широкое применение нашли автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ), характеризующиеся использованием передовых информационных технологий при управлении подачей электроэнергии, системами пожарной сигнализации, пожаротушения, дымоудаления, охранной сигнализации и т.п. Названные автоматизированные системы базируются на сетях передачи данных на основе полевых шин (СПШ), включают в себя комплекс аппаратных и программных средств, средств связи и оповещения, информационных ресурсов и обеспечивают обмен данными, сбор, хранение, обработку, анализ и передачу информации. Основное назначение АСДУ заключается в обеспечении эффективного и безопасного функционирования всех инженерно-технических систем предприятия, предотвращении и оперативном устранении любых экстремальных ситуаций, возникающих в ходе работы, максимальном снижении последствий от возможных чрезвычайных ситуаций (ЧС). Информация с контрольных устройств и датчиков передается в режиме реального времени на центральные пульты контроля и управления, в том числе и на пульты оперативно-диспетчерской связи объектовых подразделений МЧС, задействованных в обеспечении безопасности защищаемых объектов. Оперативное поступление полной и объективной информации о состоянии жизненно важных систем предприятий значительно сокращает время, необходимое для принятия решений по пресечению аварий, пожаров и других возможных ЧС Применение полевых шин как коммуникационной инфраструктуры АСДУ позволяет в полной мере использовать преимущества цифровых технологий.

Организация информационного процесса в автоматизированных системах различного назначения получила солидную научную поддержку. Огромную роль в этой области играют труды таких ученых как Артамонов B.C., Башарин Г.П., Клейнрок Л., Малыгин И.Г., Советов Б.Я., Щербаков О.В. и других.

Тем не менее в настоящее время недостаточно исследованы вопросы построения сетей передачи данных на основе полевых шин для автоматизированных систем диспетчерского управления в общем комплексе задач повышения эффективности информационного обмена в АСДУ.

Масштаб современных предприятий в ряде случаев затрудняет проектирование СПШ с пропускной способностью, удовлетворяющей требованиям к информационному обмену в АСДУ. В определенной степени это обусловлено потенциальной многовариантностью топологии СПШ и отсутствием методологического аппарата, позволяющего оптимизировать процессы передачи данных и, следовательно, повышать эффективность информационного обмена в АСДУ.

Таким образом, возникает проблема формирования математического аппарата, связанного с решением задач анализа и синтеза сетевой инфраструктуры автоматизированных систем диспетчерского управления, что и определяет актуальность темы диссертационной работы

Цель работы состоит в повышении эффективности информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления за счет оптимизации топологического построения их сетей передачи данных на основе полевых шин, обеспечивающего требуемую пропускную способность.

Объект исследования - процессы информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления.

Предмет исследования - методы, модели и алгоритмы информационного обмена в сетях передачи данных на основе полевых шин.

Научная задача заключается в разработке моделей и методики оптимизации информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления, построенных на основе полевых шин.

Частные научные задачи исследования:

1. Анализ организации информационного обмена в АСДУ.

2. Анализ способов оптимизации процессов передачи данных в сетях на

основе полевых шин.

3. Моделирование процесса передачи данных в сетях на основе полевых шин.

4. Моделирование информационного обмена в сетях передачи данных на основе полевых шин.

5. Реализация программно-аппаратного комплекса оптимизации передачи данных в сетях на основе полевых шин.

Методы исследования. Для решения научной задачи использовались методы системного анализа, теории сетей массового обслуживания, теории вероятностей, теории телетрафика, а также методы имитационного моделирования.

Результаты исследования. Основными результатами диссертационной работы, выносимыми на защиту, являются:

1. Модель процесса передачи данных в сетях на основе полевых шин.

2. Методика оптимизации процесса передачи данных в сетях на основе полевых шин.

3. Модель информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления.

Научная новизна результатов определяется формализацией процесса передачи данных в сетях на основе полевых шин, базирующейся на математическом аппарате многопотоковых систем массового обслуживания; разработкой подхода к оптимизации процесса передачи данных в сетях на основе полевых шин, учитывающего ограничения на стоимостные характеристики каналов; учетом специфики информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления на основе полевых шин.

Достоверность результатов обеспечивается использованием апробированных методов исследования; верификацией результатов на практике построения информационных систем; непротиворечивостью результатов, а также корректностью основных компонентов исследования.

Практическая значимость результатов заключается в их важности для реализации при проектировании автоматизированных систем диспетчерского

управления, используемых на потенциально опасных объектах в целях сокращения времени реагирования на возможные аварийные ситуации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь научных работ, в том числе одна статья в рецензируемом журнале, входящем в перечень Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации.

Реализация. Результаты внедрены в практическую деятельность объектовой пожарной части ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» и в учебный процесс инженерно-кибернетического факультета Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

Апробация результатов. Основные положения диссертационных исследований докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Проблемы экономической безопасности хозяйствующих субъектов в современных условиях» (Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2010 г.), 29 Международной конференции «Правовая информатика» (Санкт-Петербургский университет МВД России, 2010 г.), V Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму» (Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2010 г.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы. Общий объем диссертации составляет 145 страниц, в том числе 49 рисунков, 6 таблиц и список литературы из 111 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель и задачи, раскрыты научная новизна, практическая значимость и приведены основные результаты, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ концепции построения сетей передачи данных на основе полевых шин» показано, что в современных условиях происходит отказ от концепции иерархического построения управляющих сетей и осуществляется переход к полной или частичной децентрализации процесса управления в АСДУ. В результате происходит перераспределение функций управления по сети. Задачи, связанные с управлением объектами и процессами, распределяются между микропроцессорными устройствами, каждому из которых отводится определенное задание и которые осуществляют информационный обмен с использованием различных стандартных протоколов. Такая ситуация дала импульс к появлению микропроцессорных систем автоматизированного управления с использованием сетей на основе полевых шин (/¡еШЬш-сетей), объединяющих интеллектуальные контроллеры, датчики и исполнительные механизмы. В настоящее время эти сети используются в основном как коммуникационные системы для обмеЕШ информацией между распределенными устройствами. Увеличение объема информации, подлежащей сбору, требует значительного повышения производительности, гибкости и функциональных возможностей СПШ. При построении СПШ к ним предъявляются требования, которые необходимо учитывать на этапе проектирования и реализации АСДУ: во-первых, работа в режиме реального времени, во-вторых, применение стандартных интерфейсов передачи данных и, в-третьих, децентрализованное управление.

Этим требованиям удовлетворяет полевая шина Р-ЫЕТ, которая была создана для объединения отдельных компонентов информационного процесса, а именно: компьютера, датчиков, исполнительных устройств, устройств ввода/вывода, центрального и периферийного контроллеров, которые обычно соединяются двумя кабелями. Данные, получаемые в ходе управления (показания измерительных приборов, сигналы датчиков), преобразуются в числовые величины (рисунок 1).

Кроме обычного измерения величин и данных состояния, шина осуществляет двунаправленный обмен дополнительной информацией, касающейся

состояния исполнительных устройств и сигналов обратной связи, сигналов об ошибках и внутренних системных данных. Соединение посредством Р-ЫЕТ дает значительные преимущества при использовании его в АСДУ. Применение такого соединения упрощает проектирование и установку, снижает расходы, в частности, расходы на прокладку кабеля, сокращает время инсталляции. Непосредственная информация об ошибках в периферийных схемах и в кабеле автоматически обнаруживается сетевым протоколом. Протокол шины Р-ЫЕТ подходит для АСДУ любого масштаба.

