автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Разработка средств автоматизации деятельности госавтоинспекции по розыску автомототранспорта

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

Г В ОД

п ИЮН ^ч^

и ио » На правах рукописи

УДК 002.513

Ольховников Юрий Николаевич

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ГОСАВТОИНСПЕКЦИИ ПО РОЗЫСКУ АВТОМОТОТРАНСПОРТА

Специальность 05.13.13 - вычислительные машины, комплексы,

системы и сети

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени, кандидата технических наук

Москва 1994

Работа выполнена в Московском государственном инститл электроники и математики и в Научно-исследовательском центре Гс сударственной автомобильной инспекции МВД России.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор А. С. Черкасов; доктор технических наук, главный научный сотрудник В. Т.Капитанов

• Официальные оппоненты: доктор технических наук.

профессор В.С.Жданов;

Ведущая организация:

кандидат технических наук Д.В.Кураккн

Научно-исследовательский институт специальной техники МВД России

Л

«о Защита диссертации состоится.

.1994 г.

часов на заседании Специализированного Совета К 063.68.С Московского государственного института электроники и математин по адресу: 109028, Москва, Б.Вузовский пер., дом 3/12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

У2

Автореферат разослан...... 1994 г.

Телефон для справок

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат технических наук —7Г "

,—-/ СТАРЫХ В. А.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИ1СА РАБОТЫ

Актуальность теш. Несмотря на принимаемые меры, проблемы, ¡вязанные с повышением эффективности борьбы с преступностью на штомототранспорте, приобретают особую остроту и социальную зна-шмость. Только в 1992 г. в России было зарегистрировано около J00 тыс. угонов и краж автомототрансюртных средств (АМТС). В фошедшем, 1993 г., сохранилась характерная для последних лет тенденция роста преступлений данного вяда.

Действующая в органах внутренних дел Российской Федерации на Зазе информационных центров МВД. УВД система регистрации лохищен-юго автотранспорта не обеспечивает должного оперативною доступа сотрудников Госавтоинспекции 'ГАИ) к массивам данных.

В связи с этим приказом МВД России N 124 от 20 апреля 1992 г. предусмотрено создание автоматизированной системы обеспечения информационной поддержкой специальных подразделений МВД, предназначенных для розыска угнанных и похищенных АМТС. Основная задача автоматизированной системы - сбор.' хранение и выдача информации (в том числе в оперативном режиме) об АМТС, находящихся в розыске. Определены объекта внедрения - 35 регионов (края, области, автономные образования) России, включая центральные, прилегающие к Москве.

В настоящее время в различных сферах деятельности' активно ведутся работы по созданию локально-глобальных информационных систем. Накопленный опыт как отечественный, так и зарубежный позволяет сформир^ать спектр возможных решений, связанных с созданием системы с учетом адаптации к данной конкретной предметной области. Вместе с тем требуется проведение специального исследования, направленного на анализ функционирования рассматриваемой сферы деятельности, выработку решений по архитектуре й структуре системы, исходя из соответствующих ограничений, налагаемых предметной областью.

В ГАИ на региональном уровне ведется активное внедрение автоматизированных информационно-поисковых систем (АИПС), реализующих, как правило, учетно-регистрационные операции, и базирующихся в основном на сетевой операционной системе Net Ware. Однако отсутствие единой политики в рассматриваемой области, в первую очередь нормативно-справочной базы, приводит к необходимости при разработке АИПС розыска АМТС (АИПС "Розыск") определить специаль-

ный язык информационного обмена со смежными системами. При разработка АШ1С "Розыск" следует предусмотреть средства сопряжения с региональными системами (а также с системами, развернутыми на базе 'ИЦ МВД) для обеспечения проверь АМТС при их регистрации в ГАИ с федеральной базой данных разыскиваемых АМТС.

Таким образом, актуальной является тема исследования, направленного на разработку различных аспектов создания информационной системы розыска автотранспорта.

Цель и задачи работы. Цель исследования - совершенствование и развитие компьютерной системы обеспечения информационной поддержкой мероприятий, проводимых ГАИ. по розыску угнанных и похищенных А(,.;с. В соответствии с поставленной целью основными задачами, решаемыми г диссертации, являются: ^

анализ существующих в ГАИ средств и систем, в том числе для обеспечения розыска АМТС;

анализ возможных направлений создания системы на основе решения аналогичных задач в других сферах;

анализ и оптимизация информационных потоков, циркулирующих в ГАИ. и разработка предложений по формированию баз данных для различных уровней иерархии.

разработка структуры системы и оценка принятых решений. Объект исследования - система информационной поддержки розыска АМТС.

Научная новизна работы. Разработка методов к получение решений. связанных с созданием в ГАИ информационной системы розыска АМТС (оптимизация информационных потоков, структура системы, сопряжения со смежными системами и др.).

На. защиту выносятся следующие научные результаты: структура информационных потоков, циркулирующих в системе; математические модели для выработки проектных решений по АИПС "Розыск".

Практическая значимость. Обеспечениевозможности повышения эффективности розыска АМТС на основе применения средств вычислительной техники, увеличения степени оперативности формирования и корректировки базы данных (БД) и доступности информации пользователей системы. ' '

Реализация работы. Разработанные решения и подготовленные с участием автора требования к информационному взаимодействию компьютерных систем (нормативный документ, утвержденный руководс-

твом МВД России) использованы при создании федеральной АИПС розыска АМТС и для обеспечение функционирования этой системы, в том числе при сопряжении с действующими системами "Автопоиск". "Патруль" (ГУВД г.Москвы), а также ГАИ Московской области. Материалы диссертации включены в. состав технорабочего проекта на автомати-зироьанную информационно-поисковую систему розыска АМТС (раздел "Оценка средств реализации).

