автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка методики проектирования системы безопасности объектов индивидуального строительства

На правах рукописи БОЙЧЕНКО Ольга Леонидовна

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ ИНДИВИДУАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Специальность. 05.13 01- Системный анализ, управление и обработка информации

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 АВГ2007

Москва - 2007

003064522

Работа выполнена на кафедре «Вычислительная техника» Московского государственного института электронной техники (технического университета)

Научный руководитель: доктор технических наук

Савченко Ю В

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Кузнецов М Н

кандидат технических наук Панасенко С П

Ведущая организация: ООО «Ратеос»

Защита диссертации состоится « ° ^ » /0_

2007г. в / у часов на заседании диссертационного совета Д212 134 02 при Московском институте электронной техники (техническом университете) по адресу 124498, Москва, г Зеленоград, проезд 4806, д 5, МИЭТ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ

Автореферат разослан «_»_2007г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рынок недвижимости развивается в нашей стране более десяти лет, и сегодня можно говорить о реальной конкуренции в этой области, что стимулирует использование высоких технологий при проектировании и строительстве зданий Дом становится целым комплексом, состоящим из множества инженерных и электронных систем, которые получили название «Электронный дом» (ЭД)

Под ЭД понимают объект, включающий в себя всевозможную автоматику для управления различными устройствами и системами объекта жилищного строительства, построенный на базе компьютерных технологий Одной из самых актуальных и востребованных функций объектов, оснащенных системой ЭД, является обеспечение безопасности

Для охраны особо важных или экологически небезопасных промышленных объектов существуют ведомственные требования и инструкции по построению систем безопасности, а также различные методики и оценки степени безопасности того или иного объекта В то же время, для обеспечения безопасности объектов индивидуального строительства нерационально напрямую использовать существующие модели и методики, поскольку, как показывает практика, это зачастую ведет с одной стороны к избыточности данных систем и их неоправданно высокой стоимости, а с другой стороны ограничивает характеристики и параметры объектов индивидуального строительства, значительно увеличивает сроки их проектирования и реализации

Как показал проведенный в рамках диссертационной работы анализ существующих методик проектирования систем безопасности, основным сдерживающим фактором является отсутствие унифицированной модели данных систем Отсутствие подобной модели, а также методики оценки на ее основе степени безопасности объекта, не позволяют грамотно и обоснованно провести все стадии проектирования системы с обеспечением заданного уровня безопасности

Таким образом, разработка унифицированной модели системы безопасности объекта и проведение на ее основе всех стадий моделирования и оценки степени безопасности является актуальной темой

Целью диссертационной работы является разработка методики проектирования системы безопасности объекта индивидуального строительства на основе унифицированной математической модели системы

безопасности, а также разработка методики оценки безопасности объекта в рамках предложенной модели

Задачи работы Согласно цели, в качестве основных задач данного диссертационного исследования были выбраны следующие

1) анализ и классификация существующих и перспективных систем управления ЭД,

2) анализ, классификация и выделение функций безопасности систем управления ЭД,

3) исследование системных связей и закономерностей функционирования компонентов системы безопасности,

4) выделение специфических особенностей системы безопасности объекта, оснащенного системой ЭД, относящегося к числу объектов индивидуального строительства,

5) разработка концепции системы безопасности ЭД,

6) разработка унифицированной математической модели системы безопасности,

7) разработка методики структурно-параметрического синтеза системы,

8) разработка методики анализа уязвимости объекта защиты

- определение категории объекта защиты на основе экспертного

анализа,

- моделирование угроз безопасности,

- разработка методики оценки уязвимости зон объекта защиты,

9) разработка методики оценки безопасности объекта на основе выбранной модели безопасности

- оценка необходимого количества рубежей защиты и определение их приоритета,

- анализ методов принятия решений при проектировании комплекса технических средств рубежей защиты,

- разработка методики проектирования комплекса технических средств рубежей защиты,

- разработка программного обеспечения реализации методики проектирования комплекса технических средств рубежей защиты,

10) оценка достоверности предложенной модели и методики оценки безопасности

- разработка метода расчета надежности рубежей защиты,

- оценка эффективности модели системы безопасности,

11) внедрение результатов исследований и разработанного программного обеспечения в процесс проектирования систем безопасности

Методы исследования. Решение задач диссертационной работы основано на фундаментальных положениях теории вероятности, теории надежности, теории алгоритмов, теории экспертных оценок При решении частных задач применялись методы теории принятия решений и теории массового обслуживания.

Научная новизна. В диссертационной работе осуществлено решение научной проблемы разработки унифицированной модели системы безопасности объекта и проведение на ее основе всех стадий моделирования и оценки степени безопасности В процессе исследований и разработок получены следующие новые научные результаты.

- разработана концепция системы безопасности объекта индивидуального строительства,

- разработана унифицированная математическая модель системы безопасности объекта,

- разработана методика структурно-параметрического синтеза системы безопасности,

- разработана методика анализа и оценки уязвимости объекта защиты,

- разработана методика дифференцированной оценки безопасности объекта,

- предложены и исследованы прямые методы многокритериальной оценки альтернатив для реализации приоритетного выбора комплекса технических средств системы безопасности,

- разработан алгоритм проектирования рационального варианта оборудования рубежей защиты на основе прямых методов многокритериальной оценки альтернатив,

- разработана методика расчета надежности рубежей защиты объекта

Практическая ценность работы. Совокупность разработанных в диссертации положений, методик, моделей, программ и методических указаний позволяет применять их на всех этапах моделирования и оценки степени безопасности разрабатываемых объектов, что, в свою очередь, обеспечивает сокращения сроков проектирования, повышения достоверности получаемых оценок, снижение затрат на разработку и создание системы безопасности требуемого уровня для объектов индивидуального строительства

Предложенная унифицированная модель системы безопасности и разработанная на ее основе методика моделирования и оценки степени безопасности позволили

- сократить время на проектирование системы безопасности в целом на 18-34%,

- повысить достоверность оценки проектируемой системы безопасности на 16-20%,

- сократить затраты на создание и оборудование рубежей защиты при условии достижения требуемого уровня безопасности на 1518%

Достоверность полученных результатов подтверждена корректным использованием методов теории вероятности, теории принятия решений, теории массового обслуживания и методами экспертных оценок, результатами моделирования и верификацией модели, актами внедрения результатов диссертационного исследования

Личный вклад автора. Все основополагающие результаты получены автором лично В том числе

- разработка методики анализа и оценки уязвимости объекта,

- разработка концепции системы безопасности объекта индивидуального строительства;

- разработка унифицированной модели системы безопасности объекта,

- разработка методики структурно-параметрического синтеза системы безопасности;

- разработка методов оценки для выделения и анализа наиболее уязвимых и опасных зон объекта защиты,

- разработка методики оценки безопасности объекта в рамках предложенной модели для объектов индивидуального строительства,

- разработка методики расчета коэффициента уровня безопасности объекта, предложенного в качестве критерия дифференцированной оценки эффективности унифицированной модели,

- разработка алгоритма оценок и выбора рационального варианта оборудования рубежа защиты на примере выбора системы охраны периметра (СОП) для объекта защиты с учетом его характеристик и условий эксплуатации,

- реализация разработанного алгоритма оценок и выбора рационального варианта оборудования рубежей защиты в виде программного обеспечения «Выбор системы охраны периметра по заданным условиям»,

- разработка метода расчета надежности рубежей защиты объекта

Реализация и внедрение результатов работы Результаты диссертационной работы нашли практическое применение в ГУП НПЦ

«ЭЛВИС» при проведении анализа эффективности интегрированной системы безопасности Orwell, в научно-исследовательском отделе Военной академии воздушно - космической обороны при выборе средств защиты учебных командных пунктов (УКП)

Результаты работы используются в учебном процессе кафедры «Вычислительная техника» Московского государственного института электронной техники

Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами

Разработанное программное обеспечение «Выбор системы охраны периметра по заданным условиям» защищено свидетельством об официальной регистрации программ для ЭВМ №2006611041 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам

На защиту выносятся следующие положения:

1) концепция и структура системы безопасности объекта индивидуального строительства, оснащенного системой ЭД,

2) унифицированная модель системы безопасности объекта защиты,

3) методика структурно-параметрического синтеза системы безопасности,

4) методика анализа и оценки уязвимости объекта,

5) метод категорирования зон объекта защиты,

6) методика оценки безопасности объекта в рамках предложенной модели для объектов индивидуального строительства;

7) алгоритм оценок и выбора рационального варианта оборудования рубежа защиты на примере выбора СОП для объекта защиты с учетом его характеристик и условий эксплуатации,

8) комплекс программ и методик проектирования варианта оборудования системы безопасности на примере выбора СОП

Апробация работы и публикации. Основное содержание работы отражено в 9 опубликованных работах, в том числе 1 статья в журнале, утвержденном ВАК Получено свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2006611041 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам

Положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях

- 11-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, МИЭТ, 2004),

- 12-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, МИЭТ, 2005),

- 13-я военно-научная конференции (Смоленск, ВУ ПВО ВС РФ,

2005),

- V Международная научно-техническая конференция «Электроника и информатика» (Москва, МИЭТ,2005),

- 13-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, МИЭТ, 2006),

- 5-я Всероссийская научно-практическая конференция «Правовая охрана интеллектуальной собственности в современных технологиях» (Москва, МИЭТ, 2006)

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 100 наименований и 10 приложений Работа изложена на 165 страницах (117 страниц основного текста), содержит 11 таблиц и 36 рисунков

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы общие проблемы, цель и задачи исследования, приведены положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов

В первой главе введены основные понятия, проведен анализ существующих систем управления ЭД, определены компоненты систем и сделан обзор их основных характеристик, приведена классификация структур управления ЭД, выделена система безопасности как одна из самых востребованных и наиболее дорогостоящих составляющих ЭД

В зависимости от количества и сложности решаемых задач структуры управления ЭД могут подразделяться на

- централизованные (управление всеми системами ЭД ЭВМ, оснащенной модулями устройств связи с объектами управления),

- децентрализованные (управление с использованием микропроцессорных управляющих и исполнительных устройств, установленных в непосредственной близости от объектов управления),

- комбинированные (объединение централизованной и децентрализованной систем посредством устройств сопряжения и протокола обмена).

Проведенный анализ показал, что различные фирмы-производители (Siemens, Crestron (AMX), Andover Contro)s} Honeywell, Fujitsu, Gateway, HP, IBM, Intel, Kenwood) ориентированы на создание технологий (EIB, LonWorks, C-Bus, X-IO), поддерживающих все вышеперечисленные структуры управления ЭД. Установлено, что для реализации системы безопасности наиболее перспективной является централизованная структура управления.

С учетом выявленных особенностей централизованной структуры ЭД проведен анализ компонентов системы безопасности. На рисунке 1 приведены основные системы управления ЭД и показано позиционирование компонентов системы безопасности.

Рисунок 1 - Системы управления ЭД

В результате анализа публикаций и работ, посвященных проектированию и оценке эффективности систем безопасности, можно выделить методику синтеза системы охраны важных объектов на базе кон-

9

цепции упреждающей защиты Для анализа уязвимости крупных (корпоративных) объектов предложены методы экспертных оценок и компьютерного моделирования

Одной из самых известных и подробных зарубежных методик анализа системы физической защиты (СФЗ) является методика оценки вероятности перехвата нарушителей - модель Estimate of adversary sequence interruption (EASI)

Среди существующих отечественных методик можно выделить труды Воронежского государственного технического университета, посвященные разработкам моделей и алгоритмов автоматизированного проектирования систем охранной безопасности. В Зеленограде под руководством директора ГУП НТЦ «Элвис», дтн Петричковичем Я Я разработаны и внедрены теоретические и практические принципы построения нового поколения электронных систем обеспечения безопасности на основе интеллектуальных датчиков обработки информации

На рисунке 2 представлена обобщенная структура проектирования систем безопасности

Рисунок 2 - Обобщенная структура проектирования системы

безопасности

Установлено, что основными критериями оценки эффективности системы безопасности являются уровень защиты, экономическая целесообразность, значение вероятности нейтрализации нарушителей до момента реализации ими своих намерений

Анализ существующих алгоритмов и методик проектирования систем безопасности позволил выделить их следующие недостатки

- ориентация на неквалифицированных нарушителей,

- отсутствие формальных методик, позволяющих планировать ресурсы защиты,

- сложности оценок эффективности системы безопасности,

- избыточности данных систем, что ведет к их неоправданно высокой стоимости, значительному увеличению сроков проектирования и реализации

Проведенный анализ выделенных недостатков существующих методик проектирования систем безопасности показал, что основной причиной наличия данных недостатков является отсутствие унифицированной модели системы безопасности, которая объединяла бы в себе все компоненты системы, оценивала потенциальный ущерб, учитывала возможные материальные вложения, распределяла усилия, давала дифференцированную оценку эффективности системы Отсутствие подобной модели, а также методики оценки на ее основе уровня безопасности объекта, не позволяют грамотно и обоснованно провести все стадии проектирования системы с обеспечением заданного уровня безопасности

Во второй главе рассмотрены концептуальные аспекты создания системы безопасности ЭД, разработаны обобщенная блок-схема проектирования системы безопасности, унифицированная модель системы безопасности, предложена структура системы безопасности объекта индивидуального строительства

Для обоснованного проектирования системы безопасности объекта индивидуального строительства автором была предложена концепция, основанная на интеграции необходимых компонентов в единую централизованную структуру с учетом следующих условий

- обязательное экспертное обследование объекта индивидуального строительства,

- защита от несанкционированного проникновения на охраняемую территорию,

- ориентация на определенный тип нарушителя

На основе проведенного в рамках диссертационной работы анализа существующих методик и алгоритмов проектирования систем безопасности в качестве основных принципов проектирования были выбраны следующие обеспечение непрерывности, многорубежности,

зональности, своевременности реагирования и экономической целесообразности

Формализованное представление функций защиты системы безопасности F=<f,f¡, j¡> I fi e [0,1], 161,4 представлено следующей последовательностью

- предупреждение непосредственной реализации потенциальных угроз (f,)

если /;=/ =>Л-> РГ"\ leN, если /,=0 => Р, РГХ \ leN, где Pi - вероятность реализации /-той угрозы, РГ" - минимальное значение вероятности реализации z-той угрозы, Л""11- максимальное значение вероятности реализации /-той угрозы,

- обнаружение проявления дестабилизирующих факторов (f2)

еслиf2=l => Робн —» 7лс —> max, если f2=0 Робн —> 01 Тле —> mm, где Робн - вероятность обнаружения комплекса средств защиты, Т„с- средняя наработка на ложную тревогу,

- локализация (ограничение) воздействия несанкционированных действий на объект защиты (f¡)

еслиf3=l => Pon —> 11 ton—>min, если f¡-0^> Pon —> 01 ton —> max, где P0„ - вероятность успешного оповещения владельцев и служб реагирования о факте реализации угроз, t0„ - время оповещения,

- ликвидация последствий реализации угроз (f4)

если f4=l Inf —> max, еслиf4=0=> Inf —> mm, где Inf - количество информации, зафиксированной комплексом средств защиты, необходимой для установления причин реализации негативного воздействия

Блок-схема проектирования системы безопасности представлена на рисунке 3

Оценка ущерба Су т реализации угрозпредставлена выражением

вида:

СУ=СУ(Р,,СЩ), (1)

где Pi - вероятность реализации угроз, Ст - стоимость предметов защиты

Рисунок 3 - Блок-схема проектирования системы безопасности

Системой безопасности будет решена задача защиты F^//= 1, если будут реализованы все функции системы /=/, V 1 е 1,4

Технико-экономическое обоснование варианта оборудования системы безопасности основывается на оценке эффективности системы и ее стоимости

Оценка эффективности СЬ> системы безопасности производится по каждому критерию

ßPle (qr, чГ), I 6 N, (2)

где q,""") - диапазон изменения значений /-го критерия

Стоимость системы безопасности определяется количеством рубежей защиты и их стоимостью

CV= Сг (R,, Rh Rk), ke N, (3)

где R - рубеж защиты

Предложенная в диссертационной работе концепция проектирования системы безопасности учитывает вышеперечисленные принципы, функции защиты и базируется на обобщенной структуре проектирования системы безопасности.