Рисунок 1 - Схема подключения устройств к Р-ИЕТ Сравнительные характеристики полевых шин представлены в таблице 1. _Таблица 1 - Сравнительные характеристики полевых шин_

Характеристика Р-МЕТ ряортиБ САИ ЮЫ

Топология Шина/ Кольцо Шина Шина Шина

Стандарт связи 1^-485 118-485 118-485 различные

Скорость передачи 76,8 кбит/с 9,6-500 кбит/с макс.1 Мбит/с 9,6 кбит/с -1,25 Мбит/с Мбит/с

Длина шин без повторителя 1,2 км при 76,8 кбит/с 1,2 км при 93,75 кбит/с 40 м 1,3 км при витой паре и 78 кбит/с

Мультимастер да да да да

Макс.число узлов до 32 мастеров 32 мастера >32 64 (до 64 )

Вторая глава «Моделирование и оптимизация передачи данных в сетях на основе полевых шин» посвящена построению модели и методики оптимизации передачи данных в сетях на основе полевых шин. Предлагаемая модель строится с использованием математического аппарата многопотоковых систем массового обслуживания. Критерием оптимизации определена

минимальная задержка сообщений в сети. Предполагается, что рассматриваемые связи и узлы являются надежными, влияние шумов незначительно. Время обработки в узле и время передачи сообщения в канале связи является пренебрежимо малым. Средняя задержка сообщения в сети определена как одномерный критерий качества сети.

Для описания среднего времени, проведенного сообщением в СПШ, которая представляет собой отдельный канал, использовался следующий подход: канал рассматривался, как действующий независимо от сети, но с пуас-соновским потоком на входе, интенсивность которого равна интенсивности, задаваемой сетью. Такой канал представляется в виде системы массового обслуживания.

Представим модель с коммутацией сообщений, имеющей Л/ каналов и N узлов. В этой модели предполагается, что М каналов являются бесшумными и абсолютно надежными, а пропускная способность <-го канала равна С,-(бит в секунду). Все N узлов, соответствующих центрам коммутации сообщений (пакетов), предполагаются абсолютно надежными и выполняющими операции по коммутации сообщений. Допустим, что время обработки в узлах равно К и является постоянным и пренебрежимо малым. Сообщения, поступающие в сеть, образуют простейший поток со средним значением уд

сообщений в секунду для тех сообщений, которые возникают в узле } и предназначаются для узла к. Полный внешний трафик, поступающий в сеть, и, следовательно, покидающий ее, определяется как

N N

У=ИУД. (1)

¡=\к=\

Для определения внешнего трафика у целесообразно использовать анализатор протокола, который является основой программно-аппаратного комплекса оптимизации передачи данных в сети. Для размещения сообщений в узлах сети имеется память неограниченной емкости. В СПШ применяется фиксированная процедура маршрутизации. Это означает, что для данной па-

ры источник-адресат на сети имеется только один путь.

Поскольку каждый канал в сети рассматривается как отдельный обслуживающий прибор, обозначим через А,,- среднее число сообщений, проходящих по ('-му каналу в секунду. Полный трафик в сети определяется как:

м

(2)

;=1

Пусть стоимость построения /-го канала с пропускной способностью С,-задается произвольной функцией й?, (Сг ), зависящей от номера и пропускной способности канала. Тогда £> - стоимость всей сети, которая, состоит из стоимости построения каналов:

м

¿¡(С;). (3)

;=1

Примем среднюю задержку сообщения Т за главную характеристику сети. Определим среднюю величину 2д как задержку сообщения, которое

возникло в узле _/ и имеет местом назначения узел к. Эти две средние величины связаны равенством:

N N у

Т = (4)

1-1 У

так как доля полного входящего трафика сообщений имеет в среднем У

задержку, равную . Это равенство представляет разложение сети по парам источник-адресат. Таким образом, анализируемый объект можно представить в виде многопотоковой сети массового обслуживания.

Рассматривая фиксированную процедуру выбора маршрутов, обозначим через яд путь, по которому идут сообщения, возникающие в узле ] и идущие в узел к. В путь яд включен г-й канал (с пропускной способностью С,-), если сообщения, идущие по этому пути, проходят указанный канал (С,- е лд). Отсюда средняя интенсивность потока сообщений X, в г'-м кана-

и

ле должна равняться сумме средних интенсивностей потоков сообщений по всем путям, которые проходят через этот канал:

= , j,k: Q е пjk. (5)

j к

Определим 7) как время, затраченное на ожидание и процесс передачи по ;-му каналу. Это среднее время, проведенное сообщением в системе, где под системой понимается /' -й канал (обслуживающий прибор) и очередь сообщений, стоящая перед этим каналом.

Среднее число сообщений в канале или ожидающих его равно:

'V, = К1Т1. (6)

Среднее число сообщений в сети равно:

N = yr=Z^. (7)

i=l

Отсюда:

т= Z—Ti- (8)

1=1 У

Рассматриваемая задача нахождения Т свелась к вычислению 7}. Теперь ¿-и канал можно представить в виде системы M/Ml 1 с пуассоновским потоком X j на входе и временем обслуживания со средним значением \//л:

1 м 1

тЛ Ir^T- (9)

Г ы А-Л

Задача оптимизации СПШ связана с выбором пропускных способностей каналов, определением процедуры маршрутизации, управлением потоками и топологическим построением сети. Рассмотрим три основных алгоритма: алгоритм выбора пропускных способностей каналов {С, }, алгоритм распределения потоков по каналам {X,-} и алгоритм выбора топологии сети.

Примем за критерий оптимальности минимум среднего времени задержки сообщений в сети Т, а в качестве ограничений стоимость D в соответствии с (3). Варьируемые при построении сети характеристики: {С,}, {/.,-} и топология сети.

При фиксированной процедуре выбора маршрутов доля трафика гу, который выходит из узла / по каналу, соединяющему узлы / и у, равна 0 или 1 в зависимости от источника и адресата этого трафика. При этом подразумевается, что оптимальный выбор трафика в канале {Я.,-} включает нахождение для каждой линии таких средних интенсивностей потоков сообщений, которые дают минимальную среднюю задержку сообщения.

Определим задачу оптимизации, которая в качестве исходных данных включает множество переменных, варьируемых при построении сети. Считается, что заданы положения узлов, требования к внешнему трафику уд,

стоимости каналов ¿//(С/), постоянная £>, а также предполагается, что используемые потоки {Я.,} являются реализуемыми (согласуются с пропускными способностями и ограничениями на внешний трафик). Процедура решения включает в себя четыре этапа:

1. Выбор пропускных способностей (ВПС).

Дано: потоки {Я, } и топология сети.

Минимизировать: Т. Варьируется: {С,}. Ограничение (3).

2. Распределение потоков (РП).

Дано: {С,-} и топология сети.

Минимизировать: Т. Варьируется: {Я,-}. Ограничение (3).

3. Выбор пропускных способностей и распределение потоков (ВПСиРП).

Дано: топология сети.

Минимизировать: Т. Варьируются: {С,} и {А.,}. Ограничение: (3).

4. Выбор топологии, пропускных способностей и распределение потоков (ВТПСиРП).

Минимизировать: Т. Варьируются: топологические варианты, {С, } и {X,}. Ограничение: (3)

При решении задачи оптимизации осуществляется выбор пропускных способностей каналов и реализуются алгоритмы выбора маршрутов, управ-

ления потоками, выбора топологии сети. Оптимизация трафика в канале включает отыскание для каждой линии таких средних интенсивностей потоков сообщений, которые дают минимальную среднюю задержку сообщения.

