АИС: что такое и где используется? Автоматизированная информационная система.
информационный управление автоматизированный
Автоматизированная информационная система (АИС) - это комплекс, который включает компьютерное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение, лингвистические средства, информационные ресурсы, предназначенных для сбора, подготовки, хранения, обработки и предоставления информации, а также системный персонал, обеспечивающий поддержку динамической информационной модели некоторой части реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователей и для принятия решений.
АИС объединяет следующие составляющие:
Языковые средства и правила, используемые для отбора, представления и хранения информации, для отображения картины реального мира в модель данных, для представления пользователю необходимой информации;
Информационный фонд системы;
Способы и методы организации процессов обработки информации;
Комплекс программных средств, реализующих алгоритмы преобразования информации;
Комплекс технических средств, функционирующих в системе;
Персонал, обслуживающий систему.
Любая АИС функционирует в окружении внешней среды, являющейся для АИС источником входной и потребителем выходной информации. В пределах АИС, начиная со входа в систему и кончая выходом из нее, информационный поток проходит несколько этапов обработки.
С помощью АИС обеспечивается многовариантность расчетов, принимаются рациональные управленческие решения, в том числе в режиме реального времени, организуется комплексный учет и экономический анализ, достигаются достоверность и оперативность получаемой и используемой в управлении информации и т.д.
Основная цель АИС - хранение, обеспечение эффективного поиска и передачи информации по соответствующим запросам для наиболее полного удовлетворения информационных запросов большого числа пользователей.
К основным принципам автоматизации информационных процессов относят: окупаемость, надежность, гибкость, безопасность, дружественность, соответствие стандартам.
Окупаемость означает затрату меньших средств, на получение эффективной, надёжной, производительной системы, возможностью быстрого решения поставленных задач. При этом считается, что срок окупаемости системы должен составлять не более 2-5 лет.
Надежность достигается использованием надёжных программных и технических средств, использования современных технологий. Приобретаемые средства должны иметь сертификаты и (или) лицензии.
Гибкость означает легкую адаптацию системы к изменению требований к ней, к вводимым новым функциям. Это обычно достигается созданием модульной системы.
Безопасность означает обеспечение сохранности информации, регламентация работы с системой, использование специального оборудования и шифров.
Дружественность заключается в том, что система должна быть простой, удобной для освоения и использования (меню, подсказки, система исправления ошибок и др.).
АИС разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков, относящихся как к системе в целом, так и к отдельным ее элементам. Каждая АИС ориентирована на ту или иную предметную область. Под предметной областью понимают область проблем, знаний, человеческой деятельности, имеющую определенную специфику и круг фигурирующих в ней предметов. При этом каждая автоматизированная система ориентирована на выполнение определенных функций в соответствующей ей области применения. Выделяются четыре типа АИС:
1. Охватывающий один процесс (операцию) в одной организации.
2. Объединяющий несколько процессов в одной организации.
3. Обеспечивающий функционирование одного процесса в масштабе нескольких взаимодействующих организаций.
4. Реализующий работу нескольких процессов или систем в масштабе нескольких организаций.
При создании АИС целесообразно максимально унифицировать организуемые системы (подсистемы) для удобства их распространения, модификации, эксплуатации, а также обучения персонала работе с соответствующим ПО. Разработка АИС предполагает выделение процессов, подлежащих автоматизации, изучение их, выявление закономерностей и особенностей (анализ), что способствует определению целей и задач создаваемой системы. Затем осуществляется внедрение необходимых информационных технологий (синтез). Для успешного проведения проектно-организационных работ рекомендуется выявить несколько прототипов проектируемого объекта и устанавливаемых на нём программно-технических средств. На их основе разработать несколько вариантов. Затем из них выбирают альтернативные, из которых наконец - наилучшее решение.
В АИС обычно применяются автоматизированные рабочие места (АРМ) на базе персональных ЭВМ, распределённые базы данных, программные средства, ориентированные на конечного пользователя.
Основное назначение автоматизированных информационных систем не просто собрать и сохранить электронные информационные ресурсы, но и обеспечить к ним доступ пользователей. Одной из важнейших особенностей АИС является организация поиска данных в их информационных массивах (базах данных). Поэтому АИС практически являются автоматизированными информационно-поисковыми системами (АИПС) - программный продукт, предназначенный для реализации процессов ввода, обработки, хранения, поиска, представления данных т. п. АИПС бывают фактографическими и документальными.
1) Фактографические АИПС обычно используют табличные реляционные БД с фиксированной структурой данных (записей).
2) Документальные АИПС отличаются неопределённостью или переменной структурой данных (документов). Для их разработки обычно применяются оболочки АИС.
Способами обеспечения автоматизированных информационных систем и их технологий являются программное, техническое, лингвистическое, организационное и правовое обеспечение, используемые или создаваемые при проектировании информационных систем и обеспечивающие их эксплуатацию.
1) Программное обеспечение представляет инструментальную среду программистов, прикладные программы для соответствующих ЭВМ и установленные на них операционные системы. Это языки программирования, операционные системы, сетевое программное обеспечение, редакторы (текстовые, связей, табличные и др.), библиотеки программ, трансляторы, утилиты и др. Главными среди них являются программные комплексы АИС - системы управления базами данных (СУБД). Их оболочки - это автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС) широкого применения.
2) Техническое обеспечение АИС включает средства ввода, обработки, хранения, поиска и передачи / приёма информации. Ввод, обработка и хранение данных - стандартные составляющие ЭВМ. Поиск информации осуществляется на основе использования специального ПО. Средства передачи информации представляют собой сетевое и телекоммуникационное оборудование ЭВМ, системы и средства связи.
3) К лингвистическому обеспечению обычно относят:
Типы, форматы, структура информации (данных, записей, документов);
Языковые средства описания (ЯОД, словари данных) и манипулирования данными (ЯМД);
Классификаторы, кодификаторы, словари, тезаурусы и т.п.
4) В состав организационного обеспечения АИС входят структурные подразделения организации, её использующей, осуществляющие управление технологическими процессами и поддержку работоспособности системы, а также документация для обеспечения эксплуатации и развития системы.
5) Правовое обеспечение АИС - это совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при создании и функционировании АИС. На этапе разработки АИС оно включает нормативные акты, связанные с договорными отношениями разработчика и заказчика системы, с регулированием отклонений процесса разработки системы, с обеспечением процесса разработки различными ресурсами. На этапе эксплуатации системы - определяет её статус в процессе управления, правовые положения компетенции отдельных структур АИС и организации их деятельности, порядок создания и использования информации в АИС, правовое обеспечение безопасности функционирования АИС. Правовое обеспечение включает нормативные документы, регламентирующие деятельность АИС.
Примерная схема АИС представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Вариант схемы автоматизированной информационной системы
Универсальные оболочки не позволяют пользователям собственными силами развивать систему. Специальные программы класса СУБД (ORACLE, MS SQL, ADABAS, Informix и др.) разрабатываются таким образом, чтобы предоставлять пользователям широкие возможности их развития. Для обеспечения широких масс пользователей к открытым электронным информационным массивам осуществляется кооперация и интеграция этих ресурсов.
Автоматизированные интегрированные информационные системы обеспечивают доступ к удалённым информационным и техническим ресурсам, а также возможность работы различных категорий пользователей с разнородной по формам представления информацией. К ним относят локальные, корпоративные и глобальные сети.
АИПС, с точки зрения выполняемых задач и представляемых пользователям возможностей, могут быть как достаточно простыми (элементарные справочные), так и весьма сложными системами (экспертные и др., предоставляющие прогностические решения).
Итак, потребность постоянно повышать производительность и эффективность труда работников, выпускать больше качественной продукции и т.п. послужили основанием сначала к созданию автоматизированных систем управления производственными технологическими процессами, затем автоматизированных систем управления предприятиями.
Практически любая автоматизированная система включает в свой состав автоматизированную информационно-поисковую систему. Автоматизированная информационно-поисковая система представляет совокупность программных и аппаратных средств, используемых для хранения, поиска и (или) управления данными и информацией, с целью удовлетворения информационных потребностей пользователей. Она также предназначена для реализации процессов ввода, обработки, и представления данных.
Целью автоматизации информационных процессов является повышение производительности и эффективности труда работников, улучшение качества информационной продукции и услуг, повышение сервиса и оперативности обслуживания пользователей. С её помощью сокращается время выполнения заданий, преобразуются и изменяются технологические процессы, предоставляются новые виды информационных услуг и продуктов. К основным принципам автоматизации информационных процессов относят: окупаемость, надёжность, гибкость, безопасность, дружественность, соответствие стандартам.
Для обеспечения доступа широких масс пользователей к открытым электронным информационным массивам осуществляется кооперация и интеграция этих ресурсов, что обеспечивает доступ к удалённым информационным и техническим ресурсам, а также возможность работы различных категорий пользователей с разнородной по формам представления информацией. К ним относят локальные, корпоративные и глобальные сети.
Таким образом, опыт разработки и внедрения различных классов автоматизированных систем показал высокую экономическую эффективность их применения. Она отражается в хорошей организации труда и производства, повышении точности планирования и реализации поставленных задач, в обеспечении ритмичности работы предприятия, уменьшении доли ручного труда и т.д.
В соответствии с требованиями новой главы V "Навигационная безопасность" Конвенции но охране человеческой жизни на море 1974 года (Конвенция СОЛАС-74) установка автоматической идентификационной системы (АИС) на судах должна проходить поэтапно, начиная с 1 июля 2002 года.
Требования Конвенции СОЛАС-74 с поправками по оснащению судов аппаратурой АИС сведены в табл 29 1.
Сроки оборудования судов аппаратурой АИС
| Все новые суда | >500 | с 01.07.2002 года |
| Существующие суда | >500 | до 01.07.2008 года |
Таблица 29.1
Таким образом, оборудование аппаратурой АИС всех судов, совершающих международные рейсы, должно быть завершено до 1 января 2005 года. Суда валовой вместимостью более 500 б.р.т, не совершающие международных рейсов, должны быть оснащены АИС до 1 июля 2008 года.
Назначение АИС
Назначение АИС
АИС прежде всего предназначена для использования на судах при решении задач предупреждения столкновений, а также для автоматического обмена с другими судами и компетентными береговыми службами навигационной, рейсовой и другой информацией, связанной с безопасностью.
В соответствии с правилом 19 СОЛАС-74 АИС должна:
Автоматически предоставлять соответствующим образом оборудованным береговым станциям, другим морским и воздушным судам информацию, включая идентификацию судна, тип, координаты, курс, скорость, эксплуатационное состояние судна и другую связанную с безопасностью информацию;
Автоматически принимать такую информацию от подобным образом оборудованных судов;
Вести сопровождение наблюдаемых судов и
Обмениваться данными с береговыми средствами.
АИС должна способствовать повышению безопасности (safety) мореплавания, эффективности судовождения и эксплуатации систем регулирования движением судов (СРДС), а также защите окружающей среды.
Указанные общие задачи решаются путем использования АИС в качестве:
Средства предупреждения столкновений в режиме судно-судно;
Средства получения компетентными береговыми службами информации о судне и грузе;
Инструмента СРДС в режиме судно-берег для управления движением судов;
Средства мониторинга и слежения за судами, а также в операциях по поиску и спасанию (SAR).
АИС выполняет следующие функции:
Автоматическую идентификацию судов (номер судна IMO, MMSI, позывной и название), прием и передачу но радиоканалам АИС навигационной информации (координаты, курс, скорость, скорость поворота и т.д.), рейсовой информации (пункт назначения, ожидаемое время прибытия, тип груза) и статической информации (название и позывной судна, габариты и осадка судна, положение антенны); выдачу этих видов информации для отображения на минимальном дисплее АИС и дисплее электронных карт;
получение координат судна и параметров его движения от внешнего источника (ГНСС, лага, компаса или интегрирующего устройства, например, электронной картографической системы);
Определение координат судна при помощи внутреннего ГНСС приемника, в том числе с использованием дифференциального режима;
Прием и выдачу статических, рейсовых данных, текстовых и двоичных сообщений на электронные карты;
Передачу по каналам АИС дифференциальных поправок ГНСС (функция базовой станции); - прием дифференциальных поправок ГНСС по каналу АИС и выдача их приемнику ГНСС внешнему и встроенному (функция мобильной станции);
Выдачу информации о состоянии АИС на пульт управления и отображения и внешнее оборудование;
Выдачу рассчитанных по координатам судов и собственным координатам пеленгов и дистанций до этих судов;
Задание (береговыми АИС) соответствующих режимов работы судовым и береговым станциям, в том числе задание районов, частот, мощности излучения, слотов, периодов докладов, количество повторений докладов, а так- же режимов работы ретрансляторов. Включение/выключение резервных береговых станций (репитеров) АИС.
Следует отметить, что АИС как средство радиосвязи является также объектом в общей системе обеспечения безопасности (security) в соответствии с Международным кодексом по охране судов и портовых средств.
Информация, передаваемая по каналам АИС, может использоваться пиратскими судами и террористами, так как она передается в широковещательном режиме без каких-либо средств защиты информации от несанкционированного доступа.
Преимущества и ограничения АИС
Преимущества и ограничения АИС
Совместное использование АИС на судах и в береговой инфраструктуре позволяет реализовать следующие преимущества в сравнении с существующими средствами навигации:
Получить надежную и достоверную идентификацию судов, исключив при этом необходимость радиотелефонного обмена;
Увеличить дальность обнаружения, особенно небольших целей; - автоматически получать от судна необходимые данные (координаты, скорость, направление движения и др.), причем с большей точностью, чем у радиолокационных станций, что позволяет уменьшить задержку в распознавании маневра судна;
Практически свести к нулю влияние помех от морской поверхности и атмосферных явлений, а также избежать влияния рефракции, имеющего место в радиолокации;
Снять ограничения в обнаружении цели за препятствиями и устранить возможность переключения сопровождения судов при их сближении.
Применение АИС в системах регулирования движением судов позволяет дополнительно получить такие преимущества:
Автоматизировать получение от судов информации, необходимой для работы СРДС (тип судна и перевозимого груза, длина, ширина, осадка, порт назначения и др.), а также другую информацию в интерес других служб;
Автоматизировать передачу судам в зоне действия СРДС навигационной и гидрометеорологической информации, предупреждений об опасных явлениях;
Реализовать возможность передачи по каналам АИС информации о судах, которые не оборудованы транспондерами, но сопровождаются радиолокационными станциями СРДС;
Повысить точность определения судовых координат путем передачи дифференциальных поправок по кана- лам АИС;
Значительно расширить зону мониторинга при использовании режима дальней связи АИС, например, по спутниковым каналам ИНМАРСАТ.
Аппаратура АИС не заменяет другое судовое навигационное оборудование. АИС следует применять только как средство, дополняющее радиолокационную станцию и другие средства наблюдения за навигационной обстановкой, а также как средство обмена информацией с береговыми службами.
Ограничения, которые необходимо учитывать при использовании АИС, связаны со следующими факторами:
Значительная часть судов может быть не оборудована АИС даже по окончанию периода внедрения (рыбопромысловые, местного плавания, маломерные, прогулочные и другие);
Судовое оборудование АИС может быть выключено по распоряжению капитана судна, если использование АИС может отрицательно повлиять на безопасность судна (например, в районах, где возможна пиратская деятельность);
В районах с очень высокой интенсивностью судоходства возможно уменьшение реальной дальности действия АИС до 10 - 12 миль;
Сильные радиопомехи, например, во время грозы, могут вызвать кратковременные нарушения в работе АИС;
Достоверность и качество принятой информации частично может зависеть от датчиков, формирующих сообщения АИС, и от правильности ввода информации на судах-целях (например, курс судна по гирокомпасу и навигационный статус).
Таким образом, установка на судне АИС не подменяет и не снимает требований к радиолокационной станции и другим навигационным средствам, а также не изменяет требований в отношении несения вахты на ходовом мостике.