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации были обсуждены и одобрены на межведомственном совещании специалистов по системам управления (МВД России, феьраль 1992 г., Москва); Всероссийской научно-практической конференции по вопросам автоматизации деятельности подразделений органов внутренних дел (сентябрь 1992 г.. Брянс.ч); региональных совещаниях специа-.листов информационных центров МВД, УВД. технических подразделений. подразделений связи и ГАИ (в течение 1993 г., Ростов-на-Дону. Нижний Новгород, Санкт-Петербург, Волгоград, Новосибирск). ,

Публикации. По материалам диссертации имеются 3 публикации.

Объем работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения.

В первой главе дается анализ отечественного и зарубежного опыта создания АИПС.

Во второй главе формулируется и решается ряд задач, связанных с созданием федеральной информационной системы розыска АМТС. обеспечивающей доступ к федеральной базе данных широкого круга пользователей из числа сотрудников МВД.

В третьей главе на основе теоретических выводов' второй Главы излагаются результаты реализации предложенных решений.

В приложении приведены документы, подтверждающие практическую ценность полученных результатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

По функциональному назначению потоки информации, циркулирующие в ГАИ, можно разделить условно на несколько основных групп, характеризующих состояние безопасности дорожного движения, количество и состояние .'.МТС, водителей, условия движения по дорожной сети и т. д.

Информация о разыскиваемом АМТС является составной частью

- '6 -

этого общего информационного потока.

При постановке на учет по факту уго"а (хищения) АМТС первичная запись осуществляется в журнале учета угонов. В отдельных регионах дополнительно ведется картотека угнанных и похищенных АМТС •л- базе карточек АМТС. имеющихся в регистр^ционно-экзаменационню подразделениях (РЭП), либо используются отдельные карточки с меньшим количеством реквизитов. К основным реквизитам по факт; угона или хищения АМТС относятся: дата происшествия; номер телефонограммы; горрайорган внутренних дел, на территории которой совершено происшествие; марка: номерной знак; цвет; особые приметы; hompd шасс-; номер двигателя; номер кузова; идентификационны; номер "(VIH); дата прекращения розыска; основание для прекращена розыска; подразделение, обнаружившее АМТС.

Информация по розыску циркулирует на всех уровнях управлени; ГАИ - от районного до республиканского. На рис. 1 приведена схем* информационных потоков.

Рис. 1 Схема информационных потоков

Интенсивность потоков информации и объемы памяти, требуемой 1 хранения основных БД в :эчение года, ориентировочно определено количеству сообщений в год. зафиксированных для одной ис ластей (Омская обл.) России в 1992 г. Данные таблицы получены ходя из ориентировочной длины записи (140 Сайт - без особых имет АМТС. 400 иайт - с учетом особых приме/ АМТС).

Таблица

.......- - ........1 именование информации 1 1 1 Количество сообщений в год Объем памяти, Кбайт 1 минимальный | максимальный |

■нанные АМТС ! 1062 150 ! 430

)хищенные АМТС ! 1528 214 ! 612

ITC, разыскиваемые по ! !

шным других регионов ! 300-400 56 ! 160

1йдено АМТС ! 1260 !

<ТС в розыске ! 1544 !

Учитывая требования различных служб МВД, информацию по вре-ени хранения целесообразно подразделить на информацию вре; генного чета (1-3 суток с момента регистрации сообщения), оперативного чета (до 10 суток с момента регистрации сообщения), постоянного чета (до 10 лет с момента регистрации события) и архивного хра-ения (более лет с момента регистрации события либо при розыс-е АМТС). Данные об угнанных и похищенных АМТС могут находиться в дной из четырех (условных) БД. размещаемых на каждом уровне: [редбазе, БД оперативного учета , БД постоянного учета, БД архив-юго учета. Такой подход позволяет обеспечить как розыск АМТС по 'орячим следам, так и проверку АМТС при их регистрации.

Анализ информационной потребности различных служб МВД (ГАИ, ¡ЦБ "Интерпола", уголовный розыск, подраделения по борьбе с орга-шзованной преступностью и др.) по уровняй иерархии позволил сформировать регистрационный документ, фиксирующий различные аспекты деятельности по розыску АМТС, в том числе состояние учета, состояние розыска, объекты учета, обстоятельства угона, сведения э владельце /.МТС.

Исходя из выбранных реквизитов и запросов уровней иерархии, а также целесообразности максимального сохранения принятой систе-

мы обмена данными (особенно с внешними по отношению к ГАИ службам) представляется рациональной следующая технология формирования информации.

В предбазу, которая фактически является частью БД. вводится первичная информация (в том числе и с неполными данными) по письменному заявлению или устному сообщению об угоне. По результатам розыскных действий эта информация может дополняться и корректироваться.

Упрощенная схема возможных информационных потоков по угнанным и похищенным АМТС в АИПС "Розыск" приведена на рис. 2.

В целях уменьшения загрузки магистральных каналов связи в каждок'ИРЦ. а также в некоторых РЦ может размещаться и.федераль-

Рис.2 Схема информационных потоков по угнанным и похищенным АМТС

В системе должна быть обеспечена возможность подключения шлюзовых рабочих станций для связи с ИЦ УВД на региональном и с ГКЦ МВД РФ на федеральном уровнях при технической и программной реализуемости такой связи с функционирующими в ИЦ АИПС.