Рассмотрим задачу выбора топологии, пропускных способностей и распределения потоков. Решение задачи ВТПСиРП представляет собой итеративную форму решения задачи выбора пропускных способностей и распределения потоков. Оно основано на свойстве алгоритма вносить топологические изменения по мере выполнения алгоритма ВПСиРП:

1. Выбрать исходную топологию.

2. Выполнить алгоритм ВПСиРП. Если на некоторой итерации нарушается ограничение связности, то прекратить оптимизацию и перейти к шагу 3. В противном случае реализовать алгоритм ВПСиРП и перейти к шагу 3.

3. Дискретизировать непрерывные пропускные способности, полученные с помощью решения задачи ВПСиРП. Например, непрерывная пропускная способность может быть округлена до ближайшего допустимого дискретного значения (А, < С), такого, что для него продолжает выполняться условие Т 2 Гтах.

4. Провести окончательную оптимизацию потока с помощью алгоритма отклонения потока (подробное описание приведено в работе).

5. Повторить шаги 2-4 для ряда реализуемых случайных начальных потоков (с помощью случайного выбора исходных длин с потоками, направляемыми по кратчайшим маршрутам).

6. Повторить шаги 1-5 для ряда начальных топологий. Выбрать топологию, которая дает шяТ.Число повторений в шагах 6 и 7 зависит от того, какое время отводится на поиск решения.

Решение задачи оптимизации проектируемых СПШ позволяет рационально распределить ресурсы проектируемой сети, в которой варьируется положения узлов, требования к трафику, стоимость каналов, а также предполагается, что используемые потоки являются реализуемыми.

В третьей главе «Модель процессов информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления» разработана модель, позволяющая исследовать процессы информационного обмена в АСДУ с учетом характеристик СПШ. Модель состоит из трех частей: управляющей; функциональной, состоящей из функциональных модулей (ФМ); информационной, представляющей собой базу данных (рисунок 2).

Управляющая часть содержит: блок управления моделированием; блок диалога; блок обработки результатов моделирования; календарь событий.

Информационная часть

/ Функциональная ^

Управляющая часть

Блок управления моделированием

Календарь событий -> 4- Блок диалога

>

Блок обработки результатов моделирования

Рисунок 2 - Модель процессов информационного обмена в АСДУ Блок управления предназначен для реализации принятого плана эксперимента. В его состав включен управляющий модуль, определяющий такие установки, как моменты начала, останова, продолжения, окончания моделирования, а также моменты изменения режимов моделирования и модуль реализации плана эксперимента, устанавливающий для каждого прогона модели необходимые значения (уровни) управляемых факторов.

Блок диалога предназначен для обеспечения работы пользователя с интерактивной моделью. Кроме процедур ввода-вывода информации в форматах, требуемых различным потребителям, он включает в себя систему интерактивной многоуровневой помощи пользователю.

В блоке обработки результатов моделирования осуществляется обмен информацией с базой данных и реализуется процедура статистической

обработки результатов моделируемой операции. Если отсутствует блок диалога, на блок обработки возлагаются функции выдачи результатов моделирования на внешние устройства.

Календарь событий предназначен для управления процессом появления событий в системе с целью обеспечения необходимой причинно-следственной связи между ними и решает следующие основные задачи:

- ранжирование по времени плановых событий, т.е. составление временной последовательности плановых событий с учетом вида возможного события и модуля, в котором оно может наступить;

- вызов необходимых функциональных модулей в моменты наступления соответствующих событий;

- получение информационных выходных сигналов от всех функциональных модулей, их хранение и передача в нужные моменты времени адресатам в соответствии с оператором сопряжения модели.

Информационная часть (база данных) представляет собой совокупность специальным образом организованных (структурированных) данных о моделируемой системе (операции), а также программных средств работы с этими данными. Информация из базы данных выдается в другие части модели в автоматическом режиме.

Функциональная часть модели состоит из функциональных модулей, являющихся основными ее элементами. Именно в ФМ описываются и реализуются процессы в моделируемой системе. Один ФМ описывает либо отдельный процесс в системе, либо ее отдельный элемент (подсистему) в зависимости от выбранной схемы моделирования.

В модели выделяются события и процессы: поступление заявок на один из терминалов, функционирование канала, режим ожидания, поиск оптимальной или близкой к ней пропускной способности сети, окончание моделирования. Варьируемым параметром выступает пропускная способность сети, а критерием эффективности функционирования системы - минимальное значение среднего времени задержки сообщения в системе.

В четвертой главе «Реализация программно-аппаратного комплекса оптимизации передачи данных в сетях на основе полевых шин» представлен пример реализации программно-аппаратного комплекса на основе разработанных моделей и методики. Комплекс представляет собой совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для контроля за параметрами сети, их анализа и формирования предложений по оптимизации. Основу комплекса составляет система анализа протокола.

Анализатор протокола - это программно-аппаратное средство, предназначенное для контроля, просмотра состояния и функционирования сети. Он физически подключается к сети и перехватывает данные, передаваемые по кабелю этой сети, декодируя и анализируя их.

Для целей тестирования был использован модуль приготовления растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) для среднекратной химической пены (рисунок 3) в объектовой пожарной части ООО «ПО «Киришинефте-оргсинтез» (г. Кириши).

Модуль содержит две емкости (Е), два датчика уровня (ДУ), один датчик температуры (ДТ), нагреватель (Н), два насоса (Не) и один миксер (М). Также используются индикаторные лампы и сирена для слежения за ходом процесса управления. Для визуализации работы АСДУ используется сетевая операционная среда VIGO 4.0 фирмы PROCES-DATA A/S. Оператор может применять модуль в двух режимах:

1 ) автоматический режим - дается команда запуска, и последовательно

©

Рисунок 3 - Схема модуля приготовления растворов ПАВ для среднекратной химической пены

проходит управление пошаговой работой модуля;

2) ручной режим - все исполнительные механизмы управляются непосредственно оператором с персонального компьютера.

Безопасная работа модуля достигается путем отслеживания количества потребляемого тока исполнительными устройствами. К нештатным ситуациям, от которых также должен быть защищен модуль, можно отнести, например, снижение уровня воды во время нагрева, самопроизвольное отключение устройств (отказ). Исходная топология сети модуля приведена на рисунке 4а.

Рисунок 4 - Топология сети модуля: а - исходной; б - после оптимизации 1 - универсальный интерфейс процессов, устройство PD3921; 2- контроллер сети P-NET PD3000; 3 - компьютер с интерфейсной платой PD3920 и сетевой операционной системой VIGO; 4 - цифровой интерфейс ввода/вывода PD3120

Начальное время нахождения сообщения в сети Т = 1,5617 • 10~5с. После оптимизации сети это время изменяется Т = 1,3049 • 1СГ5с. Оптимальной оказалась полносвязная топология, в которой присутствует одна шина (см. рисунок 46). Схема АСДУ модулем приготовления растворов ПАВ для среднекратной химической пены представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Схема АСДУ модулем приготовления растворов ПАВ для среднекратной химической пены

Количество байт данных, переданных за 10 мин. в исходной сети Р-ЫЕТ, приведено в таблице 2. После реконфигурации сети по рекомендациям программы оптимизации и снятия трафика анализатором протокола в течение 10 минут были получены улучшенные результаты (таблица 3).