Принцип действия АИС поясняется рис. 29.1. Суда, оборудованные аппаратурой АИС, находясь в открытом море или в прибрежных районах, автоматически и регулярно передают в диапазоне УКВ морской подвижной радиослужбы стандартные сообщения, содержащие информацию о судне, его координатах, курсе, опасном грузе на борту, порте назначения, времени прибытия и другие данные.
Рис. 29.1. Принцип функционирования АИС
Одновременно каждым судном, оборудованным АИС, принимается аналогичная информация от других судов, находящихся в радиусе действия, ограниченном распространением радиоволн УКВ диапазона (20 - 30 морских миль).
Принятая информация автоматически обрабатывается и отображается на судовом навигационном дисплее. Синхронизация работы всех станций АИС, как судовых, так и береговых обеспечивается глобальной навигационной спутниковой системой. По сигналам ГНСС в судовых навигационных приемниках рассчитываются текущие координаты судна и вектор скорости.
В прибрежных районах, где установлены базовые станции АИС, информация, передаваемая судами, принимается базовыми станциями и поступает в распоряжение береговых служб (СРДС, системы судовых сообщений, службы поиска и спасания, службы экологического контроля и ликвидации последствий загрязнения, пограничные и таможенные власти, различные портовые службы). Обычно, для получения целостной картины судоходства в контролируемом районе, базовые станции АИС обьединяются в сети, позволяющие интегрировать информацию от отдельных базовых станций.
Для расширения зоны действия базовой станции АИС могут устанавливаться так называемые репитерные станции АИС для расширения зоны действия береговой станции, например, при затеняющем береговом рельефе.
В прибрежных районах точность определения координат судов может быть повышена посредством передачи дифференциальных поправок в СВ диапазоне береговыми опорными станциями и радиомаяками. Дифференциальные поправки могут также передаваться береговой станцией АИС по УКВ каналам АИС в специальном сообщении.
Для существенного расширения зоны действия базовой станции АИС может использоваться режим дальней связи, когда судовые данные передаются по каналам ИНМАРСАТ-С.
В этом режиме обеспечивается автоматическая передача информации от судов в адрес береговых служб в целях мониторинга судоходства в территориальных водах, исключительных экономических зонах и районах ответственности морских спасательно-координационных центров (МСКЦ).
Аппаратура АИС может также устанавливаться на летательных аппаратах, участвующих в поисково-спасательных операциях на море, и на средствах навигационного оборудования (СНО) морских путей (плавучих и стационарных). Лоцманские службы могут использовать портативную аппаратуру АИС, доставляемую на борт судна и работающую автономно или с подключением к судовому оборудованию АИС.
Передаваемая и принимаемая информация АИС
Передаваемая и принимаемая информация АИС
АИС передает и принимает статическую, динамическую и рейсовую (или маршрутную) информацию, а также сообщения, касающиеся безопасности плавания.
Статические данные:
Идентификационный номер судна IMO (если он имеется);
Идентификационный номер морской подвижной службы MMSI;
Позывной сигнал и название судна;
Длина и ширина судна;
Тип судна;
Расположение антенн GNSS (внешнего и встроенного приемника) на судне.
Вес статические данные вводятся при установке оборудования.
Динамические данные:
Координаты судна с признаком точности и состоянием целостности (автоматически обновляются, признак точности - менее или более 10 метров);
Время в UTC, час., мин., с. (автоматически обновляются);
Курс относительно грунта (COG) (автоматически обновляется);
Скорость относительно грунта (SOG) (автоматически обновляется);
Курс судна по гирокомпасу (автоматически обновляется);
Навигационное состояние судна (на якоре, неуправляемое и другие) - выбираются вручную;
Скорость поворота (ROT) (автоматически обновляется, может быть недоступна);
Углы качки и дифферента (если они доступны).
Рейсовые данные:
Осадка судна (вводится в начале рейса, исправляется по мере необходимости);
Наличие (тип) опасного груза (вводится в начале рейса);
Порт назначения и время прибытия (вводится в начале рейса, исправляется по мере необходимости).
Сообщения по безопасности и двоичные сообщения
Сообщения по безопасности представляют собой короткие текстовые сообщения в свободном формате с использованием кодировки ASCN, подобно SMS в персональных мобильных радиотелефонах. Они могут быть адресованы как конкретному судну (или береговой станции), так и всем станциям.
Передача этих сообщений осуществляется оператором путем набора текста на пульте управления и отображения информации.
Кроме сообщений безопасности в АИС предусмотрена передача так называемых двоичных (или бинарных) сообщений. Двоичные сообщения могут использоваться для специальных приложений, одобренных ИМО.
Например, в циркуляре 236 Комитета по безопасности мореплавания даны форматы ряда двоичных сообщений, которые содержат следующую информацию:
Метеорологические и гидрологические данные по какой-либо географической точке;
Подробные сведения об опасных грузах;
Сведения о прохождении фарватера;
Сведения о приливах;
Расширенная статическая и рейсовая информация и количество человек на борту;
Данные по псевдо-АИС целям.
Планируется испытательная передача двоичных сообщений в течение 4-хгодичного периода времени. После испытательного периода будет принято решение о их дальнейшем использовании.
Следует подчеркнуть, что использование АИС в режимах передач сообщений по безопасности и двоичных сообщений ни в коей мере не подменяет функции ГМССБ по безопасности мореплавания и поиску и спасанию.
Система АИС в настоящее время продолжает развиваться и является открытой для внедрения новых информационных приложений в границах пропускной способности каналов передачи данных УКВ АИС.
Интенсивность передач
В зависимости от вида передаваемой информации и режима плавания АИС обеспечивает интервалы передач в соответствии с табл. 29.2 и 29.3.
Интервалы передач АИС
Таблица 29.2
Статическая и рейсовая информация передается в так называемом сообщении №5 "Статические данные о судне и информация о рейсе". Все тины сообщений АИС приведены в приложении. Динамическая информация передается в зависимости от скорости судна и изменения курса судна. Интервал передач задастся в соответствии с табл. 29.3. Динамическая информация передается в сообщении №1 "Сообщение о местоположении".
Если судно находится на якоре или движется с малой скоростью (менее 3-х узлов), то интервал между сообщениями динамической информации составляет 3 минуты. При повышении скорости судна интенсивность передач увеличивается. При скорости судна 23 узла и более интервал времени между соседними передачами динамической информации составляет всего 2 секунды.
Такая адаптация интервала передач к динамике судна позволяет в максимальной степени отследить перемещение и все маневры судна и в то же время не перегружать эфир излишними передачами при медленном перемещении судна.
Интервал передач динамической информации
УКВ каналы АИС
Станции АИС обмениваются данными между собой по умолчанию на двух УКВ каналах с временным разделением сигналов (ТОМА): 87В (161,975 МГц) и 88В (162,025 МГц). Станции АИС используют TDMA каналы на одинаковых частотах с разделением передач но времени. В качестве источника единого времени станции АИС используют внешний и внутренний GPS или ГЛОНАСС/GPS приемники.
Сущность временного разделения каналов заключается в том, что каждая станция АИС передает в строго определенном ей временном интервале - слоте. Длительность одного слота составляет 27,6 мс. Так как один слот занимает по времени 26,7 мс, то при скорости передачи данных 9600 бит/сек в одном слоте может быть размещено 256 бит информации.
9600 бит/сек х 26,7 мкс = 256 бит
Для точного задания начала слота используются сигналы времени ГНСС, которая обеспечивает точность синхронизации по времени не хуже 10 мкс. Таким образом, каждая станция как бы вклинивается для передачи в определенный слот.
Естественно возникает вопрос о назначении слотов для передач каждой станции. Для предотвращения конфликтов, когда в пределах УКВ радиосвязи (т. е. примерно 30 мор. миль) два судна будут использовать для своих передач один и тот же слот, используется специальный алгоритм самоорганизации выбора занимаемых слотов.
Этот алгоритм предусматривает передачу каждым судном своего расписания передач на ближайший период времени. Кроме параметров по судну в типовое сообщение включаются номера забронированных слотов, которые судно планирует использовать для последующих передач. Все другие суда анализируют панораму занятых слотов и соответственно планируют свои передачи только в свободных слотах.
Такой алгоритм называется SOTDMA - Self Organizing TDMA. Алгоритм SOTDMA используется судами в открытом море, когда все станции АИС являются равноправными.
В зоне действия базовой (береговой) станции назначения слотов для передач каждого судна осуществляем сама базовая станция. Такой алгоритм называется FATDMA - fixed access TDMA, множественный фиксированный доступ с временным разделением каналов.
Рис. 29.2. Организация радиосвязи с временным разделением каналов
В регионах, где осуществляется мониторинг береговыми станциями, могут использоваться другие частотные каналы АИС, если каналы 87В и 88В заняты иными службами.
Кроме двух TDMA каналов станция АИС одновременно работает на канале DSC (канал 70). По этому каналу производится назначение рабочих каналов АИС со стороны береговой станции.
Минутный интервал представляет собой кадр (или фрейм), включающий 2250 слотов.
26,7 мкс х 2250 = 60 сек
Для повышения надежности системы и повышения пропускной способности используются два канала АИС, обеспечивая передачу/прием по 2250 слот/мин па каждом канале.
Таким образом, пропускная способность АИС на двух УКВ каналах составляет 4500 слот/мин.
2250 слот/мин х 2 = 4500 слот/мин.
Принцип временного разделения передач отдельных судов поясняется рис.29.2.
Функционирование АИС основываются на модели взаимодействия открытых информационных систем (Open System Interconnection, OSI), разработанной международной организацией но стандартизации (International Standard Organisation, ISO). Данному стандарту отвечают большинство компьютерных и информационных систем.
В модели ISO/OSI предусмотрено семь уровней и определен порядок информационного обмена на каждом уровне. В АИС определены требования к четырем уровням: физическом)", канальному, сетевому и транспортному.
Работа АИС на различных уровнях (для РЭ)
Работа АИС на различных уровнях (для РЭ)
Физический уровень
На физическом уровне определяются требования к характеристикам приемопередатчика: виду модуляции сигнала, частотам, излучаемой мощности и т.п. Это чисто аппаратный уровень. Требования к АИС на физическом уровне сведены в табл. 29.4.
Передача данных осуществляется в УКВ диапазоне морской подвижной службы. Передача данных по умолчанию должна осуществляться на каналах AIS 1 и AIS 2, если иначе не определено компетентными властями. В территориальных водах рабочие каналы могут назначаться базовой станцией АИС.
Транспондер для повышения пропускной способности и повышения надежности работает на двух параллельных каналах. Два отдельных TDMA приемника используются одновременно для параллельного приема информации по двум независимым частотным каналам. Для передачи используется один TDMA передатчик попеременно на двух независимых частотных каналах.
АИС должна иметь возможность работы на каналах 25 кГц или 12,5 кГц. Канал с полосой 25 кГц используется в открытом море, в то время как каналы с полосами 25 кГц или 12,5 кГц используются в территориальных водах.
В передатчике осуществляется частотная манипуляция с предварительной низкочастотной фильтрацией модулирующего сигнала (Gaussian minimum shift keying, GMSK/FM). Формирование GMSK/FM сигнала поясняется на рис. 29.3.
Требования к АИС на физическом уровне
| Название параметра | Значение |
| Диапазон частот, МГц | 156,025 - 162,025 |
| Разнос между каналами, кГц | 12,5/25 |
| AIS 1 (канал 1 по умолчанию, ch 87B, 2087), МГц | 161,975 |
| AIS 2 (канал 2 по умолчанию, ch 88B, 2088), МГц | 162,025 |
| Ширина полосы частотного канала | Узкая (12,5 кГц)/ Широкая (25 кГц) |
| Скорость передачи данных, бит/сек | 9600 |
| Обучающая последовательность, бит | 24 |
| Время установки передатчика (мощность передачи в пределах 20% от конечного значения, стабильность частоты в пределах 1,0 кГц от конечного значения), мс |
≤ 1,0 |
| Выходная мощность передатчика, Вт | 2/12,5 |
| Кодирование данных | NRZI |
| Модуляция | Адаптированная к полосе GMSK/FM |
| Индекс частотной модуляции: при узкой полосе (12,5 кГц) при широкой полосе (25 кГц) |
|
| Стабильность частоты передатчика | ±3ppm(±3 x 10‾ 6) |
Таблица 29.4
На рис. 29.3 представлены схема GMSK/FM модулятора и временные диаграммы сигналов. Данные представляются так называемым "инверсным кодом без возвращения к нулю" (Non return to zero, inverse NRZI). Код NRZI меняет уровень сигнала на противоположный при передаче "единицы" данных.
При передаче "нуля" уровень сигнала не изменяется. Далее сигнал NRZI проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ) с амплитудночастотной характеристикой, близкой по форме к гауссовой кривой. Этим и определяется название сигнала.
Сглаживание сигнала необходимо для уменьшения ширины полосы частот, занимаемой радиосигналом. Такой фильтр также минимизирует межсимвольные искажения сигнала.
Pиc. 29.3. Формирование GMSK/FM rusnana: а) структурная схема б) временные диаграммы
После ФНЧ модулирующий сигнал поступает па генератор, управляемый напряжением (ГУН) для формирования частотно-манипулированпого радиосигнала. Частота радиосигнала на выходе ГУН отклоняется в ту или иную сторону от средней частоты f0 .
Девиация частоты, т.е. максимальное отклонение от среднего значения частоты составляет Δf=2,4 кГц при широкой полосе (25 кГц) и Δf = 1,2 кГц при узкой полосе (12,5 кГц) Такая девиация частоты обеспечивается при индексе модуляции 0,5 при работе на 25 кГц канале и 0,25 при работе на 12,5 кГц канале. На выходе ГУН, таким образом, формируется сигнал GMSK/FM, излучаемый в эфир после требуемого усиления.
Скорость передачи данных составляет 9600 бит/сек ± 50 ррт.
Помехоустойчивое кодирование для прямого исправления ошибок не используется.
Время нарастания и спада сигнала радиопередатчика не должно превышать 1 мс после включения сигнала на передачу.
Время переключения каналов должно быть меньше 25 мс.
Время, отводимое для переключения с передачи на прием и наоборот не должно превышать времени нарастания или времени спада. Должна иметься возможное!ь приема сообщения от слота следующего непосредственно или предшествующего собственной передаче.
Передатчик АИС имеет возможность для установки двух уровней номинальной мощности (высокая мощность, низкая мощность) как требуют некоторые приложения. Операции транспопдера но умолчанию должны использовать высокий уровень мощности Изменения уровня мощности должны осуществляться только средствами, принятыми для управления каналами.
Номинальные уровни для двух значений мощности составляют 2 Вт и 12,5 Вт. Отклонения должны быть в пределах +20%.
Оборудование АИС не должно выходить из строя в результате отсоединения или закорачивания антенного разъема. При этом отсоединение антенного разъема сопровождается звуковым сигналом.
Канальный уровень
На канальном уровне определяется порядок преобразования данных в пакеты передачи и сама процедура передачи пакетов данных в УКВ АИС канале связи.
Доступ к каналу УКВ передачи информации обеспечивается с использованием технологии МДВР (TDMA) - множественного доступа с временным разделением с использованием общей шкалы времени.
Для передач станции АИС отводится временной интервал - слот длительностью 26,7 мс. 2250 слотов составляют фрейм или кадр продолжительностью 60 секунд. Состав фрейма и слота представлен на рис. 29.4.
Временная синхронизация для всех станций осуществляется от единого источника UTC с помощью приемника GPS/GLONASS. Точность синхронизации составляет 10 мкс.
Формат слота представлен в табл. 29.5.
Выход передатчика на требуемую мощность и (стабильность частоты осуществляется в течение периода нарастания, который но длительности соответствует 8-ми битовым интервалам.
Передача данных всегда начинается с 24-битовой обучающей последовательности (преамбулы) для синхронизации работы демодулятора. Преамбула состоит из чередующихся "единиц" и "нулей" (0 1 0 1 0 1....).