Кроме того, должен быть обеспечен обмен информацией с РЭП, осуществляющими проверку реквизитов регистрируемых АМТС на их наличие в БД. Общий объем такого рода запросов, циркулирующих в системе, - не менее 3 млн. в год.

Одна из наиболее сложных задач проектирования АИПС - выбор архитектуры, путей to средств обеспечения необходимых производительности, объема памяти и надежности вычислительных комплексов с учетом перспектив развития системы, исходя из финансовых ограничений и реальных возможностей эксплуатационного персонала.

Существуют следующие подходы к -выбору вычислительных средств:

1. Обеспечение производительности с помощью одной (или нескольких), достаточно мощной ЭВМ в однопроцессорной или многопроцессорной конфигурации и централизованной архитектурой системы.

2. Обеспечение прозводительности путем децентрализации вычислительных ресурсов и применения менее мощных вычислительных средств.

Проанализированы следующие возможные варианты выбора комплекса вычислительных средств: большая ЭВМ (например, IEM -ES/9370) с телекоммуникационным процессором и ОС UNIX и др.; ЭВМ с RISC-процессором и аппаратными средствами телекоммуникации (с ОС AIX и СУБД ORACLE); ЛВС ПЭВМ с сетевой ОС Net Ware.

Достоинства первого варианта: достаточность вычислительных ресурсов; наличие телекоммуникационного процессора и возможности удаленной обработки; КТС, ОС. СУБД достаточно хорошо знакомы в МВД.

Недостатки:' необходимость спецоборудования (питание и т.д.); появление разнотипности вычислительных средств с учетом сложившейся в региональных подразделениях ГАИ ориентации на ПЭВМ; стой- ■ постные характеристики.

Достоинства второго варианта: достаточность вычислительных ресурсов; наличие аппаратнач средств телекоммуникации и возможности удаленной обработки; поддержка различных систем соединения телефонных каналов; в техническом.отношение - шаг вперед.

Недостатки: незначительное применение в отечественной практике для решения аналогичных с рассматриваемой задач; необходи-

мость длительной подготовки специалистов; стоимостные характеристики.

Достоинства третьего варианта: достаточность вычислительны: ресурсов; относительно простая гоьместимость с региональными системами ГАИ: возможность наращивания ресурсов: не требуется специ альная подготовка персонала; стоимостные характеристики.

Чедостатки: определенные ограничения, связанные с создание (развитием) федеральной системы ГАИ.

В рассматриваемой сфере необходимо учитывать следующее: наличие жестких финансовых и прочих ресурсных ограничений; невозможность в обозримые сроки привлечения к эксплуатаци системы высококвалифицированного персонала:

ограниченныг возможности применения высокоскоростных сете с bp-ni. ориентация на имеющуюся в ведомстве вторичную сеть связ "Искра" и широко применяющиеся телеграфную и радиосвязь, провс димая (с отставанием) ведомственная политика развития нау1 но-технической базы;

сложившуюся в rfBfl систему управления; необходимость объединения ресурсов госедних регионах при pt шении задачи оперативного розыска похищенных АМТС (что предопр* деляет создание МРЦ);

перспективу сопряжения АИПС "Розыск" с таможенными, интерш ловскими и другими системами;

необходимость "вписывания" реализации задачи розыска АМТС уже развивающиеся региональные системы ГАИ (почти на 100% - i базе ОС Net Ware).

Принимая во внимание изложенное, необходимо при построен АИПС взять за основу децентрализованную архитектуру, сетевую оп рационную систему Net Ware (достаточно широко применяемую в ОВД персональную вычислительную технику.

Существующие в МВД коммуникационные сети требуют распаралл лить потоки информации, сходящиеся на федеральном центре (Ф11 путем создания в межрегиональных центрах (МРЦ); призванных в с новном скоординировать проведение розыскных мероприятий в реги нах, копий ФБД.

Таким образом, зная количество инфориации. которое доли быть передано между каждыми двумя пунктами, требуется синтезу вать сеть, учитывая при этом: стоимость технических сродств; Д1 локацию абонентов сети; объемы информации, циркулирующие в сис"

ме; характеристики сети обмена данными; ограничения по организации мекрегионов; ограничения по организации ФЦ и др.

Вместе с тем межрегиональный характер организации розыска АМТС требует создания органов! координирующих проведение розыскных мероприятий в пределах нескольких близлежащих регионов. При этом на ФЦ главным образом ложится задача Формирования БД ФЦ, передачи БД в МРЦ и обеспечения информационного обмена с внешними системами ("Автопоиск", системы Интерпола. Таможенного управления. стран СНГ и Балтии).

Построение сети'предполагает выбор оборудования, конфигурации и числа линий связи, причем этот выбор должен минимизировать среднегодовые приведенные затраты на систему. Однако уже упоминавшиеся обстоятельства не позволяют использовать классические подходы к решению задачи синтеза. Можно лишь говорить о формализации выбора числа МРЦ, "закреплении" РЦ за МРЦ, об оценке числа каналов связи, причем в условиях жестких ресурсных ограничений. Так. в помещениях, отведенных центральному аппарату МВД РФ, технически невозможно обеспечить более 10 качественных каналов связи для решаемых задач. Аналогичная ситуация наблюдается и в любом другом регионе.