Концепция системы безопасности объекта индивидуального строительства представлена в виде выражений

V Kat, 3 Qr, е (дГ. дГ) N , (4)

t(Fv)<tmax\ Fv f, = \ V 1,4, (5)

{Hj} = arg шах P(Fy)\ (6)

Cy/<Cy

где Kai г категория объекта защиты, t(Fy) - время реализации функций защиты, tmax - максимальное время движения нарушителя по охраняемой территории, {HJ- набор искомых параметров синтеза системы безопасности, P(FV) - вероятность реализации функций системы безопасности

Проведенный анализ показал, что основными условиями проектирования систем безопасности являются

- априорная неопределенность исходных данных для проектирования системы (перечень угроз, модель нарушителя, сценарии развития конфликтной ситуации),

- случайный характер временных параметров (время движения нарушителя, время преодоления физических барьеров, моменты срабатывания средств обнаружения),

- трудоемкость организации эксперимента, что требует привлечение значительных материальных и людских ресурсов

Минимизировать проблемные аспекты проектирования систем позволит применение унифицированной модели системы безопасности

С учетом выделенных особенностей и сформулированной выше концепции построения системы безопасности автором предложена унифицированная модель системы безопасности (рисунок 4)

Рисунок 4 - Унифицированная модель системы безопасности

Унифицированная модель системы безопасности представлена выражениями

Р,{1}={1}. РММЦ, РзШ={1}, (7)

К,{ХЫХ}, Я2{ХМХг Яз{ХМХ}, (8)

1(К,)+1(К2)+НК3)=1тах> (9)

{С,}+{С2}+{С3}< С(К0 +С(Я2)+ С(Я,), (10)

1тах, (п)

где 2и 2Ъ 2-1 - зоны объекта защиты, Я,, Я2, Я3 - рубежи защиты, Р/, Р2, Рз - шлюзы санкционированного доступа, {1} - поток санкционированного доступа, {X} - поток несанкционированного доступа, {С1},{С2},{С3} - стоимость совокупности предметов защиты в зонах, ЦЯ^, ¡(Яг), 1(Я3) — время необходимое на преодоление рубежей защиты, С(Я/), С(Я2), С(Я3) - стоимость рубежей защиты, 1тах - максимальное время движения нарушителя по охраняемой территории, 5 - система сбора и обработки информации, /¡/2,/з,/4 - функции системы безопасности

Представленная модель учитывает принципы непрерывности, многорубежности, зональности, своевременности реагирования и экономической целесообразности, а также функции системы безопасности

В основе унифицированной модели лежит структура системы безопасности объекта индивидуального строительства Компоненты

системы безопасности представлены совокупностью рубежей защиты {R}={R/, Ri, , R,}, 1 £ N и системы сбора и обработки информации (S)

В третьей главе представлена описание методики структурно-параметрического синтеза системы безопасности объекта защиты

В результате сравнительного анализа различных вариантов моделирования систем безопасности, в рамках унифицированной модели разработана методика структурно-параметрического синтеза системы безопасности (рисунок 5), состоящая из 4-х основных этапов

- формирование на основе экспертных оценок базы данных характеристик объекта защиты,

- определение параметров целевой функции на базе анализа уязвимости,

- определение параметров целевой функции на базе планирования ресурсов защиты,

- проектирование комплекса технических средств системы безопасности

Определение целевой функции является ключевым аспектом синтеза системы безопасности

Базовая запись целевой функции синтеза системы безопасности имеет вид уравнения безопасности (6)

Набор искомых параметров представлен выражением {HJ={P„ Су,R„,K,Wh CF;| ;ер..7],ие[1...ЛГ],А:е[1.. К], (12) где Р, - вероятность реализации г-ой угрозы, Су -ущерб от реализации угроз, R„-ранги-ой зоны, количество необходимых рубежей защиты, Wt- надежность £-го рубежа защиты, CV - стоимость системы безопасности

Функции системы безопасности, влияющие на решение уравнения безопасности, будут реализованы р(Fy,) -> 1, если

P(/i) —» 1 V 1 е 1,4 Определяющей функцией защиты для решения задачи синтеза системы безопасности является функция обнаружения проявления дестабилизирующих факторов

P(f2)=Wc I We= Wc(Po6H,TJ, (13)

где Wc - надежность системы безопасности, Робн- вероятность обнаружения несанкционированного воздействия комплексом средств защиты, Т„- средняя наработка на ложную тревогу

© формирование на основе экспертных оценок базы данных характеристик объекта защиты потенциальные угрозы (I) определение параметров целевой функции на базе @ анализа уязвимости

факторы, втняющне на реализацию угроз (Р) 2 10ыбор модели нарушителя VfU,* Uj J 6/V 22 расчетзиаченипусловноп вероятносп! угроз (Ру )

1 10пределение категорнн_объект а bt, kal, kol, i » 1 4 количество к местоположение зон дошиты

1 2 определение диапазонных значений коэффициентов уровня безопасности (g,— ) / « 14 стоимость предметов защиты (Ся ) 2 3 расчет вероятности реализации угроз ( Р,) 24 формирование обобщенной матрицы угроз

25 оценка уровня риска зоны (RJ 2 6 расчет значении показателей уязвимости и вложенности зоны ( К у, Kg )

2 7 оценка возможного ущерба зон (Суп ) ii макагмально возможного ущерба (су)

N я.

/^проектирование комплекса технических средств v-/ системы безопасности

4 1 выбор вариантов оборудования рубежей защиты 42 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ рубежей (WS)4X

к ^определение параметров целевой функции на базе планирования ресурсов защиты

4 Оценка надежности системы безопасности (Wc) 44 оценка затрат на реализацию сб (С^) 2X 31 расчет необходимого количества рубежей защитна"}

5 оценка эффективности сб

32 расчет процп1тных соотношения затрат на оборудование рубежей защиты (7г ) УК

су>с¥

Рисунок 5 - Этапы структурно-параметрического синтеза системы безопасности объекта индивидуального строительства

Итоговая запись целевой функции синтеза системы безопасности примет вид

{Р., Су I I е [1 . /],ие[1 Щ (14)

Су/<Су

На рисунке 6 представлен первый этап структурно-параметрического синтеза системы безопасности Целью первого этапа является формирование на основе экспертных оценок исходной базы данных ключевых характеристик объекта и проведение категорирова-ния объекта, которое позволяет определить требуемый уровень безопасности

Категория охраняемого объекта (Ка1) - комплексная оценка состояния объекта, учитывающая его экономическую или иную (например, культурную или общественную) значимость в зависимости от характера и концентрации сосредоточенных ценностей, последствий от возможных преступных посягательств на них, сложности требуемой охраны

Рисунок 6 - Первый этап структурно-параметрического синтеза системы безопасности

Категорирование объекта проводится с использованием методов экспертных оценок

КсЧ=Ка((Су), (15)

где Су - ущерб от реализации угроз

Категорирование объектов защиты позволяет определить требуемый уровень безопасности

V Каи ЗбУ^С вГ, ОГ) I 1 е М, (16)

где -коэффициент уровня безопасности На втором этапе (рисунок 7) производится определение параметров целевой функции структурно-параметрического синтеза на базе анализа уязвимости объекта защиты с учетом модели нарушителя, по результатам формирования матрицы угроз - производится анализ уязвимости каждой зоны объекта защиты

Условно различают {и}={и\,и2, ,и]}, ] е N типов нарушителей,

если ] е 1,3, то И/ - неподготовленный, и2 - подготовленный, и3 -квалифицированный нарушитель

Ориентация на конкретный тип злоумышленников позволит определить условные значения вероятности реализации угроз

V«/ЭРисд, (17)

^м, (18)

где кц - коэффициент, пропорционально характеризующий потенциальные потери, при воздействии нарушителя у-го типа, Р„„у -уловная вероятность появления на границе объекта нарушителя ]- го типа

Рисунок 7 - Второй этап структурно-параметрического синтеза системы безопасности, где РУ1 - условное значение вероятности реализации угрозы, Р -число равноценных факторов, влияющих на реализацию угрозы, Р, -вероятность реализации г-ой угрозы, Ст, -стоимостная характеристика предметов защиты от г-ой угрозы, Су„ -ущерб от реализации угроз в пой зоне, ку - коэффициент уязвимости зоны, 5 - количество видов проходов, I - количество проходов 5-го вида; кб5 - коэффициент затрат блокирования 5-го вида прохода, ттС5 - минимальная стоимость технических средств защиты для блокирования ¿-го вида прохода, тахС5 — максимальная стоимость технических средств защиты для блокирования го вида прохода, N - количество зон объекта защиты, 0. - количество

внешних зон для исследуемой зоны, К„ - уровень риска и-ой зоны, к, -коэффициент вложенности зоны

Таким образом, на основе ориентации на тип нарушителя, анализа возможных угроз, учета количества факторов, влияющих на реализацию угроз и, производится расчет ущерба при реализации угроз

Методика формального описания матрицы угроз заключается в следующем

- территория объекта разделяется на N зон, каждая из которых содержит М предметов защиты,

- определяется перечень всех потенциальных угроз (I) для каждой зоны объекта защиты и вероятность их реализации (/>,);

- производится расчет возможного ущерба от реализации каждой из угроз относительно всех предметов защиты, для которых эта угроза является реальной

В результате составления матрицы угроз определяется вероятность реализации потенциальных угроз относительно каждого предмета защиты во всех зонах и возможный ущерб для каждой из зон объекта защиты с учетом факторов, влияющих на реализацию угроз

Целью следующего - третьего этапа (рисунок 8) является определение параметров целевой функции структурно-параметрического синтеза на базе планирования ресурсов защиты, а именно определение необходимого количества рубежей защиты и приоритетов рубежей защиты

Рисунок 8 - Третий этап структурно-параметрического синтеза системы безопасности,

где 2п - процент затрат от общей суммы затрат для защиты и-ой зоны объекта, N — количество зон объекта, Я„ — уровень риска и-ой зоны объекта, 2к - процент затрат от общей суммы затрат на создания ¿-го рубежа защиты, Пк - приоритет к-го рубежа защиты, К - количество рубежей защиты, Н^ - уровень риска зоны, границей которой является к-ый рубеж, -максимальный уровень риска зон, — минимальный уровень риска зон