Формат слота
Таблица 29.5
Флаг начала отмечает начало передачи собственно информационных данных. Длина пакета данных составляет 168 бит. Для проверки правильности приема данных используется проверочный код CRC длиной 16 бит. Данный код образуется в процессе обработки принятых данных.
Если сформированное значение CRC совпадает с принимаемым кодом CRC, то данные приняты без ошибок. В противном случае считается, что данные приняты с ошибкой.
Рис. 29.4. Состав фрейма (кадра) и слота
Флаг конца означает конец передачи. До начала следующего слота резервируется еще некоторый буферный интервал, который необходим для предотвращения перекрытия слотов от разных станций.
Буферный интервал распределяется следующим образом:
Избыточные биты (свыше 168) в сообщениях переменной длины: 4 бита;
Задержка сигнала по дальности: 12 бит;
Задержка репитерных станций: 2 бита;
Ошибка синхронизации: 6 бит.
Итого в наихудшем случае возможно смещение конца передачи на 24 битовых интервала, который и принят в качестве длительности буфера.
Станции АИС, как правило, синхронизируются непосредственно по временной шкале UTC. Станции, которые не могут получить прямой доступ к UTC, но могут принимать другие станции с индикацией прямого UTC, должны синхронизироваться по этим станциям. Это так называемый режим семафора. При этом станция меняет свое состояние синхронизации на косвенное UTC
Для одной непрерывной передачи станцией может использоваться как максимум пять последовательных слотов. При этом требуется только однократное дополнение (нарастание, обучающая последовательность флажки, CRC, буфер) для передачи длинного пакета.
Подвижные станции, которые не могут получить прямую или косвенную UTC синхронизацию, но могут принимать передачи от базовых станций, должны синхронизироваться по базовой станции.
Временное разделение каналов
Информационный взаимообмен станций АИС осуществляется на основе множественного доступа с временным разделением (Time division multiple access, TDMA). Каждая станция может передавать в строго фиксированпом временном интервале - слоте.
Для того, чтобы избежать передач двух и более станций в одном слоте применяются специальные алгоритмы планирования слотов для передачи каждой станцией.
Выбор слота на временной шкале осуществляется в соответствии со следующими четырьмя алгоритмами:
SOTDMA -self organising TDMA, самоорганизующийся множественный доступ с временным разделением каналов;
ITDMA - incremental TDMA, множественный доступ с приращением и временным разделением каналов;
RATDMA - random access TDMA, случайный множественный доступ с временным разделением каналов;
FATDMA - fixed access TDMA, множественный фиксированный доступ с временным разделением каналов;
SOTDMA является основным алгоритмом, используемым судовыми станциями в открытом море. Находясь в открытом море, все судовые станции АИС являются равноправными, и каждая станция сама резервирует номера следующих слотов для своей передачи на основании наблюдения передач от всех других станций. Пропускная способность канала обмена данными на двух каналах АИС достаточна для обмена в наиболее интенсивных районах судоходства - Дуврском и Сингапурском проливах.
Причем работоспособность всей системы АИС не нарушается даже при дефиците свободных слотов в пределах УКВ связи. В этом случае при необходимости учащения передачи судовая станция АИС считает свободными слоты, занимаемые наиболее удаленными станциями.
Алгоритмы ITDMA и RATDMA используются в переходном режиме, когда судно изменяет динамические или рейсовые характеристики и возникает необходимость ускорения темпа передач.
Алгоритм FATDMA используется только базовыми береговыми станциями для своих фиксированных передач.
Принцип выбора слота для передачи
Станции АИС после включения в работу до начала передачи в течение минутного кадра принимают и анализируют сообщения в канале АИС для определения свободных слотов и выбора потенциальных слотов для своей передачи в следующем минутном кадре. Первый слот в начале передачи выбирается с использованием протокола RATDMA. Последующие слоты в данном минутном кадре выбираются посредством протокола ITDMA. О выбранных слотах объявляется в первом переданном станцией сообщении.
Если судно не меняет свой режим движения и продолжает передавать регулярные сообщения с неизменным периодом повторения, то далее используется протокол SOTDMA, обеспечивающий резервирование слогов в предстоящих 3-7 кадрах. Если же период повторения сообщений должен измениться, например, когда судно меняет курс, то станция кратковременно переходит на протокол ITDMA, а затем возвращается к SOTDMA с новым периодом повторения.
Если судну необходимо передать нерегулярное сообщение, то станция использует протокола RATDMA для выбора первого слота под это сообщение. Последующие слоты для передачи этого сообщения выбираются посредством протокола ITDMA. Выбранный ранее порядок передачи регулярных сообщений, например, позици- онных, при этом не нарушается.
Принцип выбора слотов для передачи сообщений АИС с использованием протоколов TDMA поясняется рис. 29.5.
Рис.29.5. Выбор слотов для передачи
Например, судно должно регулярно передавать позиционное сообщение, содержащее динамическую информацию, с периодом повторения 6 секунд. Частота передачи сообщения RR для данного примера равна 10, т. е. сообщение должно повторяться 10 раз в течение минутного кадра, состоящего из 2250 слотов. Номинальное приращение N1, равное 225, означает, что данное сообщение должно повторяться, в среднем, каждые 225 слотов. Слот для передачи сообщения должен случайным образом выбираться из 45 слотов, лежащих в интервале выбора SI, но не занятых другими станциями.
Таким образом, фактический интервал передачи сообщений каждой судовой станции АИС изменяется случайным образом вокруг среднего значения, определяемого параметрами движения судов и установленного стандартами.
Принятые алгоритмы TDMA обеспечивают устойчивость канала АИС к перегрузкам, когда почти все слоты в минутном кадре заняты. Алгоритм выбора слотов в подобной ситуации будет следующим.
Если какое-либо судно А не находит свободного слота для передачи своего сообщения в интервале выбора, то оно выбирает для передачи слот, в котором уже ведет передачу наиболее удаленное от него судно В. Тем самым для других судов, находящихся поблизости, передача наиболее удаленного судна В будет подавлена в данном слоте. Однако, станция А может подавить сигнал судна В только один раз за минутный кадр.
Для передачи следующего сообщения в данном кадре судно А должно выбрать слот, где ведет передачу другое удаленное судно С. Аналогично ведут себя и другие суда вблизи судна А.
В результате, при перегрузке канала связи АИС на 400-500% (когда для нормальной работы всех станций потребовалось бы в 4-5 раз увеличить число слотов в кадре) реальная дальность приема каждой судовой станцией сообщений от других станций уменьшается до 8-10 миль, то есть до дальности уверенного радиолокационного сопровождения судов-целей средних размеров.
Следовательно, в районах с высокой интенсивностью судоходства реальная дальность действия АИС может быть меньше, чем дальность обычной радиосвязи па УКВ, определяемая высотами установки антенн.
Специфические особенности канала связи АИС накладывают существенные ограничения на технические характеристики передающих и приемных устройств. Мощность передатчика АИС стандартизована на уровне 12,5 Вт в режиме полной мощности и 2 Вт в режиме пониженной мощности. Предусмотрено ступенчатое переключение мощности передатчика (пониженная/полная) по сигналу базовой станции. Пониженная мощность может использоваться, например, на акватории порта, чтобы уменьшить перегрузку канала связи на подходных фарватерах.
Режимы работы АИС
АИС может работать в следующих режимах:
В автономном непрерывном режиме для работы во всех регионах;
В назначенном режиме для работы в районе, находящемся в зоне мониторинга и ответственности береговой СРДС, когда администрация может устанавливать интервал передачи данных, предписывать частоты, мощность передатчика, номера слотов, синхронизирующие последовательности для использования в назначенных регионах;
В режиме запроса, когда данные передаются в ответ по запросу от судна или береговой СРДС.
Станция, работающая автономно, определяет свое расписание передач координат и автоматически разрешает конфликты расписания с другими станциями. Этот режим является режимом по умолчанию и используется, как правило, в открытом море.
В автономном режиме судовая станция передает рапорта о координатах судна и другие параметры в формате сообщения 1. Перечень всех сообщений приведен в приложении.
Станция, работающая в назначенном режиме, должна использовать расписание передач, которое задано базовой станцией компетентных властей или станцией-ретранслятором. В назначенном режиме судовая станция не меняет темп передачи сообщений при изменении курса и скорости судна. В назначенном режиме судно пере- дает сообщение 2.
В опросном режиме станция автоматически отвечает на сообщения прерываний (Сообщение 15) от судна или компетентных властей.
Переключения с одного режима на другой делаются автоматически и не требуют какого-либо вмешательства оператора.
Сетевой уровень
На сетевом уровне решается задача установления маршрута следования пакетов данных. Под пакетом понимается последовательность данных, передаваемых в одном слоте. Применительно к АИС на этом уровне определяется на каком частотном канале передаются пакеты данных.
Для повышения надежности в АИС используются дна частотных канала: АИС1 и АИС2. По умолчанию используются каналы УКВ диапазона морской подвижной службы 87 (161,975 МГц) и 88 (162,025 МГц).
Передачи на этих каналах производятся поочередно. Например, если при скорости более 23 узлов судно должно автоматически передавать рапорта с периодичностью 2 секунды, то тогда периодичность передач на каждом из каналов составит 4 секунды. В открытом море использованию частотных каналов 87 и 88 ничто не препятствует. Однако в прибрежной акватории эти каналы могут быть заняты другими службами.
Если данные каналы не могут использоваться АИС, то береговые компетентные администрации могут назначать другие частотные каналы и соответствующие им параметры для работы АИС. Эти назначения действуют в определенном регионе, ограниченном прямоугольником (см. рис. 29.6).
Назначения каналов могут осуществляться:
С помощью АИС в сообщении 22;
С помощью ЦИВ на 70-канале;
Вручную оператором;
От судовой ЭКНИС.
В назначении передаются следующие параметры:
Частота каналов АИС1 и АИС2 и номинальная ширина полосы частот,
Режим приема/передачи. При этом передача может вестись на обоих каналах (ТхА/ТхВ) или только на каком-то одном канале (ТхА или ТхВ). Прием всегда ведется по обоим каналам одновременно;
Выходная мощность 2/12,5 Вт;
Координаты NE-угла и SW-угла;
Ширина переходной зоны (1 ... 8 морских миль с шагом 1 миля, по умолчанию 5 миль).
Управление каналами является функцией компетентных властей. Все назначения работы в районах автоматически сохраняются в памяти АИС. Назначения имеют привязку по дате и времени их записи, а также по способу их получения.
Альтернативно назначение может быть произведено по каналу ЦИВ, ручным вводом с помощью минимального дисплея с клавиатурой (для опытных пользователей; без необходимости этого делать не следует) или через интерфейс представления данных от судовой ЭКНИС.
При заходе в регион с другими назначениями судовая АИС автоматически перестраивается на работу с принятыми в лом регионе параметрами. При планировании регионов береговые власти должны придерживаться правил относительно взаимного расположения регионов.
Варианты приемлемого и неприемлемого взаимного расположения регионов показаны на рис. 29.7. Протяженность региона следует выбирать в диапазоне 20 ... 200 морских миль.
В районах действия береговых станций судовая станция АИС работает в назначенном режиме. При этом береговая станция назначает частотные каналы и мощность передатчика, а также передает границы географического района в виде прямоугольника, где действуют эти назначения. Для такого назначения используется сообщение 22.
АИС постоянно контролирует наличие в памяти любой ближайшей границы регионального района на дистанции до 500 миль от текущего местоположения, а также любые назначения, записанные в течение последних 5-ти недель.
АИС должна игнорировать новые назначения (введенные через интерфейс представления данных), если границы регионального района нового назначения частично или полностью перекрывают или совпадают с границами района любого хранимого в памяти назначения, принятого в сообщении № 20 от базовой станции или командой ЦИВ в течение последних 2-х часов.
Рис.29.7. Взаимное расположение регионов с назначениями со стороны береговых станций
АИС должна принимать сообщение 22 или команду ЦИВ только в том случае, если она находится в районе, определенном одним из хранимых в памяти назначений. В этом случае установка назначения может бьпь составлена путем комбинации принятых параметров с параметрами, которые используются в текущий момент.
Новые назначения должны записываться на одно из восьми свободных мест в памяти. При отсутствии свободного места, новое назначение должно записываться на место самого раннего (по времени записи) назначения.
Транспортный уровень
На транспортном уровне определяется каким образом должны преобразовываться данные в пакеты передачи. Некоторые данные требуют для передачи более одного слота. В таком случае они разбиваются на отдельные пакеты и каждый пакет передается в отдельном слоте. Если длина данных требует передачу, которая занимает более чем пять слотов, то АИС не должна передавать данные, и это должно отображаться негативным подтверждением в интерфейсе передачи данных.
Взаимообмен информацией с АИС и "внешним миром", т.е. с другой аппаратурой и человеком осуществляется через презентационный интерфейс. Каналы презентационного интерфейса показаны на рис. 29.8. Связь АИС с более высокими уровнями модели ISO/OSI осуществляется именно через презентационный интерфейс. Информационный взаимообмен на более высоких уровнях не затрагивает особенностей АИС.
Презентационный интерфейс
Презентационный интерфейс состоит из следующих каналов:
Канал 1 (СН1) - для подключения к внешнему судовому навигационному приемнику ГНСС;
Канал 2 (СН2) - для подключения к гирокомпасу;
Канал 3 (СНЗ) - для подключения к датчику угловой скорости.
Подключения АИС к внешнему приемнику ГНСС и гирокомпасу обязательны. Подключение к внешнему датчику скорости угла поворота судна - необязательно.
Для обмена информацией с внешними устройствами предусмотрены двунаправленные каналы:
Канал 4 (СН4) - для подключения к электронной картографической навигационной системе (ЭКНИС);
Канал 5 (СН5) - для подключения к лоцманскому персональному компьютеру;
Канал б (СН6) - для подключения к дополнительному навигационному дисплею (не обязательный);
Канал 8 (СН8) - для подключения к аппаратуре дальней связи;
Канал 9 (СН9) - для ввода дифференциальных поправок от внешнего приемника дифпонравок и для выдачи дифпоправок, принятых по каналу АИС (не обязательный);
Канал Ю(СНЮ) - для вывода сигнала неисправности на внешние устройства сигнализации.
Рис.29-8. Презентационный интерфейс АИС
Работа АИС с аппаратурой дальней связи
Работа АИС с аппаратурой дальней связи
Непосредственный обмен данными по УКВ каналам АИС возможен в пределах УКВ радиосвязи, т.е. приблизительно 30 морских миль. Береговые станции системы управления движением судов по УКВ каналам имеют возможность осуществлять мониторинг соответственно в пределах такой же дальности.
Имеющие иногда место аномальные распространения УКВ радиоволн путем отражений от ионосферных слоев, когда дальность связи может доходить до нескольких сотен морских миль, не могут приниматься во внимание из-за своего непостоянного характера.
Для увеличения дальности мониторинга, например, для контроля судов в исключительной экономической зо- не или исключительной танкерной зоне, аппаратура АИС может подключаться к радиосистемам дальней связи.
К радиосистемам дальней связи относятся следующие системы:
Коротковолновая система связи,
Спутниковые системы связи.
Наиболее удобной системой для реализации режима дальней связи является ИНМАРСАТ-С. Судовые станции ИНМАРСАТ-С являются одним элементов оборудования ГМССБ, причем эти станции наиболее распространены в качестве станций спутниковой связи.
Они обеспечивают передачу телексных сообщений в режиме накопления с последующей передачей (так называемый режим store and forward). Без ограничений функциональных возможностей по работе в системе ГМССБ они могу г использоваться также для передач данных но судну по запросу береговых служб, участвуя таким образом в системе дальней связи АИС.
