автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка метода и алгоритмов обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации

005046021

На правах рукописи

ФЕДОРЕНКО ИРИНА ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДА И АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Специальность: 05.13.01

«Системный анализ, управление и обработка информации /в технике и технологиях/»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 4 РЮН 2012

Ставрополь - 2012

005046021

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

СЛЮСАРЕВ Геннадий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

ВЕСЕЛОВ Геннадий Евгеньевич,

декан факультета информационной безопасности Таганрогского технологического института ЮФУ

кандидат технических наук, профессор МАЛОФЕЙ Олег Павлович, профессор кафедры высшей алгебры и геометрии Ставропольского государственного университета

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт специальных информационно-измерительных систем»,

г. Ростов-на-Дону

Защита состоится 29 июня 2012 года в 9.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.09 при Северо-Кавказском государственном техническом университете по адресу: 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова 2, СевКавГТУ, ауд. 305

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технического университета по адресу: 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова 2

Автореферат разослан 24 мая 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук, доцент

О.С. Мезенцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Актуальность задачи обеспечения безопасности объектов промышленного и гражданского назначения особенно возрастает на современном этапе социально-экономических преобразований и развития производительных сил, когда из-за трудно предсказуемых социальных, техногенных и экологических последствий чрезвычайных ситуаций возникает угроза самому существованию человеческого общества. От аварий на опасных объектах ежегодно в России получают вред около 200 тыс. человек, а погибает в результате аварий и катастроф более 50 тыс. человек. Общий экономический ущерб от чрезвычайных ситуаций техногенного характера превышает 2,0 млрд. руб. в год, а размер экологического ущерба трудно поддается исчислению.

Решение задачи совершенствования системы управления безопасностью объектов подразумевает разработку и реализацию комплекса мер по созданию программно-технических и информационно-аналитических средств обеспечения мониторинга состояния безопасности объектов в реальном масштабе времени. В состав комплексной системы безопасности, согласно ГОСТ Р 537042009, входят следующие технические подсистемы: дежурно-диспетчерская; производственно- технологического контроля; охранной и тревожной сигнализации; пожарной сигнализации; контроля и управления доступом; теле/видеонаблюдения и контроля; связи с объектом; защиты информации и др. Часть данных подсистем можно интегрировано рассматривать как систему тревожной сигнализации (СТС).

Объектом исследования являются интегрированные системы тревожной сигнализации, которые, в соответствии с ГОСТ Р 50775-95, можно определить как Совокупность совместно действующих технических средств для обнаружения сигналов технологических аварий, пожара или нарушений охраны объектов, а также многоканального сбора, обработки, передачи и представления тревожной информации в заданном виде.

Для дистанционной передачи информации о состоянии контролируемых объектов используются телеметрические системы (ТМС), значительный вклад в теорию и практику создания которых внесли отечественные и зарубежные ученые Ильин В.А., Назаров A.B., Фремке A.B., Бэйли Д., Хаусли Т. В отличии от традиционных телеметрических систем, разделяемых по способу получения информационных сигналов на системы телесигнализации и телеизмерения, предлагаемая СТС отражает процесс интеграции существующих классов ТМС: сигнал тревоги формируется и измеряется только в случае превышения контролируемым параметром объекта установленного порогового уровня. В интегрированной СТС случайными величинами являются моменты формирования сигнала тревоги (входной поток заявок) и уровни данных сигналов (поток обслуживания заявок).

В настоящее время достигнуты значительные практические результаты в области моделирования и оптимизации отдельных процессов обработки информации в подсистемах СТС. Вместе с тем, на уровне выработки решений при сборе, преобразовании и кодировании тревожной информации в интегрирован-

ной СТС, как многоуровневой кибернетической системе, принципы системного анализа используются недостаточно.

Актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью разрешения противоречий, обусловленных следующими двумя основными группами факторов.

Первая группа факторов — наличие ряда практических противоречий между постоянно возрастающими требованиями служб безопасности к пропускной способности СТС и ограниченными возможностями системы по своевременной и достоверной обработке и передаче информации вследствие наличия ошибок обнаружения сигналов тревоги, погрешностей их преобразования и помех в линии связи, а также технологических ограничений на состав СТС.

Вторая группа факторов определяет наличие противоречия в теории между необходимостью учета влияния условий и точности обработки информации, внешней среды и ограниченности состава подсистем СТС на функциональные показатели всей системы и отсутствием результатов системного анализа, синтеза и оптимизации многоканальных интегрированных СТС, как сложных многоуровневых систем. Причиной данного противоречия является недостаточное развитие научно-методического аппарата (НМЛ) постановки и решения задач моделирования и оптимизации алгоритмов обработки тревожной информации и состава подсистем в структуре СТС.

Предмет диссертационных исследований - научно-методический аппарат обработки информации в интегрированной СТС, элементами которого являются методы решения задач моделирования и оптимизации объекта исследования, реализуемые в виде результатов: моделей, методик, алгоритмов и программ.

В предлагаемой диссертации основное внимание уделено рассмотрению особенностей методов системного анализа, моделирования и оптимизации состава СТС, как многофазной системы массового обслуживания (СМО).

Цель диссертационных исследований ~ обеспечение требований к своевременной обработке и передаче информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с учетом ошибок обнаружения сигналов, погрешностей их преобразования и воздействия помех, а также наличия технологических ограничений на структуру СТС.

Научная задача исследований состоит в разработке метода и алгоритмов обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с целью обеспечения требований к своевременной обработке и передаче сигналов тревоги на основе системного анализа и синтеза СТС с учетом условий и точности обработки информации, воздействия внешней среды и ограниченности ресурсов.

Для решения поставленной общей научной задачи была проведена ее декомпозиция на ряд следующих частных задач:

1. Аналитическое и схемотехническое моделирование подсистемы сбора тревожной информации (ПСТИ).

2. Моделирование и расчет состава подсистемы преобразования тревожной информации (ППТИ).

3. Моделирование подсистемы помехоустойчивого кодирования информации (ППКИ).

4. Оптимизация состава подсистем интегрированной системы тревожной сигнализации при ограниченном времени обработки информации.

Методы исследования. Для решения поставленных в диссертационной работе научных задач использованы методы системного анализа, теории массового обслуживания, исследования операций, имитационного моделирования и случайных процессов.

Достоверность н обоснованность полученных в диссертационной работе теоретических результатов и формулируемых на их основе выводов обеспечивается строгостью производимых математических выкладок, базирующихся на аппарате математического программирования и исследования операций. Справедливость выводов относительно эффективности предложенных методов подтверждена результатами имитационного моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые на основе сочетания процедуры последовательного анализа Вальда и тактики линейных автоматов (в виде реверсивных регистров сдвига) предложена модель подсистемы сбора тревожной информации, реализующей алгоритм двухэтапного поиска сигнала тревоги в многоканальной системе.

2. Разработана модель подсистемы преобразования тревожной информации в виде я-канальной (по числу преобразователей) системы массового обслуживания с ограниченной (по числу устройств выборки-хранения) очередью и алгоритм графо-анапитического расчета количеств преобразователей и УВХ, обеспечивающий максимальную пропускную способность подсистемы при заданных временных и технологических ограничениях.

3. Предложены модель подсистемы помехоустойчивого кодирования информации с алгоритмом расчета среднего времени передачи, позволяющие оптимизировать распределение энергии сигнала между разрядами тревожной информации, при котором дисперсия канальной ошибки и загруженность канала связи достигают минимального значения.

4. Разработан метод обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с оптимизированным для обеспечения максимальной пропускной способности составом подсистем, базирующийся на сочетании моделей теории массового обслуживания и алгоритма динамического программирования.

Практическая значимость диссертации заключается в том, .что результаты исследований применимы в решении актуальной задачи обеспечения своевременности и достоверности передачи тревожных сообщений на базе существующей аппаратуры аварийно-технологической, охранной и пожарной сигнализаций, при совершенствовании программного обеспечения для ЗСАОА-систем, а также при разработке перспективных систем тревожной сигнализации проектными и научно-исследовательскими организациями в рамках НИР и ОКР. Научные результаты отработаны до схемных решений (в виде структурных или функциональных электрических схем) на уровне изобретений и полезных моделей, на которые получены 10 патентов Российской Федерации.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Модель подсистемы сбора тревожной информации, реализующей алгоритм двухэтапного последовательного анализа состояний объектов с уменьшенным в полтора раза средним временем обнаружения сигнала тревоги в многоканальной системе тревожной сигнализации.

2. Структурная модель и алгоритм расчета состава подсистемы преобразования тревожной информации, как системы массового обслуживания с ограниченной очередью, позволяющие максимизировать пропускную способность СМО при оптимизации соотношения количеств измерительных каналов, устройств выборки и хранения, а также преобразователей с учетом временных и технологических ограничений.

3. Модель подсистемы помехоустойчивого кодирования с алгоритмом расчета среднего времени передачи оцифрованных сигналов тревожной информации по каналам связи, обеспечивающие повышение помехозащиты и пропускной способности за счет динамического управления длительностями разрядов и сообщений в целом.

4. Метод обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с оптимальным составом элементов в подсистемах СТС, рассчитанным на основе алгоритма динамического программирования, модифицированного к особенностям многофазных систем массового обслуживания и обеспечивающего максимальную пропускную способность при заданных временных и технологических ограничениях.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 3-й Международной научно-практической конференции (НПК) «Информационные системы, технологии и модели управления производством» (Ставрополь, СтГАУ, 2007), Международной научной конференции «Актуальные проблемы и инновации в экономике, образовании, информационных технологиях» (Ставрополь, СевКавГТИ, 2009), 9-м Московском международном Салоне инноваций и инвестиций (Москва, ВВЦ, 2009), Международной научной конференции «Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности и защиты населения в чрезвычайных ситуациях» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2010), 13 -м Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» (Москва, 2010), 1-й международной НПК «Современная наука: теория и практика» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2010), Международной конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Томск, ТПУ, 2011), Всероссийской научной конференции «Системотехника-2011» (Таганрог, ТТИ ЮФУ, 2011), Всероссийских научных школах «Микроэлектронные информационно-управляющие системы и комплексы» и «Итоги и перспективы развития Российско-Германского сотрудничества в области мехатроники» (Новочеркасск, ЮРГТУ, 2011), 15-й региональной НТК «Вузовская наука - СевероКавказскому региону» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2011).