Для определения необходимого количества рубежей защиты необходимо рассчитать величину потерь при реализации угроз, но уже с учетом планируемых рубежей защиты

Су/ =Р1С,(1-№,)К, (19)

где Р, - вероятность реализации ;-ой угрозы, С, - стоимостная характеристика предметов защиты от /-ой угрозы, ТУ, - надежность рубежа защиты для г-той угрозы, К— количество рубежей защиты при реализации г-ой угрозы

Графическая интерпретация расчета необходимого количества рубежей защиты представлена на рисунке 9

Рисунок 9 - Зависимость удельных относительных экономических потерь от затрат на создание системы защиты

На рисунке 9 задача определения необходимого количества рубежей защиты решена для случая, когда все рубежи характеризуются равной надежностью (Ж*) и равной стоимостью своей реализации (С^ Значение шкалы «Количество рубежей системы безопасности» в точке пересечения графиков удельных относительных экономических потерь

и затрат на создание системы защиты будет соответствовать необходимому количеству рубежей защиты

Ключевым аспектом четвертого этапа (рисунок 10) является проектирование комплекса технических средств рубежей защиты с учетом характеристик объекта, расчет надежности рубежей защиты, уровня безопасности объекта, технико-экономическое обоснование выбора технических средств системы безопасности

Рисунок 10 - Четвертый этап структурно-параметрического синтеза системы безопасности, где Жс — надежность системы безопасности объекта, IVк — надежность к-то рубежа защиты, К - количество рубежей защиты, <7-коэффициент уровня безопасности объекта, показатель уровня защи-

ты объекта; Зр- показатель уровня риска объекта, С>- суммарные затраты на оборудование, монтаж и эксплуатацию за период времени системы безопасности, Сзк - стоимость оборудования к-го рубежа защиты, СМк~ стоимость монтажа к-то рубежа защиты, Сэ* - стоимость эксплуатации к-то рубежа защиты за период времени

Алгоритм методики выбора технических средств рубежей защиты, разработанный в рамках диссертационной работы на основе прямых методов многокритериальной оценки альтернатив, представлен на рисунке 11

Рисунок 11 - Алгоритм методики выбора технических средств рубежей защиты,

где А/ — вес критерия выбора, Ц -функция полезности для у- го варианта оборудования, хц - оценка у- го варианта оборудования по г-му критерию

На основе методики выбора технических средств рубежей защиты в диссертационной работе разработана методика проектирования СОП

Особенностью методики проектирования СОП (рисунок 12) является выбор типа СОП в два этапа

- по основным условиям выбора (наличие и конструктивные особенности пассивного ограждения, рельеф местности и конфигурация периметра, влияние индустриальных помех, влияние естественной миграции животных и птиц, наличие растительности на территории установки средств обнаружения, влияние климатических факторов и атмосферных явлений, влияние подстилающей поверхности),

- по дополнительным условиям выбора (уровень защиты от проникновения, уровень маскировки, погонная стоимость)

Рисунок 12 - Методика выбора систем охраны периметра

Таким образом, на основе проведенного анализа в работе была предложена концепция построения системы безопасности В рамках данной концепции разработана унифицированная математическая модель системы безопасности На основе данной модели была предложена методика структурно-параметрического синтеза

В четвертой главе представлены основные результаты экспериментальных оценок теоретических положений диссертационной работы и предложенной методики проектирования системы безопасности объ-

ектов. При этом архитектура и особенности программной реализации выбора комплекса технических средств защиты были рассмотрены на примере наиболее важного компонента системы безопасности - СОП.

С учетом предложенной методики проектирования был проведен выбор типа СОП по заданным условиям (рисунке 13).

Основные услович ныбош:

" периметр со сложной конфигурацией н рельефом;

■ механически прочное огражден и;

■ объект охраны расположен в городской черте;

* присутствует раелгтельность (деревья, кустарник«) на территори периметра;

" постоянное влияние климатических условий н атмосферных явлений;

" наличие значительного травяного н снежного покрова.

Дополнительные уело пи я выбора Г с учетом приоритета):

* уровень защип,! от прон¡основе няя;

" уровень маскировки;

* погонная стоимость.

Суммарные баллы типов СОП, определенные по дополнительным условиям

Суммарные баллы типов СОП, определенные по основным условиям выбора

с 25

II

а. о

_2С_

а

Наивысшими суммарными баллами по заданным основным условиям обладают:

• кабельная (ЛВВ) СОП

* (на поверхности) - 60;

• вибрационная (на поверхности)- 58;

* емкостная СОП - 57.

Рисунок 13 - Выбор системы охраны периметра по основным и дополнительным условиям

Проектирование СОП было проведено с учетом условий применения средств обнаружения, климатических и поисковых факторов,

способов возможных действий определенных категорий нарушителя и финансовых возможностей заказчика

Наивысшим суммарным баллом в данном случае будет обладать кабельная СОП

В рамках предложенной методики была разработана база данных для проектирования СОП Алгоритм проектирования СОП на основе полученной базы данных представлена на рисунке 14

Рисунок 14 - Алгоритм программного обеспечения «Выбор системы охраны периметра по заданным условиям»

В целом, на основе разработанного программного комплекса был проведен сравнительный анализ разработанной методики проектирования систем безопасности с существующими системами проектирования Повышение достоверности оценок проектируемой системы обеспечивается формализованным набором условий выбора и возможностью корректировки пользователем весовых коэффициентов дополнительных условий выбора На рисунке 15 представлено сравнение пред-

ложенной методики с существующими системами проектирования по уровню достоверности результатов проектирования

100

График 1 (с учетом изменения весовых коэффициентов)

01 23456789 10 11

График 2 1а СОП

Рисунок 15 - Зависимость уровня безопасности проектируемой системы от количества и возможности изменения весовых коэффициентов условий выбора

Сокращение сроков проектирования системы достигается за счет автоматизации процессов проектирования и формирования исходных баз данных На рисунке 16 представлено сравнение предложенной методики с существующими системами проектирования по срокам и затратам на проектирование систем безопасности

В целом, результаты моделирования и внедрения показали, что предложенная унифицированная модель системы безопасности и разработанная на ее основе методика моделирования и оценки степени безопасности позволили

- сократить время на проектирование системы безопасности на 18-34%,

- повысить достоверность оценки проектируемой системы безопасности на 16-20%,

- сократить затраты на создание и оборудование рубежей защиты при условии достижения требуемого уровня безопасности на 15-18%

__порядок выполнения этапов разработанной методики проектирования

_порядок выполнения этапов существующих методик проектирования

>х% - относительная стоимость этапов выполнения проектирования

% - относительные временные затраты на выполнение этапов проектирования Этапы проектирования

1- определение требований заказчика,

2- определений условий эксплуатации,

3- анализ типов СОП,

4- выбор типа СОП,

5- сопоставление результатов экспертного обследования с условиями эксплуатации,

6- выбор СОП по разработанной методике,

7- согласование результата выбора с заказчиком,

8- корректировка результатов выбора,

9- разработка технического задания

Рисунок 16 - Сетевой 1рафик выполнения этапов проектирования СОП

В заключении сформулированы основные результаты работы, описана практическая ценность изложенного материала, приведены выводы по работе

В приложениях представлены документы о внедрении результатов диссертационной работы, фрагменты программного обеспечения, сводные аналитические таблицы, предназначенные для выбора СОП

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В ходе выполнения диссертационной работы были получены следующие научные и практические результаты

1) проведены анализ и классификация существующих и перспективных систем управления ЭД,

2) проведены анализ и классификация функций безопасности объекта, оснащенного системой ЭД, относящегося к числу объектов индивидуального строительства,

3) разработана концепция системы безопасности,

28

4) разработана унифицированная математическая модель системы безопасности объекта индивидуального строительства,

5) разработана методика структурно-параметрического синтеза системы безопасности,

6) разработана методика анализа уязвимости объекта на основе экспертного анализа,

7) разработана методика дифференцированной оценки безопасности объекта на основе выбранной модели системы безопасности,

8) проведен анализ методов принятия решений при проектировании комплекса технических средств рубежей защиты,

9) разработан алгоритм проектирования комплекса технических средств рубежей защиты,

10) разработан метод расчета надежности рубежей защиты,

11) создано и защищено авторским свидетельством об официальной регистрации программ для ЭВМ №2006611041 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам программное обеспечение выбора СОП для объекта защиты с учетом его характеристик и условий эксплуатации

12) результаты диссертационной работы получили внедрение в ГУЛ НПЦ «ЭЛВИС» при проведении анализа эффективности интегрированной системы безопасности Orwell, в научно-исследовательском отделе Военной академии воздушно - космической обороны при выборе средств защиты УКП и в учебный процесс кафедры «Вычислительная техника» Московского государственного института электронной техники

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Корнилова О Л Системы автоматизации жилья, реализованные по технологии XI0 И Микроэлектроника и информатика - 2004 11-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов Тезисы докладов -М МИЭТ, 2004 -С413

2 Корнилова О Л Концепция и структура системы безопасности «Электронного дома» // Микроэлектроника и информатика - 2005 12-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов Тезисы докладов. - M МИЭТ, 2005 - С.215

3 Корнилова О Л К вопросу о методике оценки уязвимости загородных жилых объектов // Сборник научных материалов 13-ой военно-

научной конференции Часть 2 Смоленск Военная академия ВПВО ВС РФ,2005 -С90-91.