Таблица 2 - Количество байт данных, переданных за 10 мин. в исходной сети

Оборудование UPI Master VIGOPC DigitallO

UPI 0 8223 3245 0

Master 8223 0 0 18127

VIGOPC 3245 0 0 7125

DigitallO 0 18127 7125 0

Таблица 3 - Количество байт данных, переданных за 10 мин.

Оборудование UPI Master VIGOPC DigitallO

UPI 0 8224 3244 0

Master 8224 0 0 12170

VIGOPC 3244 0 0 7125

DigitallO 0 12170 7125 0

Суммируя весь трафик в первом и во втором вариантах и найдя их отношение, получим степень увеличения производительности в раз:

N К

I м

~ 61526

73440

iV А/ l»17 »

LM

где у® - поток требований, идущих от у'-го узла в к-й в неоптимизированной сети, у1-]} аналогичный поток в оптимизированной сети.

Реализация программно-аппаратного комплекса при разработке АСДУ модулем приготовления ПАВ позволила на 20 % повысить пропускную способность сети.

Для полного тестирования программной части комплекса потребовалось оценить работоспособность модели на данных большой размерности.

В качестве прототипа большой сети рассмотрена сеть с 409 узлами, из которых 9 - главные устройства, 400 - подчиненные. На рисунке 6 изображена топология сети, в которой N=40 - количество подчиненных устройств на одной шине, М=10 - количество шин.

Рисунок 6 - Топология исходной сети

Предполагается, что узлы ведут обмен данными с интенсивностью 100 бит/с. Все главные устройства могут получать доступ ко всем подчиненным. Средняя задержка сообщения в такой сети Т =2,0833 х1(Г5с. После проведения этапа оптимизации получаем топологию (рисунок 7) со средней задержкой Г =6,9444 х Ю-6 с. Здесь количество шин М=5, количество узлов на шине N=80 (учитывая ограничение сети Р-ЫЕТ на количество узлов в одном сегменте сети не более 125). В пределах выбранных допущений нечетные главные устройства Кь Кз, Км.| оказываются практически невостребованными, что позволяет сэкономить на указанном оборудовании.

Рисунок 7 - Топология сети после оптимизации

Проверка работоспособности модели на данных большой размерности позволила почти вдвое уменьшить количество используемого оборудования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе предложены решения по разработке моделей и методики оптимизации информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления, построенных на основе полевых шин.

Показано, что в результате децентрализации управления в СПИ! проис-

ходит перераспределение функций. Это означает, что задача управления распределяется между микропроцессорными устройствами, каждому из которых отводится определенное задание на ведение информационного обмена в АСДУ.

Сформулирована задача оптимизации передачи данных в СПШ, которая заключается в выборе оптимальной топологии сети из некоторого множества топологий при ограничениях на пропускную способность каналов и стоимость. Критерием оптимизации определен минимум времени задержки сообщения в сети.

Разработана модель передачи данных в СПШ, базирующаяся на математическом аппарате многопотоковых систем массового обслуживания, позволяющая оптимизировать функционирование сети.

Предложена методика оптимизации передачи данных в СПШ по критерию минимума времени нахождения сообщения в сети. В качестве исходных данных задаются значения интенсивности потоков сообщений и пропускной способности каналов, а также варианты топологии сети. Методика включает разработанные алгоритмы: отклонения потока для выбора маршрутов, отыскания реализуемого начального потока, поиска локальных минимумов для средней задержки сообщений, выбора топологии, пропускных способностей и распределения потоков. Кроме того, методика учитывает ограничения по стоимости и согласованность потоков с пропускными способностями и ограничениями на внешний трафик.

Разработана модель процессов информационного обмена в АСДУ. Модель предусматривает задание параметров сети, оптимизацию ее пропускной способности. Варьируемым параметром выступает пропускная способность сети, а критерием эффективности функционирования системы - минимальное значение времени задержки сообщений.

Показан пример реализации программно-аппаратного комплекса оптимизации передачи данных в СПШ, который представляет собой совокупность аппаратно-программных средств, предназначенных для контроля параметров сети, их анализа и формирования предложений по оптимизации. Основу

комплекса составляет анализатор протокола, предназначенный для контроля, просмотра состояния и функционирования сети.

Реализация программно-аппаратного комплекса при разработке АСДУ модулем приготовления ПАВ для среднекратной химической пены позволила на 20 % повысить пропускную способность сети.

В результате проведенной проверки работоспособности предложенной модели с данными большой размерности получены результаты, которые позволяют почти вдвое уменьшить количество используемого оборудования в оптимизируемой сети.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

Издания по Перечню ВАК РФ

1. Ивахнюк Г.К., Сычев Д.А. Моделирование процесса обмена информацией при передаче данных в системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций // Проблемы управления рисками в техносфере. 2010. №2 (14). (0,4/0,2 п.л.).

Ведомственные издания:

2. Ивахнюк Г.К., Сычев Д.А. Алгоритм распределения потоков при передаче данных в системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций // Сборник научных трудов адъюнктов, аспирантов и слушателей. СПб., 2009. (0,6/0,2 п.л.).

3. Ивахнюк Г.К., Сычев Д.А. Алгоритм выбора пропускных способностей сети при передаче данных в системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций // Экология, энергетика, экономика: межвуз. сб. науч. тр. СПб.: Изд-во «Менделеев», 2009. (0,25/0,1 п.л.).

4. Сычев Д.А. Роль информационного обмена, в системе экономической безопасности хозяйствующих субъектов // Проблемы экономической безопасности хозяйствующих субъектов в современных условиях: материалы на-уч.-прак. конф. / Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. СПб., 2010. (0,3 пл.).

5. Сычев Д.А. Процессы информационного обмена в существующих сетях АСУТП на основе полевых шин // Новые информационные технологии и информационная безопасность: сб. науч. статей. СПб.: СПб ун-т МВД России, 2010. (0,5 п.л.).

6. Сычев Д.А. Постановка и формализация задачи оптимизации ресурсов сетей АСУТП на основе полевых шин // Правовая информатика: материалы выступлений на заседании 29 Междунар. конф. Санкт-Петербург, 24 апр. 2010 г. / сост. и ред. A.A. Кабанов: Санкт-Петербургский университет МВД России. СПб.: СПб ун-т МВД России, 2010. (0,2 п.л.).

7. Сычев Д.А. Информационные технологии как часть превентивных мероприятий и мер по повышению безопасности и противодействию терроризму // Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму: материалы V Всерос. науч.-практ. конф. апр. 2010 г.. Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. СПб., 2010. (0,25 п.л.).

8. Иванов А.Ю., Сычев Д.А. Имитационная модель процессов информационного обмена в сетях на основе полевых шин. // Правовая информатика: материалы выступлений на заседании 29 Междунар. конф. Санкт-Петербург, 24 апр. 2010 г. / сост. и ред. A.A. Кабанов: Санкт-Петербургский университет МВД России. СПб.: СПб ун-т МВД России, 2010. (0,4/0,2 п.л.).

Подписано в печать 17.12.2010 Формат 60x84 '/1<5

Печать цифровая_Объем 1.0 п.л._Тираж 100 экз.

Отпечатано в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ КОНЦЕПЦИИ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ

ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ШИН.

1.1. Требования, предъявляемые к сетям передачи данных на основе полевых шин.

1.2. Полевые шины в современных автоматизированных системах диспетчерского управления.