Публикации. Полученные автором результаты достаточно полно изложены в 28 научных работах, среди которых: 7 статей, опубликованных в журналах, входящих в перечень ВАК РФ («Информационные системы и технологии», «Вестник СевКавГТУ», «Автоматизация, телемеханизация и связь в неф-

тяной промышленности», «Обозрения прикладной и промышленной математики»); статья в журнале «Информационные технологии моделирования и управления»; 9 тезисов докладов на научных конференциях; 10 патентов Российской Федерации на изобретение и полезные модели; свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Реализация результатов исследования:

в учебном процессе - при подготовке учебного пособия «Многоканальные измерительные системы для мониторинга безопасности объектов», а также учебно-методических материалов по дисциплинам в филиале Московского государственного университета приборостроения и информатики (акт о реализации от 19.12.2011 г.) и Северо-Кавказском государственном техническом университете (акт реализации от 5.03.2012 г.);

в войсковой части 2597 - при конструировании изделия «КПРС-А» на этапе выбора технических решений для системы охранной сигнализации (акт о реализации от 13.12.2011 г.);

в отчетах о НИР № НК-430П-8 «Разработка теоретических основ функционирования многоканальной измерительной системы для мониторинга безопасности промышленных объектов» (2009-2011 гг.) в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»;

в Системе многоканальной передачи телеметрической информации, отмеченной золотой медалью на XIII Московском мевдународном салоне изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» (2010 г.);

в Программном комплексе оптимизации структуры многофазной системы массового обслуживания при,ограниченных ресурсах - серебряные медали на IX Московском международном салоне инноваций и инвестиций (ВВЦ, 2009 г.) и ХШ Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» (2010 г.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, и заключения. Ее основное содержание изложено на 168 страницах текста, проиллюстрировано 46 рисунками и 17 таблицами. Библиографический список содержит 137 наименований.

Личный вклад автора. В совместных публикациях лично автору принадлежит: теоретическое обоснование метода обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с использованием алгоритма динамического программирования; разработка модели подсистемы сбора тревожной информации, реализующей алгоритм двухэтапного поиска сигнала тревоги; схемные решения по структуре подсистемы преобразования тревожной информации с ее описанием, как системы массового обслуживания; разработка алгоритма графо-аналитического расчета оптимального состава ППТИ; разработка алгоритма расчета среднего времени передачи тревожных сообщений в подсистеме помехоустойчивого кодирования с оптимальным распределением энергии сигнала между разрядами тревожной информации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследований, научная задача и основные положения, выносимые на защиту, определена научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен системный анализ процессов обработки тревожной информации при мониторинге безопасности объектов. Отмечена актуальность задачи мониторинга безопасности объектов и проведен анализ контролируемых параметров в системе аварийно-технологической сигнализации. Проведен обзор БСЛЛА-системы, как перспективы развития аварийно-технологической сигнализации, и систем охранной и пожарной сигнализаций. Представлен анализ методов преобразования сигналов тревожной информации в радиосистемах с помехами. С позиций теории выбросов случайных процессов исследованы вероятностные характеристики информационных потоков в СТС. Проведено системное описание объекта исследования (рисунок 1).

Номенклатура контролируемы! параметров

НАДСИСТЕМА (Система комплексной безопасности!

Ограннчетгость ресурсов:

времени

объекты

ПСТН

<Ьнпа ПСОВ

т, ..т

ппти «S

Требования к своевременности н достоверности доставки

1г~

Случайный характер потока сигналов тревоги

•—-t— Ошибки контроля

Интегрирования!!

СТС

gs

Погрешности преобразования

±:

пцн

(ЦП)

Помехи в линин связи

Субъективные факторы

Неопределенность воздействия среды

Рисунок 1 - Системное описание объекта исследования — интегрированной СТС

Осуществлена постановка научной задачи и ее декомпозиция на частные задачи исследования. Математическая постановка задачи имеет вид:

при заданных: 1) пуассоновском потоке сигналов тревоги с интенсивностью X;

2) перечне показателей СТС: пропускной способности QL7V —> шах, времени доставки сообщений Tcjr- ->min, стоимости элементов системы Сстс -> min;

3) условиях дестабилизирующего воздействия среды, приводящим к ошибкам контроля а и ß (первого и второго рода), погрешностям аналого-цифрового преобразования сигнала, подавлению сигналов помехами в линии связи;

4) временных, финансовых и технологических ограничениях (на время ожидания заявки в очереди, допустимом числе элементов в подсистемах СТС, мощностях сигналов и помех в линии связи и т.д.)

требуется-, за счет оптимизации состава подсистем СТС обеспечить максимальную пропускную способность (вероятность обслуживания сигнала трево-

ги) при ограниченности временных и технологических ресурсов, т.е.

= при ГС7С Сас ^ ■

¡1=\ то)

Здесь тл и па - количества элементов ожидания и обслуживания; А^нц,, -интенсивности поступления заявок и их обслуживания ¿/-й подсистеме.

Предлагаемый метод решения научной задачи базируется на моделировании подсистем интегрированной СТС. В рамках каждой из первых трех частных задач осуществляется моделирование одной из подсистем СТС: сбора тревожной информации; преобразования тревожной информации; помехоустойчивого кодирования. Логическая связь и последовательность решения каждой из частных задач представлена на рисунке 2. Нижние стрелки отражают теоретический материал, ранее не используемый при моделировании подсистем интегрированной СТС. Сверху каждого блока стрелками указаны условия и ограничения, которые следует учитывать в процессе решения частных задач.

Последовательный Оценка выбросов Дискретная передач«

яняля} А.Вяльда случайны* процессов аналоговых сообщевнн

Рисунок 2 - Графическая интерпретация задачи моделирования подсистем интегрированной СТС

Во второй главе проведено моделирование подсистемы сбора тревожной информации, реализующей алгоритм последовательного анализа состояний объектов. Описана модель поиска сигнала тревоги в канале анализируемого объекта на основе последовательной процедуры Вальда. Представлена дискретная реализация процедуры Вальда на основе реверсивных регистров (РР) сдвига. На рисунке 3 представлена схема ПСТИ, реализующая алгоритм двух-этапного поиска сигнала тревоги в многоканальной интегрированной СТС.

На первом этапе реализации алгоритма 1-й (/ = 1, М) объект через компаратор подключается к соответствующему реверсивному регистру и опрашивается в течении та, тактов, причем ш, « V, где V - среднее число тактов для получения окончательной оценки по опросу объекта. Текущее значение напряжения с датчика их сравнивается с двумя пороговыми уровнями: нижним ин и верхним ив, которые устанавливаются индивидуально для каждого параметра. В случае V х > ив разрешающий сигнал с выхода «+» компаратора подается на суммирующий вход регистра РР,. Если их<ин, то по сигналу с выхода «-» компаратора состояние регистра уменьшится на «единицу». При {/н <С/х <С/в сигнал с компаратора отсутствует и состояние регистра остается неизменным.

На втором этапе объекты досматриваются в течении V - га, тактов в порядке убывания номеров состояний своих реверсивных регистров.

Рисунок 3 — Схема подсистемы сбора тревожной информации

Среднее время обнаружения сигнала тревоги (модель ПСТИ):

Тоб„ = трр + Tol4Wn = ЛЧ + 9(Y, ~Tl)+f}l\ (I)

где Trp - ЛЧз, - число временных тактов на первом этапе опроса; среднее число тактов, необходимое для вынесения решения на втором этапе, если после первого этапа 1-й регистр находится в состоянии у, > г|, т) - состояние регистра аварийного параметра; 9(7,-71)=! (если у, >л)>

5(Г/-лН> (если у, <11), 8(у/-л)=1/2 (если у, = г|); 7}® - среднее число тактов для анализа датчика с «тревогой» на втором этапе.

Определены условия, при которых подсистема сбора тревожной информации может быть представлена моделью системы массового обслуживания, в которой элементами ожидания в очереди являются реверсивные регистры, а обслуживающим прибором - устройство опроса объектов на втором этапе.

Алгоритм расчета числа тактов первого этапа та,, обеспечивающего экс-поненциальность распределения на втором этапе, состоит из этапов:

1. Составляется система уравнений для произведений Хт ■ Т^ = const(k):

= - Z^/j+ ^r П0)/2>, XX = 1. (2)

2. Рассчитывается вероятность наличия сигнала тревоги в первом объекте (по результатам ранжировки после первого этапа): я, = Хт ■ + Хт Т^/'г).

3. Выражается величина я, через доверительный интервал Du и порог Uв:

ЩихУЦл'2 00

71,= \]\'{их)с1Ь'х+ (3)

и„ мрхУои/г

4. Доверительная вероятность для первого этапа опроса: = 2к, -1.

5. При известных Ои, а У и погрешности измерения с* определяется выборка та,, обеспечивающая равенство = ^и 1°' (здесь (щ а -

коэффициент Стыодента).

В третьей главе приведено моделирование и расчет состава подсистемы преобразования тревожной информации.

Предлагается схема многоканальной измерительной системы (рис. 4) с варьируемым числом п аналого-цифровых преобразователей (АЦП) (\<п< N; N — число измерительных каналов), которая реализует двухэтапный алгоритм обработки сигналов тревоги в ППТИ: на первом этапе осуществляется выборка и хранение аналоговых данных о сигнале тревоги; на втором этапе — аналого-цифровое преобразование.

ип

Рисунок 4 — Упрощенная структура ППТИ с варьируемым числом ЛЦП и УВХ

Учитывая случайный характер сигналов тревоги, представляющих собой поток заявок с пуассоновским законом распределения, ППТИ можно моделировать как л-канальную СМО с ограниченной (по количеству УВХ) очередью. Время обслуживания заявок соответствует времени разряда конденсатора УВХ. Время разряда конденсатора является величиной случайной, зависящей от уровня его заряда, т.е. от значения величины выброса контролируемого параметра над пороговым уровнем. По результатам исследования положительных выбросов над высокими уровнями |£/п|>>а$ показано, что напряжение заряженного конденсатора, а, следовательно, время его разряда имеют распределения, близкие к экспоненциальному закону.