4 Корнилова OJI Методика выбора систем охраны периметра // Электроника и информатика-2005 V Международная научно-техническая конференция. Материалы конференции Часть 2 - С 86-87

5. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2006611041 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам

6 Корнилова О JI Методика расчета уровня безопасности объекта, оснащенного системой «Электронный дом» // Микроэлектроника и информатика - 2006. 13-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов Тезисы докладов -М • МИЭТ, 2006 -С 241

7 Корнилова О Л Правовая охрана программ для ЭВМ II Правовая охрана интеллектуальной собственности в современных технологиях -2006 5-я Всероссийская научно-практическая конференция Тезисы докладов -М МИЭТ, 2006 - С 91-92

8 Бойченко О JI Методика расчета надежности рубежа защиты на примере системы охраны периметра // Системный анализ и информационно-управляющие системы Сборник научных трудов М МИЭТ, 2006 -С212-214

9 Бойченко О JI Методика выбора системы охраны периметра методом взвешенной суммы // Системный анализ и информационно-управляющие системы Сборник научных трудов. М МИЭТ, 2006 -С 215-219

10 Бойченко О JI Особенности проектирования системы безопасности объекта // Известия высших учебных заведений Электроника М МИЭТ, 2007 - №4 - С 87-88

Подписано в печать ^

Заказ № Тираж /экз Уч-изд л Формат 60x841/16

Отпечатано в типографии МИЭТ

124498, Москва, г Зеленоград, проезд 4806, д 5, МИЭТ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ И ПОДХОДОВ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТА ИНДИВИДУАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА, ОСНАЩЕННОГО СИСТЕМОЙ

ЭЛЕКТРОННЫЙ ДОМ»

1.1 Анализ существующих структур систем управления «Электронным домом»

1.1.1 Централизованная система управления

1.1.2 Децентрализованные системы управления

1.1.3 Комбинированная система управления

1.2 Технические средства систем управления «Электронного дома»

1.3 Анализ н характеристика основных систем безопасности объекта индивидуального строительства, оснащенного системой «Электронный дом»

1.3.1. Система охранной сигнализации

1.3.2 Пожарная сигнализация н автоматическое пожаротушение

1.3.3 Система контроля н управления доступом

1.3.4 Система охраны периметра

1.3.5 Система телевизионного наблюдения

1.3.6 Система оповещения

1.4 Анализ существующих подходов проектирования систем безопасности 37 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ВЫБОР МОДЕЛИ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТА

ИНДИВИДУАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

2.1 Разработка концепции системы безопасности объекта индивидуального строительства

2.2 Унифицированная модель системы безопасности объекта индивидуального строительства

2.3 Разработка и анализ структуры системы безопасности объекта индивидуального строительства

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТА ИНДИВИДУАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

3.1 Формирование исходной базы данных характеристик объекта защиты

3.2 Анализ уязвимости объекта защиты

3.3 Определение параметров целевой функции на базе планирования ресурсов защиты

3.4 Проектирование комплекса технических средств системы безопасности

3.4.1 Алгоритм методики выбора технических средств рубежей защиты

3.4.2 Методика расчета уровня безопасности объекта защиты

3.4.3 Расчет надежности рубежей защиты

3.4.4 Оценка затрат па реализацию системы безопасности

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДИКИ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ

4.1 Проектирование комплекса технических средств системы охраны периметра

4.2 Программная реализация методики проектирования системы охраны периметра

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

Рынок недвижимости развивается в пашей стране более десяти лет, и сегодня можно говорить о реальной конкуренции в этой области, что стимулирует использование высоких технологий при проектировании и строительстве зданий. Дом становится целым комплексом, состоящим из множества инженерных и электронных систем, которые получили название «Электронный дом» (ЭД). Под ЭД понимают объект, включающий в себя всевозможную автоматику, для управления различными устройствами и системами объекта жилищного строительства, построенный па базе компьютерных технологий.

В настоящее время получили распространение названия подобных систем: "Умный дом", "Цифровой дом", «Интеллектуальное здание».

Понятие «Интеллектуальное здание» (ИЗ) возникло в связи с началом использования в строительной индустрии компьютерных технологий автоматизированных систем управления инженерным оборудованием многоэтажных домов, офисных зданий, объектов административного строительства.

На сегодняшний день лидирующее положение па российском рынке занимают иностранные фирмы - производители оборудования систем ЭД. Эти компании можно разделить на применяющие в разработках региональные протоколы (стандарты), например EIB, LonWorks, C-Bus, Х-10, и применяющие собственные закрытые протоколы передачи данных, например Crestron. Традиционное лидерство в этой области принадлежало крупным фирмам: Siemens, Crestron (АМХ), Andover Controls, Honeywell и др. [1].

В корпорации Microsoft создано подразделение, которое так и называется -еНоше. Задачей подразделения является решение проблемы совмещения персонального компьютера (ПК) с устройствами по управлению жилищем и аппаратурой домашнего развлечения.

Компании Fujitsu, Gateway, HP, IBM, Intel, Kenwood и ряд других сформировали группу для работы над упрощением обмена информацией между бытовой электроникой и средствами вычислительной техники [2].

Имеющиеся разработки в области создания и управления системами ЭД, как правило, ориентированы либо на оборудование крупных объектов, которые можно отнести к системам ИЗ, или предназначены для оснащения небольших объектов индивидуального строительства [3,4].

Кроме того, несмотря на множество фирм, занимающихся этими разработками, созданием оборудования для задач управления, отсутствуют решения, в полпой мере учитывающие определенную специфику реализации систем ЭД для конкретного объекта индивидуального строительства, которые позволят человеку обеспечить комфортное существование в своем доме.

Каждая разработка систем ЭД представляет собой эксклюзивный продукт, отвечающим требованиям индивидуального заказчика, которые могут существенно отличаться друг от друга, как объемом функций, так и режимами их работы, и к тому же могут претерпевать значительные изменения, как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации.

Практическая реализация системы ЭД, отражающей индивидуальные требования заказчика, может быть успешно решена лишь при создании системы автоматизированного проектирования. Данная система должна учитывать весь комплекс элементов проектирования - различные варианты оборудования, программное обеспечение, имеющиеся каналы связи и кабельные коммуникации, а также вопросы технологии строительства и пожелания заказчика по дизайну.

Современное общество все в большей мере сталкивается с проблемами обеспечения безопасности сформировавшихся в процессе созидательной деятельности человека социальных систем, что повлияло па необходимость тщательной проработки вопросов безопасности при проектировании систем ЭД. Безопасность - это состояние, при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений [4]. Для охраны особо важных объектов существуют различного рода законы, ведомственные требования и инструкции по организации противостояния возможным или допустимым угрозам [5,6,7,8,9]. В результате анализа публикаций и работ, посвященных проектированию и оценке эффективности систем безопасности (СБ ), можно выделить методику синтеза системы охраны важных объектов на базе концепции упреждающей защиты. Для анализа уязвимости крупных (корпоративных) объектов предложены методы экспертных оценок и компьютерного моделирования. В Зеленограде под руководством директора ГУП НТЦ «Элвис», д.т.и. Петричковичем Я.Я. разработаны и внедрены теоретические и практические принципы построения нового поколения электронных систем обеспечения безопасности на основе интеллектуальных датчиков обработки информации.

В связи со значительным осложнением криминогенной обстановки, методы и способы защиты особо важных объектов могут быть распространены на объекты общественного значения (школы, больницы, театры, гостиницы и т.п. объекты) [10]. В то же время, для обеспечения безопасности объектов индивидуального строительства нерационально напрямую использовать существующие модели и методики, поскольку, как показывает практика, это зачастую ведет с одной стороны к избыточности данных систем и их неоправданно высокой стоимости, а с другой стороны значительно ограничивает характеристики и параметры объектов индивидуального строительства, значительно увеличивает сроки их проектирования и реализации.

