Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2009
|
| Назва видання: | Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/26963 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту / О.К. Юдін, О.Л. Яковенко // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2009. — Вип. 50. — С. 73-80. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-26963 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-269632011-09-30T12:18:52Z Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту Юдін, О.К. Яковенко, О.Л. 2009 Article Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту / О.К. Юдін, О.Л. Яковенко // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2009. — Вип. 50. — С. 73-80. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. XXXX-0067 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/26963 681.3 uk Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Юдін, О.К. Яковенко, О.Л. |
| spellingShingle |
Юдін, О.К. Яковенко, О.Л. Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України |
| author_facet |
Юдін, О.К. Яковенко, О.Л. |
| author_sort |
Юдін, О.К. |
| title |
Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту |
| title_short |
Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту |
| title_full |
Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту |
| title_fullStr |
Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту |
| title_full_unstemmed |
Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту |
| title_sort |
сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту |
| publisher |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/26963 |
| citation_txt |
Сучасні технології організації автоматизованої системи управління транспорту / О.К. Юдін, О.Л. Яковенко // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2009. — Вип. 50. — С. 73-80. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
| series |
Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT ûdínok sučasnítehnologííorganízacííavtomatizovanoísistemiupravlínnâtransportu AT âkovenkool sučasnítehnologííorganízacííavtomatizovanoísistemiupravlínnâtransportu |
| first_indexed |
2025-07-02T22:19:17Z |
| last_indexed |
2025-07-02T22:19:17Z |
| _version_ |
1836575367885750272 |
| fulltext |
73© О.К. Юдін, О.Л. Яковенко
УДК 681.3
О.К. Юдін, О.Л. Яковенко
СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ ОРГАНІЗАЦІЇ АВТОМАТИЗОВАНОЇ
СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ТРАНСПОРТУ
Вступ
Розвиток транспортної галузі, досягнення при цьому стратегічних цілей
- можливо тільки на основі сучасних інфраструктур, об'єднаних у єдиний
інформаційно-комунікаційний простір транспортної галузі. Інтегрований
інформаційний простір повинний забезпечити інформаційну й
функціональну взаємодію окремих видів транспорту між собою в сучасному
процесі організації перевезень з метою підвищення ефективності економічної
та національної складової держави.
У зв'язку із цим необхідний перехід до нової, більш потужної
автоматизованої системи управління (АСУ) транспорту для реалізації
ефективних процесів та автоматизованих механізмів управління
пасажирськими й вантажними перевезеннями. Сучасні АСУ, повинні
забезпечити можливість оперативно й ефективно реагувати на всі зміни, що
відбуваються у процесі реалізації й плануванні перевезень із урахуванням
ринкових факторів. Особливу увагу заслуговують завдання підвищення
швидкодії обробки й передачі інформаційних потоків АСУ для прийняття
якісних рішень в зазначені часові терміни.
Постановка задачі
Метою даної статті є обґрунтування структурно-логічно схеми
автоматизованої системи управління транспортом з урахуванням
характеристик процесів та сучасних методів обробки й передачі даних, що
впроваджуються з метою забезпечення заданого ступеня вірогідності
інформації, швидкодії обчислювальних процесів, швидкості передачі
інформації для забезпечення якісного процесу прийняття рішень.
Визначення цілей й задач даної АСУ, а також провести класифікацію
інформаційних потоків, що обробляються зазначеною системою.
Розробити технології створення підсистеми стиску даних на основі
методів двоознакового структурного кодування й декодування, що повинна
забезпечити необхідний час обробки й неспотворену передачу визначених
обсягів інформації сформованих від різних джерел (відеодані, аудіо, текстові
дані, телеметричні дані, архіви, файли графічних форматів). Обґрунтувати
роль і місце підсистеми стиску інформаційних потоків сучасних АСУ.
Аналіз функціональних вузлів структури АСУ транспорту
Структурна схема АСУ транспорту є багатофункціональною системою,
що поєднує рішення багатьох складних завдань, які відносяться, як до
забезпечення технологічних процесів, так і до управління виробничо-
74
господарською діяльністю. До автоматизованих систем управління
технологічними процесами на транспорті можна віднести:
− автоматизовані системи збору, обробки й передачі інформаційних
потоків з метою прийняття рішень;
− автоматизовані системи керування вузлами залізниці,
− автоматичні системи реєстрації й обліку вантажів,
− автоматизовані системи відображення оперативної інформації й т.д..
Будь-яка АСУ складається з: функціональної й забезпечуючої частин (1).
Функціональна частина АСУ ЗТ може містити :
1. підсистему техніко-економічного планування робіт і розвитку
залізниць, що вчасно й високоякісно розробляє довгострокові плани розвитку
й роботи транспорту й контролює хід їхнього виконання.