Исходя из изложенного, рассматривается трехуровневая структура системы, образованная федеральным, межрегиональными, региональными центрами. Ставится задача определения числа МРЦ,- распределения РЦ по МРЦ, а также определения каналов связи. Принятые обозначения:

О - номер Федерального центра;

и - множество номеров объектов, являющихся МРЦ;

О - множество номеров регионов:

у Ш) - бинарная переменная, принимающая значение 1, если между Р 1 и\1 имеется надежная телефонная связь;

(3 (1,,3) - расстояние между объектами-с номерами 1 и 3; йшах и птах - соответственно максимально допустимые расстоя-. ния между объектами и количество РЦ в МРЦ;

х (13) - бинарная переменная, принимающая значение 1, если между Р 1 и 3 устанавливается прямая системная связь. Имеют место следующие ограничения: для всех 1 е ш: х(1,0) = 1; для всех 1 I <о: у(1.0) = 1;

для всех J t Q-ü>: X y(J, 1) » x(J,l) - 1 (каждый РЦ входит leu

только в один МРЦ);

для всех J Е Q-ш: X d(l.J) * x(l.d) <- dmax ltd)

(РЦ расположен "не далеко" от МРЦ);

для всех 1 с ш: I x(l,J) <- riniax (в МРЦ входит ограниченное J t Q-ш

число РЦ).

Количество запросов из регионов представляет собой сумму запросов оперативного

характера (проверка автотранспорта инспекторами на контрольных постах милиции и т.д.) и запросов, связанных -с.регистрацией автотранспорта. Количество оперативных запросов может быть получено, исходя из планируемого количества региональных источников запросов (средний объем запроса от одного источника оценивается на основе данных опытной эксплуатации первой очереди АИПС "Розыск") и статистической информации о деятельности РЭП.

При выборе дислокации МРЦ (формировании множества ш) принимают во внимание ряд факторов, в том числе и наличие квалифицированного персонала.

С каждым 1-м МРЦ связан следующий обьем пересылаемой информации:

0(1) - ( I x(l.J) « min ft(i.J), Z a(k) « x(k.l)) +

jc(Q-w) k(*J)i(Q-ii>)

+ 2 Z a(k) » x(k.l) + Z Z a(J) *x(J.k) )

kt(Q-ai) k(*i)tu Jt(Q-ш)

где t(l,J) - суммарная длительность запроса из j-ro региона в 1-й МРЦ; а (к) - суммарная длительность пересылки информации из к-го РЦ. связанная с пополнением БД МРЦ.

Второй член под знаком min - суммарная длительность пересылки БД из МРЦ в РЦ (в предположении, что в РЦ - дубль федеральной БД); второе слагаемое - суммарная длительность пересылки информации (пополнение БД) из МРЦ в ФЦ и из РЦ в МРЦ (поэтому использовано удвоение); третье слагаемое - пересылка информации из ФЦ в МРЦ.

Суть решаемой задачи заключается в определении числа МРЦ. распределении регионов в МРЦ. исходя из требования обеспечения заданной вероятности реализации запроса (не менее 0.8-0.9). Ре-

урсные ограничения не формируются ввиду их неопределенности (яс-

0 одно, объем финансирования весьма ограничен).

Резюмируя изложенное, целевую функцию задачи можно предста-ить в виде:

для всех МРЦ : Г1(0(1)/Кшах)>Рш1п.

ш1п П-----> шах,

1

де Рш1п - ограничение по вероятности реализации запроса; Ктах - максимально допустимое число каналов связи в МРЦ; П - функциональная связь вероятности реализации запроса от оличества каналов связи.

Проведенный анализ, базирующийся на максимально возможных начениях потоков информации и имитационной модели (использований для определения связи вероятности реализации запроса с числом :аналов - квазилинейная зависимость при фиксированном входном поте), описанной ниже, показал, что для организации качественного 'бслуживания (в пределах 0.8-0,9) запросов оперативного характера

1 случае централизованной системы потребуется не менее. 8 МРЦ в 'оссий. График, иллюстрирующий полученный результат, приведен на

1ис.з. 100

80 60 40

га

График зависимости X обслуженных запросов от числа МРЦ

■ , , 1 ■ ,

-

—

•

....... • 1 , 1 , , , , ~

Число МРЦ

Рис.3. Количество обслуженных запросов

При решении задачи использовались перебор возможных вариан-ЮЕ' и ряд допущений, связанных с упрощением формулы для 0(1) рассматривались лишь информационные потоки запросного характера, а также принимались максимально возможные значения интенсивности

потокоь.

В результате расчетов установлено, что принятое приказом МВД N124-92 г. количество МРЦ и распределение РЦ ке обеспечит требуемую вероятность обслуживания. Особенно большие проблемы возникнут о МРЦ "Сибирь". Предложенное распределение позволяет достигнуть не менее 0.8 вероятности обслуживания.

Поскольку при сложившейся в МВД системе ресурсное обеспечение ограничено, то представляется целесообразным распределить полученные средства таким образом, чтобы достичь-максимального эффекта от их реализации.

Рассматривается задача распределения ресурсов по объектам в целях обеспечения максимальной их отдачи.

Возможные варианты дислокации обьектов предполагаются известными. Исходные данные:

множество возможных мест дислокации I:

значимость места дислокации Б!;

количество комплектов оборудования для каждого возможного места дислокации п1;

объем Финансирования затрат на создание системы С.

Места дислокации выбираются исходя из решения задачи частично целочисленного линейного программирования.

Для всех 1 из I: XI >-п1*М

I (Х1*С1) <-С. 1

где XI - количество комплектов оборудования в 1-м месте дислокации:

С1 - приведенные к комплекту оборудования средние затраты на 1-е место дислокации.

Целевая функция записывается в виде:

I (Ы*31)----> шах.

.1

где Ь1 - бинарная переменная.

Принимаются те места дислокации, которые соответствуют значениям Ь1, равным единице.

