Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами
In the article a mathematical case informative streams frame is resulted in the distributed systems of control after radiation materials. A model is simplified by the process of realization of the tasks decided in the system
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2009
|
| Schriftenreihe: | Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/27072 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами / Ю.Л. Забулонов, В.М. Буртняк // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2009. — Вип. 53. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-27072 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-270722011-09-28T12:41:29Z Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами Забулонов, Ю.Л. Буртняк, В.М. In the article a mathematical case informative streams frame is resulted in the distributed systems of control after radiation materials. A model is simplified by the process of realization of the tasks decided in the system 2009 Article Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами / Ю.Л. Забулонов, В.М. Буртняк // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2009. — Вип. 53. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. XXXX-0067 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/27072 621.3.089 ru 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 |
Russian |
| description |
In the article a mathematical case informative streams frame is resulted in the distributed systems of control after radiation materials. A model is simplified by the process of realization of the tasks decided in the system |
| format |
Article |
| author |
Забулонов, Ю.Л. Буртняк, В.М. |
| spellingShingle |
Забулонов, Ю.Л. Буртняк, В.М. Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України |
| author_facet |
Забулонов, Ю.Л. Буртняк, В.М. |
| author_sort |
Забулонов, Ю.Л. |
| title |
Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами |
| title_short |
Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами |
| title_full |
Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами |
| title_fullStr |
Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами |
| title_full_unstemmed |
Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами |
| title_sort |
математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами |
| publisher |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/27072 |
| citation_txt |
Математическая модель управления информационными потоками в распределенных системах контроля за ядерно-радиационными материалами / Ю.Л. Забулонов, В.М. Буртняк // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2009. — Вип. 53. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Г.Є.Пухова НАН України |
| work_keys_str_mv |
AT zabulonovûl matematičeskaâmodelʹupravleniâinformacionnymipotokamivraspredelennyhsistemahkontrolâzaâdernoradiacionnymimaterialami AT burtnâkvm matematičeskaâmodelʹupravleniâinformacionnymipotokamivraspredelennyhsistemahkontrolâzaâdernoradiacionnymimaterialami |
| first_indexed |
2025-07-02T22:19:33Z |
| last_indexed |
2025-07-02T22:19:33Z |
| _version_ |
1836575384256118784 |
| fulltext |
УДК 621.3.089
Забулонов Ю.Л., д.т.н., Буртняк В.М., к.т.н., Институт геохимии окружающей
среды НАН и МЧС Украины
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ
ИНФОРМАЦИОННЫМИ ПОТОКАМИ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ
СИСТЕМАХ КОНТРОЛЯ ЗА ЯДЕРНО-РАДИАЦИОННЫМИ
МАТЕРИАЛАМИ
In the article a mathematical case informative streams frame is resulted in the
distributed systems of control after radiation materials. A model is simplified by
the process of realization of the tasks decided in the system
Имеющиеся ресурсы радиоактивного сырья и ядерные материалы (РМ)
атомной энергетики Украины в сочетании с низким уровнем их контроля при
хранении и транспортировке можно рассматривать как возможный
вероятный источник ядерно-радиационного терроризма (ЯРТ).
Вопросы защиты от вероятного применения РМ в террористических
актах актуальны не только для безопасности Украины, но и для
международной безопасности в целом. Поэтому стабильное и качественное
наблюдения за объектами с РМ является определяющим условием
безопасности населения и окружающей среды.
Для эффективного контроля за объектами с РМ в рамках системы
обеспечения безопасности объектов ядерного топливного цикла любого
уровня, применяются системы автоматического контроля и слежения
(САКС). САКС может быть определена как совокупность подсистем или
элементов, интегрированных в единый комплекс для прогноза, обнаружения
и предотвращения совершения террористических актов с целью обеспечения
безопасности особо опасных объектов с РМ. Основным элементом САКС
является автоматизированный мобильный модуль непосредственного
наблюдения и контроля за объектом с РМ.
Для повышения ответственности за принятые решения организация
занимающаяся эксплуатацией САКС стремится возложить на нее решение
как можно большего числа различных задач по оценке состояния
контролируемого объекта. Такие задачи будем называть прикладными.