Одной из самых известных и подробных зарубежных методик анализа системы физической защиты является методика оценки вероятности перехвата нарушителей -модель (Estimate of adversary sequence interruption) [11]. Основой анализа систем физической защиты при использовании модели EASI являются:

- критерий своевременного обнаружения нарушителей;

- вероятностные характеристики обнаружения нарушителей техническими средствами;

- вероятностные характеристики пути движения нарушителя по территории охраняемого объекта;

- вероятностные характеристики времени развертывания сил охраны;

- вероятность установления связи передачи информации о сигнале тревоги.

Среди существующих отечественных методик можно выделить труды

Воронежского государственного технического университета, посвященные разработкам моделей и алгоритмов автоматизированного проектирования систем охранной безопасности [12, 13].

Анализ существующих алгоритмов и методик проектирования систем безопасности позволил выделить их следующие недостатки:

- ориентация на неквалифицированных нарушителей;

- отсутствие формальных методик, позволяющих планировать ресурсы защиты от несанкционированных действий нарушителей;

- сложности оценок эффективности системы безопасности;

- избыточности данных систем, что ведет к их неоправданно высокой стоимости, значительному увеличению сроков проектирования и реализации.

Проведенный анализ выделенных недостатков существующих методик проектирования систем безопасности показал, что основной причиной наличия данных недостатков является отсутствие унифицированной модели системы безопасности, которая объединяла бы в себе все компоненты системы, оценивала потенциальный ущерб, учитывала возможные материальные вложения, распределяла усилия, давала дифференцированную оценку эффективности системы. Отсутствие подобной модели, а также методики оценки на ее основе уровня безопасности объекта, не позволяют грамотно и обоснованно провести все стадии проектирования системы с обеспечением заданного уровня безопасности.

Таким образом, разработка унифицированной модели системы безопасности объекта и проведение на ее основе всех стадий моделирования и оценки степени безопасности является актуальной темой.

В связи с этим, цслыо диссертационной работы является разработка методики проектирования системы безопасности объекта индивидуального строительства па основе унифицированной математической модели системы безопасности, а также разработка методики оценки безопасности объекта в рамках предложенной модели.

Предложенная методика с одной стороны, должна учитывать всевозможные характеристики и особенности различных объектов индивидуального строительства, административного или общественного здания, а с другой, быть ориентирована па заказчика, т.е. учитывать его пожелания. Особенности охраны и защиты жилого дома рассмотрены в литературе [14].

Кроме того, методика выбора технических средств комплекса оборудования в данной работе должна стать основой для создания информационной системы, которая позволит заказчику самостоятельно выбрать рациональный вариант электронного оборудования системы безопасности ЭД, получить техническую и цеповую характеристику его составляющих.

Объектом исследования диссертационной работы является система безопасности объекта индивидуального строительства, оснащенного системой ЭД.

Предметом исследования диссертационной работы является методика проектирования системы безопасности объекта индивидуального строительства, оснащенного системой ЭД.

Организация системы безопасности на объекте, оснащенном системой ЭД, и выбор варианта оборудования сопряжены с проблемой отсутствия на сегодняшний день четких рекомендаций и последовательности действий при проектировании системы безопасности для объектов индивидуального и муниципального строительства. Предложенные модели организации систем безопасности, прежде всего, ориентированы на достижение заданного уровня защиты, как правило, не учитывают возможные затраты и актуальны для значимых объектов стратегического и производственного строительства [15,16,17]. Система безопасности частных или муниципальных объектов, кроме обеспечения определенного уровня безопасности, должна учитывать характеристики объекта, пожелания и материальные возможности владельцев.

Научная актуальность темы обусловлена необходимостью решения научной проблемы разработки унифицированной модели системы безопасности объекта и проведение на ее основе всех стадий моделирования и оценки степени безопасности. В процессе исследований и разработок получены следующие новые научные результаты:

- разработана концепция системы безопасности объекта индивидуального строительства;

- разработана унифицированная математическая модель системы безопасности объекта защиты;

- разработана методика структурно-параметрического синтеза системы безопасности;

- разработана методика анализа и оценки уязвимости объекта защиты;

- разработана методика дифференцированной оценки безопасности объекта защиты;

- предложены и исследованы прямые методы многокритериальной оценки альтернатив для реализации приоритетного выбора комплекса технических средств системы безопасности;

- разработан алгоритм проектирования рационального варианта оборудования рубежей защиты на основе прямых методов многокритериальной оценки альтернатив;

- разработана методика расчета надежности рубежей защиты объекта.

Исходя из указанной цели исследования и сформулированной научной проблемы, основными задачами диссертационной работы являются:

1) анализ и классификация существующих и перспективных систем управления

ЭД;

2) анализ, классификация и выделение функций безопасности систем управления

ЭД;

3) исследование системных связей и закономерностей функционирования компонентов безопасности;

4) выделение специфических особенностей системы безопасности объекта, оснащенного системой ЭД, относящегося к числу объектов индивидуального строительства;

5) разработка концепции системы безопасности ЭД;

6) разработка унифицированной математической модели системы безопасности;

7) разработка методики структурно-параметрического синтеза системы;

8) разработка методики анализа уязвимости объекта защиты:

- определение категории объекта защиты на основе экспертного анализа;

- моделирование угроз безопасности;

- разработка методики оценки уязвимости зон объекта защиты;

9) разработка методики оценки безопасности объекта па основе выбранной модели безопасности:

- оценка необходимого количества рубежей защиты и определение их приоритета;

- анализ методов принятия решений при проектировании комплекса технических средств рубежей защиты;

- разработка методики проектирования комплекса технических средств рубежей защиты;

- разработка программного обеспечения реализации методики проектирования комплекса технических средств рубежей защиты;

10) оценка достоверности предложенной модели и методики оценки безопасности:

- разработка метода расчета надежности рубежей защиты;

- оценка эффективности модели системы безопасности;

11) внедрение результатов исследований и разработанного программного обеспечения в процесс проектирования систем безопасности.

Для решеиия поставленных задач в работе использовались фундаментальные положения теории вероятности, теории надежности, теории алгоритмов, теории экспертных оценок. При решении частных задач применялись методы теории принятия решений и теории массового обслуживания.

На защиту выносятся следующие положения:

1) концепция и структура системы безопасности объекта индивидуального строительства, оснащенного системой ЭД;

2) унифицированная модель системы безопасности объекта защиты;

3) методика структурно-параметрического синтеза системы безопасности;

4) методика анализа и оценки уязвимости объекта;

5) метод категорироваиия зон объекта защиты;

6) методика оценки безопасности объекта в рамках предложенной модели для объектов индивидуального строительства;

7) алгоритм оценок и выбора рационального варианта оборудования рубежа защиты на примере выбора системы охраны периметра (СОП) для объекта защиты с учетом его характеристик и условий эксплуатации;

8) комплекс программ и методик проектирования варианта оборудования системы безопасности на примере выбора СОП.

Практическая полезность работы. Совокупность разработанных в диссертации положений, методик, моделей, программ и методических указаний позволяет применять их на всех этапах моделирования и оценки степени безопасности разрабатываемых объектов, что, в свою очередь, обеспечивает сокращения сроков проектирования, повышения достоверности получаемых оценок, снижение затрат на разработку и создание системы безопасности требуемого уровня для объектов индивидуального строительства.

Предложенная унифицированная модель системы безопасности и разработанная на ее основе методика моделирования и оценки степени безопасности позволили:

- сократить время на проектирование системы безопасности в целом на 18-34%;

- повысить достоверность оценки проектируемой системы безопасности на 1620%;

- сократить затраты на создание и оборудование рубежей защиты при условии достижения требуемого уровня безопасности на 15-18%.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы нашли практическое применение в ГУП НПЦ «ЭЛВИС» при проведении анализа эффективности интегрированной системы безопасности Ог\уе11, в научно-исследовательском отделе Военной академии воздушно- космической обороны при выборе средств защиты учебных командных пунктов (УКП).

Результаты работы используются также в учебном процессе кафедры «Вычислительная техника» Московского государственного института электронной техники.

Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами.

Разработанное программное обеспечение «Выбор системы охраны периметра по заданным условиям» защищено свидетельством об официальной регистрации программ для ЭВМ №2006611041 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

Апробация работы. По теме диссертации делались сообщения и доклады па Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов, военно-научной конференции в 2004 - 2006 гг. Положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- 11-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, МИЭТ, 2004);

- 12-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, МИЭТ, 2005);

- 13-я военно-научная конференции (Смоленск, ВУ ПВО ВС РФ, 2005);

- 5-я Международная научно-техническая конференция «Электроника и информатика» (Москва, МИЭТ, 2005);

- 13-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика» (Москва, МИЭТ, 2006).

- 5-я Всероссийская научно-практическая конференция «Правовая охрана интеллектуальной собственности в современных технологиях» (Москва, МИЭТ, 2006).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 9 научных работах, в том числе 1 работа опубликована в рецензированном журнале (в соответствии со списком ВАК РФ). Все работы опубликованы без соавторов. Получено свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 99 наименований и 10 приложений. Работа изложена па 165 страницах (117 страниц основного текста), содержит 11 таблиц и 36 рисунков.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Представлены основные результаты экспериментальных оценок теоретических положений диссертационной работы и предложенной методики проектирования системы безопасности объектов.