Рис. 29.9. Работа АИС в режиме дальней связи
Принцип работы АИС в режиме дальней связи поясняется рис. 29.9. Аппаратура АИС подключается к судовой спутниковой станции ИНМАРСАТ-С. Для такого подключения используется двунаправленный интерфейс в соответствии с требованиями стандарта МЭК-61162.
Судовая станция ИНМАРСАТ-С передает сообщение через геоста- ционарный спутник, который выполняет роль активного ретранслятора. Сообщение принимается береговой земной станцией и далее по береговым линиям связи доставляется на нужную станцию регулирования движением судов.
Работа в режиме дальней связи осуществляется параллельно с функционированием АИС на УКВ каналах обмена данными. Режим дальней связи не предполагает непрерывного слежения за судном в реальном режиме времени, а предусматривает передачу данных по судну с интервалами от 2-4 раз в час до 2-х раз за сутки.
Таким образом, работа в режиме дальней связи не создает какой-либо заметной нагрузки и не мешает обмену данными на каналах АИС.
При работе с аппаратурой дальней связи судовая АИС должна передавать ответные сообщения только на запросы базовой станции.
В оборудовании АИС должны быть предусмотрены средства установки пользователем режимов автоматического или ручного формирования ответных сообщений на запросы дальней связи.
В обоих случаях на экране дисплея должна появляться индикация запроса. Она должна высвечиваться до момента отправки ответного сообщения (в автоматическом режиме или вручную) или до момента сброса индикации оператором.
Для запроса АИС через аппаратуру дальней связи в качестве адреса должны использоваться либо идентификатор MMSI, либо указание географического района "всем судам", обозначаемого границами северо-восточного и юго-западного углов прямоугольника в проекции Меркатора.
Первоначально запрос должен выполняться в географическом районе "всем судам".
Во избежание повторной передачи ответных сообщений в географическом районе на запросы других береговых станций, судовая АИС должна сохранять в памяти идентификаторы MMSI береговых станций, запросы от которых принимались в течение последних 24 часов.
В настоящее время режим дальней связи не является обязательным для всех судов. Однако он является одним из наиболее перспективных технических решений задачи мониторинга судов в глобальном масштабе.
Судовая аппаратура АИС
Судовая аппаратура АИС
Типы станций АИС
Станции АИС устанавливаются на подвижных и стационарных объектах.
К подвижным (или мобильным) станциям относятся:
Судовые станции класса А;
Судовые станции класса В;
Воздушные станции на поисково-спасательных судах;
Станции, устанавливаемые на навигационных объектах;
Портативные носимые станции, используемые лоцманами на борту судна.
К стационарным станциям относятся:
Базовые станции;
Репитерные станции.
Станции класса А полностью отвечают всем международным требованиям и должны устанавливаться на конвенционных судах в соответствии с требованиями Главы 5 СОЛАС. Станции класса В не имеют минимального дисплея для отображения информации, не требуют ввода рейсовой информации. Такие станции предназначены для установки на не конвенционных судах (прогулочные, яхты, рыболовецкие суда).
Станции АИС могут устанавливаться на воздушных судах для поисково-спасательных операций.
Станции, устанавливаемые на навигационных объектах (СНО) выполняют роль радиомаяка и передают специальное сообщение 21, содержащее собственный идентификатор, тип СНО, признак точности, местоположение, вид навигационного датчика.
К базовым станциям относят АИС, устанавливаемые на береговых станциях, участвующих в системе регулирования движением судов (СРДС). Базовые станции обеспечивают мониторинг, т.е. наблюдение судов в определенной прибрежной зоне, могут передавать специальные бинарные сообщения, содержащие информацию о судах, которые не оборудованы АИС, но сопровождаются береговыми РЛС, а также выполняют многие другие функции.
Для расширения зоны действия береговой базовой станции, например для мониторинга акватории, скрытой береговым рельефом, используют ретрансляторы - репитерные станции.
Состав судовой аппаратуры АИС
Состав судовой аппаратуры АИС
Станция АИС (или транспондер) состоит из двух функциональных узлов: основного блока и пули а управления и отображения (ПУО).
Основной блок обеспечивает все функции АИС и может работать автономно без ПУО. ПУО предназначен для взаимодействия с оператором. ПУО получает от основного блока команды управления и передает основному блоку команды ручного ввода. Обмен между основным блоком и ПУО осуществляется через последовательный интерфейс RS-422 со скоростью 9600 бит/сек.
Структурная схема судовой АИС класса А приведена на рис. 29.10.
В состав основного блока судовой станции АИС класса А входят:
Два приемника каналов AIS-1 и AIS-2 с декодерами TDMA с возможностью переключения на региональные каналы;
Передатчик, переключаемый на каналы AIS-1 и AtS-2 и на региональные каналы;
Приемник и декодер ЦИВ (канал 70);
Антенный переключатель прием/передача;
Встроенный приемник ГНСС;
Кодеры сигналов ЦИВ и TDMA;
Микропроцессорный контроллер, управляющий работой аппаратуры;
Встроенное устройство интегрального контроля работоспособности (BUT - Built-in Integrity Test).
Рис. 29.10. Структурная схема судовой АИС класса А
Минимальный (текстовый) дисплей и клавиатура обеспечивают возможность ввода в аппаратуру АИС статической и рейсовой информации, а также ввода и отображения текстовых сообщений, связанных с безопасностью мореплавания. Конструктивно минимальный дисплей и клавиатура выполняются в виде отдельного малогабаритного прибора либо объединяются с основным прибором АИС.
Минимальный дисплей должен отображать данные не менее чем по трем судам, включая пеленг, дальность и название судна-цели. Другие данные о судне могут быть отображены с помощью горизонтальной "прокрутки" текста.
При этом данные о пеленге и дальности сохраняются на экране. Путем вертикальной "прокрутки" можно отобразить данные о других судах-целях. При сопряжении аппаратуры АИС с судовым навигационным дисплеем все функции ввода и отображения информации реализуются на сопрягаемом дисплее.
Встроенный приемник ГНСС обеспечивает временную синхронизацию аппаратуры АИС и является резервным источником информации о местоположении судна. Основным источником информации о местоположении судна в АИС является внешний судовой приемник ГНСС, используемый в навигационных целях и сопрягаемый с АИС.
Дифференциальные поправки, передаваемые береговыми опорными станциями ДГНСС в радиомаячном диапазоне, могут передаваться от внешнего приемника дифференциальных поправок во внутренний приемник ГНСС. Дифференциальные поправки могут также передаваться береговой станцией по каналу связи АИС и передаваться во внутренний приемник ГНСС.
АИС использует информацию о координатах от внешнего и встроенного приемников ГНСС. АИС постоянно передает информацию о текущих координатах и времени. При передаче информации о местоположении судовая станция АИС автоматически выбирает доступный источник информации с высшим приоритетом в соответствии с табл. 29.6.
Оборудование АИС должно автоматически выбирать источник определения местоположения с высшим приоритетом. Если источник изменяется, АИС должна автоматически переключаться на источник, имеющий более высокий приоритет (после 5 с при уменьшении приоритета, и после 30 с при увеличении приоритета).
В течение этого периода времени должно использоваться последнее достоверное значение местоположения.
При смене источника определения местоположения, должно быть немедленно передано сообщение № 5 (см. приложение) и соответствующее предложение "ALR" выдано на интерфейс представления данных.
Из табл. 29.6 следует, что станция АИС отдает предпочтение приемникам ГНСС, работающим в дифференциальном режиме. При передаче координат с учетом дифференциальных поправок станция АИС включает в сообщение о местоположении признак высокой точности.
При использовании внутреннего приемника ГНСС, работающего в дифференциальном режиме, предпочтение отдается использованию поправок, полученных от базовой станции АИС. Если и внутренний и внешний приемники ГНСС работают в обычном режиме, предпочтение отдается внешнему приемнику.
Приоритет в выборе источника определения местоположения
| Приоритет | Источник определения местоположения | Признак точности | Время | Флаг RAIM | Координаты широта/долг. |
| 1 | Внешний приемник ДГНСС 1) (приемник ГНСС в диффрежиме работы) | 1 | UTC,c | 1/0 4) | Внешние данные |
| 2 | Внутренний приемник ДГНСС(внутренний приемник ГНСС в диффрежиме работы с использованием поправок, предаваемых в сообщении №17) 2) | 1 | UTC,c | 1/0 4) | Внутренние данные |
| 3 | Внутренний приемник ДГНСС(внутренний приемник ГНСС в диффрежиме работы с использованием поправок, передаваемых радиомаяком) 3) | 1 | UTC,c | 1/0 4) | Внутренние данные |
| 4 | Внешняя электронная система местоопределения 1) | 0 | UTC,c | 1/0 4) | Внешние данные |
| 5 | Внутренний приемник ГНСС (в стандартном режиме работы) 2) | 0 | UTC,c | 1/0 4) | Внутренние данные |
| 6 | Не используются средства местоопределения: а. ручной ввод Ь. счисление с. нет информации о местоположении |
0 | 61 62 63 |
0 | Ручной ввод Счисление Не доступно 181/91 |
Таблица 29.6
Примечания к табл. 29.6:
1) для любой конфигурации АИС.
2) если вутренний приемник ГПСС используется как резервный для определения местоположения.
3) если вутренний приемник ГНСС работает в дифференциальном режиме с использонапием поправок, передаваемых радиомаяком.
4) если средства RAIM доступны - 1, если не доступны - 0.
Если работоспособность источника информации о местоположении изменяется, то АИС автоматически переключается на другой доступный источник с максимально высоким приоритетом.
При смене источника навигационной информации должно быть немедленно передано сообщение, содержащее статическую и рейсовую информацию, и выдана соответствующая информация на судовой дисплей АИС. Данные о путевом угле и скорости (относительно грунта) должны получаться от используемого источника информации о местоположении.
Параметр (флаг) RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring, Автономный контроль целостности приема) автоматически рассчитывается в соответствии со специальным алгоритмом определения достоверности координат.
При хорошем разведении спутников навигационные данные считаются достоверными и отвечают требуемой точности. В этом случае параметр RAIM устанавливается в состояние "present" (или RAIM = 1). Если же RAIM = not present (или RAIM = 0), то навигационные данные имеют ограниченную точность.
Среди судовых станций класса А выделяется аппаратура ограниченного класса А, устанавливаемая но решению национальных или местных морских Администраций на судах, где установка АИС прямо не предусмотрена в требованиях Главы 5 SOLAS. Это могут быть малые рыболовные суда, оперирующие во внутренних морских подах, лоцманские, буксирные и другие тины судов.
Для станций АИС ограниченного класса А допускаются некоторые отступления от международных требований и стандартов в отношении сопрягаемых судовых приборов, использования режимов ЦИВ, управления частотными каналами и дальней связи.
Для неконвенционных судов используются судовые станции АИС класса В. Судовые станции класса В представляют собой упрощенную аппаратуру, устанавливаемая на прогулочных, спортивных и других судах, не попадающих под требования Конвенции SOLAS, например, на речных судах, выходящих в прибрежные морские воды.
Использование мобильных станций класса В на соответствующих судах позволяет уменьшить загруженность канала связи АИС, а также затраты судовладельцев на оборудование судов.
Основными отличиями судовых станций класса В являются:
Меньшая частота передачи динамической информации (период от 30 до 5 секунд);
Использование стандартных сообщений, отличающихся по формату от сообщений станций класса А;
Использование внутреннего приемника ГНСС, как в целях АИС, так и в навигационных целях;
Возможное отсутствие части режимов работы и функций (режим дальней связи через Ипмарсат-С, режим управления частотными каналами, назначенный режим работы и другие).
Особым видом судовых станций АИС является портативная (носимая) аппаратура, доставляемая на борт судна и используемая лоцманами. Лоцманская аппаратура АИС выполняется в двух вариантах.
Если па судне установлен полный комплект оборудования АИС, лоцманская аппаратура выполняется в виде портативного компьютера (ноутбука) с электронной картой района лоцманского обслуживания, который подключается к судовой станции АИС.
Второй тип лоцманской аппаратуры предназначен для использования на судах, не оснащенных АИС, и включает все необходимые элементы судовой станции. Приемопередающая часть аппаратуры оформлена в виде прибора защищенного исполнения, снабжена встроенными в крышку антеннами ГНСС и УКВ и устанавливается на крыле мостика или на верхнем мостике.
Индикаторная часть аппаратуры в виде портативного компьютера (ноутбука) размещается на ходовом мостике и взаимодействует с приемопередающей частью посредством беспроводного канала связи.
В качестве источника информации о местоположении используется встроенный приемник ГНСС в дифференциальном режиме. Связь с гирокомпасом и датчиком угловой скорости в большинстве случаев отсутствует.
Ввод данных по судну
Кроме данных автоматически поступающих от датчиков информации (координаты, курс и другие динамические данные) АИС передает также статические и рейсовые параметры судна. Статические данные (MMSI, название и позывной сигнал судна) вводятся при установке аппаратуры АИС на судне и в дальнейшем оператором без особых требований изменяться не должны.
Эти параметры следует только контролировать, обращая внимание на полное соответствие MMSI, позывного сигнала, названия судна, указанным в лицензии на радиооборудование. Не следует перед названием судна приписывать символы типа M/V, F/V, RMS, FPV или какие- либо другие приставки.
Использование таких приставок в автоматических базах данных береговых служб может привести к недоразумениям.
Особое внимание следует обратить на корректность указания точки расположения антенны ГНСС, т.е. параметров А, В, С, D (рис. 29.11). Расстояния А, В, С, D задаются в метрах и соответствуют положению антенны относительно носа, кормы, левого и правого борта судна как это показано на рис. 29.11.
Необходимо помнить, что в АИС для получения информации о текущих координатах используются два приемника ГНСС - внешний и встроенный приемник.
Каждый из этих приемников имеет свою собственную антенну. Приоритет использования координат от того или иного приемника указан в табл. 29.6. В первую очередь используются координаты от внешнего приемника ГНСС, а при невозможности получения данных от внешнего приемника координаты поступают от встроенного приемника.
Рис. 29.11. Параметры точки привязки антенны ГНСС
В АИС должны быть правильно введены две разные точки привязки антенн внешнего и встроенного приемника ГНСС.
Ввод параметров А, В, С, D осуществляется в разных меню операторского пульта управления. Не следует их изменять без подробного ознакомления с инструкцией пользователя АИС и достоверной информации о расположении антенн внешнего и встроенного приемников ГНСС. Точки привязки антенн приемников ГНСС должны быть указаны в техническом проекте на установку оборудования АИС.
Некоторые данные АИС защищены паролем, задаваемым оператором. Пароль следует хранить в надежном месте.
Рейсовые параметры (тип судна и перевозимого груза и осадка судна) вводятся в начале каждого рейса и корректируются по мере необходимости. Тип судна и характер перевозимого груза задаются двузначным чис- лом по таблицам 29.7 - 29.9
Типы судов и перевозимых грузов
| Первая цифра | Вторая цифра |
| 0 - не используется | 0 - Все суда данного типа |
| 1 - Резерв для будущего использования | 1 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «А» |
| 2 - Суда - экранопланы (WIG) | 2 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «В» |
| 3 - См табл. 29.8 | 3 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «С» |
| 4 - Высокоскоростные суда | 4 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «D» |
| 5 - См. табл. 29.9 | 5 - Резерв для будущего и спользования |
| 6 - Пассажирское судно | 6 - Резерв для будущего и спользования |
| 7 - Грузовое судно | 7 - Резерв для будущего и спользования |
| 8 - Танкер | 8 - Резерв для будущего и спользования |
| 9 - Другие типы судов | 9 - Нет дополнительной информации |
Таблица 29.7
Другие типы судов
| Первая цифра | Вторая цифра | Тип судна |
| 3 | 0 | Рыболовецкое |
| 3 | 1 | Буксирующее |
| 3 | 2 | Буксирующее, длина буксира превышает 200 м или ширина превышает 25 м. |
| 3 | 3 | Занятое дноуглубительными или подводными операциями. |
| 3 | 4 | Занятое водолазными работами. |
| 3 | 5 | Занятое военными операциями. |
| 3 | 6 | Парусное судно |
| 3 | 7 | Прогулочное судно |
| 3 | 8 | Резерв для будущего использования |
| 3 | 9 | Резерв для будущего использования. |
Таблица 29 8
Специальные суда
| Первая цифра | Вторая цифра | Тип судна |
| 5 | 0 | Лоцманские катера |
| 5 | 1 | Поисково-спасательные суда |
| 5 | 2 | Буксиры |
| 5 | 3 | Суда портовой службы |
| 5 | 4 | Суда с оборудованием для очистных операций и не фтесборщики |
| 5 | 5 | Суда служб надзора |
| 5 | 6 | |
| 5 | 7 | Резерв - для обозначения местных судов |
| 5 | 8 | Медицинский транспорт (определен Женевской конвенцией 1 949г.) |
| 5 | 9 | Суда в соответствии с Резолюцией N 18 (Mob -83) |
Таблица 29.9
Например, для грузового судна, не перевозящего опасных грузов, следует установить код 70.