Аналитические модели ППТИ, как СМО, представлены выражениями (4) - для вероятности обслуживания заявки (относительной пропускной способности системы), зависящей от параметров АЦП, и (5) - для среднего времени ожидания заявки п очереди, зависящего от времени заряда конденсатора УВХ:

Р0,-,с = > " /V -> тах, (4)

1-Ро

птп\\х"

„"-I п+т-\

(п +1 - т))" И „

+ Ро-н Г 2, Ро

яц 'л! л!

\к{к + \-т)

пк\1М

<Т.

,„(5)

где р0= Ё-т--

и=о>" Л!

и!

и//

1-1 А

1, и /

р - длительности заряда и разряда конденсатора УВХ емкостью С; £/оп

опорное напряжение для разряда конденсатора УВХ; и& - напряжение, соответствующее усредненному выбросу контролируемого параметра;

= {и& -иоп{]-Уг)1Р/<&> 'V - сопротивление утечки заряда с конденсатора УВХ; уг - ошибка преобразования п ЛЦП разрядностью г.

Для решения задачи (4)-(5) предлагается алгоритм графо-аналитического расчета оптимального состава элементов ППТИ с использованием номограмм на базе графикоп зависимостей Робс(п,т), Тож(п,т), С(п,т) при фиксированных значениях интенсивностен X и ц, а также стоимостях УВХ сум и АЦП спр: по графикам Тдж(п, ,п) и Р,1бс{п,т) для значения Тож(п, т)< Тождоп определяется максимальное значение Р^], которое с учетом требований к цело-численности тип округляется до значения Р^2 < Р^};

зафиксировав допустимые расходы на реализацию УВХ и АЦП числом С(Ъп, по графикам С{п,т) и РоСк(п,т) для значения С = с„рп + сувхт<Сдоп определяется максимальное значение , которое с учетом требований к целочисленное™ тип округляется до значения Р^} < Р^};

использовав критерий вида (и', т')= аг§тт [/>,£) (л, т), га)], где

/>£) = шах Р^ (п, т\Тож < Г„ л,„); = тах (я, от|С < С,)о„ ), определяется

оптимальная совокупность элементов ППТИ («' УВХ и от* АЦП).

Результаты сравнительного анализа показателей оптимизируемой и типовых структур ППТИ (для числа измерительных каналов N=4 и параметров X = 0,4 с-1; |! = 0,3 с'1; суш =4 ед.\ спр =5 ед.) представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Сравнительный анализ показателей вариантов структур ППТИ

Вариант Структурные параметры Показатели системы

построения т п ^обС Т с 1 ож' и С, ед.

Оптимизированный 1 3 0,954 0,116 19

Избыточный 4 4 0, 999 0,062 36

Облегченный 4 1 0,696 5,928 21

В четвертой главе приведено моделирование подсистемы помехоустойчивого кодирования сигналов тревожной информации. Показано, что наиболее

уязвимыми с точки зрения воздействия помех в канале являются старшие разряды кодированной информации. Предложено для случая воздействия фиксированного уровня помех перераспределять энергетический ресурс сообщения между разрядами с целью выравнивания показателя помехоустойчивости.

Приведен алгоритм расчета среднего времени передачи тревожных сообщений варьируемой длины, соответствующего среднему времени обслуживания заявок в Г1ПКИ, исходными данными являются диапазон возможных значений амплитуд £/„, выбросов случайных процессов и экспоненциальный

закон распределения максимумов выбросов случайных процессов.

1. Диапазон значений амплитуд выбросов ит разбиваем на г интервалов (по числу разрядов оцифрованного сигнала) и определяем ширину каждого интервала М)к = 2*"1 - 2к'2, где к = й -

2. Для каждого интервала рассчитываем интенсивность амплитуд выбросов:

^ _ - - — ^Аик, где гк - число выбросов, попадающих в к-й интер-

вал; ¿£ - суммарное число выбросов.

3. Составляем систему для последовательного расчета относительного числа

выбросов в каждом интервале: пк ^я^ДЕ/*+ —= 1.

4. Вероятности использования разрядов двоичного кода для передачи оцифрованного сообщения тревоги определяются выражениями: = > к = \,г .

5. Среднее время передачи кодированного сообщения: ту = ^хкТ-рк = уш{г).

4=1

Таблица 2 - Анализ параметров распределения временного ресурса между разрядами оцифрованного сигнала тревоги в ПИКИ

Распределение временного ресурса между разрядами равномерное

т2 Тэ Т4

Т _)

оптимизированное

Плотность распределения разрядов

равномерная

хк = соп$1{к) = \/г % =Т = хк-г

х; =3.4-/(4' -1) К =Т = £х1-Т

жепоненииапьная

к-\

Т;-А Я 0,56 ■ 7'

Т^^Гр^Мг)

ы

г;п=4 «о,1з.7-

Как видно из таблицы 2, длительность передачи оцифрованного сигнала (г = 4) варьируемой длины снижается в 1,8 раза (при равномерном распределении временного ресурса между разрядами сигнала) и в 7,7 раз (при помехо-

устойчивом' кодировании — оптимизированном распределении энергии сигнала).

Обосновано применение модифицированного метода динамического программирования для расчета оптимального состаыа СТС, как многофазной системы массового обслуживания (рис.5).

Время обнаружения сигнала тревош (|

Продолжительность аналого-цифрового преобразования (2

Длительность 1

кодированного сообщения Ь |

•|г

Устройства^ Ц1 опроса

0,0г

L[ | | Буфер Каналы I I

УХ _ АЦП| ^ [ ..»„„„_ с.,. '

(Реверсивные Устрс I регистры оп|

Рисунок 5 - Представление СТС в виде С>-схемы трехфазной СМО

Постановка задача нахождения вектора Ш* = [т\, т*2, /и^] оптимального состава элементов в подсистемах СТС представлена в табл. 3, а в табл. 4 - пример ее решения для отдельных подсистем при исходных данных: X = 2 с'1; Ц| =3с"'; 1X2=100-'; Цз =4с"1; Гас(у)<1,1 с.

Таблица 3 - Постановка задачи оптимизации состава подсистем СТС

Формальная постановка задачи

Подсистема

Оптимизируемые числа элементов

0стг ('" ) = П Ч л (т а • »и> а > И л )-> фах </=1

^стс

с1=\

<тл

псти

ппти

Реверсивные регистры сдвига (РРС)

ппки

Устройства выборки и хранения (УВХ)

Регистры буферной памяти (РБП)

Таблица 4 - Результаты предварительных расчетов

Количество МО у а Подсистема С'ГС

ПСТИ (¿-1) ППТИ (¿=2) ППКИ (¿=3)

12{у2)гчс ЧгЬг) {г{Уъ)>мс

0 0,333 0,6 0,1 0,833 0,25 0,667

1 0,439 0,789 0,116 0,968 0,321 0,857

2 0,549 0,877 0,122 0,994 0,383 0,933

3 0,646 0,924 0,124 0,999 0,427 0,968

4 0,727 0,952 0,125 0,9999 0,456 0,984

Обозначим /а{уа) максимальное значение вероятности обслуживания заявки в цепочке из последовательного соединения подсистем с номерами (1, й +1,..., л- при заданном времени ожидания. Тогда рекуррентное соотношение, связывающее /¿(у^) для значений индекса с/, имеет вид:

Л(г*)= m,ax {<?к(л)}; fÀzd)= max ï'AyjK -^/-Arf-i)•/</-!к -'Лх/)]}.-

При оптимальных значениях количеств элементов в подсистемах СТС: тх= 2 РРС, га2= 4 УВХ, т}=2 РБП обеспечивается максимальная пропускная способность СТС (как многофазной СМО) на уровне maxQcn. = 0,834.

Проведена сравнительная оценка эффективности предлагаемых решений на примере системы передачи извещений (СПИ) «Фобос-A» с параметрами, представленными в таблице 5.

Таблица 5 - Параметры ретранслятора СПИ «Фобос-А»

Подсистемы ретранслятора СПИ «Фобос-А» Параметры ретранслятора СПИ

п, ед. m, ед. йа

Узел регистрации тревоги 2 0 2 1 0,6

Узел преобразования (АЦП) 2 2 1,2 10 0,994

Узел формирования сообщения 1 2 1,19 2,78 0,7

Показатели СПИ «Фобос-А» (при завышенной интенсивности потока иг-налов тревоги X = 2 с"' - как в примере с СТС): ТСПИ = 1,0 + 0,1 + 0,529 = 1,629 с; ОСПИ = <7| , ) ■ <72 (^1. )' 11 . Из)= °>41^ •

Результаты сравнения: Остс =0,834; Тсгс <1,1 с. т.е.<2а1И <<()ах:; Тспп»Тстс.

Результатом решения поставленных задач является метод обработки тревожной информации в интегрированной СТС, включающий следующие этапы:

1. Анализ входного потока сигналов тревоги - алармов.

2. Моделирование подсистем интегрированной СТС: сбора тревожной информации; преобразования тревожной информации; помехоустойчивого кодирования информации.

3. Обоснование эксионенциалькости распределения времени обслуживания заявок в подсистемах СТС на основе разработки алгоритмов расчета: среднего времени обнаружения объекта с сигналом тревоги на втором этапе опроса каналов с помощью ПСТИ; среднего времени разряда конденсатора в устройстве выборки и хранения ППТИ; среднего времени передачи кодированного сообщения с оптимизированной длительностью разрядов в ППКИ.

4. Оптимизация состава элементов в подсистемах интегрированной СТС, как системах массового обслуживания с ограниченным числом мест ожидания заявок: реверсивных регистров сдвига и устройств опроса в составе ПСТИ; устройств выборки-хранения и преобразователей в составе ППТИ; регистров буферной памяти и каналов связи в составе ППКИ.

Практические рекомендации по использованию разработанного методов и полученных результатов моделирования и оптимизации структуры интегрированной СТС.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ '

1. Уменьшение (н полтора раза) среднего времени обнаружения сигнала тревоги в многоканальной подсистеме сбора тревожной информации возможно

при реализации алгоритма двухэтапного опроса состояния контролируемых объектов в рамках модели ПСТИ, разработанной на основе сочетания процедуры последовательного анализа Вальда и тактики линейных автоматов (в виде реверсивных регистров сдвига).

2. Моделирование подсистемы преобразования тревожной информации в виде л-канальной (по числу преобразователей) системы массового обслуживания с ограниченной (по числу устройств выборки-хранения) очередью и представлением входных заявок пуассоновским потоком выбросов случайных процессов позволяет оптимизировать соотношение количеств измерительных каналов, УВХ, а также преобразователей с учетом временных и технологических ограничений.