1.3. Процессы информационного обмена в сетях на основе полевых шин.

1.4. Постановка и формализация задачи оптимизации ресурсов сетей на основе полевых шит.

Выводы.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СЕТЯХ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ШИН.

2.1. Общие требования, предъявляемые к моделям процессов информационного обмена в сетях на основе полевых шин.

2.2. Анализ подходов и разработка математической модели процессов информационного обмена.

2.3. Алгоритм выбора пропускных способностей.

2.4. Алгоритм распределения потоков.

2.5. Алгоритм выбора пропускных способностей и распределения потоков.

2.6. Алгоритм выбора топологии, пропускных способностей и распределения потоков.

2.7. Методика оптимизации ресурсов сетей передачи данных на основе полевых шин.

Выводы.

ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.

3.1. Описание концептуальной модели процессов информационного обмена.

3.2. Схема имитационной модели процессов информационного обмена в сетях на основе полевых шин.

3.3. Алгоритмы поиска оптимальной пропускной способности сети.

3.4. Разработка программных средств анализа протоколов информационного обмена.

Выводы.

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА ОПТИМИЗАЦИИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СЕТЯХ НА ОСНОВЕ ПОЛЕВЫХ ШИН.

4.1. Требования к программно-аппаратному комплексу.

4.2. Обзор существующих систем анализа протокола.

4.3. Реализация модуля оптимизации ресурсов сети P-NET.

4.4. Результаты эксперимента.

4.5. Оценка работоспособности модели с данными большой размерности.

Выводы.

На современном этапе развития промышленности широкое применение нашли автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ), характеризующиеся использованием передовых информационных технологий при управлении подачей электроэнергии, системами пожарной сигнализации, пожаротушения, дымоудаления, охранной сигнализации и т.п. Названные автоматизированные системы базируются на сетях передачи данных на основе полевых шин (СПШ), включают в себя комплекс аппаратных и программных средств, средств связи и оповещения, информационных ресурсов и обеспечивают обмен данными, сбор, хранение, обработку, анализ и передачу информации. Основное назначение АСДУ заключается в обеспечении эффективного и безопасного функционирования всех инженерно-технических систем предприятия, предотвращении и оперативном устранении любых экстремальных ситуаций, возникающих в ходе работы, максимальном снижении последствий от возможных чрезвычайных ситуаций (ЧС). Информация с контрольных устройств и датчиков передается в режиме реального времени на центральные пульты контроля и управления, в том числе и на пульты оперативно-диспетчерской связи объектовых подразделений МЧС, задействованных в обеспечении безопасности защищаемых объектов. Оперативное поступление полной и объективной информации о состоянии жизненно важных систем предприятий значительно сокращает время, необходимое для принятия решений по пресечению аварий, пожаров и других возможных ЧС. Применение полевых шин как коммуникационной инфраструктуры АСДУ позволяет в полной мере использовать преимущества цифровых технологий.

Организация информационного процесса в автоматизированных системах различного назначения получила солидную научную поддержку. Огромную роль в этой области играют труды таких ученых как Артамонов B.C., Башарин Г.П., Клейнрок Л., Малыгин И.Г., Советов Б.Я., Щербаков О.В. и других.

Тем не менее, в настоящее время недостаточно исследованы вопросы построения сетей передачи данных на1 основе полевых шин для автоматизированных систем диспетчерского управления в общем комплексе задач повышения эффективности информационного обмена в АСДУ.

Масштаб современных предприятий в ряде случаев затрудняет проектирование СПШ с пропускной способностью, удовлетворяющей требованиям к информационному обмену в АСДУ. В определенной степени это обусловлено потенциальной многовариантностью топологии СПШ и отсутствием методологического аппарата, позволяющего оптимизировать процессы передачи данных и, следовательно, повышать эффективность информационного обмена в АСДУ.

Таким образом, возникает проблема формирования математического аппарата, связанного с решением задач анализа и синтеза сетевой инфраструктуры автоматизированных систем диспетчерского управления, что и определяет актуальность темы диссертационной работы

Цель работы состоит в повышении эффективности информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления за счет оптимизации топологического построения их сетей передачи данных на основе полевых шин, обеспечивающего требуемую пропускную способность.

Для достижения, целив работе решена научная задача, заключающаяся в разработке моделей, и методики оптимизации информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления, построенных на основе полевых шин.

Решение указанной задачи привело к получению следующих новых научных результатов:

1. Модель процесса передачи данных в сетях на основе полевых шин.

2. Методика оптимизации процесса передачи данных в сетях на основе полевых шин.

3. Модель информационного обмена в автоматизированных системах диспетчерского управления.

Процесс решения научной задачи исследования изложен в четырех главах диссертационной работы.

В первой главе показано, что в современных условиях происходит отказ от концепции иерархического построения управляющих сетей и осуществляется переход к полной или частичной децентрализации процесса управления в АСДУ, что приводит к внедрению сетей передачи данных на основе полевых шин. Рассмотрены требования, предъявляемые к этим сетям, и описаны процессы информационного обмена в них. Сформулирована задача оптимизации сетевых ресурсов при организации информационного обмена.

Вторая глава посвящена построению модели и методики оптимизации передачи данных в сетях на основе полевых шин. Модель строится с использованием математического аппарата многопотоковых систем массового обслуживания. Предложены алгоритмы, совокупность которых позволяет сформировать методику оптимизации передачи данных в сетях на основе полевых шин.

В третьей главе разработана модель, позволяющая исследовать процессы информационного обмена в АСДУ с учетом характеристик СПШ. Модель построена по блочному принципу и позволяет оценивать эффективность процессов, протекающих в АСДУ путем оценки среднего времени задержки сообщения в системе.

Четвертая глава связана с реализацией программно-аппаратного комплекса на основе разработанных моделей и методики. Комплекс представляет собой совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для контроля параметров сети, их анализа и формирования предложений по оптимизации.

Научные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Проблемы экономической безопасности хозяйствующих субъектов в современных условиях» (Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2010 г.), 29 Международной конференции «Правовая информатика» (Санкт-Петербургский университет МВД России, 2010 г.), V Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму» (Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2010 г.).

Результаты опубликованы в восьми научных работах, в том числе в статье в рецензируемом журнале, входящем в перечень Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации, и внедрены в деятельность объектовой пожарной части ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» и в учебный процесс инженерно-кибернетического факультета Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

выводы

1. Комплекс оптимизации ресурсов сетей на основе полевых шин - совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для контроля за параметрами сети, их анализа и формирования предложений по оптимизации. Основу комплекса составляет система анализа протокола. Анализатор протокола - это программно-аппаратное средство, предназначенное для контроля, просмотра состояния и функционирования сети. Он физически подключается к сети и перехватывает данные, передаваемые по кабелю этой сети, декодируя и анализируя их.

2. Из существующих систем анализа протокола полевых шин на сегодняшний день известны только системы, разработанные под полевую шину LonWorks и Рго/гЬш. Эти системы обладают высокой производительностью, развитыми средствами визуализации, большими возможностями аппаратной поддержки. Вместе с тем указанные средства не позволяют провести оптимизацию ресурсов сети. Поэтому возникает необходимость разработки систем, которые выдавали бы рекомендации по повышению производительности сети.

3. Применение программно аппаратного комплекса при разработке распределенной системы управления установкой технологического модуля приготовления растворов ПАВ для среднекратной химической пены позволило в 1,19 раза повысить пропускную способность проектируемой сети.