Диагностика неисправностей
В аппаратуре АИС предусмотрены средства встроенного контроля работоспособности (BIIT). Эти средства обеспечивают постоянный контроль правильности функционирования АИС одновременно с выполнением стандартных функций.
В случае обнаружения серьезного функционального сбоя или неисправности в работе оборудования АИС должна срабатывать тревожная сигнализация и информация о неисправности с индикацией кода неисправности должна отображаться на минимальном дисплее Коды неисправностей приведены в табл. 29.10.
Коды неисправностей АИС
| Текст сообщения | № сообщ. | Реакция системы на сообщение |
| AIS: Tx malfunction (He работает передатчик) | 001 | Прекратить передачу |
| AIS: Antenna SWR exceeds limit (Значение коэффициента стоячей волны (КСВН) превышает допустимое) | 002 | Продолжить работу |
| AIS: Rx channel 1 malfunction(Неисправность канала 1 приемника) | 003 | |
| AIS: Rx channel 2 malfunction(Неисправность канала 2 приемника) | 004 | Прекратить передачу в неисправном канале |
| AIS: Rx channel 70 malfunction(Неисправность канала 70 приемника) | 005 | Прекратить передачу в неисправном канале |
| AIS: General failure (Общий сбой) | 006 | Прекратить передачу |
| AIS: MKD connection lost(Нет связи с МКД) | 008 | Продолжать работу и установить состояние DTE в «1» |
| AIS: External EPFS lost(Нет данных от внешнего приемника ГНСС) | 025 | Продолжить работу |
| AIS: No sensor position in use (He используются средства определения координат) | 026 | Продолжить работу |
| AIS: No valid SOG information(Недостоверная информация о путевой скорости) | 029 | |
| AIS: No valid COG information(Недостоверная информация о путевом угле) | 030 | Продолжить работу, используя данные по умолчанию |
| AIS: Heading lost/invalid(Потеря/недостоверная информация о курсе) | 032 | Продолжить работу, используя данные по умолчанию |
| AIS: No valid ROT information(Потеря/недостоверная информация о скорости поворота) | 035 | Продолжить работу, используя данные по умолчанию |
Таблица 29.10
Для обеспечения независимого и простого способа включения внешней тревожной сигнализации, оборудование АИС имеет сигнальное реле с нормально замкнутыми свободными от "земли" контактами.
При выключении питания сигнальное реле также должно активироваться.
После подтверждения оператором тревожной сигнализации средствами минимального дисплея (внутреннее подтверждение), или после получения соответствующего АСК предложения (внешнее подтверждение) сигнальное реле должно переходить в исходное состояние.
В случае, если в работе оборудования АИС происходят менее существенные изменения, которые не оказывают влияние на общую работоспособность, то на минимальном дисплее отображается соответствующая индикация без включения сигнализации и требования подтверждения.
Коды таких изменений представлены в табл. 29.11. Примером таких сообщений могут быть сообщения, связанные с переключением источника получения координат судна от внешнего приемника ГНСС на внутренний или наоборот.
Коды изменений функционирования АИС
| Текст сообщения | № сообщ. | Реакция оборудования |
| Потеря времендай шкалы UTC | 007 | Продолжить работу с использованием непрямого доступа к UTC или синхронизацией по станции-семафору |
| Используется внешний приемник ДГНСС (приемник ГНСС в дифференциальном режиме работы) |
021 | Продолжать работу |
| Используется внешний приемник ГНСС |
022 | Продолжать работу |
| Используется внутренний приемник ДГНСС (приемник ГНСС в дифференциальном режиме работы с использованием поправок, передаваемых радиомаяком) |
023 | Продолжать работу |
| Используются внутренний приемник ДГНСС (приемник ГНСС в дифференциальном режиме работы с использованием поправок, передаваемых в сообщении 17) |
024 | Продолжать работу |
| Используется внутренний приемник ГНСС (в стандартном режиме работы) |
025 | Продолжать работу |
| Используется внешний источник SOG/COG | 027 | Продолжать работу |
| Используется внутренний источник SOG/COG | 028 | Продолжать работу |
| Фактическое значение курса | 031 | Продолжать работу |
| Используется индикатор угловой скорости поворота | 033 | Продолжать работу |
| Используется другой датчик угловой скорости поворота | 034 | Продолжать работу |
| Изменены параметры сообщения управления каналом | 036 | Продолжать работу |
Таблица 29.11
Совместное использование АИС с системой электронных карт
Совместное использование АИС с системой электронных карт
Отображение информации АИС является одной из ключевых проблем, определяющих эффективность ее практического использования как на судах, так и в береговых службах. Проблема отображения информации АИС окончательно не разрешена и не нашла соответствующего отражения в нормативных документах и стандартах по АИС, за исключением требований общего характера.
Так, в Стандарте МЭК-61993-2 установлены требования только к минимальному дисплею для судовых мобильных станций класса А. Наглядное графическое отображение информации, которое необходимо для эффективного использования АИС, в действующих нормативно-технических документах не регламентируется. Поэтому сегодня разработчики программных продуктов используют различные графические символы для индикации данных АИС.
Информация АИС в графическом виде может отображаться па следующих типах дисплейных устройств:
На индикаторе судовой РЛС или дисплеях с функциями радиолокационной прокладки (САРП);
На дисплее электронной картографической навигационной информационной системы (ЭКНИС);
На дисплеях интегрированных навигационных систем (INS - Integrated Navigation System) или интегриро- ванных систем мостика (IBS - Integrated Bridge System);
На специализированных дисплеях операторов СУДС, систем судовых сообщений и других береговых служб.
Поскольку основным назначением АИС при использовании на борту судна является предупреждение столкновений, то отображение информации АИС на судах целесообразно, в первую очередь, на дисплеях, традиционно применяемых в целях предупреждения столкновений - РЛС и САРП. Однако, по ряду причин техни- ческого характера, отображение информации АИС возможно только на современных индикаторах РЛС/САРП, полностью отвечающих требованиям Резолюций IMO MSC 64(67) и А.823(19), а также Стандартов IEC 60872, 60936 и 61162. Кроме того, пользовательский интерфейс таких индикаторов должен включать специфические функции, относящиеся к управлению информацией АИС и/или к интегрированному (комбинированному) отображению информации АИС и радиолокационной информации. Подобные устройства стали появляться на рынке морской радиоэлектроники с 2002 г. и пока не получили широкого распространения на морских судах.
Поэтому, одним из доступных средств для отображения информации АИС на борту судна па сегодняшний день может быть электронная картографическая навигационная информационная система.
Эксплуатационные требования к электронным картографическим навигационным информационным системам (ЭКНИС) определены в Резолюциях IMO А.817(19) и MSC.86(70). Главной функцией ЭКНИС является помощь в обеспечении навигационной безопасности мореплавания.
ЭКНИС представляет собой навигационную информационную систему, которая с соответствующими дублирующими устройствами может рассматриваться в качестве средства, отвечающего требованию в от ношении откорректированной карты по правилу V/20 Конвенции СОЛАС-74.
Указанная цель достигается путем объединения информации, поступающей от системной электронной навигационной карты (СЭНК) с данными о местоположении судна. В случае необходимости на дисплее может отображаться и дополнительная навигационная информация, в качестве которой прежде всего следует выделить радиолокационную информацию и данные АИС.
Информация ЭКНИС и дополнительная информация должны отображаться в общей координатной системе, не должны искажать информацию СЭНК и быть четко от неё отличимы.
На современных судах информация АИС совместно с радиолокационной информацией можег отображался на дисплеях интегрированных навигационных систем (INS) или интегрированных систем мое гика (IBS), которые получают все более широкое распространение. При совместном отображении информации АИС и информации от РЛС/САРП рекомендуется соблюдать следующие основные принципы, приведенные в руководствах IMO и IALA (International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities).
Символы АИС не должны ухудшать наблюдение эхо-сигналов и символов радиолокационного сопровожде- ния. Символы АИС и радиолокационного сопровождения должны четко различаться друг от друга (insei ом, формой или размерами);
Данные по цели, получаемые от АИС и в результате радиолокационного сопровождения, должны четко различаться между собой. Источник данных (АИС или САРП) должен быть индицирован; свойства векторов целей (время экстраполяции, векторы относительного или истинного движения), отображаемых по данным АИС и РЛС/САРП, должны быть идентичны;
Установленный режим индикации (ориентация изображения по курсу или по меридиану, неподвижный или движущийся символ собственного судна) должен распространяться как на цели, сопровождаемые РЛС/САРП, так на цели АИС;
Если установлены зоны ограничения автоматического захвата для РЛС/САРП, то эти зоны должны действовать для активации целей АИС. При вхождении в зону автоматического захвата "спящая" цель АИС должна становиться "активной",
Установленные оператором предельные значения СРА/ТСРА (Closest Point of Approach/Time to Closest Point of Approach) должны распространяться как на цели, сопровождаемые РЛС/САРП, так на цели АИС Сигнализация об опасной цели должна действовать по каждому источнику информации независимо от того, выполняются ли условия опасного сближения по другому источнику информации;
Для целей, сопровождаемых РЛС/САРП и но которым обеспечивается информация АИС, может быть предусмотрен автоматический выбор вида информации, чтобы избежать отображения двух символов одной и той же цели. Оператор должен иметь возможность изменения предустановленных критериев автоматического выбора,
Если выполняются критерии автоматического выбора вида информации по целям, должны индицироваться символы и данные АИС. При этом наличие радиолокационного сопровождения и соответствующих данных должно быть индицировано и данные должны быть доступны.
Признанным лидером в разработке ЭКНИС является компания Transas Marine Ltd Одним из последних продуктов компании является электронная картографическая система Navi-Sailor 3000 (NS).
Являясь интегрированной средой, NS позволяет вести обработку множества данных, поступающих от различных внешних датчиков. Одним из таких датчиков может быть комплект АИС. При сопряжении его с NS имеются следующие возможности:
Принимать и отображать данные о судах, использующих АИС (координаты, название, MMSI, IMO №, навигационный статус судна, тип судна и характер груза, курс, скорость и т.д.); принимать и отображать дополнительную иформацию, передаваемую судовыми и береговыми АИС;
Передавать данные о собственном судне (координаты, название, MMSI, IMO №, навигационный статус судна, тип судна и характер груза, курс, скорость и т.д.);
Передавать сообщения с различным статусом другим объектам АИС;
Передавать информацию об АИС целях, визуализируемых в NS, другим объектам системы АИС.
Рис 29 12. Область карты программного комплекса Fleet Manager IZB
Цели, принятые от АИС, отображаются и обрабатываются в системе NS с уникальными идентификаторами (MMSI, IMO №, название, позывной сигнал). По своей характеристике цели имеют различную форму.
Так, вытянутый треугольник обозначает любую неопасную цель, информация о которой обновлялась менее 40 секунд назад. Равносторонний треугольник обозначает опасную цель (оба значения СРА и ТСРА менее установленных).
Ромб - любая цель, обновление информации от которой отсутствует в течение 40 секунд и т.д. Все цели окрашены в зелёный цвет. На картах крупных масштабов цели отображаются в виде контура судна.
Для оперативного получения более подробной информации об определенной цели используется свободный курсор. С его помощью отображается специальный формуляр с данными по АИС цели.
В NS предусмотрена работа с АИС как средством приема и передачи служебной информации. Прием и отображение служебных сообщений от других станций производится автоматически. Существует возможность отравлять как текстовые сообщения, так и сообщения о целях. Статус сообщения (Normal или Safety) присваивается оператором в зависимости от важности передаваемого сообщения.
Другим продуктом, получившим признание и широкое распространение на рынке ЭКНИС, является программный комплекс Fleet Manager IZB, разработанный компанией INT Co., Ltd. Комплекс состоит из серверной и клиентской части.
В составе сервера функционирует пополняемая база данных судов и позиций и набор специализированных программ (интерфейсных модулей), позволяющих работать с информацией, поступающей по различным каналам (АИС, ЦИВ, ИНМАРСАТ и т.д.). Оператор взаимодействует с системой с помощью клиентского рабочего места.
Главное окно программного комплекса наряду с основной областью карты (рис. 29.12) включает главное меню, панель инструментов, панель дополнительной информации и панель статуса и управления.
В области карты специальными графическими символами отображаются цели АИС. При этом отвечающая цель АИС выводится в виде ромба с вектором скорости и траекторией пройденного пути.
Группа целей отображается в виде треугольников с указанием количества целей в группе. Оперативную информацию о выбранной цели (название, MMSI, позывной сигнал, гип судна, номер IMO, пункт назначения и время прибытия, текущие координаты, характеристики судна и т.д.) можно получить из панели дополнительной информации.
Главное меню с панелью инструментов и панелью статуса и управления позволяют задавать режимы работы программы, корректировать базу данных судов, создавать закладки на определенные районы карты, настраивать фильтры для отображения судов и позиций и т.д.
Несомненным преимуществом рассматриваемого комплекса является возможность совместного использования программных модулей, позволяющих обрабатывать данные АИС, контролировать обьем информации, хранимой в базе данных позиций, создания, отправки и получения сообщений, создания программ симуляции от внешних сенсоров и т.п.
Использование АИС в системах регулирования движением судов
Использование АИС в системах регулирования движением судов
В соответствии с Резолюцией IMO MSC.74(69) основными береговыми службами, использующими АИС в режиме работы "судно-берег", являются системы регулирования движением судов (СРДС), а также системы судовых сообщений, обеспечивающие получение прибрежными государствами информации о судне и его грузе.
Использование АИС в качестве технического средства СРДС позволяет реализовать следующие преимущества:
Возможность автоматической идентификации контролируемых судов, что исключает необходимость в радиопеленгаторах и/или голосовом радиообмене в целях идентификации;
Автоматизацию получения от судов информации, необходимой для работы СРДС (тин судна, длина, ширина, осадка, порт назначения, маршрут движения и т.д.);
Автоматизацию передачи судам информации о навигационной обстановке в районе действия СРДС, гидрометеорологической информации и предупреждений об опасных явлениях;
Возможность автоматизированной передачи по каналам АИС информации о судах, не оборудованных транснондерами, но сопровождаемыми РЛС СРДС;
Значительное снижение погрешностей определения координат и элементов движения контролируемых су- дов по сравнению с радиолокационным сопровождением;
Исключение других специфических ограничений и недостатков, свойственных радиолокационному сопровождению (влияние затенения, ложных эхосигналов и помех, возможность потери и переключения сопро- вождения, увеличение погрешностей при маневре цели и т. д.);
Возможность существенного расширение района действия СРДС при значительном сокращении строитель- ных затрат и эксплуатационных расходов.
Обеспечение автоматической идентификации и автоматизация взаимного обмена информацией между центром СРДС и судами средствами АИС способствует снижению объема радиотелефонного обмена, а в некоторых случаях позволяет полностью его исключить (например, для паромов и других судов местного сообщения). Как следствие, снижается дополнительная нагрузка на судоводителей и операторов СРДС, что способствует повышению уровня безопасности судоходства.