3. Оптимизация распределения энергии сигнала .между разрядами тревожной информации (в рамках предложенных модели подсистемы помехоустойчивого кодирования и алгоритма расчета среднего времени передачи оцифрованных сигналов) обеспечивает сокращение (от двух и более раз) длительности информационной части тревожных сообщений (следовательно, увеличение пропускной способности СТС) при выполнении заданных требований к помехозащите в условиях ограниченности энергетических ресурсов сигналов и помех.

4. Разработанный метод обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с оптимизированным составом подсистем, базирующийся на сочетании моделей теории массового обслуживания и алгоритма динамического программирования, позволяет увеличить (в 2 раза) вероятность обслуживания (обработки) сигнала тревоги в СТС в пределах установленных временных интервалов.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в журналах из перечня ВАК

1. Слюсарев Г.В., Федоренко И.В. Моделирование подсистемы сбора и обработки измерительной информации в SCADA-системе // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. -2010. — №6. — С. 26-28-Москва.

2. Нечистяк М.М., Федоренко И.В. Моделирование канала передачи измерительной информации с использованием программного продукта Electronics Workbench // Информационные системы и технологии. - 2010. - № 2. — С. 34-38. — Орел.

3. Винограденко A.M., Федоренко И.В., Гальвас A.B. Многофазная организация обслуживания в информационно-телеметрических системах // Информационные системы и технологии. - 2010. - № 3. - С. 121-125. - Орел.

4. Федоренко И.В., Винограденко A.M. Моделирование многоканальной измерительной системы с учетом требований к помехоустойчивости и оперативности передачи информации // Обозрение прикладной и промышленной математики. -2010. -Т. 17, вып.З. - С. 469-470. - Москва.

5. Федоренко И.В. Двухэтапный алгоритм обработки сигналов тревоги в многоканальной измерительной системе // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. - 2011. - № 5. — С. 20-23. - Москва.

6. Подопригора Н.Б., Федоренко И.В., Особенности задач моделирования и оптимизации многоканальных информационных систем методами теории игр // Вестник СевКавГТУ. - 2011. - № 1. - С. 46-50. - Ставрополь.

7. Слюсарев Г. В. Федоренко И.В. Оптимизация структуры системы тревожной сигнализации с ограниченным временем обработки информации // Вестник СевКавГТУ. - 2011. - № 5. - С. 34-37. - Ставрополь.

Публикации в журнале н сборниках научных конференций

8. Федоренко И.В., Листова Н.В. Алгоритм мультиплексирования потоков разноприоритетной информации в многоканальных измерительных системах// Информационные технологии моделирования и управления. - 2010 - № 4. - С.557-563.-Воронеж.

9. Мамонов A.C., Федоренко И.В. Двухэтапный анализ каналов в инфоком-муникационной системе при статистическом мультиплексировании П Материалы 3 Международной НПК «Информационные системы, технологии и модели управления производством».- Ставрополь: СтГАУ, 2007 - С. 39-40.

10.Федоренко И.В. Информационные технологии центра поддержки клиентов телекоммуникационной компании // Материалы 3 Международной ИСК «Научный потенциал студенчества в XXI веке». Часть 1. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. - С.89-90.

11.Листова Н.В., Федоренко И.В. Оптимизация распределения финансов между подсистемами центра обслуживания вызовов // Материалы 3 Международной НТК «Актуальные проблемы и инновации в экономике, управлении, образовании, информационных технологиях 2009». - Ставрополь: СевКавГТИ, 2009. С.49-50.

12. Федоренко И.В. Метод двухэтапной обработки аварийных сигналов в SCADA-системе II Материалы 1 Международной НПК «Современная наука: теория и практика». Т.З.- Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. - С.413-416.

13. Федоренко И.В., Винограденко A.M. Метод адаптируемости частоты измерений при мониторинге безопасности промышленных объектов // Материалы международной НПК «Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности и защиты населения в чрезвычайных ситуациях». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. -С.218-220.

14.Федоренко И.В. Особенности преобразования сигналов тревоги в многоканальных измерительных системах // Труды Международной конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Том 1. - Томск: ТПУ, 2011. — С. 1620.

15. Федоренко И.В. Критерий оптимизации состава многоканальной измерительной системы для интегрированной безопасности объектов II Материалы Всероссийской научной конференции «Системотехника-2011». - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011. - С.272-280.

16. Слюсарев Г.В., Федоренко И.В. Оптимизация структуры измерительной системы при ограничении на время нахождения в ней измерительной информации // Материалы Всероссийской научной школы «Микроэлектроппые информа-

ционно-управляющие системы и комплексы». - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2011. -С. 95-98. , .

17.Федореико И.В. Оптимизация структуры аналого-цифровых преобразователей в составе мехатронных модулей // Сборник тезисов и статей Всероссийской научной школы «Итоги и перспективы развития Российско-Германского сотрудничества в области мехатроники».- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2011.- С.74-77.

Патенты РФ на изобретения, полезные модели и свидетельство о регистрации программ

18.Патент РФ № 2413977 на изобретение «Устройство для контроля радиоэлектронных объектов» от 10.03.2011 г., бюл. № 7, по заявке № 2009130179. Авторы: Федоренко В.В., Винограденко A.M., Федоренко И.В.

19. Патент РФ № 2450447 на изобретение «Устройство автоматического, поиска каналов радиосвязи» от 10.05.2012 г., бюл. № 13, по заявке № 2011128868. Будко Н.П., Винограденко A.M., Мельников Н.М., Мухин A.B., Федоренко И.В.

20. Патент РФ № 68736 на полезную модель «Модель сигнализации отклонений параметра при допусковом контроле» от 27.11.2007 г., бюл. № 33, по заявке № 2007127186. Авторы: Будко П:А., Федоренко В.В., Шлаев Д.В., Федоренко И.В.

21. Патент РФ № 68728 на полезную модель «Модель обслуживания трафика телекоммуникационной системы» от 27.11.2007 г., бюл. № 33, по заявке № 2007125024. Авторы: Будко П.А., Федоренко В.В., Шлаев Д.В., Федоренко И.В.

22. Патент РФ № 90916 на полезную модель «Система для контроля технического состояния радиоэлектронных объектов» ог 20.01.2010 г., бюл. № 2, по заявке* №2009130201. Авторы: Винограденко A.M., Ссменснко A.B., Федоренко И.В.

23. Патент РФ № 96676 на полезную модель «Система для контроля параметров технологических объектов» от 10.08.2010 г., бюл. № 22, по заявке № 2010108576. Авторы: Винограденко A.M., Федоренко И.В.

24. Патент РФ № 105760 на полезную модель «Система сбора и обработки телеметрической информации для мониторинга безопасности объектов» от 20.06.2011 г., бюл. № 17 по заявке № 2011102133. Автор: Федоренко И.В.

25. Патент РФ № 105777 на полезную модель «Устройство поиска сигнала тревоги в многоканальной измерительной системе» от 20.06.2011 г., бюл. № 17 по заявке № 2011102136. Авторы: Слюсарев Г.В., Федоренко В В., Федоренко И.В.

26. Патент РФ № 106015 на полезную модель «Комплекс сбора и обработки телеметрической .информации для мониторинга безопасности объектов» от 27.06.2011 г., бюл; № 18 по заявке № 2011102061. Авторы: Федоренко В.В., Федоренко И.В., Чипига А.Ф.,

27. Патент РФ № 108873 на полезную модель «Многоканальная система сбора и обработки сигналов тревожной информации» от 27.09.2011 г., бюл. № 27 по заявке № 2011114259. Авторы: Федоренко В.В., Федоренко И.В.

28. Свидетельство РФ № 2008614121 об официальной регистрации программы для ЭВМ «Программный комплекс оптимизации структуры многофазной системы массового обслуживания при ограниченных ресурсах» от 29.08.2008 г. Авторы: Винограденко A.M., Герасименко Д.С., Листова Н.В., Федоренко И.В.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 22.05.2012 Формат60x84 1/16 Усл. печ. л. - 1,25 Уч.-изд. л.-1 Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ № 146. Тираж 100 экз. ФГБОУ ВПО « Северо-Кавказский государственный технический университет» 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» Отпечатано в типографии СевКгвГГУ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ТРЕВОЖНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ МОНИТОРИНГЕ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕК- 1 TOB.

1.1 Актуальность задачи мониторинга безопасности объектов.

1.2 Анализ параметров мониторинга объектов в системе аварийнотехнологической сигнализации.

1.3 SCADA-система, как перспектива развития систем аварийнотехнологической сигнализации.

1.4 Обзор систем охранной и пожарной сигнализации.

1.5 Анализ методов преобразования сигналов тревожной информации в радиосистемах с помехами.

1.6 Вероятностные характеристики информационных потоков в СТС

1.7 Системное описание объекта исследования. Постановка научной задачи и ее декомпозиция на частные задачи.

2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ПОДСИСТЕМЫ СБОРА ТРЕВОЖНОЙ ИНФОРМАЦИИ С АЛГОРИТМОМ ДВУХЭТАПНОГО ОПРОСА СОСТОЯНИЙ ОБЪЕКТОВ.

2.1 Модель поиска сигнала тревоги в канале анализируемого объекта на основе последовательной процедуры Вальда.

2.2 Дискретная реализация процедуры Вальда на основе реверсивных регистров сдвига.

2.3 Модель подсистемы сбора тревожной информации, реализующей алгоритм двухэтапного поиска сигнала тревоги.

2.4 Вероятностно-статистический расчет распределения времени обнаружения сигнала тревоги.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СОСТАВА ПОДСИСТЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТРЕВОЖНОЙ ИНФОРМАЦИИ.

3.1 Описание предлагаемой структурной модели подсистемы преобразования тревожной информации.

3.2 Расчет распределения значений напряжения на конденсаторах устройств выборки и хранения.

3.3 Моделирование подсистемы преобразования тревожной информации как системы массового обслуживания.

3.4 Алгоритм графо-аналитического расчета состава структуры 1И1ТИ

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В ИНТЕГРИРОВ АННОЙ СТС.

4.1 Обоснование метода помехоустойчивого кодирования сигналов тревожной информации для передачи по каналу связи.ИЗ

4.2 Алгоритм расчета среднего времени передачи сигнала тревоги в подсистеме помехоустойчивого кодирования.