4. Проведенная проверка работоспособности предложенной модели с данными большой размерности позволила получить результаты, которые позволяют почти в 2 раза уменьшить количество используемого оборудования в оптимизируемой сети.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научная задача-, связанная с управлением процессами информационного обмена в сетях на основе полевых шин и позволяющая повысить эффективность функционирования таких сетей и увеличить их пропускную способность за счет оптимального распределения ресурсов.

В рамках проведенных исследований получены следующие основные результаты:

1. Показано, что в результате децентрализации процессов управления в СПШ происходит перераспределение функций управления по сети. Это означает, что задача управления распределяется между микропроцессорными устройствами, каждому из которых отводится определенное задание и которые осуществляют информационный обмен с использованием различных стандартных протоколов. ^

2. Сформулирована задача оптимизации ресурсов сетей на основе полевых шин, которая заключается в выборе оптимальной топологии сети из некоторого кортежа топологий при ограничениях на пропускную способность каналов и стоимость сети. Критерием оптимизации определена минимальная задержка сообщения в сети.

3. Отмечено что существующее разнообразие моделей процессов информационного обмена не гарантирует их адекватности множеству практических задач, возникающих при разработке распределенных сетей. Это обусловлено тем, что требования к таким моделям изначально противоречивы и учитывают различные особенности функционирования этих сетей.

4. Разработана математическая модель процессов информационного обмена, базирующаяся на математическом аппарате многопотоковых систем массового обслуживания, отличающаяся использованием замкнутых марковских сетей для описания трафика сообщений и позволяющая оптимизировать процессы управления ресурсами сети.

5. Решена задача оптимизации проектируемой СПШ, позволяющая оптимально распределить ресурсы сети, в которой варьируется положения узлов, требования к трафику, стоимость каналов, а также предполагается, что используемые потоки являются реализуемыми.

6. Предложена методика оптимизации ресурсов СПШ использующая в качестве критерия оптимизации минимизацию среднего времени нахождения сообщения в сети. В исходных данных задаются: интенсивности потоков сообщений, множество пропускных способностей каналов, множество топологий сети. Методика включает разработанные алгоритмы: отклонения потока для выбора маршрутов, отыскания реализуемого начального потока, поиска локальных минимумов для средней задержки сообщения, а также выбора топологии, пропускных способностей и распределения потоков; учитывает ограничения по стоимости, и то, что потоки согласуются с пропускными'способностями и ограничениями на внешний трафик.

7. Разработана имитационная модель процессов информационного обмена, включающая их математическую модель и* методику оптимизации ресурсов сетей, которая состоит из, управляющей; функциональной и информационной частей. В модели события: поступление заявок на один из терминалов; функционирование канала; режим ожидания; поиск оптимальной пропускной' способности сети; окончание моделирования. Модель предусматривает аналитическое задание параметров сети, оптимизацию ее пропускной способности и реализует методы покоординатного спуска и линейного поиска. Варьируемым параметром выступает пропускная способность сети, а критерием эффективности функционирования системы - минимальное значение среднего времени задержки сообщения в сети. Имитационное моделирование осуществлялось исходя из того, что процессы информационного обмена в сетях АСДУ осуществляют некоторую последовательность действий (операций), связанных с передачей сообщения или его отдельных фрагментов от источника информации к потребителю. При этом источник информации формирует заявку, которая может быть помещена в очередь или обслужена немедленно.

8. Показано, что существующие анализаторы протокола сетей на основе полевых шин обладают высокой производительностью, развитыми средствами визуализации, большими возможностями аппаратной поддержки. Вместе с тем они не позволяют формировать рекомендации по повышению производительности сети и проводить оптимизацию ресурсов сети.

9. Разработаны предложения по построению комплекса оптимизации ресурсов сетей на основе полевых шин, который представляет собой совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для контроля за параметрами сети, их анализа и формирования предложений по оптимизации. Основу комплекса составляет анализатор протокола, предназначенный для контроля, просмотра состояния и функционирования сети. Он физически подключается к сети и перехватывает данные, передаваемые по кабелю этой сети, декодируя и анализируя их.

10. Применение программно-аппаратного комплекса для разработки распределенной системы управления установкой технологического модуля приготовления растворов ПАВ для среднекратной химической пены позволило на 20% повысить пропускную способности проектируемой сети. Проведенная проверка работоспособности предложенной модели с данными большой размерности позволила получить результаты, которые позволяют почти в 2 раза уменьшить количество используемого оборудования в оптимизируемой сети.

1. Авен О. И. Оценка качества и оптимизация вычислительных систем / О. И. Авен, Н. Н. Турин, Я. А. Коган. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1982. — 464 с.

2. Айвазян С.А. Прикладная статистика. Основы моделирования и пер-, вичная обработка данных / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин М.: Финансы и статистика, 1983. — 216 с.

3. Айвазян С.А. Прикладная статистика. Исследование зависимостей./ С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин М.: Финансы и статистика, 1985. -198 с.

4. Айвазян С.А.Прикладная статистика. Классификация и снижение размерности./ С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин М.:Финансы и статистика, 1989. - 268 с.

5. Аоки М. Введение в методы оптимизации./ М. Аоки — Перев. с англ., — М.: Наука, 1977.-344 с.

6. Артемов С. П. Проблемы автоматизации зданий и производственных процессов. // В кн.: Информационные управляющие системы // Межвузовский сборник научных трудов. Пермь: ПТГУ, НИИУМС, 1999.

7. Баранов И. Ю. Исследование гибкого инструментального комплекса для интеллектуальной системы административного управления в корпоративных АСУП: автореф. дис. канд. тех. наук: 05.13.06 / И. Ю. Баранов; ОрелГТУ. -Орел, 2006.-18 с.

8. Башарин Г. П. Анализ очередей в вычислительных сетях. Теория и методы расчета / Г. П. Башарин, П. П. Бочаров, Я. А. Коган М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. - 336 с.

9. Башарин Г. П. Локальные сети программируемых контроллеров для гибких производственных систем./ Г. П. Башарин, В. А. Ефимушкин, А. Б. Черпаков М., Изд-во УДН, 1987, 380 с.

10. Башарин Г. П. Теория сетей массового обслуживания / Г. П. Башарин —1. М.: Наука, 1983.-145 с.

11. Бейнер Р. Л. Программное обеспечение без ошибок / Р. Л. Бейнер. М.: Радио и связь, 1996. - 173 с.

12. Белковский С. В. К вопросу о фрактальном сжатии на основе нейронных сетей/ С. В. Белковский // Информационные управляющие системы: Межвузовский сборник научных трудов./ Пермский ТГУ. Пермь, НИИУМС, 1998, С.81-83.

13. Белковский С. В. Анализ протокола в системах полевых шин/ С. В. Белковский // Теоретические и прикладные аспекты информационных технологий: Сб. науч. тр. / Пермский ТГУ. Пермь, НИИУМС, 1999, Вып. 48, С 136138.

14. Белковский С. В. Концепция полевых шин в распределенных системах управления. // Информационные управляющие системы: Межвузовский сборник научных трудов./ Пермский ТГУ. Пермь, НИИУМС, 1999. Вып. 42, С 116128.

15. Блау С. А. Анализ планов тестирования программных модулей с учетом нереализуемых маршрутов / С. А. Блау, Б. А. Позин // Программирование, М., 1988.-№4.-С. 26-34.