Метод решения системы уравнений - стандартный и базируется

на аппарате частично целочисленного линейного программирования.

Сформулированная математическая модель применялась для:

определения первоочередных МРЦ, оснащаемых техническими средствами в рамках выделенных ресурсов (при этом, предусматривалась минимальная оснащенность регионов программно-техническими средствами);

определения контрольных постов милиции (КПН), ¿снащаемых в регионах.

В качестве коэффициентов значимости в первом случае использовалось количество зарегистрированных АМТС в МРЦ, во втором -объем движения АМТС через соответствующую "точку" дислокации. При этом первоочередность включения МРЦ в систему определялась ' исходя из имевшихся 104 ПЭВМ (с учетом ФЦ) и в предположении, что каждый РЦ разворачивается по минимальной конфигурации.

Объекты первоочередного включения в систему МРЦ "Центр" (3 395 ООО АМТС зарегистрировано), "Среднее Поволжье" (1 646 ООО). -Нижнее Поволжье" (3 314 400), "Кавказ" (2 780 400), "Урал" (4 041 300), "Сибирь" (3 062 ООО).

Эффективность системы розыска АМТС в значительной мере зависит от пропускной способности системы связи. В рассматриваемом случае каждый из центров (ФЦ, МРЦ. РЦ) может оказаться не в состоянии обслужить за определенное время то число запросов, которое поступает с нижестоящих уровней. Подобные ситуации могут возникать, когда на вход на некотором временном интервале поступает не одиночный запрос, а их последовательность.

Представим два возможных варианта организации обслуживания запросов.

1. Каждый из п каналов связи работает независимо от остальных. На вход системы поступает простейший поток запросов. Каждый канал обслуживает только одно требование. Время обслуживания каждого канала подчиняется показательному закону распределения. Запрос теряется, если канал, по которому он поступает, занят.

2. Ситуация отличается от изложенной в п.1 тем. что запрос покидает систему только в том случае, если заняты все исходящие каналы.

Будем иметь в виду, что при поступлении запроса по одному"из входящих каналов занимается один их свободных исходящих каналов. Однако если все исходящие каналы заняты, входящий запрос блокируется. В чисто блокирующей системе (такой, как описываемая) подоб

- 16 -

ннй запрос теряется. 4

Каждый из входов либо свободен в течение промежутка времени, распределенного по показательному закону со средним значением 1/и. либо генерирует запрос, требующий обслуживания в течение случайного временного интервала, распределенного по показательному закону со средним значением 1/1. Каждый вход при поступлении запроса занимает один из исходящих каналов. Если все п каналов заняты, вызов сбрасывается.

Анализ процесса опытной эксплуатации системы позволил оценить характеристики входных и выходных потоков:

1 = 0.000101 (для одного региона);

и « 0.0167.

Для КПМ сответствующая константа 1 принимает значение 0,000081.

Общее число КПМ в России планируется довести до 500.

Максимально возможный поток запросов в МРЦ составляет 0,13 ед/с. интенсивность обслуживания канала в среднем - 0.02 ед/с.

Вероятность занятости канала связи может достигнуть значительной величины и требует детального изучения (поскольку связано со значительными затратами).

Рассмотрим процесс функционирования произвольного уровня.

Как уже упоминалось выше, поступающий поток запросов по каналам может быть достаточно неплохо аппроксимирован пуассоновским потоком (хотя с точки зрения построения модели это не принципиально) .

Упрощенно временную диаграмму обработки запросов можно описать следующим образом.

Предположим, что в некоторый момент времени I по телефонному каналу через модем от абонента поступает на обработку запрос, актуализирующий работу соответствующего мостового многоканального драйвера. Спустя интервал времени М (длительностью примерно 1 с; принимается на обработку в среднем 80-байтный файл), актуализируется работа мостового (ассезз-сервера) интерпретатора (в этот момент блокируется обработка поступающих на данную стадию обработки запросов по другим каналам моста), протекающая менее 1 мс. Далее в среднем за 5-10 с вычислительный процесс осуществляется сервером (поиск информации в БД). После чего в течение 1-2 мс отрабатывает мостовой интерпретатор, затем (примерно в течение 40 с) работает драйвер, обеспечивающий передачу информации абоненту.

- 17 - _

После этого телефонный канал свободен. Блокировка обработки нос тупающих по другим каналам запросов происходит при работе интерпретатора моста и сервера, где хранится БД.

С учетом изложенного разработана соответствующая имитационная модель процесса функционирования вычислительного комплекса.

Для каждого из п каналов и независимого обслуживания потока запросов задаются в качестве исходных данных:

интенсивность я(1) потока (1=1.....п);

. интенсивность загрузки сервера 1зег; интенсивность чи (1) независимого обслуживания запросов. Процесс функционирования уровня моделируется таким образом. В начальный момент времени СО по каждому 1-му каналу в соответствии с экспоненциальным законом генерируются моменты Ш) по явления запросов:

Ш) - -1п(г)Л|(1). где я(1) -. интенсивность потока запросов;

2 - реализация случайной величины по равномерному закону. Определяется момент освобождения сервера: зег(1) - Ш)-1п(2)Азег. Считается, что:

все каналы свободны (кМ1)=0); поступило запросов нуль - розШ(1)-0;

сервер не обслуживает ни один из каналов - 1зег(1)=0. 1оЬз'0; число запросов, покинувших•систему без обслуживания, равно нулю (пи(1)-0).

Везде далее (в том числе и для начального момента времени) минимально возможный момент 11(1) завершения обслуживания запросов определяется по. формуле:

Ш1) - 1(1) - 1пи)Лщ(1), (1)

где яи(1) - интенсивность обслуживания независимого; г реализация случайной величины.