4.3 Описание метода обработки информации в интегрированной СТС

4.4 Пример решения задачи оптимизации состава интегрированной СТС

4.5 Предложения по схемотехнической реализации результатов исследования.1JO

Актуальность задачи обеспечения безопасности объектов промышленного, гражданского и военного назначения особенно возрастает на современном этапе социально-экономических преобразований и развития производительных сил, когда из-за трудно предсказуемых социальных, техногенных и экологических последствий чрезвычайных ситуаций возникает угроза самому существованию человеческого общества.

От аварий на опасных объектах ежегодно в России получают вред около 200 тыс. человек, а погибает в результате аварий и катастроф более 50 тыс. человек. Общий экономический ущерб от чрезвычайных ситуаций техногенного характера превышает 2,0 млрд. руб. в год, а размер экологического ущерба трудно поддается исчислению [24]. Одна из проблем, связанная с обеспечением безопасности опасных производственных объектов (ОПО), — мониторинг технического состояния ОПО в режиме реального времени.

Решение задачи совершенствования системы управления безопасностью подразумевает разработку и реализацию комплекса мер по созданию программно технических и информационно-аналитических средств обеспечения мониторинга состояния безопасности на предприятиях и других объектах гражданского и военного назначения в реальном масштабе времени. В состав комплексной системы безопасности, согласно [36], входят следующие технические подсистемы: дежурно-диспетчерская; производственно- технологического контроля; охранной и тревожной сигнализации; пожарной сигнализации; контроля и управления доступом; видеонаблюдения и контроля; связи с объектом; защиты информации и др. Часть данных подсистем можно интегрировано рассматривать как систему тревожной сигнализации (СТС).

Объектом исследования являются интегрированные системы тревожной сигнализации, которые, в соответствии с [33], можно определить как совокупность совместно действующих технических средств для обнаружения сигналов технологических аварий, пожара или нарушений охраны объектов, а также многоканального сбора, обработки, передачи и представления тревожной информации в заданном виде.

В настоящее время достигнуты значительные практические результаты в области моделирования и оптимизации отдельных процессов обработки информации в подсистемах СТС [1, 2, 4, 9, 13, 16, 26, 47, 60, 65, 95, 108, 132].

Вместе с тем, на уровне выработки решений при сборе, преобразовании и кодировании тревожной информации в интегрированной СТС, как многоуровневой кибернетической системе, принципы системного анализа используются недостаточно.

Актуальность темы диссертационной работы определяется необходимостью разрешения противоречий, обусловленных следующими двумя основными группами факторов.

Первая группа факторов - наличие ряда практических противоречий между постоянно возрастающими требованиями служб безопасности к пропускной способности СТС и ограниченными возможностями системы по своевременной и достоверной обработке информации вследствие наличия ошибок обнаружения сигналов тревоги, погрешностей их преобразования и помех в линии связи, а также технологических ограничений на состав СТС.

Вторая группа факторов определяет наличие противоречия в теории между необходимостью учета влияния условий и точности обработки информации, внешней среды и ограниченности состава подсистем СТС на функциональные показатели всей системы и отсутствием результатов системного анализа, синтеза и оптимизации многоканальных СТС, как сложных многоуровневых систем. Причиной данного противоречия является недостаточный уровень развития научно-методического аппарата постановки и решения задач моделирования и оптимизации алгоритмов обработки тревожной информации и состава подсистем в структуре СТС.

Предмет диссертационных исследований - методические основы обработки информации в СТС, содержащие в своем составе научно-методический аппарат, элементами которого являются методы решения задач анализа, синтеза и оптимизации свойств объекта исследования, реализуемые в виде результатов: моделей, методик, алгоритмов и программ.

Для дистанционной передачи информации о состоянии контролируемых объектов используются телеметрические системы (ТМС), значительный вклад в теорию и практику создания которых внесли отечественные и зарубежные ученые Ильин В.А., Назаров A.B., Фремке A.B., Бэйли Д., Хаусли Т. [2, 16, 44, 108, 129]. В отличие от традиционных телеметрических систем, разделяемых по способу получения информационных сигналов на системы телесигнализации и телеизмерения, предлагаемая СТС отражает процесс интеграции существующих классов ТМС: сигнал тревоги формируется и измеряется только в случае превышения контролируемым параметром объекта установленного порогового уровня. В интегрированной СТС случайными величинами являются моменты формирования сигнала тревоги (входной поток заявок) и уровни данных сигналов (поток обслуживания заявок).

В предлагаемой диссертации основное внимание уделено рассмотрению особенностей методов системного анализа, моделирования и оптимизации состава СТС, как многофазной системы массового обслуживания (СМО).

Цель диссертационных исследований - обеспечение требований к своевременной обработке и передаче информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с учетом ошибок обнаружения сигналов, погрешностей их преобразования и воздействия помех, а также наличия технологических ограничений на структуру СТС.

Научная задача исследований состоит в разработке метода и алгоритмов обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с целью обеспечения требований к своевременной обработке и передаче сигналов тревоги на основе системного анализа и синтеза СТС с учетом условий и точности обработки информации, воздействия внешней среды и ограниченности ресурсов.

Для решения поставленной общей научной задачи была проведена ее декомпозиция на ряд следующих частных задач:

1. Аналитическое и схемотехническое моделирование подсистемы сбора тревожной информации (ПСТИ).

2. Моделирование и расчет состава подсистемы преобразования тревожной информации (ППТИ).

3. Моделирование подсистемы помехоустойчивого кодирования информации (ППКИ).

4. Оптимизация состава подсистем интегрированной системы тревожной сигнализации при ограниченном времени обработки информации.

Методы исследования. Для решения поставленных в диссертационной работе научных задач использованы методы системного анализа, теории массового обслуживания, исследования операций, имитационного моделирования и случайных процессов.

Работа состоит из введения и четырех глав.

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цель и научная задача исследований, изложены основные результаты исследований, показана их научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проведен системный анализ процессов обработки тревожной информации при мониторинге безопасности объектов. Отмечена актуальность задачи мониторинга безопасности объектов и проведен анализ контролируемых параметров в системе аварийно-технологической сигнализации. Проведен обзор БСАБА-системы, как перспективы развития аварийно-технологической сигнализации, и систем охранной и пожарной сигнализаций. Представлен анализ методов преобразования сигналов тревожной информации в радиосистемах с помехами. С позиций теории выбросов случайных процессов исследованы вероятностные характеристики информационных потоков в СТС. Проведено системное описание объекта исследования. Осуществлена постановка научной задачи и ее декомпозиция на частные задачи исследования.

Во второй главе проведено моделирование подсистемы сбора тревожной информации, реализующей алгоритм последовательного анализа состояний объекта. Описана модель поиска сигнала тревоги в канале анализируемого объекта на основе последовательной процедуры Вальда. Представлена дискретная реализация процедуры Вальда на основе реверсивных регистров сдвига. Разработана модель ПСТИ, реализующая алгоритм двухэтапно-го поиска сигнала тревоги в многоканальной системе. Определены условия, при которых подсистема сбора тревожной информации может быть представлена моделью системы массового обслуживания.

В третьей главе приведено моделирование и расчет состава подсистемы преобразования тревожной информации. Описана предлагаемая автором структурная модель ППТИ с варьируемым количеством устройств выборки и хранения (УВХ), а также аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Проведен расчет распределения значений напряжения на конденсаторах УВХ. Представлена модель подсистемы преобразования тревожной информации как системы массового обслуживания с ограниченной очередью. Предложен алгоритм графо-аналитического расчета состава структуры ППТИ, обеспечивающего максимальную пропускную способность подсистемы при заданных временных и финансовых ограничениях.

В четвертой главе приведено моделирование подсистемы помехоустойчивого кодирования сигналов тревожной информации. Показано, что наиболее уязвимыми с точки зрения воздействия помех в канале являются старшие разряды кодированной информации. Предложено для случая воздействия фиксированного уровня помех перераспределять энергетический ресурс сообщения между разрядами с целью выравнивания показателя помехоустойчивости. Приведен алгоритм расчета среднего времени передачи тревожных сообщений варьируемой длины, соответствующего среднему времени обслуживания заявок в ППКИ. Обосновано применение модифицированного метода динамического программирования для расчета оптимального, состава СТС, как многофазной системы массового обслуживания, с учетом ограниченного времени нахождения тревожной информации в системе. Обобщена многоэтапная структура разработки метода обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации. Приведена оценка эффективности предлагаемых результатов и предложения по их схемотехнической реализации.

В заключении обобщены итоги и результаты исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Достоверность и обоснованность полученных в диссертационной работе теоретических результатов и формулируемых на их основе выводов обеспечивается строгостью производимых математических выкладок, базирующихся на аппарате математического программирования и исследования операций. Справедливость выводов относительно эффективности предложенных методов подтверждена результатами имитационного моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые на основе сочетания процедуры последовательного анализа Вальда и тактики линейных автоматов (в виде реверсивных регистров сдвига) предложена модель подсистемы сбора тревожной информации, реализующей алгоритм двухэтапного поиска сигнала тревоги в многоканальной системе.

2. Разработаны модель подсистемы преобразования тревожной информации в виде и-канальной (по числу преобразователей) системы массового обслуживания с ограниченной (по числу устройств выборки-хранения) очередью и алгоритм графо-аналитического расчета количеств преобразователей и УВХ, обеспечивающий максимальную пропускную способность подсистемы при заданных временных и технологических ограничениях.

3. Предложены модель подсистемы помехоустойчивого кодирования информации с алгоритмом расчета среднего времени передачи, позволяющие оптимизировать распределение энергии сигнала между разрядами тревожной информации, при котором дисперсия канальной ошибки и загруженность канала связи достигают минимального значения. и

4. Разработан метод обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с оптимизированным для обеспечения максимальной пропускной способности составом подсистем, базирующийся на сочетании моделей теории массового обслуживания и алгоритма динамического программирования.