16. Блэк Ю. Сети ЭВМ: Протоколы, стандарты, интерфейсы: Пер. с англ. / Ю. Блэк. М.: Мир, 1990. - 506 с.

17. Гнеденко Б. В. Введение в теорию массового обслуживания / Б. В. Гне-денко, И. Н. Коваленко. М.: Наука, 1987. - 224 с.

18. ГОСТ 24.701-86. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения. М.: ИПК: Изд. стандартов, 2002. - 174 с. - С.54-64.

19. ГОСТ 28195-89. Оценка качества программных средств. Общие поло-жения.-М.:Гос. комитет СССР по стандартам:Изд. стандартов, 1989.—38с.

20. ГОСТ 28806-90. Качество программных средств. Термины и определения. М.: Госстандарт СССР: Изд. стандартов, 1990. - 44 с.

21. ГОСТ 34.003-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения. М.: ИПК: Изд. стандартов, 2002. 174 с. - С. 78-91.

22. ГОСТ 34.601-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания. М.: ИПК: Изд. стандартов, 2002. - 174 с. - С. 100-105.

23. ГОСТ 34.603-92. Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем. -М.: ИПК: Изд. стандартов, 2002. 174 с. -С.117-121.

24. ГОСТ 34.90-93. Информационная технология. Передача данных и обмен информацией между системами. Протокольные комбинации для обеспечения и поддержки услуг сетевого уровня ВОС. М.: Госстандарт России: Изд. стандартов, 1993. - 55 с.

25. ГОСТ 43003-90. Информационная технология. Комплект стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения. М.: Госстандарт России: Изд. стандартов, 1992. - 35 с.

26. ГОСТ Р 34.90-93 Информационная технология. Передача данных и обмен информацией между системами. Протокольные комбинации для обеспечения и поддержки услуг сетевого уровня ВОС. М.: Госстандарт России: Изд. стандартов, 1993. - 43 с.

27. ГОСТ Р ИСО/МЭК 10172-99. Информационная технология. Передача данных и обмен информацией между системами. Спецификация взаимодействия между протоколами сетевого и транспортного уровней. М.: Госстандарт России: Изд. стандартов, 1999. — 60 с.

28. ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93. Информационная технология. Оценка программной продукции. Характеристики качества и руководства по их применению. — М.: Госстандарт России: Изд. стандартов, 1993. 64 с.

29. ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 10172-99. Информационная технология. Передача данных и обмен информацией между системами. Спецификация взаимодействия между протоколами сетевого и транспортного уровней. М.: Госстандарт России: Изд. стандартов, 1999. — 46 с.

30. Грошев А. С. Базы данных: Учеб. пособие / А. С. Грошев. Архангельск: Изд. АрГТУ, 2005. - 124 с.

31. Гуляев Ю. В. Развитие и применение открытых систем в Российской Федерации / Ю. В. Гуляев, А. Я. Олейников, Е. Н. Филинов // Информационные технологии и вычислительные системы,!995.-Ч.1.-С.32-43.

32. Еременко В. Т. Математическое моделирование процессов информационного обмена в распределенных управляющих системах: Монография / В. Т. Еременко. Под общ. ред. проф. И. С. Константинова. - М:: Машиностроение, 2004. - 224 с.

33. Еременко В. Т. Методика анализа гарантированности реализаций профилей протоколов информационного обмена / В. Т. Еременко // Вестник компьютерных и информационных технологий. М.: Машиностроение, 2004. — № 2. — С. 47-48.

34. Еременко В. Т. Методологический аспект построения теории функциональной стандартизации протоколов информационного обмена / В. Т. Еременко // Вестник компьютерных и информационных технологий. М.: Машиностроение, 2004. -№ 1. С. 14-17.

35. Еременко В. Т. Функциональная стандартизация протоколов информационного обмена в распределенных управляющих системах: автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.13.06 / В. Т. Еременко; ОрелГТУ. Орел, 2005. - 32 с.

36. Зайцев С. С. Сервис открытых информационно-вычислительных сетей: Справочник / С. С. Зайцев, М. И. Кравцунов, С. В. Ротанов. М.: Радио и связь, 1990. - 235 с.

37. Зарубин В. С. Математическое моделирование в технике: Учеб. для вузов / Под ред. В. С. Зарубина, А. П. Крищенко. 2-е изд., стереотип. - М.: Изд.

38. МГТУ им. Н: Э. Баумана, 2003. 496 с.

39. Злотников ТО. С. Протоколы информационного обмена в цифровых сетях связи с интеграцией служб / Ю. С. Злотников // Зарубежная радиоэлектроника, 1990.-№ 10.-С. 46-65.

40. Ивченко Г. И. Теория массового обслуживания / Г. И. Ивченко, В. А. Каштанов, И. Н. Коваленко. М., 1982. - 326 с.

41. Камалова Л. 3. Системное моделирование интеллектуальных ИУС (на примере машиностроительного предприятия): дис. канд. техн. наук: 05.13.06: защищена 5.08.2000: утв. 15.12.2000 / Камалова Лира Закиевна. Уфа, 2000. -139 с.-Библиогр.: С. 102-111.

42. Канер С. Тестирование программного обеспечения / С. Канер, Д. Фолк, Нгуен Енг Кек. 2-я ред. - Киев: ДиаСофт, 2000. - 544 с.

43. Карпов Ю. Г. О свойстве когерентности протоколов / Ю. Г. Карпов // Автоматика и вычислительная техника, 1987. № 4. - С. 38-40.

44. Качала В. В. Основы теории систем и системного анализа: Учеб. пособие / В. В. Качала. М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 261 с.

45. Кениг Д. Методы теории массового обслуживания: Пер. с нем. / Кениг Д., Штойян Д. Кениг Д., Штойян Д.М., 1981.

46. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. Т. 1 / Л. Клейн-рок. М.: Мир, 1979. - 232 с.

47. Клейнрок Л. Вычислительные системы с очередями. Т. 2 / Л. Клейнрок. М.: Мир, 1979. - 245 с.

48. Конард Д. Услуги и протоколы канального уровня / Д. Конард. -ТИИЭР, 1983.-Т. 71.-№ 12.-С. 34-42.

49. Костин С. В. Управление процессами информационного обмена в АСУ на примере горного предприятия: дис. канд. тех. наук: 05.13.06: защищена 23.05.06: утв. 23.09.06 / Костин Сергей Викторович. Орел, 2006. - 166 с. -Библиогр.: С. 158-166.

50. Кузин Ф. А. Кандидатская диссертация. Методика написания, правилаоформления и порядок защиты. Практическое пособие для аспирантов и соискателей ученой степени / Ф. А. Кузин. 2-е изд. - М.: «Ось-89», 1998 г. - 208 с.

51. Лазарев В. Г. Интеллектуальные цифровые сети: Справочник / В. Г. Ла-зарев.-Под ред.акад.Н.А.Кузнецова.-М.:Финансы и статистика, 1996.-224с.

52. Липаев В. В. Надежность программных средств / В. В. Липаев. М.: СИНТЕГ, 1998. - 232 с.

53. Липаев В. В. Отладка сложных программ: Методы, средства, технология / В. В. Липаев. М.: Энергоатомиздат, 1993. - 384 с.

54. Максаков С. А. Моделирование процессов информационного обмена в сетях на основе полевых шин / В.Т.Еременко, С.А. Максаков, Е.В. Косчинская //

55. Известия Орловского государственного технического университета Серия «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии». 2007, №4-2/268(535)-С. 41-46.