Возрастание количества прикладных задач и увеличения их сложности
проводит соответственно к увеличению времени задержки получения
результатов наблюдения, что может нанести ущерб, который значительно
превышает положительный эффект от использования САКС.
Необходимость сокращения времени получения результатов
наблюдения за контролируемым объектом является основной причиной
поиска новых способов и разработки средств, направленных на повышение
эффективности САКС. Одним из способов сокращения времени получения
результатов наблюдения является применение эффективных средств
управления данными в САКС.
Для оптимальной организации вычислений в мобильном модуле
системы автоматизированного контроля и наблюдения за
нераспространением ядерных и радиоактивных материалов построим и
исследуем модель управления данными.
Введем следующие определения.
Определение 1. Виртуальный набор данных – это структура данных, над
которой определен некоторый логический механизм сбора и хранения
данных, обеспечивающий произвольный метод доступа к ним и обладающий
свойствами:
Возможностью неограниченного накопления данных;
Возможностью одновременного доступа к виртуальному набору
данных произвольного числа решаемых задач, когда возникает
необходимость обмена данными между задачами.
Определение 2. Выборка – это массив информации определенной структуры,
полученный в результате выбора некоторых (требуемых) элементов
виртуального набора данных или в результате решения задачи обработки.
Определение 2. Вектор состояния объекта - это вектор параметров, который
характеризует состояние контролируемого объекта с РМ, получаемый в
результате измерений и обработки измерительной информации.
Процесс взаимодействия решаемых задач удобно представить в виде
следующей модели. Пусть во время проведения наблюдений над
контролируемым объектом и получения вектора его состояния требуется
решить множество задач
Очевидно, что для решения i-ой задачи требуется некоторая
исходная выборка Wi из всего виртуального набора данных
В результате решения этой задачи создается результирующий массив
(выборка) и помещается в виртуальный набор данных. Таким образом,
существуют два типа выборок – первичные и вторичные. Тройку <данные,
выборки, задачи> можно представить в виде планарного орграфа с
соответствующими тремя иерархическими уровнями вершин. Первый
уровень – данные, следующий – выборки и верхний – задачи (рис. 1).
Связь между данными, выборками и задачами можно описать следующими
функциями инцидентности:
, (1)
Функция инцидентности принимает значение, равное единице, при
существовании связи между соответствующими уровнями орграфа, в
противном случае – равна нулю. Поскольку задача решается на выборке и в
результате решения создается выборка, то вершины типа Z связываются
только с вершинами типа W. Поскольку выборки создаются с виртуального
набора данных, то вершины типа W связаны с вершинами типа D.
Непосредственной связи между вершинами тапа D и Z не существует.
Данный граф не содержит петель.
Рис. 1. Модель системы управления информационными потоками.
На наборе выполняются следующие условия:
(2)
(3)
(4)
(5)
Условие (2) показывает, что в системе существуют задачи, которые получают
набор данных из внешнего окружения. Вершины, для которых выполняется
условие (2) являются моделями векторов наблюдения охраняемого объекта
(прием данных от датчиков). Условие (3) показывает, что в системе не
создается ни одной пустой выборки. Вершины, для которых выполняется
условие (4), - тупиковые (вершины из которых не выходит ни одного нового
ребра). Над виртуальным набором данных , определенным в такой вершине,
выполняются функции регистрации или отображения информации. Условие
(5) показывает, что решаемые в системы задачи используют только данные,
принадлежащие системе.
В предложенной модели управления данными находит свое отражение
способ построения вычислительного процесса, который состоит в
синхронизации задач, выполняемой по запросам данных. Основный принцип
этого способа заключается в прохождении отдельных блоков данных от
некоторого преобразующего оператора к следующему с помощью
расположенного в оперативной памяти буфера. Соответствие между
данными и набором объектов, определенных моделью, отображается в САКС
следующим образом: узел ориентированного графа соответствует объекту, а
дуга соответствует ссылке или указателю на объект.