Практическая значимость диссертации заключается в том, что результаты исследований применимы в решении актуальной задачи обеспечения своевременности и достоверности передачи тревожных сообщений на базе существующей аппаратуры аварийно-технологической, охранной и пожарной сигнализаций, при совершенствовании программного обеспечения для 8САБА-систем, а также при разработке перспективных систем тревожной сигнализации проектными и научно-исследовательскими организациями в рамках НИР и ОКР. Научные результаты отработаны до схемных решений (в виде структурных или функциональных электрических схем) на уровне изобретений и полезных моделей, на которые получены 10 патентов Российской Федерации.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Модель подсистемы сбора тревожной информации, реализующей алгоритм двухэтапного последовательного анализа состояний объектов с уменьшенным в полтора раза средним временем обнаружения сигнала тревоги в многоканальной системе тревожной сигнализации.

2. Структурная модель и алгоритм расчета состава подсистемы преобразования тревожной информации, как системы массового обслуживания с ограниченной очередью, позволяющие оптимизировать соотношение количеств измерительных каналов, устройств выборки и хранения, а также преобразователей с учетом временных и технологических ограничений.

3. Модель подсистемы помехоустойчивого кодирования с алгоритмом расчета среднего времени передачи оцифрованных сигналов тревожной информации по каналам связи, обеспечивающие повышение помехозащиты и пропускной способности за счет динамического управления длительностями разрядов и сообщений в целом.

4. Метод обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с оптимальным составом элементов в подсистемах СТС, рассчитанным на основе алгоритма динамического программирования, модифицированного к особенностям многофазных систем массового обслуживания и обеспечивающего максимальную пропускную способность при заданных временных и технологических ограничениях.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 3-й Международной научно-практической конференции (НПК) «Информационные системы, технологии и модели управления производством» (Ставрополь, СтГАУ, 2007), Международной научной конференции «Актуальные проблемы и инновации в экономике, образовании, информационных технологиях» (Ставрополь, СевКавГТИ, 2009), 9-м Московском международном Салоне инноваций и инвестиций (Москва, ВВЦ, 2009), Международной научной конференции «Актуальные проблемы безопасности жизнедеятельности и защиты населения в чрезвычайных ситуациях» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2010), 13-м Московском международном Салоне изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» (Москва, 2010), 1-й международной НПК «Современная наука: теория и практика» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2010), Международной конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Томск, ТПУ, 2011), Всероссийской научной конференции «Системотехника-2011» (Таганрог, ТТИ ЮФУ, 2011), Всероссийских научных школах «Микроэлектронные информационно-управляющие системы и комплексы» и «Итоги и перспективы развития Российско-Германского сотрудничества в области мехатроники» (Новочеркасск, ЮРГТУ, 2011), 15-й региональной НТК «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, СевКавГТУ, 2011).

Публикации. Полученные автором результаты достаточно полно изложены в 27 научных работах, среди которых: 7 статей, опубликованных в журналах, входящих в перечень ВАК РФ («Информационные системы и технологии», «Вестник СевКавГТУ», «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности», «Обозрения прикладной и промышленной математики»); статья в журнале «Информационные технологии моделирования и управления»; 9 тезисов докладов на научных конференциях; 10 патентов Российской Федерации на изобретения и полезные модели; свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Реализация результатов исследования. Основные результаты исследований внедрены: в учебном процессе - при подготовке учебного пособия «Многоканальные измерительные системы для мониторинга безопасности объектов», а также учебно-методических материалов по дисциплинам в филиале Московского государственного университета приборостроения и информатики (акт о реализации от 19.12.2011 г.) и Северо-Кавказском государственном техническом университете (акт реализации от 5.03.2012 г.); в войсковой части 2597 - при конструировании изделия «КПРС-А» на этапе выбора технических решений для системы охранной сигнализации (акт о реализации от 13.12.2011 г.); в отчетах о НИР № НК-430П-8 «Разработка теоретических основ функционирования многоканальной измерительной системы для мониторинга безопасности промышленных объектов» (2009-2011 гг.) в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»; в Системе многоканальной передачи телеметрической информации, отмеченной золотой медалью на XIII Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» (2010 г.); в Программном комплексе оптимизации структуры многофазной системы массового обслуживания при ограниченных ресурсах - серебряные медали на IX Московском международном салоне инноваций и инвестиций (ВВЦ, 2009 г.) и XIII Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» (2010 г.).

Личный вклад автора. В совместных публикациях лично автору принадлежит: теоретическое обоснование метода обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с использованием алгоритма динамического программирования; разработка модели подсистемы сбора тревожной информации, реализующей алгоритм двухэтапного поиска сигнала тревоги; схемные решения по структуре подсистемы преобразования тревожной информации с ее описанием, как системы массового обслуживания; разработка алгоритма графо-аналитического расчета оптимального состава 1111ТИ; разработка алгоритма расчета среднего времени передачи тревожных сообщений в подсистеме помехоустойчивого кодирования с оптимальным распределением энергии сигнала между разрядами тревожной информации.

Результаты работы, выносимые на публичную защиту, являются обобщением и развитием работ автора по проблеме, проводимых в течение последних 5 лет. Основные результаты исследований, определивших защищаемые положения и результаты, получены и опубликованы соискателем самостоятельно [79,117-123]. Часть статей написана в авторских коллективах, объединенных общими задачами исследования [25, 61, 63, 70, 80-87, 102, 105-107]. В данных работах соискателю принадлежат постановка задач, определение направлений их решения, обоснование и выбор математических моделей и методов исследований, большинство аналитических решений, а также формулировка выводов и интерпретация полученных результатов.

Результаты могут быть использованы инженерно-техническим составом служб безопасности организаций, специалистами НИИ и конструкторских бюро для разработки алгоритмов функционирования узлов и блоков средств обработки сигналов в действующих и перспективных системах аварийно-технологической, охранной и пожарной сигнализаций.

Полученные в диссертации результаты доведены до инженерных расчетных формул (аналитических моделей), расчетных методик и алгоритма, схемных решений, обобщены и сформулированы в виде методического обеспечения ускоренной обработки тревожной информации в СТС и позволяют:

1. Сократить и рассчитать среднее время обнаружения сигнала тревоги в многоканальной подсистеме сбора тревожной информации, для случая экспоненциального распределения при заданном числе устройств предварительного опроса (реверсивных регистров).

2. Рассчитать количества устройств выборки-хранения и АЦП в 1111ТИ, обеспечивающих максимальную вероятность обслуживания (преобразования) сигналов тревоги при известных интенсивностях их появления и обслуживания, а также заданных ограничениях на допустимое время нахождения заявок в очереди и стоимость изделий и подсистемы в целом.

3. Рассчитать зависимости дисперсии канальных ошибок от относительной мощности помех при использовании алгоритмов минимального кодирования.

4. Синтезировать оптимальные алгоритмы управления длительностью передачи отдельных разрядов с перемежением при использовании алгоритма помехоустойчивого кодирования.

5. Рассчитать среднюю длительность сообщения при динамическом режиме помехоустойчивого кодирования тревожной информации.

6. Рассчитать количества мест ожиданий в подсистемах СТС (реверсивных регистров - в ПСТИ, устройств выборки-хранения - в ППТИ, буферных регистров - в ППКИ), обеспечивающих максимальную пропускную способность при допустимом времени обработки тревожной информации.

Дальнейшие исследования планируется проводить в направлениях разработки адаптивных алгоритмов маршрутизации в радиосистемах тревожной сигнализации, включая С8М-сети.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты, полученные в процессе диссертационных исследований, являются взаимообусловленными, последовательно увязанными и позволяют в целом решить общую научную задачу по разработке метода и алгоритмов обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с целью обеспечения требований к своевременной обработке и передаче сигналов тревоги на основе системного анализа и синтеза СТС с учетом условий и точности обработки информации, воздействия внешней среды и ограниченности ресурсов.

Основными положениями, излагающими наиболее важные новые теоретические выводы и практические рекомендации, характеризующие теоретические и практические результаты, являются:

1. Уменьшение (в полтора раза) среднего времени обнаружения сигнала тревоги в многоканальной подсистеме сбора тревожной информации возможно при реализации алгоритма двухэтапного опроса состояния контролируемых объектов в рамках модели ПСТИ, разработанной на основе сочетания процедуры последовательного анализа Вальда и тактики линейных автоматов (в виде реверсивных регистров сдвига).

2. Моделирование подсистемы преобразования тревожной информации в виде и-канальной (по числу преобразователей) системы массового обслуживания с ограниченной (по числу устройств выборки-хранения) очередью и представлением входных заявок пуассоновским потоком выбросов случайных процессов позволяет оптимизировать соотношение количеств измерительных каналов, УВХ, а также преобразователей с учетом временных и технологических ограничений.

3. Оптимизация распределения энергии сигнала между разрядами тревожной информации (в рамках предложенных модели подсистемы помехоустойчивого кодирования и алгоритма расчета среднего времени передачи оцифрованных сигналов) обеспечивает сокращение (от двух и более раз) длительности информационной части тревожных сообщений (следовательно, увеличение пропускной способности СТС) при выполнении заданных требований к помехозащите в условиях ограниченности энергетических ресурсов сигналов и помех.

4. Разработанный метод обработки информации в интегрированной системе тревожной сигнализации с оптимизированным составом подсистем, базирующийся на сочетании моделей теории массового обслуживания и алгоритма динамического программирования, позволяет увеличить (в 2 раза) вероятность обслуживания (обработки) сигнала тревоги в СТС в пределах установленных временных интервалов.

Практическая значимость решенной научной задачи заключается в том, что результаты диссертационных исследований использованы: при конструировании изделия «КПРС-А» на этапе выбора технических решений для системы охранной сигнализации - в войсковой части 2597; при проектировании системы многоканальной передачи телеметрической информации - в Ставропольском военном институте связи РВ; при создании программного комплекса оптимизации структуры многофазной системы массового обслуживания при ограниченных ресурсах - в Ставропольском военном институте связи; при подготовке методического обеспечения по дисциплинам в СевКав-ГТУ и МГУ ПИ: «Информационно-измерительные системы применительно к разработке месторождений нефти»; «Программно-аппаратные средства решения задач в нефтегазовом деле»; «Моделирование систем»; «Теория вероятностей, математическая статистика и случайные процессы».

Реализация научных результатов подтверждена соответствующими актами о внедрении. Достоверность полученных в работе результатов подтверждается соответствием полученных выражений в частных случаях известным и широко апробированным в научно-технической литературе, а также возможностью интерпретации графиков, построенных на основе полученных выражений, физических процессов в реальных сетях связи.

1. Адаптивные системы сбора и передачи аналоговой информации. Основы теории/ А.Н. Дядюнов, O.A. Онищенко, А.И. Сенин. М.: Машиностроение, 1988. - 288 с.