2. На основе методики проектирования системы охраны периметра проведено проектирование технических средств рубежей защиты с учетом с учетом условий применения средств обнаружения, климатических и помеховых факторов, а также с учетом способов возможных действий определенных категорий нарушителя и финансовых возможностей заказчика.

3. В рамках предложенной методики была разработана база данных для проектирования СОП.

4. На основе структуры базы данных разработан программный комплекс проектирования СОП.

5. На основе разработанного программного комплекса был проведен сравнительный анализ разработанной методики проектирования систем безопасности с существующими системами проектирования.

6. В целом, результаты моделирования и внедрения показали, что предложенная унифицированная модель системы безопасности и разработанная на ее основе методика моделирования и оценки степени безопасности позволили:

- сократить время на проектирование системы безопасности на 18-34%;

- повысить достоверность оценки проектируемой системы безопасности на 1620%;

- сократить затраты на создание и оборудование рубежей защиты при условии достижения требуемого уровня безопасности на 15-18%.

108

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге исследований, отраженных в данной диссертационной работе, получены следующие результаты, обладающие научной новизной и практической значимостью:

1) проведены анализ и классификация существующих и перспективных систем управления ЭД;

2) проведены анализ и классификация функций безопасности объекта, оснащенного системой ЭД, относящегося к числу объектов индивидуального строительства;

3) разработана концепция системы безопасности ЭД;

4) разработана унифицированная математическая модель системы безопасности объекта защиты;

5) разработана методика структурно-параметрического синтеза системы безопасности;

6) разработана методика анализа уязвимости объекта на основе экспертного анализа;

7) разработана методика дифференцированной оценки безопасности объекта на основе выбранной модели системы безопасности;

8) проведен анализ методов принятия решений при проектировании комплекса технических средств рубежей защиты;

9) разработан алгоритм проектирования комплекса технических средств рубежей защиты;

10) разработан метод расчета надежности рубежей защиты;

11) создано и защищено авторским свидетельством об официальной регистрации программ для ЭВМ №2006611041 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам программное обеспечение выбора СОП для объекта защиты с учетом его характеристик и условий эксплуатации.

Результаты диссертационной работы нашли практическое применение в ГУП НПЦ «ЭЛВИС» при проведении анализа эффективности интегрированной системы безопасности Orwell, в научно-исследовательском отделе Военной академии воздушно- космической обороны при выборе средств защиты учебных командных пунктов (УКП). Результаты работы используются также в учебном процессе кафедры «Вычислительная техника» Московского государственного института электронной техники.

Таким образом, была достигнута цель, поставленная во введении к данной работе, состоящая в разработке методики проектирования системы безопасности объекта индивидуального строительства на основе унифицированной математической модели системы безопасности, а также в разработке методики оценки безопасности объекта в рамках предложенной модели.

110

1. Зобницсв А.Н. Интеллектуальное здание - российские реали // Системы безопасности. - 2004. - №1(55). - С. 34-35.

2. Официальный каталог второй международной выставки HI-TECH HAUSE 2003.

3. Андреев H.K. Magic House централизованный мониторинг и управление зданием // Системы безопасности. - 2004. - №4(58). - С. 38-39.

4. Харкср Д., Бекон П., Снайдер Д. Интеллектуальное здание. Проектирование и эксплуатация информационной инфраструктуры. CSC Index, 1992. / Перевод на русский язык Сети МП, 1996.

5. Федеральный закон «О техническом регулировании». Ст.2 №184 ФЗ от 27 декабря 2002г. // Собрание законодательства РФ. №52 от 10 декабря 2002г.

6. Кондратьев С.Ю. Особенности обеспечения комплексной безопасности техногенных объектов. Часть 1 // Системы безопасности. 2006. - №3(69). - С. 103106.

7. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» №116 ФЗ от 1997 г. // Собрание законодательства РФ. №30 от 28 июля 1997г.

8. Алексеев A.B. Устойчивость функционирования СКБ крупных компаний. Зоны влияния и противостояние угрозам // Системы безопасности. -2005. -№5(65). -С.136-140.

9. Вишняков С.М. Формирование системы и безопасности объектов. Ведомственные подходы и техническое регулирование // Системы безопасности. -2006.-№1(67).-С.110-115.

10. И. Никитин В.В., Цицулин А.К. Численная оценка эффективности СФЗ. http://wvw.security-bridge.eom/articles/80/l 1530/.

11. Жуков В.Д. Разработка моделей и алгоритмов автоматизированного проектирования систем охранной безопасности. http://wwvv.vorstu.ru/bibl/DIS/kand.zip.

12. Рогачев Ю.К. Разработка подсистемы автоматизированного проектирования объектовых комплексов охранно-пожарной сигнализации. http://mvw.vorstu.ru/bibl/DIS/kand.zip.

13. Барсуков B.C. Безопасность: технологии средства, услуги. М.: Кудиц-образ, 2001.

14. Севрюков Д.В., Коновалов В.А., Хасянов P.C. Рубежи защиты важных объектов // Системы безопасности. 2007. -№1(73). - С.117-119.

15. Рукин М.В. Теоретические основы построения систем пожарной сигнализации и автоматики для защиты взрывоопасных зон // Системы безопасности. -2004.-№2(56).-С.54-57.

16. Стецнадсль В.Н. Основы системного анализа. Уч. пос. СПб.: Изд. Дом «Бизнес-пресса», 2000. - 326 с.

17. Терешкевич А. Тенденции в развитии систем автоматизации зданий. http://www.bdi.spb.ru/arch.

18. Вахлаков В.Р., Кондратьев С.М. От интегрированной системы защиты к интеллектуальному зданию // Конфидент. 2004. - №1. - С.36-44.

19. РД 78.36.002 99 МВД России. Технические средства систем безопасности объекта. ФГУ НИЦ «Охрана» МВД России.

20. Овчинников В.В. Все о пожарных извещателях. История, классификация, перспективы // Системы безопасности. 2003-2004. - №6(54). - С.30-37.

21. Рукин М.В. Дымовые оптико-электронные пожарные извещатели: назначение, принцип действия, технические характеристики // Системы безопасности. 2003-2004. - №6(54). - С.48-49.

22. Васильев А., Олихов И., Соколов А. Газовые сенсоры для пожарных извещателей // Электроника: наука, технология, бизнес. -2005. -№2. -С.24-27.

23. Хомяков Б.И. Рынок пожарных извещателей в России // Системы безопасности. -2001. -№38. С.61-66.

24. Горбунов H., Варфоломеев С., Дийков Л., Медведев Ф. Новые оптоэлектронпые датчики пламени // Электроника: наука, технология, бизнес. 2005. -№2.-С.30-33.

25. Буцынская Т.А., Членов А.Н. Приборы приемо-контрольные пожарные малой емкости // Системы безопасности. 2006. -№2(68). - С. 118-124.

26. Буцынская Т.А., Членов А.Н. Оповещение о пожаре. Технические средства и системы // Системы безопасности. 2005. - №6. - С.80-82.

27. Кондратьев Д.Р. «Новые технологии в развитии элементов для построения системы контроля и управления доступом» // Системы безопасности. 2003-2004. -№6(54). - С.54-59.

28. Гинце A.A. Новые технологии в СКУД// Системы безопасности. 2005. -№6.-С. 100-107.

29. Андрусенко C.B. Замки в СКУД какие они? // Системы безопасности. -2004. №4(58).-С. 90-91.

30. Ильин Е.Е. Домофоны. Основные элементы и особенности инсталляции // Системы безопасности. -2003. -№3(51). С. 48-51.

31. Р 78.36.005-99. Выбор и применение систем контроля и управления доступом: Рекомендации. М.: НИЦ «Охрана» ГУВО МВД России, 1999. 59 с.

32. ГОСТ Р 51241-98. Средства и системы контроля и управления доступом. Классификация. Общие технические требования. Методы испытаний. М.: Издательство стандартов, 1998. 36 с.

33. Современные системы охраны периметра. hUp://www.vashdome.ru/articles/st7.htm.

34. Системы безопасности. Системы охраны периметра. http://www.sbgreiip.ru/l/sistemi oh.

35. Введенский Б.С. Системы охраны периметра с волоконно-оптическими сенсорами, http://www.bnti.ru/scripts.

36. Р 78.36.002-99. Выбор и применение телевизионных систем видеоконтроля: Рекомендации. М.: НИЦ «Охрана» ГУВО МВД России, 1999. 51 с.

37. ГОСТ Р 51558-2000. Системы охранные телевизионные. Общие требования и методы испытаний. М.: Издательство стандартов, 2000. 34 с.