Для любого дискретного момента 10 (М=,]*11. ;)=0,...; П шаг сканирования) появление запроса описывается следующим образом. Запрос считается появившимся, если:

го>-ш).

В этом случае, если Ш(1)=0 (канал свободен), выполняются действия: • '

кН1)»1. ,иначе пи(1)=пи(11+1, рассчитывается момент появления запроса:

t(l)-t(l)-ln(z)/q(l). 4 postu(l)-postu(l)+l.

Если сервер свободен, то выбирается для обслуживания первый но номеру за обслуженный до того канал (J) - lobs-J, lser(J)«l. Далее рассматривается цикл освобождения канала: фиксируется номер обслуживаемого канала - lobsl-lobs; Просматриваются последовательно все каналы (1-номер канала): если iOlobs и kt(I)-1 и lser(i)<>2 (канал свободен), то tt(l)-tt(l)+h. ser(l)-ser(l)+h; если tO>ser(l) и lser(l)-l, то lser(l)=2, lobs=0;

если t.O>»tt(l) и lser(l)=2, то nobs(l)=nobs(l)+l (заявка обслужена), по формуле (1) рассчитывается момент tt(i), генерируется момент времени ser{1) (если ser(l)>tt(l), то полагается ser(l)-tt(l), lser(l)«0. kt(l)-0, lobs-O.

Далее процесс повторяется для следующего момента времени tO-tO+h.

В случае использования специальной технологии обслуживания запросов, поступающих по п каналам (применение так называемого серийного номера - аналога 02 и т.д.). появление запроса описывается следующим образом.

Запрос считается появившимся, если: tO>-t,(l).

При этом если какой-либо вторичный канал свободен, т.е. существует такой номер 1 (1-1.....п), что kt(l)=0 (канал 1 свободен), то полагается: kt(l)-l.

tt(l)-t(l)-ln(z)/qu(i).

ser(l)«t(l)-(ln(f))/tser (если ser(1)>11(1), тогда ser(l)-tt(l)). lser(l)-l.

Если 1=0, То nu(li-nu(l)+t (запрос не обслужен) и определяет, новое значение t(l). п также рассчитывается:

postu(l)-postu(l)+l.

Если lobs-O, то аналогично тому, как это делается в подобной же моделе выше, выбирается следующий канал для обслуживания. Запоминается номер обслуженного канала lobs 1-1obs. Организуется цикл по номеру канала (1): Если сервер обрабатывает запрос канала с номером lobs

(lobs-1.....п), то:

для канала с номером lOlobs и kt(l)-l и lser(l)-0 корректируется момент ухода необслуженного запроса из системы tt(l) - U(l)+h, ser(l)-ser(l)+h;

если же tO>-serü) и lser(l)-l. то

lser(l)-2 и lobs-O;

если же-tO>-tt(l) и lser(l)-2. то

поЬз(1)-поЬз(1)+1 (еще одна заявка обслужена) и определяется момент окончания заявки tt(l). а также полагаются kt(l)-0 и lser(l)-0.

Г**«ик }*1мсим«сin X «icлхкаи.1*пр«с«1 •т их инг«нси!н«сти пгм 6 «*нал*х

С сер.и«н • С 2-й Ь.ЗШП

Рис.4. График зависимости процента обслуженных запросов

Процедура повторяется для следующего момента времени Ю-Г,о»П: для канала 1оЬз при услоыш-Ю>=И(1оЬз) находится очередной

момент убытия,

ttd)-tt(l) - ln(z)/qu(l).

Выше под lobs-0 понималась ситуация, когда все вторичные каналы свободны.

Результат моделирования - поЬз(1), nu(l). Процесс моделируется в течение заданного времени tr. Приведенные модельные положения программно реализованы на ПЭВМ на языке Turbo Pascal.

На рис.4 представлены графики зависимости процента обслуженных запросов МРЦ ("Центр" - наиболее загруженный МРЦ) от их интенсивности при условии, что потоки запросов достигают максимально возможных значений. Из анализа графиков следует, что необходимым условием нормального функционирования МРЦ для реализации запросного режима является подключение к системе 6-8 телефонных каналов, работающих в режиме "серийного номера". В этом случае вероятность реализации запроса с первой попытки находится в пределах 0,74-0,86, с первой или второй - 0,86-0,98.

В последнем случае оценки получены по формуле:

Р ± (1-Р0)*Р0 + РО, где Р - вероятность события; РО - вероятность успеха с первой попытки.

При этом считалось, что вторичные запросы не дают существенного изменения полученных результатов (смещению рабочей точки), поскольку расчет проведен для предельно возможных исходных значений и рассматриваемый график достаточно медленно изменяется в рабочей точке (примерно 0,13 ед/с).

Кроме того, проведенный анализ показал, что простое увеличение быстродействия ПЭВМ (даже двукратное) не приведет к достаточно значительному (соизмеримому с затратами) изменению характера обслуживания запросов системой (рис.4), если при этом оставаться в рамках персональной техники.

Оценка надежности АИПС заключается в нахождении соответствующих характеристик технических средств и самой системы.

Под отказом АИПС целесообразно понимать такое состояние (в котором может пребывать система), когда эффект от эксплуатации падает ниже некоторого порогового уровня.

• Эффект АИПС (Е) за период t с учетом отказов системы опреде- * ляется следующим образом:

Е = t*{Z(H (1-р(1) )*р(Ю» Ae(k) + I Z (П (l-p(l)»p(k)»Ae(k, J)) +

к 1<>к к J<>k

- 21 -

+...+ (П р(1))»Де(1.....п) + (П (1-р(1))«Де).