2. Адаптивные телеизмерительные системы / Б.Я. Авдеев, Е.М. Анто-нюк, С.М. Долинов и др.; Под ред. A.B. Фремке. Л.: Энергоатомиздат, 1981. - 248 с.

3. Алексеев О.Г. Комплексное применение методов дискретной оптимизации. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1987. - 248 с.

4. Андреев Е.Б., Куцевич H.A. SCADA-системы: взгляд изнутри. М.: Изд-во «РТСофт», 2004. - 176 е.

5. Антонов A.B. Системный анализ. М.: Высш. школа, 2004. - 454 с.

6. Артамонов Г.Г., Тюрин В.Д. Анализ информационно-управляющих систем со случайным интервалом квантования сигнала по времени. М.: Энергия, 1977.-311 с.

7. Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин. -М.: Дрофа, 205.-415 с.

8. Афонин Л.А. К вопросам системного анализа процессов автоматизации объектов нефтедобычи // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2006. - № 5. - С. 12-17.

9. Баранов Л.А. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 304 с.

10. Баранов Л.А., Бакеев Е.Е. Аналого-цифровые преобразователи устройств автоматики и телемеханики электрифицированных железных дорог. -М.: Транспорт, 1979. 321 с.

11. Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита электроэнергетических систем. М.: Изд-во МЭИ, 2006. - 296 с.

12. Белкин В.М. Вероятность доставки сообщений в радиосистемах передачи извещений асинхронно-адресного типа // Алгоритм безопасности. -2006. № 2. - С. 60-62.

13. Белкин В.М. Системы передачи извещений. Традиции и инновации // Системы охранной и пожарной сигнализации. 2007. - № 6. - С. 31-33.

14. Беллман Р. Динамическое программирование. M.: Иностранная литература, 1960. - 312 с.

15. Беляев Ю.К. О числе пересечений уровня гауссовским случайным процессом // Теория вероятностей и ее применения. 1967. - Т. 12, № 3. - С. 444-457.

16. Бэйли Д. Радиотехника и телеметрия в промышленности: практическое руководство. М.: ООО «Группа ИДТ», 2008. - 320 с.

17. Вальд А. Последовательный анализ. М.: Гос. изд-во физ.-мат. литературы, 1960. - 328 с.

18. Васильев В.Н., Мальцев А.Д., Одоевский С.М. Границы помехозащищенности систем передачи информации с ППРЧ и помехоустойчивым кодированием // Известия вузов. Радиоэлектроника. 1990. - № 4. - С. 77-78.

19. Величкин А.И. Передача аналоговых сообщений по цифровым каналам связи. М.: Радио и связь, 1983. - 240 с

20. Вентцель Е.С. Теория вероятностей М.: Высш школа, 2002 - 575 с.

21. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Высш. шк., 2000. - 480 с.

22. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Высш школа, 2001. - 208 с.

23. Веселов Г.Е. Иерархическое управление многосвязными динамическими системами: синергетический подход. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2003. -72 с.

24. Ветошкин А. Г. Мониторинг и аудит промышленной и экологической безопасности // Известия Академии промышленной экологии. 2004. -№ 1.-С. 20-25.

25. Винограденко A.M., Федоренко И.В., Гальвас A.B. Многофазная организация обслуживания в информационно-телеметрических системах // Информационные системы и технологии. 2010. - № 3. - С. 121-125.

26. Вишневский В.М., Семенова О.В. Системы поллинга: теория и применение в широкополосных беспроводных сетях. М.: Техносфера, 2007. -312 с.

27. Вишняков С.М. Новое в техническом регулировании СКБ // Системы безопасности. 2007. - № 6.

28. Волкова В.Н., Воронков В.А., Денисов А.А. и др. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи М.: Радио и связь, 1983. -248 с.

29. Горелов Г.В. Нерегулярная дискретизация сигналов. М.: Радио и связь, 1982.-234 с.

30. Горяинов В.Т., Журавлев А.Г., Тихонов В.И. Статистическая радиотехника: Примеры и задачи / Под ред. В.И. Тихонова. М.: Сов. радио, 1980. - 544 с.

31. ГОСТ 52435-2005. Технические средства охранной сигнализации. Классификация. Общие технические требования и методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2006.

32. ГОСТ Р 22.1.12-2005. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2006.

33. ГОСТ Р 50775-95 (МЭК 839-1-1-88). Системы тревожной сигнализации. Часть 1. Общие требования. Раздел 1. Общие положения. М.: Госстандарт России, 1995.

34. ГОСТ Р 50776-95 (МЭК 839-1-4-89). Системы тревожной сигнализации. Часть 1. Общие требования. Раздел 4. Руководство по проектированию, монтажу и техническому обслуживанию. М.: Госстандарт России, 1995.

35. ГОСТ Р 50779.10-2000. Статистические методы. Вероятность и основы статистики. Термины и определения. -М.: Стандартинформ, 2001.

36. ГОСТ Р 53704-2009. Системы безопасности комплексные и интегрированные. Общие технические требования. М.: Стандартинформ, 2010

37. ГОСТ Р МЭК 60605-6-2007. Надежность в технике. Критерии проверки постоянства интенсивности отказов и параметра потока отказов. М.: Стандартинформ, 2008.

38. ГОСТ Р 50009-92 Совместимость технических средств охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации электромагнитная. Требования, нормы и методы испытаний на помехоустойчивость и индустриальные радиопомехи. М.: Госстандарт России, 1993.

39. Данилов В.И. Сотовые телефонные сети связи стандарта ОБМ-СПб: ГУТ, 1996,-61с.

40. Долгов А.И. Справочник исследователя. Новочеркасск: НВИС, 2002. - 246 с.

41. Евдокимов Д.Е. Классификация интегрированных систем безопасности // Системы безопасности. 2007. - № 6. - С. 94-97.

42. Ехлаков Ю.П., Ходжаев Г.А Исследование систем управления. М.: Изд-во МГГУ, 2001. - 205 с.

43. Закс Ш. Теория статистических выводов. М.: Мир, 1975. - 776 с.

44. Ильин, В.А. Телеуправление и телеизмерение. М.: Энергоиздат, 1982.- 559 с.

45. Калашников C.B., Лысихин А.И. К вопросу об использовании беспроводных охранно-пожарных систем // Алгоритм безопасности. 2008. - № 2.-С. 18-20

46. Катцель Дж. Управление аварийными сигналами //Control Engineering. 2007. - № 5.

47. Ким С.А., Илюшин А.И. Особенности развития и опыт эксплуатации автоматизированной системы охранно-пожарной сигнализации «ПритокА»// Техника охраны. 2001. - № 2. - С. 25-28.

48. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. Пер с англ. И.И. Грушко; ред. В.И. Нейман. Машиностроение, 1979. - 432 с.

49. Кливленд П. Контроль состояния: контроль состояния становится более совершенным // Control Engineering. 2007. - № 10.

50. Козленко Н.И. Помехоустойчивость дискретной передачи непрерывных сообщений. М.: Радиотехника, 2003. - 352 с

51. Кокс Д., Смит У. Теория очередей. М.: Мир, 1966. - 218 с.

52. Кондратьев С.Ю. Комплексная безопасность опасного производственного объекта: построение и управление / Системы безопасности. 2009. -№ 1.

53. Коричнев Л.П., Королев В.Д. Статистический контроль каналов связи. М.: Радио и связь, 1989. - 240 с.

54. Кот С. Метод расчета вероятности доставки извещений в радиоканальных системах сигнализации // Алгоритм безопасности. 2008. - № 2. - С. 24-26.

55. Крахмал ев А.К. О концепции комплексной безопасности // Системы безопасности. 2008. - № 1.

56. Критерии оценки интегрированной системы безопасности // Системы безопасности. 2007. - № 5.

57. Лебедев А.Н., Чернявский Е.А. Вероятностные методы в вычислительной технике М.: Высш. шк., 1986. - 312 с.

58. Леман Э. Проверка статистических гипотез. М.: Наука, 1979. -408с.

59. Леус A.B. Быстродействие интегрированных систем физической защиты // Системы безопасности. 2010. № 3.

60. Леус A.B., Шанаев Г.Ф. Оптимизация структуры интегрированной системы безопасности // Системы безопасности. 2011. - № 1. - С. 124-127.

61. Малофей А.О., Радионов В.В., Ряднов С.А. Оптимизация структуры комплекса информационно-технических средств автоматизированной системы управления сетей связи специального назначения // Инфокоммуникаци-онные технологии. 2007. - № 3. - С. 97-99.

62. Мальцев А.Д., Одоевский С.М. Сравнительный анализ помехозащищенности систем передачи информации в условиях наихудших помех //Известия вузов. Радиоэлектроника. 1990. - № 4. - С. 79-80.

63. Маркин Н.С. Основы теории обработки результатов измерений. -М.: Изд-во стандартов, 1991. 176 с.

64. Матвейкин В.Г., Фролов С.В., Шехтман М.Б. Применение SCADA-систем при автоматизации технологических процессов. М: Машиностроение, 2000. - 204 с.

65. Махутов H.A., Четверик Н.П., Ханухов Х.М. Промышленная безопасность и мониторинг технического состояния зданий и сооружений // Безопасность труда в промышленности. 2008. - № 10.

66. Медведев Г. А. Анализ дискретных марковских цепей при помощи стохастических графов// Автоматика и телемеханика. 1965. - № 3. - С.485-491.

67. Месарович М., Мако Д., Такахара Н. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. - 344 с.

68. Мирский Г.Я. Харктеристики стохастической взаимосвязи и их измерения. М.: Энергоатомиздат, 1982. - 320 с.

69. Нечистяк М.М., Федоренко И.В. Моделирование канала передачи измерительной информации с использованием программного продукта Electronics Workbench // Информационные системы и технологии. Известия ОрелГТУ. 2010. - № 2. - С. 34-38.

70. Николаев C.B. Основы САПР измерительных систем: Текст лекций. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002. 128 с

71. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 248 с.

72. Новопашенный Г.Н. Информационно-измерительные системы. М.: Высш школа, 1977. - 208 с.

73. Одоевский С.М., Панфилов В.А., Рыжков A.B., Сегеда А.И. Модель распределения ресурса помехозащиты между неоднородными по скорости и требованиям к качеству связи каналам передачи информации //Техника средств связи. 1996. - № 4. - С. 32-36.