38. Никитин B.B. Системотехника безопасности. http://articles.security-bridge.com/articles/80/l 1517.

39. РД 78.36.003 2002 МВД России. Инженерно-техническая укрепленность. Технические средства охраны. Требования и нормы проектирования по защите объектов от преступных посягательств. ФГУ НИЦ «Охрана» МВД России.

40. Бойчсико O.JI. Особенности проектирования системы безопасности объекта защиты // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2007. - №4 С. 87-88.

41. Панин O.A. Анализ эффективности интегрированных систем безопасности: принципы, критерии, методы // Системы безопасности. 2006. - №2(68). - С.60-62.

42. Вишняков С.М. Еще раз о терминологии // Системы безопасности. 2003. -№1(49). -С. 24-26.

43. Основные требования к проектированию автоматизированных комплексных систем безопасности и жизнеобеспечения. Учебно-методическое пособие. М.: Университет комплексных систем безопасности и инженерного обеспечения, 2002.

44. РД 78.36.005-2005. Рекомендации о порядке обследования объектов, принимаемых под охрану. ФГУ НИЦ «Охрана» МВД России.

45. С.Д. Бешелев, Ф.Г. Гурвич. Математико-статистические методы экспертных оценок. 2-е нзд., перераб. и доп. М.: Статистика, 1980. - 263 с.

46. Китасв H.H. Групповые экспертные оценки. М.: Знание, 1975. 64 с.

47. Лбов Г.С. Методы обработки разнотипных экспериментальных данных. -Новосибирск: Наука, 1981. 159 с.

48. Элти Дж., Кумбс М. Экспертные системы: концепции и примеры. М.: Финансы и статистика, 1987. - 191 с.

49. ГОСТ Р 50775-95 (МЭК 839-1-4-89). Системы тревожной сигнализации. -М.: Изд-во стандартов, 1995.

50. Р 78.36.004-99. Рекомендации по технической укреплеппости квартир и оборудованию их средствами охранной сигнализации.

51. Вишняков С.М. Функциональная опасность, безопасность и значимость объекта. Часть 2 // Системы безопасности. 2006. - №3(69). - С.96-100.

52. Звежинский С.С. О сигнализационной надежности периметровых средств обнаружения, http://www.bdi.spb.ru/arch.

53. Всптцель Е.С. Теория вероятностей: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 2001.-575 с.

54. Пашоков Д.В. Создание корпоративной концепции физической защиты объектов // Системы безопасности. 2006. - №2(68).- С.65-67.

55. Абалмазов Э.И. Концепция безопасности: эшелонирование защиты и многорубежное противодействие угрозам // Системы безопасности. 1996. - №2. -С.72-74.

56. Чистяков В.П. Курс теории вероятности. Учебник для втузов. М.: Наука, 1982.-256 с.

57. Вишняков С.М. Угрозы и защищенность объектов системами комплексной безопасности // Системы безопасности. 2004. - №2(56). - С.30-39.

58. Вишняков С.М. Системы комплексной безопасности. К вопросу создания технического регламента // Системы безопасности. 2003-2004. -№6(54). - С.24-28.

59. Измайлов A.B. Комплексное оснащение и проектирование систем охраны и безопасности. Интеллектуальное здание // Системы безопасности. Межотраслевой тематический каталог. -2001. С. 119.

60. Хасянов P.C., Коновалов В.А., Ссврюков Д.В. Технические средства охраны: как спроектировать комплекс // Системы безопасности. 2005. - №5(65). - С. 128-130.

61. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений. М.: Наука, 1979.200с.

62. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистичсские методы экспертных оценок.-М.: Статистика, 1980.

63. Коновалов В.А., Севрюков Д.В., Хасянов P.C. Категорирование объектов // Системы безопасности.-2006.-2007.-№6(72).-С. 121-124.

64. Бойчепко О.Л. Методика расчета надежности рубежа защиты на примере системы охраны периметра // Системный анализ и информационно-управляющие системы. Сборник научных трудов. М.: МИЭТ, 2006. - С. 212-214.

65. ГОСТ 27.003-90. Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности. М.: Изд-во стандартов, 1990.

66. Даниелян Э.А., Климов Г.П., Матвеев В.Ф. Приоритетные системы обслуживания.-М.: МГУ, 1973.

67. Никулин С.А. Проектирование технических комплексов охраны. -Воронеж: Воронежский институт МВД России, 1999.

68. Щербина В. Особенности охраны периметра // Алгоритм безопасности. -2003.-№5. -С.60-62.

69. Дука Е.В., Сапелышков В.Я. Системы и оборудование охраны периметров. Часть I // Системы безопасности. 2003. - №5(53). - С.64-65.

70. Бойченко O.JI. Методика выбора системы охраны периметра методом взвешенной суммы // Системный анализ и информационно-управляющие системы. Сборник научных трудов. М.: МИЭТ, 2006. - С. 215-219.

71. Введенский Б. С. Системы охраны периметров новинки сезона 2006г. // Системы безопасности. - 2006. -№4(70). - С. 110-118.

72. Звсжинский С. Проблемы выбора периметровых средств обнаружения. http://\v\v\v.bdi.spb.ru/arch.

73. Иванов И. Опыт защиты периметров территорий с помощью отечественных технических средств и систем, http://daily.sec.ru.

74. Введенский Б.С. Волоконно-оптические сенсоры в системах охраны периметра // Мир и безопасность. 2006. - №4. - С.6-7.

75. Введенский Б.С. Волоконно-оптические сенсоры в системах охраны периметра // Мир и безопасность. 2006. - №5. - С.8-9.

76. Звсжинский С., Ларин А. Заграждение как элемент комплекса технических средств охраны периметра объекта. http:/Avww.ess.ru/publications/3 2002/larin/larin/htm.

77. Свирский Ю. Рынок периметровых средств охранной сигнализации на пороге третьего тысячелетия // Системы безопасности. 2001. -№38. - С.26-30.

78. Максимов B.C., Федяев Ю.С., Костромин А.П. Средство обнаружения «Диамант» // Системы безопасности. 2006. - № 3(69). - С. 141.

79. Монтаж системы безопасности. Охрана периметра. http://www.montage-s.ru/l/7.html.

80. Охрана периметра, http://www.securitytech.ru.

81. Варпеев Н., Никитин В. Системы охраны периметра задачи и проблемы выбора. http://www.bdi.spb.ru/arch.

82. Севрюков Д.В., Коновалов В.А., Петров В.Н. Новые периметровые радиотехнические извещатели и системы // Системы безопасности. 2004. - №4(58). -С. 40-44.

83. Введенский Б.С. Системы охраны периметров на выставке IFSEC'2004 // Системы безопасности. 2004. - №4(58). - С. 62-65.

84. Коновалов В.А., Севрюков Д.В. О состоянии и некоторых тенденциях в развитии современных радиотехнических (радиоволповых) извещателей // Системы безопасности 2004. - №3(57). - С. 72-75.

85. Ашохин С.Г. Радиоволновые извещатели для охраны периметра. Техническое обозрение // Системы безопасности. 2004. -№1(55). - С. 46-53.

86. Оленин IO.JL, Лебедев JI.E. Системы охраны периметра // Системы безопасности. 2003. - №1(49). - С. 52-56.

87. Шагабутдинова JI.M. Магнитометрические средства обнаружения // Системы безопасности. 2006. - №5(71). - С. 116-118.

88. Ларин А. Радиоволповое средство обнаружения TREZOR-P // Системы безопасности. 2004. -№2(56). - С.58-59.

89. Ларин А.И. Вибрационные извещатели с кабельным чувствительным элементом // Системы безопасности. 2004 - №4(58). - С. 54-60.

90. Белей А.В. Системы охраны периметра в стандарте LonWorks. h t tp:// www.bd i. spb. ru/arch.

91. Введенский Б. С. Современные системы охраны периметра. http://daily.sec.ru.

92. Хоменко А.Д., Гофман В.Э. Самоучитель по Delphi. СПб.: БХВ -Петебург, 2005.

93. Хоменко А.Д .Delphi 7. СПб.: БХВ - Петебург, 2004.

94. Фаронов В.В. Система программирования Delphi. СПб.: БХВ - Петебург, 2003.

95. Фаронов В.В. Программирование баз данных в Delphi 7. Учебный курс. -СПб.: БХВ Петебург, 2006.

96. Фленов М.Е. Библия Delphi. СПб.: БХВ - Петебург, 2004.

97. Дубровин С.А. Объектные представления в базах данных САПР СБИС // Известия высших учебных заведений. Электроника, 2005. -№3. С. 56-59.

98. Корнилова О.Л. Правовая охрана программ для ЭВМ // Правовая охрана интеллектуальной собственности в современных технологиях 2006. 5-я Всероссийская научно-практическая конференция: Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, 2006.-С. 91-93.

99. Классификация н условия применения