56. Максаков С. А. Средства анализа в распределенных управляющих устройствах /В.Т.Еременко, А.Ю. Чудный, С.А. Максаков// Известия Орловского государственного технического университета. Серия «Информационные системы и технологии». 2005, № 1 - С. 8-16.

57. Матнина Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах / Э. Матнина, — М.: : Мир, 1981.-269 с.

58. Мушник Э. Методы принятия технических решений: Пер. с нем. / Э. Мушник, П. Мюллер. М.: Мир, 1990. - 208 с.

59. Надежность и эффективность в технике: Справочник в 10 т. Т. 3. Эффективность технических систем / Под общ. ред. Ф. В. Уткина, Ю. В. Крючкова. М.: Машиностроение, 1988. - 328 с.

60. Низамутдинов О.Б., Белковский СВ., Артемов Н.И. Концепция построения распределенных систем управления на основе, йеМЬиБ-систем / XIII Уральский компьютерный форум 24-26 ноября 1999г., Пермь.

61. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов / И. П. Норенков. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 336 с.

62. Основы автоматизации машиностроительного производства: Учеб. для маш. спец. вузов / Е. Р. Ковальчук и др.; Под ред. Ю. М. Соломенцева. — 2 изд., испр. М.: Высш. шк., 1999. - 312 с.

63. Основы автоматизации управления производством: Учеб. пособие для студ. техн. вузов / И. М. Макаров и др.. М.: Высш. Школа, 1983. - 504 с.

64. Парамохина Т. М. Автоматизация процессов аттестационных испытаний средств информационного обмена: дис. канд. техн. наук: 05.13.06: защищена 24.04.07: утв. 24.07.07 / Парамохина Татьяна Михайловна. Орел, 2007. -175 с. -Библиогр.: С. 159-175.

65. Принципы построения промышленных микроконтроллерных сетей в стандартах РгойЬш и Р-ЫЕТ / Артемов Н. И., Низамутдинов О.Б., Гордеев М.В. и др. Пермь: ПГТУ, НИИУМС. 1996.

66. Протоколы информационно-вычислительных сетей. Разработка, моделирование и анализ / Под ред. В. А. Мизина. М.: Финансы и статистика, 1990. -501 с.

67. Советов Б. Я. Моделирование систем: Учебник для вузов / Б. Я. Советов, С. А.Яковлев.-2-е изд.,перераб. и доп.-М.:Высшая школа, 1998.-319с.

68. Советов Б. Я." Построение сетей интегрального обслуживания /Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. Л.: Машиностроение, 1990. - 332 с.

69. Соколов В. А. Методы,исследования поведения транспортных протоколов в условиях интенсивного сетевого трафика / В. А. Соколов, Д. Ю. Чалый // Распределенные информационно-вычислительные ресурсы и математическое моделирование. МКВМ-2004. - С. 126-131.

70. Тарарыкин С. В. Методы и средства параметрической оптимизации и настройки микропроцессорных систем управления / С. В. Тарарыкин, А. В. Пучков, В. В. Тютиков. Вести. ИГЭУ, 2001.Вып. 1 -С.51-56.

71. Хоар Ч. Взаимодействующие последовательные процессы / Ч. Хоар. -М.: Мир, 1989. 264 с.

72. Щербо В. К. Стандарты вычислительных сетей. Взаимосвязи сетей: Справочник / В. К. Щербо. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2000. - 268 с.

73. Щербо В. К. Функциональные стандарты в открытых системах. Ч. 1. Концепция открытых систем: Справ, пособие / В. К. Щербо, В. А. Козлов. М.: Международный центр научной и технической информации, 1997.-124с.

74. Юдицкий С. А. Логическое управление дискретными процессами / С. А. Юдицкий, В. 3. Магергут. М: Машиностроение, 1987. - 175 с.

75. Юдицкий С. А. Основы предпроектного анализа организационных систем: Учеб. пособие / С. А. Юдицкий, П. Н. Владиславлев. М.: Финансы и статистика, 2005. - 144 с.

76. Якубайтис Э. А. Информационные сети и системы: Справочная книга / Э. А. Якубайтис. М.: Финансы и статистика, 1996. - 368 с.

77. Besse С. Optimisation techniques and automatic test generation for TCP/IP protocols / C. Besse, A. Cavalli, D. Lee. 1998. — 16p.

78. Bochmann G. Automating the process of test derivation from SDL specifications / G. Bochmann, A. Petremko, O. Belial. Universite de Montreal, 1996. - 12 p.

79. Bochmann G. Fault coverage of tests based on finite state models / G. Bochmann, A. Petrenko, M. Yao. Chapman & Hall, Proc. of IFIP WG 6.1 Protocol Test Systems, 1995. - P. 55-78.

80. Booch G. Object Oriented Design with Applications / G. Booch. — Benja-min/Cummings, Redwood City, С A, 1991.

81. Bourhfir C. Automatic Test Generation for EFSM-based Systems / C. Bourhfir, R. Dssouli, E. M. Aboulhamid / Canada, Universite de Montreal, DIRO, Publication # 1060, 1995. 60 p.

82. Brown J. R. Testing for Software Reliability / J. R. Brown, M. Lipov. Proceedings 1975 International Conference on Reliable Software, April 21-23, 1975. -IEEE Catalog № 75. - CH940-7CSR. - P. 518-527.

83. Draft ETGnn Development and Use ofOSE Profiles. EMOS/EGOSE/95/Ю, 1995. 45p.

84. FIBS PUB 158-2: User Interface Component of Application Portability Profile (MIT X Window System) — X library API specification. (X Window System, Version 11, Realease 5, MITX Consortium). —67 p.

85. Gajfney J. E. A Genera Economics Model of Software Reuse / J. E. Gajfney, Jr. and R. D. Cruickshank. Association for Computing Machinery, Australia. - May 1992. -P. 22-32.

86. Gavin. Modeling and Analising of Security Protocols / Gavin and a.. — Addison Wesley. 2000. - 352 p.

87. Hoare C. A. R. Formal Methods in Computer System Design / C. A. R. Hoare. CERN School of Computing, Oxford, UK, 15-26. - CERN Sei. Rept. 6, 1989. - P. 1-7.

88. ISO/IEC 7942:85. Information Processing Systems. — Computer graphics. — Graphical Kernrl System (GKS) function description. — 43 p.

89. Milner R. A Calculus for Communication Systems. Lecture Notes in Computer Science, 92 /R. Milner. Springer-Verlag, 1980. - P. 170.

90. Neyman J. Outline of a Theory of Statistical Estimation Based on the Classical Theory o Probability / J. Neyman. Phil. Trans. Royal Society. - London, 1937. -A. 236, 333.

91. Open Look. Graphical User Interface. Application Style Guidelines. Sun Microsystems, Inc 1991. — 66p.

92. OSF/MOTIF, Open Software Foundation, MOTIF Release 1.2. 43 p.

93. Petri K. A. Kommunication mit Automaten, Schriften des Rheinish, Westfälischen Institutes fur Instrumentelle Mathematik and der Universität / K. A. Petri. — Bonn, 1962.-201p.

94. Postel J., Editor. Transmission Control Protocol. — STD 7, RFC 793, 1981, September. —P. 121-134.1.l .Poulin J. S. The Business case for Software Reuse / J. S. Poulin, J. M. Caruso, D. R. Hancock. -IBMSyst. Journal. Vol. 32, 1993. -№. 4. - P. 567-594.