2. підсистему нормування перевізного процесу, що забезпечує
розрахунки для складання технологічних документів тривалої дії, що
організують експлуатаційну роботу залізниць, низових підрозділів і мережі в
цілому, а також аналізу їхнього виконання.
3. підсистему оперативного керування перевізним процесом, що
вдосконалює оперативне управління поїзною й вантажною роботою на основі
ефективного використання пропускних здатностей і рухомого поїзда.
4. підсистему управління вантажною й комерційною роботою.
5. підсистему управління пасажирськими перевезеннями. Дана
підсистема вирішує завдання: у реальному масштабі часу й завдання
оперативного планування пасажирських перевезень.
6. підсистема керування локомотивним господарством.
Зміст функціональної частини підсистеми складається з наступних
комплексів
− аналіз технічного стану тягового рухомого поїзда (ТРП);
− планування ремонту ТРП, включаючи складання плану ремонту ТРП
на всіх рівнях керування; автоматизоване ведення поїздів; керування
матеріально-технічним постачанням;
− нормування й планування роботи локомотивних бригад; планування
й нормування палива й електроенергії на тягу поїздів; планування
виробничо-фінансової діяльності локомотивного господарства;
− планування розвитку об'єктів локомотивного господарства.
Функціональна частина АСУ ЗТ, також може містити в собі підсистеми:
управління експлуатацією й ремонтом вагонів, управління резервуванням
місць, управління пристроями електропостачання й енергетики, керування
експлуатацією й ремонтом шляхів, керування капітальним будівництвом,
зведеного оперативно-статистичного обліку й звітності, матеріально-технічне
забезпечення, управління фінансовою діяльністю й т.д. (5).
Метою підсистем забезпечення є забезпечення вирішення завдань
функціональних підсистем АСУ.
75
Класифікація інформаційних потоків в АСУ транспорту
Інформаційні потоки можна класифікувати, як: спеціального
призначення, забезпечуючі рішення стратегічних завдань управління (рис. 1).
Рис. 1. Класифікація інформаційних потоків АСУ транспорту
Поряд зі стратегічними завданнями, дана інформація може служити й
для прийняття оперативних рішень по управлінню транспортною системою:
різко змінюються аномальні або атмосферні явища, пожежна небезпека,
екологічні катастрофи й аварійні ситуації в зоні великих транспортних вузлів
і т.д..
На основі відеоінформаційної взаємодії можливо організувати
одержання наступних інформаційних потоків про: кордони, розміри хмарних
й атмосферних фронтальних зон; зони опадів і їхню інтенсивності;
зародження й еволюцію циклонів; стан моря, зони штормів; радіаційний
баланс Землі, температуру морської поверхні й поверхні суши, висоту й
напрямок хвиль; швидкість й напрямку приводного вітру, а також про
положення, розміри й характеристики хмарних структур; тропічні циклони,
шторми, зони опадів; теплові аномалії на поверхні суши; види лісової й
сільськогосподарської рослинності й динаміки їхньої зміни; стан й динаміку
розвитку лісових масивів, інформацію про пожежну небезпеку в лісах; стан
штучних будов на ЖД транспорті, переїзди, транспортні магістралеі; стан
ділянок нафтогазопроводу у вузлах перетинання або в безпосередній
близькості від транспортних магістралей й. т.д.
Крім спеціальних інформаційних потоків, можна виділити другий клас –
стандартних, що можуть бути призначені для рішення тактичних завдань в
АСУ транспорту. До них належать інформаційні потоки від:
− стаціонарних датчиків відео спостереження транспортних вузлів
і магістралей;
− датчиків відео спостереження на рухомих об'єктах;
− датчиків контролю стану рухомих об'єктів;
− датчиків контролю поїзних і диспетчерських пунктів;
− датчиків контролю навантаження, вивантаження;
− вимірювальних датчиків транспортних вузлів і магістралей;
− датчиків енергопостачання;
− датчиків об'єктів контролю транспортних вузлів і магістралей;
76
− систем відображення інформації й т.д.
Заснована на сучасних програмувальних контролерах, що прийшли на
зміну релейним схемам, АСУ транспорту з підсистемою стиску даних, зможе
забезпечити централізоване керування стрілочними переводами, сигналами, а
також дозволить диспетчерським центрам в автоматичному режимі й у
реальному масштабі часу, здійснювати й контролювати всі маневрові й поїзні
роботи. Така система дозволить значно підвищити вагонообіг підприємства,
знизити виробничі витрати за рахунок оптимізації процесів формування
поїздів і управління їхнім рухом (6) .
До третього класу даних в АСУ транспорту можна віднести –
інформаційні потоки, що забезпечують, отримані в результаті обробки й
відображення даних в автоматизованих підсистемах: техніко-економічного
планування; управління технічною підготовкою виробництва; управління
матеріально-технічним постачанням; управління збутом і реалізацією
продукції; управління якістю; бухгалтерського обліку й ін.