1 1

где Ле(11.....1п) - эффект (за единицу времени) при одновременном

отказе 11.....1п элементов;

р(1) - вероятность пребывания 1-го элемента в неработоспособном состоянии (все элементы системы пронумерованы ц 1-1,...,п).

ввиду сложности и трудоемкости расчета, а также принимая во внимание унификацию решений для различных уровней иерархии, существование альтернативных путей доступа к ФБД и ее резервирование как минимум в МРЦ, а также резервирование каналов доступа в ЛВС целесообразно ограничиться учетом отказа основного узла системы (определяющего процесс функционирования АИПС на относительно Длительных временных интервалах) - сервера ФЦ:

в - 1*((1-р1>»Де(0)-ф1*Ле11)>. где р1 - вероятность отказа ФЦ.

В качестве серверов в ЛВС системы использовано оборудование, произведенное фирмой 1ВМ. Согласно исследованиям, среднегодовой показатель отказов ПЭВМ фирмы 1ВМ является одним из наилучших и составляет 3-6*. В связи с тем, что замена вышедшего из строя оборудования производится по крайней мере в течение суток и в системе предусмотрено дублирование сервера, вероятность пребывания ФЦ в оостоянии восстановления можно оценить по формуле:

р1 - (О,06)«(О.06)«Т /365. где Т - период восстановления оборудования (одни сутки); 365 - расчетный период.

Таким образом, величина р1- 9,96 ♦ 10(»»(-6)). что позволяет судить о достаточно высокой работоспособности комплекса, а также об относительно небольшом возможном падении эффективное™ работы системы в период восстановления.

АИПС - распределенная вычислительная сеть, образованная локальными сетями федерального, межрегионального, средствами региональных уровней управления, связанными с собственными распределенными региональными сетями посредством мостов и шлюзов.

Проведенные расчеты показали, что достаточную работоспособность АИПС можно обеспечить за счет организации восьми МРН (Санкт-Петербург. Нижний Новгород, Волгоград. Ростов. Новоси бирск, Екатеринбург. - Хабаровск. Иркутск? и одного МРЦ, совмещен ного с ФЦ (Москва). При этом допускается и формирование копии ФБ! в регионе.

- -

В качестве средств коммуникации принимаются:

федеральный - межрегиональный - региональный уровни: телефонная линия связи (в основном с использованием вторичной сети "Искра");

региональный -'низовое звено управления: коммутируемая телефонная, телеграфная линии связи, радиотелефонный канал.

На рис. 5 приведена структура сети СОД , представляющая собой иерархическую сеть радиально-узлового типа.

Рис. 5. Структура сети СОД

Оригинальное сетевое программное обеспечение разработано для решения следующих задач:

обслуживание запросов к БД через "медленные" каналы связи (разделение процесса обмена с удаленным ПК с процессом обработки данных в БД);

обеспечение трансляции запросов и ориентировок последовательно от одного уровня (или АРМ) к другому;

контроль за межуровневым обменом и доступом к БД со стороны администратора БД.

В первой очереди АИПС "Розыск" предусматривается использование двух видов каналов связи: телефонного и телеграфного.

- 23 -

Оригинальное сетевое ПО состоит,из двух частей: резидентного драйвера доступа к модему и обслуживания обмена между ПК одного уровня; .

менеджера задач, обеспечивающего функционирование связного ПК (моста).

Резидентный драйвер необходим на каждом ПК, входящем в сеть, и на удаленных терминалах. Драйвер содержит набор функций, позволяющих правильно зарегистрировавшемуся АРМ получить доступ к сети. в том числе:

по заданному телефонному номеру связаться с любым АРМ или БД выбранного уровня;

через связной ПК по заданному коду связаться с любым АРМ или БД выбранного уровня.

Программно-технические средства системы обеспечивают обмен информацией по телефонному каналу между федеральным (межрегиональным. региональным) уровнем, РЭП и другими системами. Применяются ПЭВМ типа IBM.

. Средства объединения ПЭВМ в локальные сети на федеральном, межрегиональных и региональных уровнях - средства фирмы "Novell" (Net Ware 3, И и 2.20).

Операционная система - MS DOS.

Стык ПЭВМ - коммутируемый канал связи обеспечивается Науез-совместимым модемом.

Источник первичной информации - низовое звено, формирующее первичную информацию (в частности, по неполным реквизитам) в установленном порядке по телеграфному, телефонному, радиотелефонному каналам в БД Р уровня (как вариант - оперативному дежурному УВД - оперативному дежурному ГАИ УВД).

Региональный уровень обеспечивает уточнение первичной информации (постановка на постоянный учет - по данным региональных ИЦ) и формирует служебную информацию.

В качестве терминалов служат ПЭВМ, телеграфный аппарат (телетайп). радиотелефон.

Формирование межрегиональных и федеральной баз осуществляется путем периодической передачи информации с подведомственного уровня управления. Предусмотрена также передача корректировок БД подведомственных уровней по данным верхних уровней.

Решения по оперативно-розыскной деятельности принимаются на основе поступающей в базу данны:: информации с вышес гоящего уровня

на АРМ. которые обеспечивают в свою очередь формирование и передачу информации подведомственному звену управления.

Соответствующие действия по розыску регистрируются и хранятся в базе данных.

Обеспечена взаимная конвертация массивов информации, хранящихся в ГИЦ МВД РФ (система "Автопоиск") и формируемых данной системой.