Использование АИС и СРДС как центра, обрабатывающего и распределяющего принятую от судов информацию АИС, позволяет исключить параллельную передачу радиотелефонной информации с судна в адрес дру- гих портовых служб (лоцманская служба, портовые власти, агентские, буксирные, стивидорные, бункеровочныс и другие компании, занятые обслуживанием судов в порту).
Кроме того, внедрение АИС в крупнейших портах мира (Сингапур, Роттердам, Гонконг, Гамбург и других) позволяет разрешить серьезные проблемы с перегрузкой УКВ каналов морской подвижной службы, способствуя тем самым повышению эффективности работы портов.
Важное значение для обеспечения безопасности судоходства в акваториях портов и в прибрежных водах имеет передача центром СРДС через базовые станции АИС двоичных (бинарных) сообщений, например, сообщение №8, содержащих информацию о судах, не оборудованных АИС, но сопровождаемых береговыми РЛС в составе СРДС.
В результате такой операции судно, которое не оборудовано станцией АИС, тем не менее, отображается на индикаторах АИС всех других судов. Вся необходимая информация по такому судну передается в составе бинарного сообщения береговой базовой станцией.
Для реализации этой функции аппаратура обработки радиолокационной информации должна быть связана с общей базой данных АИС и радиолокационного сопровождения, а также с контроллером базовых станций АИС.
Вторым видом бинарных сообщений АИС, связанным с деятельностью СРДС, является информация о плане перехода в районе действия СРДС (маршруте движения судна), который сообщается судном Центру СРДС или предлагается центром СРДС судну.
Применение АИС в СРДС позволяет компенсировать ограничения и недостатки традиционного радиолокационного контроля и сопровождения и тем самым существенно повысить эффективность и качество получаемой информации о движении судов в районе действия СРДС. Достоинства и преимущества АИС в данном аспекте во многом аналогичны применению АИС на судах.
Принцип функционирования АИС совместно с береговыми службами поясняется рис. 29.13.
Рис.29.13. Функционирование АИС совместно с береговыми службами
Дополнительно применение АИС в СРДС позволяет существенно расширить зону эффективного контроля движения судов, оборудованных АИС, без увеличения числа береговых РЛС.
Особенно важно это достоин- ство АИС для изрезанного побережья и архипелагов, где одна базовая станция АИС может перекрыть акваторию, требующую нескольких РЛС для полного обеспечения радиолокационного контроля. Соответственно, значительно снижаются капиталовложения и затраты на эксплуатацию СРДС.
Вместе с тем, применение АИС не исключает установки РЛС для контроля за наиболее сложными участками расширяемого района действия СРДС, особенно при наличии в структуре судоходства судов, не подлежащих оснащению АИС.
На участках района действия СРДС, не контролируемых с помощью РЛС, получение информации о судах, не оборудованных АИС, обеспечивается использованием элементов систем судовых сообщений - регулярные доклады но радиотелефонным каналам в центр СРДС в определенных точках маршрута или на рубежах.
Тем не менее, не все центры СРДС в обязательном порядке имеют в своем составе АИС. Общая позиция IALA в отношении внедрения АИС в СРДС достаточно ясно выражена в "Руководстве по СРДС" (VTS Manual 2002):
"Чтобы избежать ситуации, при которой суда, оборудованные АИС, будут неоправданно предполагать, что центр СРДС способен принимать их сообщения, Администрация СРДС должна рассмотреть вопрос о публикации статуса СРДС в отношении АИС. Там, где это приемлемо, заранее должна быть опубликована дата, когда Администрация планирует внедрить АИС в СРДС".
Введение
Понятие автоматизированной информационной системы и ее структурные компоненты
Классификация автоматизированных информационных систем
Основные функции автоматизированных информационных систем
Заключение
Список литературы
Введение
Автоматизация и создание информационных систем являются на данный момент одной из самых ресурсоемких областей деятельности техногенного общества. Одной из причин активного развития данной области является то, что автоматизация служит основой коренного изменения процессов управления, играющих важную роль в деятельности человека и общества. Возникают системы управления, действие которых направлено на поддержание или улучшение работы объекта с помощью устройства управления (комплекс средств сбора, обработки, передачи информации и формирования управляющих сигналов или команд).
Информационная система - это система, обеспечивающая уполномоченный персонал данными или информацией, имеющими отношение к организации. Информационная система управления, в общем случае, состоит из четырех подсистем: системы обработки транзакций, системы управленческих отчетов, офисной информационной системы и системы поддержки принятия решений, включая информационную систему руководителя, экспертную систему и искусственный интеллект.
Автоматизированная информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Таким образом, автоматизированная информационная система (АИС) представляет собой совокупность информации, экономико-математических методов и моделей, технических, программных, технологических средств и специалистов, предназначенная для обработки информации и принятия управленческих решений.
Целью данной работы является рассмотрение сущности автоматизированных информационных систем.
1. Понятие автоматизированной информационной системы и ее структурные компоненты
Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов. Системы значительно отличаются между собой как по составу, так и по главным целям.
В информатике понятие «система» широко распространено и имеет множество смысловых значений. Чаще всего оно используется применительно к набору технических средств и программ. Системой может называться аппаратная часть компьютера. Системой может также считаться множество программ для решения конкретных прикладных задач, дополненных процедурами ведения документации и управления расчетами.
Добавление к понятию «система» слова «информационная» отражает цель ее создания и функционирования. Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Они помогают анализировать проблемы и создавать новые продукты.
Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Современное понимание информационной системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации персонального компьютера. В крупных организациях наряду с персональным компьютером в состав технической базы информационной системы может входить суперЭВМ. Кроме того, техническое воплощение информационной системы само по себе ничего не будет значить, если не учтена роль человека, для которого предназначена производимая информация и без которого невозможно ее получение и представление, поэтому
Автоматизированная информационная система (АИС) - это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированную подготовку, поиск и обработку информации в рамках интегрированных сетевых, компьютерных и коммуникационных технологий для оптимизации экономической и другой деятельности в различных сферах управления.
На этой основе создаются различные автоматические и автоматизированные системы управления технологическими процессами. Типичным примером таких систем может служить в связи - автоматическая коммутационная станция. В этой системе управление осуществляется с помощью технических устройств типа процессоров или других более простых приборов. Человек-оператор не входит в контур управления, замыкающий связи объекта и органа управления, а лишь следит за ходом технологического процесса и по мере необходимости (например, в случае сбоя) вмешивается. Иначе обстоит дело с автоматизированной системой управления производственным процессом. В АС производственными процессами и объект и орган управления представляет собой единую человеко-машинную систему, человек обязательно входит в контур управления. По определению АС - это человеко-машинная система, предназначенная для сбора и обработки информации, необходимой для управления производственным процессом, то есть управления коллективами людей. Иначе говоря, успех функционирования таких систем во многом зависит от свойств и особенностей жизнедеятельности человеческого фактора. Без человека система АС производством самостоятельно не может работать, так как человек формирует задачи, разрабатывает все виды обеспечивающих подсистем, выбирает из выданных ЭВМ вариантов решений наиболее рациональный. И, разумеется, человек, что очень важно, в конечном счете юридически отвечает за результаты реализации принятых им решений. Как видим, роль человека огромна и не заменима. Человек организует программу подготовительных мероприятий перед созданием АС, следовательно, требуется помимо всего прочего специальное организационное и правовое обеспечение.
Структуру АИС составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистемами. Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.
АС состоит из двух подсистем: функциональной и обеспечивающей. Функциональная часть АС включает в себя ряд подсистем, охватывающих решение конкретных задач планирования, контроля, учета, анализа и регулирования деятельности управляемых объектов. В ходе аналитического обследования могут быть выделены различные подсистемы, набор которых зависит от вида предприятия, его специфики, уровня управления и других факторов. Для нормальной деятельности функциональной части АС в ее состав входят подсистемы обеспечивающей части АС (так называемые обеспечивающие подсистемы).
Классификация автоматизированных информационных систем
Системы, применительно к АС, могут быть проклассифицированы по ряду признаков. Например:
по уровням иерархии (суперсистема, система, подсистема, элемент системы);
по степени замкнутости (замкнутые, открытые, условно-замкнутые);
по характеру протекаемых процессов в динамических системах (детерминированные, стохастические и вероятностные);
по типу связей и элементов (простые, сложные).
Системы делятся на примитивные элементарные (для них строятся автоматические системы управления) и большие сложные. Так как большие и сложные системы обладают свойством необозримости, то их можно рассматривать с нескольких точек зрения. Следовательно, классификационных признаков тоже много.
Классифицировать АС можно:
По уровню:
АСУ Отрасли;
АСУ Производства;
АСУ Цеха;
АСУ Участка;
АСУ ТП (технологического процесса).
При этом в зависимости от уровня обслуживания производственных процессов на предприятии сама КИС или его составная часть (подсистемы) могут быть отнесены к различным классам:
Класс A: системы (подсистемы) управления технологическими объектами и/или процессами.
Класс B: системы (подсистемы) подготовки и учета производственной деятельности предприятия.
Класс C: системы (подсистемы) планирования и анализа производственной деятельности предприятия.
Системы (подсистемы) класса A - системы (подсистемы) контроля и управления технологическими объектами и/или процессами. Эти системы, как правило, характеризуются следующими свойствами:
достаточно высоким уровнем автоматизации выполняемых функций;
наличием явно выраженной функции контроля за текущим состоянием объекта управления;
наличием контура обратной связи;
объектами контроля и управления такой системы выступают: технологическое оборудования; датчики; исполнительные устройства и механизмы.
малым временным интервалом обработки данных (т.е. интервалом времени между получением данных о текущем состоянии объекта управления и выдачей управляющего воздействия на него);
слабой (несущественной) временной зависимостью (корреляцией) между динамически изменяющимися состояниями объектов управления и системы (подсистемы) управления.
В качестве классических примеров систем класса A можно считать:
SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерский контроль и накопление данных);
DCS - Distributed Control Systems (распределенные системы управления);
Batch Control - системы последовательного управления;
АСУ ТП - Автоматизированные Системы Управления Технологическими Процессами.
Системы класса B - это системы (подсистемы) подготовки и учета производственной деятельности предприятия. Системы класса B предназначены для выполнения класса задач, требующих непосредственного участия человека для принятия оперативных (тактических) решений, оказывающих влияние на ограниченный круг видов деятельности или небольшой период работы предприятия.
В некотором смысле к таким системам принято относить те, которые находятся на уровне технологического процесса, но с технологией напрямую не связаны. В перечень основных функций систем (подсистем) данного класса можно включить:
выполнение учетных задач, возникающих в деятельности предприятия;
сбор, предварительную подготовку данных, поступающих в КИС из систем класса A, и их передачу в системы класса C;
подготовку данных и заданий для автоматического исполнения задач системами класса A.
С учетом прикладных функций этот список можно продолжить следующими пунктами:
управление производственными и человеческими ресурсами в рамках принятого технологического процесса;
планирование и контроль последовательности операций единого технологического процесса;
управление качеством продукции;
управление хранением исходных материалов и произведенной продукции по технологическим подразделениям;
управление техническим обслуживанием и ремонтом.
Эти системы, как правило, имеют следующие характерные признаки и свойства:
небольшой длительностью обработки данных, колеблющейся от нескольких минут до несколько часов или суток;
система оказывает влияние на небольшой период работы предприятия (в пределах от месяца до полугода);
наличием сопряжения с системами класса A и/или C.
Классическими примерами систем класса B можно считать:
MES - Manufacturing Execution Systems (системы управления производством);
MRP - Material Requirements Planning (системы планирования потребностей в материалах);
MRP II - Manufacturing Resource Planning (системы планирования ресурсов производства);
CRP - C Resource Planning (система планирования производственных мощностей);
CAD - Computing Aided Design (автоматизированные системы проектирования - САПР);
CAM - Computing Aided Manufacturing (автоматизированные системы поддержки производства);
CAE - Computing Aided Engineering (автоматизированные системы инженерного проектирования - САПР);
PDM - Product Data Management (автоматизированные системы управления данными);
SRM - Customer Relationship Management (системы управления взаимоотношениями с клиентами);
всевозможные учетные системы и т.п.
Одна из причин возникновения подобных систем - необходимость выделить отдельные задачи управления на уровне технологического подразделения предприятия.
Системы класса C - это системы (подсистемы) планирования и анализа производственной деятельности предприятия. Системы класса C предназначены для выполнения класса задач, требующих непосредственного участия человека для принятия стратегических решений, оказывающих влияние на деятельность предприятия в целом. В круг задач решаемых системами (подсистемами) данного класса можно включить:
анализ деятельности предприятия на основе данных и информации, поступающей из систем класса B;
планирование деятельности предприятия;
регулирование глобальных параметров работы предприятия;
планирование и распределение ресурсов предприятия;
подготовку производственных заданий и контроль их исполнения.
наличие взаимодействия с управляющим субъектом (персоналом), при выполнении стоящих перед ними задач;
интерактивность обработки информации;
повышенной длительностью обработки данных, колеблющейся от нескольких минут до несколько часов или суток;
длительным периодом принятия управляющего решения;
наличием существенных временной и параметрической зависимостей (корреляций) между обрабатываемыми данными;
система оказывает влияние на деятельность предприятия в целом;
система оказывает влияние на значительный период работы предприятия (от полугода до нескольких лет);
наличием непосредственного сопряжения с системами класса B.
Классическими названиями системы класса B можно считать:
ERP - Enterprise Resource Planning (Планирование Ресурсов Предприятия);
IRP - Intelligent Resource Planning (системами интеллектуального планирования);
По типу принимаемого решения:
Информационно-справочные системы, которые просто сообщают информацию («экспресс», «сирена», «09»);
Информационно-советующая (справочная) система, представляет варианты и оценки по различным критериям этих вариантов;
Информационно-управляющая система, выходной результат не совет, а управляющее воздействие на объект.
По типу производства:
АСУ с дискретно-непрерывным производством;
АСУс дискретным производством;
АСУс непрерывным производством.
По назначению:
Военные АСУ;
Экономические системы (предприятия, конторы, управляющие властные структуры);
Информационно-поисковые системы.
По областям человеческой деятельности:
Медицинские системы;
Экологические системы;
Системы телефонной связи.
По типу применяемых вычислительных машин:
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ);
3. Основные функции автоматизированных информационных систем
Система управления процессом обычно выполняет много различных функций, которые можно разделить на три большие группы (рис. 1):
сбор и оценка данных технического процесса - мониторинг;
управление некоторыми параметрами технического процесса;
связь входных и выходных данных - обратная связь, автоматическое управление.
Рис. 1. Основные функции системы управления
Мониторинг процесса или сбор информации о процессе - это основная функция, присущая всем системам управления. Мониторинг - это сбор значений переменных процесса, их хранение и отображение в подходящей для человека-оператора форме. Мониторинг является фундаментальным свойством всех систем обработки данных.
Мониторинг может быть ограничен лишь выводом первичных или обработанных данных на экран монитора или на бумагу, а может включать более сложные функции анализа и отображения. Например, переменные, которые нельзя непосредственно измерить, должны рассчитываться или оцениваться на основе имеющихся измерений. Другой классической чертой мониторинга является проверка, что измеренные или рассчитанные значения находятся в допустимых пределах.
Когда функции системы управления процессом ограничены сбором и отображением данных, все решения об управляющих действиях принимаются оператором. Этот вид управления, называемый супервизорным или дистанционным управлением (supervisory control), был очень распространен в первых системах компьютерного управления процессами. Он до сих пор применяется, особенно для очень сложных и относительно медленных процессов, где важно вмешательство человека. Примером являются биологические процессы, где определенную часть наблюдений нельзя выполнить с помощью автоматики.