Роль підсистеми структурного кодування даних в АСУ транспорту.
Однією із пріоритетних характеристик ефективного функціонування
АСУ транспорту - є своєчасна обробка, підвищення ступеня повноти і якості
інформації, доведення необхідної кількості корисних даних із заданим
ступенем вірогідності до споживача (3).
На даний момент, обсяги інформаційних потоків в інформаційно-
телекомунікаційних мережах АСУ на кілька порядків перевищують
швидкість передачі даних по каналі зв'язку. Це є однією з основних
проблемних функціонування автоматизованих систем обробки інформації й
управління.
Таким чином, є очевидною необхідність впровадження підсистеми
стиснення даних на основі двоознакового структурного кодування в АСУ.
Підсистема стиску інформаційних потоків повністю відповідає поставленим
вимогам і призначена для підвищення якості прийняття рішень й
ефективності роботи АСУ.
До складу підсистеми стиснення даних, на основі двоознакового
структурного кодування й декодування інформаційних потоків, входять
наступні підсистеми: інформаційне забезпечення; математичне забезпечення;
програмне забезпечення; технічне забезпечення.
Інформаційне забезпечення – це сукупність даних або інформаційних
потоків, необхідних для рішення функціональних завдань АСУ транспорту,
організованих у вигляді баз і банків даних. Підсистема спрямована на
обробку будь-якого типу даних, а також забезпечення їхнього зберігання в
зручному для баз даних виді, включаючи бази даних космічного сегмента
(обсяг W=192 Гбіт) і базового наземного сегмента АСУ (обсяг W=13 Тбайт).
Підсистема стиснення інформаційних потоків на базі двоознакового
структурного кодування призначена для використання на всіх рівнях АСУ ЗТ
(рис. 2).
77
Суть структурного кодування полягає у формуванні коду-номера всієї
двійкової послідовності із заданим значенням структурної ознаки. Найбільш
інформативними структурними ознаками є вектор S заборон появи на певній
позиції одиничного елемента ( { }, 1,iS s i m= = ; is - ознака заборони появи на
i -й позиції одиничного елемента; якщо 0is = , то на i -й позиції заборонена
поява одиниці й навпаки) і кількість серій одиниць ϑ у двійковій
послідовності. Приклади двійкових послідовностей для різних значень ϑ і
для вектора {1;1;1;0;1 }S = наведені в табл. 1 (2).
Рис.2. Структура підсистеми, що забезпечує, стиснення даних
Кодування з урахуванням заборон на позиції одиниць відповідає
структурному поданню інформаційного потоку двійкових даних. Однак,
вираз - структурне подання, більше й точніше відображає фізичний зміст
розглянутих нами процесів. У цьому випадку двійкове число розглядається
як структурне число, елементи якого приймають значення {0; 1} . Тоді
основи двійкового структурного числа знаходяться за формулою 1i isλ = + ,
де 1,i m= . У цьому випадку позиції i , для якої заборонена поява 1,
відповідає 1iλ = й 0is = . Приклад кодів-номерів ( , )N m Λ для двійкових
структурних чисел приведений у табл. 1.
Перевагами методів кодування з урахуванням вектора обмежень S є:
відносно невелика кількість операцій на обробку; підвищення ступеня
стиснення сжk з ростом кількості позицій із забороною появи одиничних
елементів (4).
Основним недоліком такого кодування є різке зниження ступеня
стиснення при зменшенні кількості заборон на появу одиничних елементів і
при збільшенні довжини двійкової послідовності. Ступінь стиснення
залежно від ступеня насиченості одиничними елементами змінюється від 1,2
до 2,5 разів.
Перевагами кодування даних з урахуванням обмеженої кількості серій
одиниць ϑ є: зменшення залежності ступеня стиснення від закону розподілу
й від довжини серії однакових двійкових елементів; можливість підвищення
78
ступеня стиснення зі збільшенням одиничних елементів і з ростом довжини
двійкової послідовності; відносно невеликою кількістю операцій на
знаходження кількості серій одиниць.
Основними недоліками є: відсутність паралельної схеми кодування;
можливі варіанти зменшення ступеня стиснення навіть при зменшенні
одиничних елементів. Ступінь стиснення залежно від кількості серій
одиниць змінюється від 1,3 до 3 разів. Існують двійкові послідовності, для
яких виконується нерівність ( , ) ( , )N m N m ϑΛ ≤ і навпаки
( , ) ( , )N m N m ϑΛ ≥ . Звідси треба, що для підвищення ступеня стиснення
двійкових даних без внесення погрішності й зниження часу обробки потрібно
сформувати двійкові масиви й розробити кодування, що враховує одночасно
закономірності в напрямку стовпців по кількості серій одиниць, а в напрямку
рядків - на позиції з можливою появою одиничного елемента:
0 i j ia s≤ ≤ ;
1
max{ }i i jj n
s a
≤ ≤
= ; ; {0;1}ij ia s ∈ ; (1)
1,( )ij ji maν ϑ
=
= , (2)
де ija - i j -й елемент двійкового масиву;
1
max{ }i jj n
a
≤ ≤
- оператор
обчислення обмеження на позиції з можливою появою одиниць; jϑ -
кількість серій одиниць для j -го стовпця; 1,( )ij i maν
=
- оператор обчислення
кількості серій одиниць для стовпців двійкового масиву.