Решение задачи сопряжения автоматизированных комплексов РЭП, АИПС "Розыск" и "Автопоиск" дает возможность проверить каждое регистрируемое транспортное средство на наличие его в БД учета угнанных и похищенных АМТС. а также возможность получения этими системами недостающих данных по учитываемому АМТС из БД РЭП.

Предложены три варианта организации автоматической или полуавтоматической связи АИПС "Розыск" с АК РЭП ГАИ.

АИПС "Розыск" представляет из себя по существу совокупность персонала, программно-технических средств, нормативного обеспечения, объединенных для решения задачи розыска АМТС.

Разработка, внедрение первой очереди такого сложного объекта, как АИПС, проводились с середины 1992 и в течение 1993 годов.

Финансировались работы МВД РФ за счет федерального бюджета. В начале 1993 г. осуществлена закупка ПЭВМ, переданных в регионы для развертывания АИПС "Розыск", а также используемых для создания ФБД. В помещениях Министерства (Огарева. 4) смонтирована вычислительная сеть, подключены каналы связи, обеспечивающие функционирование ФЦ. С середины 1993 г ведется работа МРЦ "Кавказ", "Среднее Поволжье", "Нижнее Поволжье", "Сибирь", "Центр", обслуживающие деятельность более 40 РЦ России. Обвде затраты на разработку и внедрение (включая НИР. ОКР. стоимость технических средств и др.) составили около 60 млн. руб. (в ценах января 1993 г).

Основной характеристикой работы АИПС "Розыск" является количество' АМТС, разысканных с использованием средств системы.

За первое полугодие 1993 г. в том числе с использованием АИПС "Розыск" удалось добиться увеличения на 19,6% (по сравнению с аналогичным периодом прошлого года) количества разысканных АМТС.

Средние статистические данные о работе ФИ системы в течение двух недель следующие: запросы на поиск - 3328 (30.5%); ввод данных - 3421 (31,4%); коррекция данных - 3836 (35,2%); перевод в архив - 311 (2.8%).

- 25 -ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. В настоящее время, в различных сферах деятельности активно ¡едутся работы по созданию локально-глобальных информационных :истем. Накопленный опыт как отечественный, так и зарубежный поз>-юляет сформировать спектр возможных решений, связанных с созда-шем системы, с учетом адаптации к данной конкретной предметной )бласти. Вместр с тем требуется проведение специального исследо-¡ания, направленного на анализ функционирования рассматриваемой ;феры деятельности, ' выработку решений по архитектуре и структуре жстемы, принимая во внимания соответствующие ограничения, нала-'аемые предметной областью.

2. Эффективный розыск АМТС может быть достигнут за счет потения оперативности поступления данных в БД и доступа к ней. )беспече;:ия сопряжения с "Автопоиском" и региональными системами 'ЭП, сохранения основных источников формирования информации об 1МТС.

. 3. Предлагаемые четырехстадийная технология формирования 'карточки" разыскиваемого АМТС и перечень сведений для различных [ерархических уровней удовлетворяют потребностям УР, Интерпола, 'АИ, согласуются с действующей нормативной базой и обеспечивают юзыск АМТС как при проведении оперативных мероприятий (по горя-мм следам), так и при регистрации АМТС.*

4. Децентрализация построения (8-9 МРЦ). базирование на ЛВС iet Ware и терминалах, связанных средствами коммуникации (телег->афные. телефонные общего пользования каналы, "Искра") позволяют >ационально решить задачи синтеза системы.

Необходимым условием нормального функционирования МРЦ для' >еализации запросного режима является подключение к системе 6-8 •елефонных каналов, работающих в режиме "серийного номера". В itom случае нижняя граница вероятности реализации запроса с пер-юй попытки находится в пределах 0,74-0,86, с первой или второй -1,86-0,98. '

5. Шлюзование АИПС "Розыск" с "Автопоиском" и региональными ¡истемами может быть обеспечено тремя предлагаемыми методами, |ростейший из которых - включение в региональные ЛВС связной [ЭВМ, использование предложенного языка запросов и • формируемого ;пециальным образом" транспортного (текстового) файла ("Пат -|уль"-Москва. РЭО Московской обл.).

6. За период опытной эксплуатации развернуто 5 межрегиональных центров: "Центр". "Кавказ", "Средняя Волга", "Нижняя Волга", "Сибирь", к которым подключено 40 регионов (ГАИ МВД,УВД). Исполнено 49 200 запросов и установлено более 1100 автомобилей. Только за первое полугодие 1993 г., в том числе с использованием средств АИЛС "Розыск", удалось добиться увеличения на 19,6% (по сравнению с аналогичным периодом прошлого года) количества разысканных транспортных средств.

7. Дальнейшие исследования по теме целесообразно сосредоточить на разработке системных аспектов построения федеральной АИПС ГАИ.

Список публикаций по теме 0иссертации

1. Ольховников D.H. Основные направления компьютеризации службы Госавтоинспекции //Проблемы совершенствования деятельности Государственной автомобильной инспекции России. М., 1993. С. 3-19. (Тр. НИЦ ГАИ МВД России).

2. Требования к информационному взаимодействию компьютерных систем подразделений ГАИ с АИПС "Розыск" / Под ред. Ю.Н. Ольхов-никова. М.: НИЦ ГАИ МВД России, 1994,- 96 с.

3. Ольховников Ю.Н. Синтез автоматизированной информационно-поисковой системы розыска автотранспорта. М.: МГИЭМ, Припринт, 1994.-14 с.

Подписано к печати 10.05.94 Зав.89 Тир.100 Объём I п.л.

МГИЭМ, Москва, М.Пионерская ул.,12