74. Павлов А. К. Удаленный мониторинг объектов. Новые возможности // Системы безопасности. 2008. - № 6.

75. Павлов А.К. Будущее безопасности: комплексные мониторинговые центры // Системы безопасности. 2011. - № 1.

76. Панин O.A. Анализ эффективности интегрированных систем безопасности: принципы, критерии, методы // Системы безопасности. 2006. - № 2. - С. 101-105.

77. Патент РФ № 2450447 на изобретение «Устройство автоматического поиска каналов радиосвязи» от 10.05.2012 г., бюл. № 13, по заявке № 2011128868. Будко Н.П., Винограденко A.M., Мельников Н.М., Мухин A.B., Федоренко И.В.

78. Патент РФ № 105760 на полезную модель «Система сбора и обработки телеметрической информации для мониторинга безопасности объектов» от 20.06.2011 г., бюл. №17 по заявке № 2011102133. Федоренко И.В.

79. Патент РФ № 105777 на полезную модель «Устройство поиска сигнала тревоги в многоканальной измерительной системе» от 20.06.2011 г., бюл. №17 по заявке № 2011102136. Слюсарев Г.В., Федоренко В.В. , Федоренко И.В.

80. Патент РФ № 106015на полезную модель «Комплекс сбора и обработки телеметрической информации для мониторинга безопасности объектов» от 27.06.2011 г., бюл. №18 по заявке № 2011102061. Чипига А.Ф., Фе-доренко В.В., Федоренко И.В.

81. Патент РФ № 108873 на полезную модель «Многоканальная система сбора и обработки сигналов тревожной информации» от 27.09.2011 г., бюл. № 27 по заявке № 2011114259. Федоренко В.В., Федоренко И.В.

82. Патент РФ № 2413977 на изобретение «Устройство для контроля радиоэлектронных объектов» от 10.03.2011 г., бюл. № 7, по заявке №2009130179. Федоренко В.В., Винограденко A.M., Федоренко И.В.

83. Патент РФ № 68728 на полезную модель «Модель обслуживания трафика телекоммуникационной системы» от 27.11.2007 г., бюл. № 33, по заявке № 2007125024. Будко П.А., Федоренко В.В., Шлаев Д.В., Федоренко И.В.

84. Патент РФ № 68736 на полезную модель «Модель сигнализации отклонений параметра при допусковом контроле» от 27.11.2007 г., бюл. № 33, по заявке № 2007127186. Будко П.А., Федоренко В.В., Шлаев Д.В., Федоренко И.В.

85. Патент РФ № 90916 на полезную модель «Система для контроля технического состояния радиоэлектронных объектов» от 20.01.2010 г., бюл. № 2, по заявке № 2009130201. Винограденко A.M., Семененко A.B. , Федоренко И.В.

86. Патент РФ № 96676 на полезную модель «Система для контроля параметров технологических объектов» от 10.08.2010 г., бюл. № 22, по заявке № 2010108576. Винограденко A.M. , Федоренко И.В.

87. Переверзев Е.С. Случайные процессы в параметрических моделях надежности. Киев: Наукова думка, 1987. - 237 с.

88. Петрушков С.В. Основные направления развития систем централизованного наблюдения вневедомственной охраны // Техника охраны. 2000. - № 2. - С. 6-15.

89. Пилипчук Н.И., Яковлев В.П. Адаптивная импульсно-кодовая модуляция. М.: Радио и связь, 1986. - 296 с.

90. Пилипчук Н.И., Яковлев В.П. Адаптивные алгоритмы дискретизации и их классификация // Приборы и системы управления. 1977. - № 2. -С.3-5.

91. Питербарг В.И. Сравнение функций распределения максимумов га-уссовских процессов// Теория вероятностей и ее применения. 1981. - Т.26, вып.4.-С. 702-719.

92. Подопригора Н.Б., Федоренко И.В., Особенности задач моделирования и оптимизации многоканальных информационных систем методами теории игр // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. 2011. - № 1. - С. 46-50.

93. Прудников А. П., Брычков Ю. А., Маричев О. И. Интегралы и ряды. В 3 т. Т. 1. Элементарные функции. М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2002. - 632 с.

94. Пьявченко Т. А. Проектирование АСУ ТП в SCADA-системе: Учебное пособие. Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2007. - 78 с.

95. Р 78.36.009-99. Рекомендации по подключению и эксплуатации комбинированных систем централизованной охраны. М.: Изд. ГУВО МВД России, 1999.

96. Р 78.36.011-2000. Организация работы пунктов централизованной охраны. М.: Изд. ГУВО МВД России, 2000.

97. Радюк JI. Е., Терпугов А. Ф. Об эффективности применения автоматов с линейной тактикой в системах обнаружения сигналов // Автоматика и телемеханика. 1971. - № 4. - С. 99-107.

98. Рачков В.Е., Федоренко В.В. Оценка влияния разрядности ИКМ на ошибки восстановления сигналов в каналах связи // Инфокоммуникационные технологии. 2004. - № 3 - С.28-30.

99. РД 153-34.1-35.127-2002. Общие технические требования к программно-техническим комплексам для АСУ технологическими процессами тепловых электростанций. М.: ОАО энергетики и электрофикации «ЕЭС России», 2002.

100. РД 153-39.4-087-01. Автоматизация и телемеханизация магистральных нефтепроводов. Основные положения. М.: ОАО «АК Транснефть», 2001.

101. Семаков C.J1. Выбросы случайных процессов. Приложения в авиации. М.: Физматлит, 2005. - 200 с.

102. Скалин Ю.В., Бернштейн А.Г., Финкевич А.Д. Цифровые системы передачи. М.: Радио и связь, 1988. - 272 с.

103. Слюсарев Г. В. Федоренко И.В. Оптимизация структуры системы тревожной сигнализации с ограниченным временем обработки информации // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. -2011. -№ 5. С.34-37.

104. Слюсарев Г.В., Федоренко И.В. Моделирование подсистемы сбора и обработки измерительной информации в SCADA-системе // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2010.- № 6. -С. 26-28.

105. Современная телеметрия в теории и на практике /Назаров A.B., Козырев Г.И., Шитов И.В. и др. СПб.: Наука и техника, 2007. - 672 с.

106. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. М.: Связь, 1979. - 592с.

107. Теория передачи сигналов /А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, М.В. Назаров, JIM. Финк М.: Радио и связь, 1986. - 304 с.

108. Терпугов А.Ф. Назаров A.A. Асимптотически оптимальное формирование очередей в многоканальных системах массового обслуживания при больших загрузках // Автоматика и телемеханика.-1977. № 9. - С. 53-57.

109. Терпугов А.Ф., Шапиро Ф.А. Двухэтапный поиск сигналов в многоканальной системе линейными автоматами //Автоматика и телемеханика. -1978. -№ 8. С. 101-107.

110. Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов. М.: Наука, 1970. -392 с.

111. Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов // Успехи физических наук. 1962. -Вып. 3. - С. 449-480.

112. Тихонов В.И. Нелинейные преобразования случайных процессов. -М.: Радио и связь, 1986. 296 с.

113. Тихонов В.И., Хименко В.И. Выбросы траекторий случайных процессов. М.: Наука, 1987. - 304 с.

114. Федоренко И.В. Двухэтапный алгоритм обработки сигналов тревоги в многоканальной измерительной системе // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2011. - № 5. - С. 20-23.

115. Федоренко И.В. Критерий оптимизации состава многоканальной измерительной системы для интегрированной безопасности объектов // Материалы Всероссийской научной конференции «Системотехника-2011». Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011. -С.272-280.

116. Федоренко И.В. Метод двухэтапной обработки аварийных сигналов в SCADA-системе // Материалы 1 международной НПК «Современная наука: теория и практика». Т.З.- Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. С.413-416.

117. Федоренко И.В. Моделирование системы телеметрии методами теории массового обслуживания // Материалы XL научно-технической конференции по итогам работы ППС СевКавГТУ. Ставрополь: СевКавГТУ, 2011.-С. 72-75.

118. Федоренко И.В. Оптимизация интегрированной многоканальной системы тревожной сигнализации // Материалы 15-й региональной НТК «Вузовская наука Северо- Кавказскому региону». Т.1. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2011.-С.

119. Федоренко И.В. Особенности преобразования сигналов тревоги в многоканальных измерительных системах // Труды Международной конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Том 1. Томск: ТПУ, 2011.-С. 16-20.

120. Федоренко И.В., Винограденко A.M. Моделирование многоканальной измерительной системы с учетом требований к помехоустойчивости и оперативности передачи информации // Обозрение прикладной и промышленной математики. 2010. - Т. 17, вып.З. - С. 469-470.

121. Федоренко И.В., Листова Н.В. Алгоритм мультиплексирования потоков разноприоритетной информации в многоканальных измерительных системах // Информационные технологии моделирования и управления. -2010.-№4.-С.557-563.

122. Фелпс Р. Измерять больше без проводов //Control Engineering. -2006. № 9.

123. Фомин Я.А. Теория выбросов случайных процессов. М.: Связь, 1980.-216 с.

124. Хаусли Т. Системы передачи и телеобработки данных. М.: Радио и связь, 1994. - 456 с.

125. Ц-02-94 (Т). Циркуляр о внесении изменений в объем технологических измерений, сигнализации и автоматического регулирования на тепловых электростанциях. М.: СТО ОРГРЭС, 1994.

126. Чипига А.Ф., Федоренко В.В., Федоренко И.В. Многоканальные измерительные системы для мониторинга безопасности объектов: Учебное пособие. Ставрополь: Изд-во СевКавГТУ, 2011. - 126 с.

127. Шастова Г.А., Коекин А.И. Выбор и оптимизация структуры информационных систем. М.: Энергия, 1972. - 256 с.

128. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. М.: Металургия, 1988. - 352 с

129. Эффективность в интеграции // Системы безопасности. 2008. - №2.

130. Hashemian Н.М. Sensors performance and reliability. ISA - The Instrumentation, Systems and Automation Society, 2005. - 336 p.

131. Rice S.O. Mathematical analysis of random noise // Bell Syst. Techn. -1945.-Vol.24, N 1.-P. 46-156.

132. Takagi H. Analysis of polling systems. MIT Press, 1986. - 175 p.