Анализ разработанной модели показывает следующее. Получаемые в
задачах ввода и предварительной обработки структурированные
определенным образом массивы измерительной информации передаются на
временное хранение в виртуальный набор данных. Здесь эти массивы могут
подвергаться многочисленным обработкам, в результате которых они
неоднократно модифицируются. По наступлении некоторого события Ci
рассматриваемый метод обработки предполагает решить соответствующую
этому событию задачу Zi – определения оценки вектора состояния
испытываемого объекта. Для решения задачи Zi потребуется входная
информация. Передача такой информации заключается в получении выборки
данных из виртуального набора данных (уровень 2) и пересылка последней
задаче (уровень 3). Согласно модели, для случая, когда некоторая выборка
используется несколькими задачами подготовка такой выборки
осуществляется только один раз для всех задач одновременно. По
завершению передачи сохранившийся виртуальный набор данных может
быть снова использован и модифицирован.
Частота получения выборок и передача их задачам зависит от частоты
наступлений событий, которыми определяются начала решения задач.
Сохранность первичной информации в виртуальном наборе данных зависит
от количества решаемых задач обработки и времени, требуемого для их
решения. По истечении этого периода времени первичная информация
уничтожается и на ее место записывается вновь поступившая информация.
На уровне выборок информация сохраняется до тех пор, пока не
осуществится ее передача всем задачам-потребителям. На уровне задач
выборка остается до истечения срока хранения, после чего она уничтожается.
В результате проведенных вычислений задачи формируют вторичные
выборки, которые также помещаются в виртуальный набор данных. Таким
образом решается проблема передачи информации из одной задачи в другую.
Виртуальный набор данных необходимо периодически записывать на
магнитный носитель во избежание потерь информации при ограниченном
наборе используемой памяти. Период записи определяется частотой
наступления событий и подчинен критерию – любое событие, произошедшее
в системе, и любой полученный вычислительный результат должен быть за
документирован.
Основное назначение виртуального набора данных – обеспечить без
избыточное хранение информации и доступ к ней различных категорий
пользовательских программ. Под без избыточным понимается такое хранение
информации, когда исключается дублирование одних и тех же сведений в
различных массивах и все сведения объединяются в единую систему под
общим управлением.
Поскольку для решения различных прикладных задач может
потребоваться различный состав и структура исходной информации, то
разработанная модель обеспечивает независимость структур данных,
полученных в процессе проведенных измерений от прикладных программ.
Структуры, необходимые прикладным программам формируются
автоматически программными средствами в виде выборок.
Включение в выборки дополнительных данных из виртуального набора,
изъятие из них данных и обновление информации об объектах «датчики» не
приводят к изменениям ранее составленных программ. Не оказывают
влияние на прикладные программы и любые изменения в физической
структуре данных. Следовательно, модель обеспечивает независимость
прикладных программ как от изменений логической структуры данных, так и
от изменений их физической структуры.
Модель отвечает принципу независимости логической структуры
данных от физической. Этой принцип позволяет оградить разработчиков
программ от необходимости знать физическую структуру данных. Более
того, разработчик может не знать и логическую структуру виртуального
набора данных (она известна лишь системе управления данными). Переход
от логической структуры виртуального набора данных к структуре,
необходимой разработчику, выполняется автоматически с помощью системы
управления данными.
В состав концепции виртуального набора данными входит также
принцип разграничения доступа к информации. Этот принцип позволяет
сохранить целостность виртуального набора данных и его поддержание в
актуальном состоянии, обеспечивает соблюдение установленного порядка
использования данных.
Концепция виртуального набора данных направлена прежде всего на
централизацию процессов управления данными в ММ, на уменьшение
трудозатрат разработчиков прикладных программ, связанных с их
подготовкой и обновлением, и на обеспечение информационной
совместимости прикладных программ.
Приведенная модель и условия (2 – 5) однозначно описывают
организацию взаимодействия решаемых в системе задач на основе
виртуального набора данных. Для построения системы управления данными
при проведении наблюдений за контролируемым объектом требуется
практически реализовать такое описание, учитывая фактор реального
времени.
1. Забулонов ю.Л., Буртняк В.М. Система контролю і стеження за зберіганням
ядерних матеріалів. // Зб. наук. ін. Інституту проблем моделювання в енергетиці
НАНУ. „Моделювання та інформаційні технології”– До., 2008. - Віп. 47. – С.107-
118.
2. Зуев В.И., Крюков В.М., Легоньков В.И. Управление данными в вычислительном
эксперименте. М.: Наука, 1986, - 156 с.
3. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978, - 432 с.
|