Таким чином, необхідно застосовувати кодування двійкових даних, на
які одночасно накладені структурні обмеження на кількість одиничних серій і
на позиції із забороною появи одиничних елементів.
Реалізація програмно-апаратного комплексу підсистеми стиску даних на
базі двоознакового структурного кодування, забезпечує реальний внесок у
досягнення ефективності функціонування АСУ транспорту на основі
фіксованого часу обміну оперативною інформацією, її вірогідності для
інтервального регулювання руху поїздів на перегонах зі зверненням
вантажних, пасажирських і високошвидкісних транспортних потоків.
Таким чином, структурно-логічна схема АСУ транспорту з урахуванням
впровадження підсистеми стиснення інформаційних потоків може
забезпечити: ефективне керування транспортними засобами (авіаційним,
залізничним, автомобільним, морським, річковим); підвищити рентабельність
перевезення пасажирів і вантажів; ефективну роботу міністерства транспорту
й зв'язку, його відомств і великих промислових підприємств транспорту;
інтеграцію інформаційних мереж АСУ транспорту в єдиний інформаційний
простір; інтеграцію інформаційних мереж АСУ транспорту в єдину систему
корпоративного управління, безпеку й ефективність функціонування
транспортного комплексу України. Пропонуєма АСУ транспортом показана
на рис. 3.
79
Рис.3. Структурно-логічна схема АСУ транспортом
80 © Г.В.Лисиченко, Ю.Л.Забулонов, Е.Г.Ревунова, В.М.Буртняк
Висновки
Обґрунтовано структурно-логічну схему функціонування
автоматизованих систем керування на транспорті залежно від характеристик
процесів обробки й передачі даних. Установлено цілі й завдання даної АСУ,
основними з яких є: забезпечення заданого ступеня вірогідності інформації,
швидкодія обчислювальних процесів, швидкість передачі інформації для
забезпечення процесу прийняття рішень.
Обґрунтовано роль і місце підсистеми стиску інформаційних потоків на
основі двоознакового структурного кодування й декодування даних.
Запропоновані інформаційно-телекомунікаційні технології сучасних АСУ,
забезпечують необхідний час обробки й передачі обсягів інформації,
сформованих від різних джерел (відеодані, аудіо, текстові дані, телеметричні
дані, архіви, файли графічних форматів). Це є однією з переваг
функціонування автоматизованих систем управління на базі двоознакового
структурного кодування.
1. Азарсков В. Н. Надежность систем управления и автоматики: учебное пособие .-
К.: НАУ, 2004. -164 с.
2. Бабак В.П., Василенко В.С., Юдін О.К. Оцінка впливу параметрів каналу зв’язку
на відносну швидкість обміну даними // Вісник НАУ.– 2005. – №4 (26). - С. 3-7.
3. Баранник В.В., Юдин А.К. Востановление двоичных полиадических чисел с
ограниченным количеством серий единиц // Радиоэлектроника и информатиика. - Х.:
ХНУРЭ, 2005. - №4(33) . - С. 95-102
4. Баранник В.В., Юдин А.К. Двопризнаковое структурное кодирование массивов
двоичных данных // Автоматизированные системы управления и приборы
автоматики.- Х.:ХНУРЭ, 2005. - №133. – C. 64-72
5. Юдін О.К. Кодування в інформаційно-комунікаційних мережах:-Монографія. - К.:
НАУ, 2007.-308с.
6. Горелов Г.В., Кудряшов В.А., Шмытинский В.В. и др. Телекоммуникационные
технологии на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов ж. - д. транспорта / /
Под ред. Г.В. Горелова. — М.: УМК МПС России, 1999. — 576 с.
Поступила 5.02.2009р.
УДК 539.108
Г.В.Лисиченко, д.т.н., Ю.Л.Забулонов, д.т.н., Е.Г.Ревунова, к.т.н.,
В.М.Буртняк , к.т.н.
СТОХАСТИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯРИЗАЦИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ
The mathematical method of decision of task of increase of exactness of
localization of prostranstvenno-raspredelennykh sources of radiation contamination
and renewal of parameters of function of superficial closeness of gamma-radiation is
|