При поступлении новых данных их значение оценивается относительно допустимых границ. В более развитой системе контроля несколько результатов могут комбинироваться на основе более или менее сложных правил для проверки, находится ли процесс в нормальном состоянии или вышел за какие-либо допустимые пределы. В еще более современных решениях, в особенности построенных на экспертных системах или базах знаний, комбинированная оперативная информация от датчиков объединяется с оценками, сделанными операторами.
Управление - это функция, обратная мониторингу. В прямом смысле управление означает, что команды ЭВМ поступают к исполнительным механизмам для воздействия на физический процесс. Во многих случаях на параметры процесса можно воздействовать только опосредованно через другие параметры управления.
Система, которая действует автономно и без прямого вмешательства оператора, называется автоматической. Система автоматического управления может состоять из простых контуров управления (одного для каждой пары входных и выходных переменных процесса) или из более сложных регуляторов со многими входами и выходами.
Существуют два основных подхода к реализации обратной связи в вычислительных системах. При традиционном прямом цифровом управлении (ПЦУ, Direct Digital Control - DDC) центральная ЭВМ рассчитывает управляющие сигналы для исполнительных устройств. Все данные наблюдения передаются в полном объеме от датчиков к центру управления, а управляющие сигналы - обратно к исполнительным устройствам.
В системах распределенного прямого цифрового управления {Distributed Direct Digital Control - DDDC) вычислительная система имеет распределенную архитектуру, а цифровые регуляторы реализованы на основе локальных процессоров, т.е. расположены вблизи технического процесса. ЭВМ верхних уровней управления рассчитывают опорные значения, а локальные процессоры ответственны главным образом за непосредственное управление техническим процессом, т.е. выработку управляющих сигналов для исполнительных механизмов на основе данных локального мониторинга. Эти локальные ЭВМ включают в себя цифровые контуры управления.
Более простая и архаичная форма автоматизированного управления - это так называемое управление опорными значениями (setpoint control). ЭВМ рассчитывает опорные значения, которые затем передаются обычным аналоговым регуляторам. В этом случае ЭВМ применяется только для вычислений, а не для измерений или генерации управляющих воздействий.
Системы дистанционного мониторинга и управления обычно определяют общим названием SCADA (от Supervisory Control And Data Acquisition - Дистанционное управление и сбор данных). SCADA - это очень широкое понятие и может относиться как к достаточно простому устройству, реализованному на одном компьютере, так и к сложной, распределенной системе, включающей центр управления, периферийные устройства и систему связи. Идея SCADA включает применение совершенных средств отобра¬жения, накопления данных и дистанционного управления, чаще всего понимаемого как диспетчерское, т.е. «ручное» управление, но не включает процедур регулирования или управления; последние, однако, очень часто входят в поставляемые системы SCADA в качестве основных функций или в качестве функций по выбору заказчика.
Применение базы данных процесса для мониторинга и управления
Система управления среднего или большого размера имеет несколько сотен или тысяч точек взаимодействия с техническим процессом. Практически невозможно обработать всю соответствующую информацию с помощью программных модулей, написанных специально для каждой из этих точек. Вместо этого необходим систематический подход к обработке всех входных данных. Простое структурирование параметров процесса можно выполнить на основе записей, а для более сложных случаев необходимо применение аппарата полноценной базы данных с соответствующими методами доступа.
Для систематизации и уменьшения объема данных о процессе нужно рассмотреть природу соответствующей информации. Обычно это измеряемые величины или бинарные входные/выходные данные типа «включено/выключено» или «норма/авария». Благодаря регулярности такого представления входные данные можно обрабатывать универсальной программой сбора и интерпретации данных, которая работает на основе определенных параметров для каждого объекта. Параметры описания объектов хранятся в базе данных процесса, которая представляет собой центральный элемент программного обеспечения управляющей системы. Пример структуры базы данных процесса показан на рис. 2.
Программы для доступа к информации, хранящейся в базе данных, включают в числе прочего следующие подсистемы:
ввод данных и интерфейс с базой данных;
вывод данных, т.е. интерфейс между базой данных и выходом управляющей ЭВМ или исполнительных механизмов;
отображение данных;
интерфейс для ввода команд.
Развитые базы данных могут включать до двадцати параметров-описателей для каждого объекта ввода/вывода. Некоторые из этих описателей обязательны и встречаются в каждой реализации базы данных; остальные применяются только при определенных обстоятельствах.
База данных процесса придает однородность и структуру хранимым данным. Датчики и исполнительные механизмы в системе управления процессом могут быть самых разнообразных типов. Температуры могут измеряться резистором с положительным температурным коэффициентом, термопарой и цифровым устройством. Соответственно, информация от датчиков может поступать к центральному процессору как в исходном формате, так и в виде пакетов данных, возможно, уже преобразованных к ASCII кодам. С помощью базы данных процесса каждое измеренное значение обрабатывается независимо и преобразуется к единой форме. Модули прикладных программ должны лишь обращаться к базе данных и не нуждаются в информации об особенностях датчиков и исполнительных механизмов. Замена одного датчика другим или же новой моделью не потребует перепрограммирования каких-либо модулей - достаточно введения новых управляющих параметров в базу данных. Обновление базы данных можно выполнять в оперативном режиме без отключения системы управления.
Рис. 2. Структура базы данных процесса реального времени и модули для доступа к данным
Абстрактное описание и отделения результатов измерений от методов, с помощью которых они получены, полезно, если некоторые характеристики этих величин могут меняться. При этом нет необходимости модифицировать программы или останавливать систему управления - достаточно всего лишь переопределить параметры преобразования, хранящиеся в базе данных.
Доступ к базе данных процесса, запросы и протоколы
Доступ к информации, содержащейся в базе данных, выполняется с помощью трех основных операций, которые могут комбинироваться, - выбора, проекции и сортировки. Строго говоря, эти операции формально определены лишь для реляционных баз данных, тем не менее, их можно использовать и для баз данных другой структуры.
Выбор (selection) определяет операцию для извлечения из базы данных только записей, удовлетворяющих заданным критериям.
Проекция (projection) -. это список интересующих полей записи базы данных.
Сортировка (sorting) означает упорядочение выбранных записей в соответствии с каким-нибудь критерием.
Сочетание трех основных операций порождает большое число вариантов обработки и анализа данных. Обычно база данных содержит слишком много информации, воспринимать и анализировать которую целиком невозможно, однако при наличии соответствующих инструментов можно извлечь любую необходимую проблемно-ориентированную информацию. Операции доступа к базе данных и есть эти инструменты.
Операция по извлечению информации из базы данных называется запросом (query).
Для эффективного использования программ доступа к базе данных необходимо заранее выбрать подмножество интересующих данных. Обычно для каждой конкретной ситуации интерес может представлять лишь очень ограниченное число выборок из базы данных, поэтому заранее можно определить небольшой набор стандартных запросов. Такие запросы называются протоколами. Протоколы - это обычно запросы, в которых предопределены операции проекции и сортировки (какую информацию вывести и в каком порядке), а перед их запуском требуется указать только конкретные параметры.
Протоколы аварийной сигнализации.
Важнейшей функцией системы управления является быстрое выявление недопустимых режимов и оповещение об этом оператора. Каждое изменение состояния, классифицированное как аварийное, должно быть зафиксировано в специальном файле - журнале аварий - с указанием времени события.
Специальный запрос - аварийный протокол - используется для поиска и вывода всех объектов базы данных, которые находятся в данный момент времени в аварийном состоянии. Этот протокол чрезвычайно важен для обслуживания и ремонта.
Протоколы обслуживания.
Еще одной важной составляющей работы производственного предприятия является техническое обслуживание приборов и оборудования. Примеры обслуживания - замена изношенных инструментов, калибровка датчиков, контроль уровней горючего и смазки. Операции по обслуживанию могут быть еще сложнее, вплоть до разборки целых агрегатов для проверки состояния и очистки их узлов. Этот тип обслуживания называется предупредительным ремонтом (preventive maintenance) и выполняется для поддержания оборудования в оптимальном рабочем состоянии. Ремонт дефектных или вышедших из строя устройств называется восстановительным ремонтом (corrective maintenance).
Анализ данных и тренды.
Важной задачей в промышленном производстве является учет производительности и статистических показателей. Информация, содержащаяся в базе данных, может служить первичным источником для процедур статистической обработки. Основной статистической операцией является суммирование показателей по времени, т.е. вычисление нарастающих итоговых величин для заданных интервалов времени - день, неделя, месяц. Суммарные показатели можно выводить в виде статистических таблиц, содержащих и другие величины, рассчитанные на их основе, - показатели эффективности и качества.
Операции управления, выполняемые с использованием базы данных
В некоторых системах управления в базе данных хранятся указания на автоматические действия, которые выполняются в определенных ситуациях. Специальная таблица базы данных указывает, при каком значении некоторого параметра вызывается исполнительная команда. Эта таблица работает подобно ПЛК, хотя данные, которые она использует, находятся на более высоком уровне абстракции и могут включать производные величины.
Существует важное практическое различие в автоматизированных функциях и управлении процессом с использованием базы данных и системами на основе ПЛК или местных регуляторов. Последние установлены непосредственно возле входов и выходов процесса и могут быстро реагировать на изменения во входных данных. База данных иерархической системы управления, напротив, имеет большое время реакции, поскольку информация должна проследовать по коммуникационным каналам вверх и вниз и пройти через несколько этапов обработки. Поэтому целесообразно программировать автоматические реакции на уровне центральной ЭВМ только в том случае, когда нужно сравнить несколько параметров и эту операцию нельзя выполнить локально. Связанные контуры управления нельзя реализовать в виде системы распределенного прямого цифрового управления. В этом случае нужно принимать во внимание вероятность значительной перегрузки каналов связи.
Заключение
автоматизированная информационная система
В результате выполнения данной работы были сделаны следующие выводы.
Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое.
Информационная система - это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
АИС - это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированную подготовку, поиск и обработку информации в рамках интегрированных сетевых, компьютерных и коммуникационных технологий для оптимизации экономической и другой деятельности в различных сферах управления.
Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку. При этом АИС состоит из двух подсистем: функциональной и обеспечивающей.
Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение.
Системы, применительно к АСУ, могут быть проклассифицированы по ряду признаков. Системы делятся на примитивные элементарные (для них строятся автоматические системы управления) и большие сложные.
Список литературы
Гейтс Б. Бизнес со скоростью мысли. - М.: ЭКСМО-Пресс, 2005. - 73 с.
Густав О., Джангуидо П. Цифровые системы автоматизации и управления. - СПб.: Невский Диалект, 2005. - 557 с.
Друкер П. Задачи менеджмента в ХХI веке. - М.: Вильямс, 2006. - 153 с.
Информатика. Базовый курс / Симонович С.В. и др. - СПб: Питер, 2005. - 640 с.
Симонович С., Евсеев Г., Алексеев А. Общая информатика. - М.: АСТ-Пресс, 2006. - 592 с.
Уилсон С., Мэйплс Б., Лэндгрейв Т. Принципы проектирования и разработки программного обеспечения. - М.: Русская Редакция, 2005. - 249 с.
Устинова Г.М. Информационные системы менеджмента / Учебное пособие. - СПб: ДиаСофт ЮП, 2004. - 368 с.
Полностью или АИС - это совокупность различных программно-аппаратных средств, которые предназначены для автоматизации какой-либо деятельности, связанной с передачей, хранением и обработкой различной информации.
Автоматизированные информационные системы представляют, с одной стороны, разновидность информационной системы или ИС, а с другой стороны, являются автоматизированной системой АС, вследствие этого их часто называют АС или ИС.
В автоматизированных информационных системах за хранение любой информации отвечают:
1. На физическом уровне
a. внешние накопители;
b. встроенные устройства памяти (RAM);
c. массивы дисков;
2. на программном уровне
b. файловая система ОС;
c. Системы хранения мультимедиа, документов и т. д.
На сегодняшний день достаточно широко применяются разнообразные программные средства при работе с компьютером. В их числе находятся и автоматизированные информационные системы . Информационная система или ИС – это система обработки, хранения и передачи какой-либо информации, которая представлена в определенной форме.
В современной вычислительной технике ИС представляет собой целый программный комплекс, который дает возможность надежно хранить данные в памяти, выполнять преобразования информации и производить вычисления с помощью удобного и легкого для пользователя интерфейса.
Исходя из вышесказанного, использование современных информационных систем позволяет нам:
1. Работать с огромными объемами данных;
2. Хранить какие-либо данные в течение довольно длительного временного периода;
3. Связать несколько компонентов, которые имеют свои определенные локальные цели, задачи и разнообразные приемы функционирования, в одну систему для работы с информацией;
4. Существенно снизить затраты на доступ и хранение к любым необходимым нам данным;
5. Довольно-таки быстро найти всю необходимую нам информацию и т. д.
В качестве классического примера современной информационной системы , стоит упомянуть банковские системы, АС управления предприятиями, системы резервирования железнодорожных или авиационных билетов и т. д.
На сегодняшний день современные СУБД обладают очень широкими возможностями архивации данных и резервного копирования, параллельной обработки различной информации, особенно, если в качестве сервера базы данных используется многопроцессорный компьютер.
Автоматизированная информационная система или АИС – это информационная система, которая использует ЭВМ на этапах ввода информации, ее подготовки и выдачи, то есть является неким развитием ИС, которые занимаются поиском, используя прикладные программные средства. Автоматизированные информационные системы можно смело отнести к классу очень сложных систем и, как правило, не столько с большой физической размерностью, а в связи с многозначностью различных структурных отношений между компонентами системы.
Автоматизированная информационная система может быть легко определена как целый комплекс современных автоматизированных информационных технологий, которые предназначены для какого-либо информационного обслуживания. Без внедрения самых современных методов управления, которые базируются на АИС, невозможно и повышение эффективности функционирования предприятий.
Современные АИС позволяют:
1. Повысить производительность работы всего персонала;
2. Улучшить качество обслуживания клиентской базы;
3. Снизить напряженность и трудоемкость труда персонала, а также минимизировать количество ошибок в его действиях;
На сегодняшний день, автоматизированная информационная система, является совокупностью технических (аппаратных), математических, телекоммуникационных, алгоритмических средств, методов описания и поиска объектов программирования и сбора и хранения информации.
Базы данных – необходимый для любого бизнеса инструмент, а потому их созданию и использованию уделяют повышенное внимание. Формируют базы данных при помощи специализированных компьютерных аппаратно-программных комплексов, которые в совокупности и составляют автоматизированные информационные системы (АИС).
В статье мы рассмотрим 8 этапов разработки АИС и научим оценивать их эффективность.
Автоматизированные информационные системы: назначение и задачи
Автоматизированной информационной системой (АИС) называют комплекс программ и аппаратных средств. Благодаря АИС можно хранить и (или) управлять данными и проводить вычисления. Автоматизированные информационные системы – это человеко-машины, которые автоматически готовят, ищут и обрабатывают различные сведения в рамках интегрированных сетевых, компьютерных и коммуникационных технологий с целью упростить и оптимизировать работу предприятий в разных отраслях.
То есть благодаря применению разного рода автоматических и автоматизированных систем управления происходит оптимизация технологических процессов. К примеру, в сфере связи применяют автоматизированные коммутационные станции, для управления в которых используют разного рода технические устройства. От человека требуется лишь отслеживать, как протекает технологический процесс, и, если нужно (к примеру, при сбое), оперативно принимать соответствующие меры.
Самостоятельно функционировать автоматизированные информационные системы не могут. Чтобы они работали, человек должен составлять задачи, создавать необходимые в данном случае подсистемы, выбирать из выданных ЭВМ вариантов действий самый подходящий и т. д. Стоит отметить, что именно человек несет юридическую ответственность за результаты принятых решений.
Автоматизированные информационные системы создаются для 3 видов задач.
- Структурированной (формализуемой) называют задачу, в которой известны все ее составляющие и то, как они между собой связаны.
- Неструктурированной (неформализуемой) именуют задачу, в которой нельзя выделить составляющие и определить, как они связаны друг с другом.
Если задача структурированная, ее содержание можно представить как математическую модель с точным алгоритмом решения. Такие задачи, как правило, приходится выполнять много раз, и это занятие достаточно рутинно. Автоматизированные информационные системы применяют, чтобы решать структурированные задачи. В этом случае АИС позволяет делать это автоматически, то есть без участия человека.
Решать неструктурированные задачи достаточно сложно, так как нельзя создать математическое описание и разработать их алгоритм. Возможности применения автоматизированных информационных систем здесь ограниченны. Решение принимает человек, основываясь на своем опыте и, возможно, косвенных данных, полученных из различных источников.
- Полностью структурированные или абсолютно неструктурированные задачи почти не встречаются. В большинстве случаев можно сказать, что известна лишь часть элементов задач и связей между ними. Эти задачи частично структурированы. В подобных ситуациях полностью оправданна их разработка; автоматизированные информационные системы предоставляют сведения, которые анализирует человек. Кроме того, люди принимают непосредственное участие в работе автоматизированной информационной системы.
Какие функции выполняют автоматизированные информационные системы
Как правило, автоматизированные информационные системы выполняют множество действий. Все их функции можно распределить по 3 категориям.
1. Автоматизированные информационные системы собирают и оценивают данные технического процесса, то есть проводят мониторинг.
В первую очередь автоматизированные информационные системы мониторят процесс, то есть собирают сведения о нем. Это основная задача, которую выполняют все автоматизированные информационные системы управления. Мониторинг – фундаментальное свойство всех программ, основное назначение которых заключается в обработке информации. В рамках этого отслеживания АИС собирают значения переменных технологического процесса, хранят и отображают их в удобной для человека-оператора форме.
При мониторинге система может только выводить первичные или обработанные данные на экран компьютера или бумагу. Комплекс может быть оснащен и более сложными аналитическими функциями. К примеру, основой для расчета или оценки переменных, не подлежащих непосредственному измерению, должны быть имеющиеся параметры, которые можно установить реально. Следует отметить, что все автоматизированные информационные системы при мониторинге проверяют, что измеренные или рассчитанные показатели находятся в допустимых пределах.
Если же автоматизированная система умеет лишь собирать и отображать информацию, все решения о действиях, связанных с дальнейшим процессом, принимает оператор. Такой тип управления – супервизорное или дистанционное (supervisory control) – был очень популярен в первых компьютерных системах, руководивших различными операциями. Его до сих пор используют, особенно по отношению к сложным и достаточно медленным действиям, где должен участвовать человек. Например, в биологических процессах, где определенную часть наблюдений нельзя провести только с помощью автоматизированных средств.
Когда поступают новые данные, их значение оценивают относительно допустимых пределов. Если система контроля более развита, то несколько результатов могут комбинироваться на основе относительно сложных правил для проверки. В данном случае отслеживается состояние процесса – нормальное ли оно или вышло за допустимые границы. В еще более современных решениях, особенно в тех, основой для которых стали экспертные системы или базы знаний, комбинированные оперативные данные с датчиков объединяют с оценками операторов.
2. Автоматизированные информационные системы управляют некоторыми параметрами технического процесса.
Управление – противоположное мониторингу действие. Если рассматривать термин в прямом смысле, то он означает поступление команд ЭВМ к исполнительным механизмам, чтобы повлиять на физический процесс. В ряде случаев воздействие на параметры процесса осуществляется лишь косвенно, посредством других рычагов управления.
3. Автоматизированные информационные системы связывают входные и выходные данные, то есть осуществляют обратную связь, управление в автоматическом режиме.
Автоматическая – это система, действующая автономно и без прямого участия оператора. В систему автоматического управления могут входить простые контуры управления (один для каждой пары входных и выходных переменных процесса) или более сложные регуляторы со множеством входов и выходов.
Обратная связь в автоматизированных системах может быть реализована в двух вариантах. Первый – традиционное прямое цифровое управление (ПЦУ, Direct Digital Control – DDC), при котором центральной ЭВМ ведется расчет управляющих сигналов для исполнительных устройств. Весь объем данных наблюдения датчики передают центру управления, а сигналы управления – обратно к исполнительным устройствам.
Если мы рассматриваем системы распределенного прямого цифрового управления (Distributed Direct Digital Control – DDDC), здесь у вычислительного комплекса есть распределенная архитектура, а основой для реализации цифровых регуляторов являются локальные процессоры, то есть они находятся рядом с техническим процессом. ЭВМ верхних уровней управления ведет расчет опорных значений, а локальные процессоры отвечают в первую очередь за непосредственное управление технологическими операциями, то есть вырабатывают управляющие сигналы для исполнительных механизмов, основой для которых становятся данные локального мониторинга. Эти локальные электронно-вычислительные машины состоят в том числе из цифровых контуров управления.
Более простой и традиционной формой автоматического управления считается управление опорными значениями (setpoint control). ЭВМ вычисляет их, после чего передает простым аналоговым регуляторам. В данном случае с помощью информационных систем проводят только вычисления – управляющие воздействия не измеряют и не генерируют.
Термин SCADA (от Supervisory Control And Data Acquisition – дистанционное управление и сбор данных) используется, как правило, в отношении систем дистанционного мониторинга и управления. Это понятие довольно обширно и может применяться как к простому устройству, реализованному на одном ПК, так и к сложному распределенному комплексу, состоящему из центра управления, периферийного оборудования и системы связи.
В соответствии с идеей SCADA используются совершенные средства отображения, накопления информации и дистанционного управления, которое чаще всего трактуют как диспетчерское, то есть управление вручную, однако в данном случае не применяются процедуры регулирования или управления. Отметим, действия по управлению зачастую включают в состав поставляемых систем SCADA как основные функции или в качестве опций по выбору заказчика.
Какие ошибки автоматизации съедят ваши деньги и время: 8 провалов
Автоматизация - постоянный процесс, который сопровождает рост компании и повышает качество ее услуг. Затраты на IT - крупная статья расходов компании. Ошибки автоматизации порой обходятся руководителям дороже, чем запланированные изменения. В этой статье четверо ваших коллег делятся опытом, какие проблемы при автоматизации бизнес-процессов съели их время и деньги.
Как внедрить в компании улучшения и не разориться, рассказала редакция журнала «Генеральный директор».
Виды автоматизированных информационных систем и их особенности
Автоматизированные информационные системы классифицируют по-разному. Но, как показала практика, наиболее точное подразделение, соответствующее непосредственно назначению АИС, – это разбивка по уровню сложности технической, вычислительной, аналитической и логической обработки используемых данных. В рамках такого подхода к классификации можно максимально тесно связать АИС с соответствующими информационными технологиями.
Выделяют следующие виды АИС:
1. Автоматизированные системы обработки данных
Позволяют решать хорошо структурированные задачи при наличии входных данных, алгоритмов и стандартных процедур обработки. Автоматизированные информационные системы учета и обработки данных используют, чтобы реализовать с помощью технических средств повторяющиеся рутинные операции управленческой деятельности сотрудников с невысокой квалификацией.
В данный момент отдельно АСОД почти не применяют, но они являются неотъемлемой частью большинства таких сложных информационных систем, как АИСС, АРМ, АСУ. Так, статистическую обработку сведений осуществляют при помощи ОВД АСОД по заданным формам отчетности.
2. Автоматизированные информационно-поисковые системы
АИПС – это системы, которые собирают, систематизируют, хранят и ищут данные по запросам пользователей.
АИПС применяют, чтобы копить и постоянно корректировать объем информации об интересных личностях, событиях и предметах. Основу работы таких систем представляет модель запрос – ответ, а потому они в основном ищут, а не преобразуют первичные данные. Отличительная характеристика АИС – понятие «информационный поиск».
Информационным поиском называют процесс, задачей которого является нахождение определенного объема данных, посвященных обозначенной в информационном запросе теме (предмету), в сведениях о которых нуждается пользователь.
АИПС бывают документальными и фактографическими. Основой для такого деления является различие объектов поиска. Если рассматривать документальные АИСП, в качестве объектов поиска тут выступают документы, их копии или библиографическое описание. Что касается фактографических, здесь ищут информацию о конкретных явлениях и фактах.
3. Автоматизированная информационно-справочная система
АИСС называют автоматизированную систему информации, которая хранит документированные и фактографические сведения и выдает справки по узким тематикам. Подобные комплексы отличаются тем, что в них отсутствует информационный шум. Это достигается тем, что вводимые в систему массивы информации предварительно тщательно обработаны. Нет сомнений в том, что подобные действия должны производить специалисты той области, в которой работает АИСС. Обработка данных вручную значительно ограничивает предметную область системы.
В последние годы стало сложно разграничивать информационные системы поискового и справочного типа. Это связано с тем, что их создатели пользуются всё более совершенными технологиями информационного поиска, позволяющими значительно снижать уровень информационного шума в результатах функционирования ИС.
Применение АИПС и АИСС в разных сферах деятельности имеет свои нюансы, следовательно, определяет ряд специфических задач и требований, позволяющих судить о них не только как о поисковых инструментах.
4. Автоматизированные информационно-логические системы
АИЛС решают различные простейшие задачи на основе систематизированных данных. Применение таких комплексов позволяет не только находить информацию, необходимую для решения задач (как в АИПС), но и синтезировать новые данные при помощи определенных логических процедур, не содержащихся явно в отобранных сведениях. Дадим более точное определение этим системам.
Информационно-логические системы правовой информации – это автоматизированные информационные правовые системы для решения задач по анализу данных. Для этого применяют хранящийся в них информационный массив и специальные логические процедуры.
5. Автоматизированные рабочие места
АРМ являются индивидуальным комплексом технических и программных средств, призванным автоматизировать профессиональный труд специалиста. АРМ обычно состоит из персонального компьютера, принтера, графопостроителя, сканера и иных устройств, а также прикладных программ, предназначенных для решения конкретных профессиональных задач. Понятие АРМ до конца не устоялось и по сей день является неоднозначным. Нередко этим термином называют только рабочее место, на котором установлены все аппаратные средства, необходимые для реализации определенных функций.
Встречается также понятие АРМ, которым условно называют программный пакет, с помощью которого автоматизируется рабочий процесс.
Так как у АРМ, в отличие от АИСС и АИПС, более развитые функциональные возможности, последние могут быть включены в АРМ как подсистемы.
АРМ, как правило, строят 3 способами – всё зависит от структуры исполнения. Это может быть индивидуальное, групповое пользование и сетевое построение. Наиболее перспективен сетевой способ построения, так как дает возможность получать сведения из удаленных банков данных, включая федеральные и международные, а также обмениваться информацией между структурными подразделениями без использования других средств связи.
6. Автоматизированные информационные системы управления предприятием
АСУ представляют собой особый комплекс, в который входят программные и технические средства, предусмотренные для автоматизации управления разного рода объектов. Главным образом, АСУ обеспечивает руководство необходимыми данными. Автоматизированные системы управления собирают и передают сведения о подконтрольном объекте в автоматическом режиме, перерабатывают информацию и выдают управляемые воздействия на объект управления.
7. Автоматизированные системы информационного обеспечения
АСИО – это системы, в которые внедрены логические алгоритмы. АСИО выдают методические описания и рекомендации по расследованию преступлений. В соответствии с описанием расследуемого дела система предлагает соответствующие способы его раскрытия.
8. Экспертные системы
ЭС – это системы искусственного интеллекта. ЭС накапливают и обрабатывают информацию из определенной предметной области, и она становится основой для выведения новых знаний. Благодаря им удается решать практические задачи. Эти задачи являются неформализованными, слабо структурированными, для которых нет алгоритмов выполнения в силу того, что рассматриваемые ситуации и знания о них неполные, неточные, неопределенные и расплывчатые.
Использование экспертных систем позволяет решать 3 главные проблемы:
- проблему, связанную с передачей знаний от специалиста автоматизированным компьютерным системам;
- проблему представления знаний; то есть массив информации реконструируется в определенной правовой сфере и структурированно отражается в компьютерной памяти;
- проблему, связанную с использованием знаний.
Процесс принятия решения должен быть детально и глубоко формализован. Только так его можно смоделировать в компьютерной системе. Именно поэтому ЭС в данный момент разрабатывают, чтобы решать конкретные вопросы в довольно ограниченных областях. Иными словами, автоматизированные экспертные системы сейчас узкоспециализированны.
Обозначенные выше автоматизированные информационные системы вполне могут выступать в качестве составляющих более сложных информационных образований.
Какую структуру имеют все автоматизированные информационные системы
- Информационные технологии (ИТ) представляют собой инфраструктуру, которая собирает, обрабатывает, копит, хранит, ищет и распространяет данные. Назначение ИТ в том, чтобы делать процессы применения информационных ресурсов менее трудоемкими, но более надежными и быстрыми.
- Функциональные подсистемы и приложения являются специализированными программами для обработки и анализа сведений с целью подготовки документации и вынесения решений в определенной функциональной области на базе ИТ.
- Управление ИС – это компонент, обеспечивающий оптимальное взаимодействие между ИТ, функциональными системами и связанными с ними специалистами, а также их развитие на протяжении всего времени, пока существуют информационные системы.
Каким принципам должны соответствовать современные автоматизированные информационные системы
- Автоматизированные информационные системы должны быть окупаемыми. Иными словами, компания, применяющая их, должна затрачивать меньше средств и получить надежный, эффективный и производительный комплекс и оперативно решать поставленные задачи. Отметим, согласно общепринятому мнению система не должна окупаться больше двух лет.
- Еще одна отличительная черта качественных АИС – надежность. Чтобы системы были таковыми, применяют современные программные и технические средства и новейшие технологии. Все продукты должны сопровождаться сертификатами и (или) лицензиями.
- АИС должны быть гибкими, то есть легко адаптироваться к меняющимся требованиям и новым функциональным возможностям. В этих целях, как правило, создают модульные комплексы.
- АИС должны быть безопасными, то есть обеспечивать сохранность данных с применением шифров и специального оборудования. Для взаимодействия с АИС разрабатываются свои регламенты.
- И еще одна характеристика – дружественность. Это значит, что система должна быть проста, удобна для освоения и применения (меню, подсказки, механизм исправления ошибок и проч.).
Как разработать автоматизированные информационные системы: 8 этапов
Этап 1. Здесь формируют требования к автоматизированной информационной системе:
- исследуют объект и приводят аргументы в пользу того, что комплекс для него действительно необходим;
- формируют требования пользователей к системе;
- составляют отчет о проведенном исследовании, а также тактико-техническое задание на разработку.
- изучают объект автоматизации;
- проводят необходимые научно-исследовательские работы;
- разрабатывают варианты концепции АИС, способные удовлетворить требования пользователей;
- составляют отчет и утверждают концепцию.
Этап 3. Составление ТЗ:
- на данном этапе вырабатывают и утверждают техническое задание на формирование автоматизированной системы.
Этап 4. Создание эскизного проекта:
- специалисты вырабатывают предварительные проектные решения по АИС и ее составляющим;
- оформляют эскизные документы на систему и ее компоненты.
Этап 5. Составление технического проекта:
- на этой стадии специалисты разрабатывают проектные решения по АИС и ее составляющим;
- формируют документы на комплекс и отдельные модули;
- разрабатывают и оформляют документ на поставку комплектующих;
- составляют задания на проектирование в смежных частях проекта.
Этап 6. Разработка рабочих документов:
- специалисты формируют рабочие документы на систему и ее составляющие;
- создают и адаптируют программы.
Этап 7. На этом этапе специалисты вводят АИС в работу, а именно:
- подготавливают систему к внедрению;
- готовят персонал к работе с АИС;
- комплектуют систему поставляемыми изделиями, среди которых программные и технические средства, программно-технические комплексы и информационные продукты;
- выполняют строительно-монтажные работы;
- выполняют пусконаладочные работы;
- проводят предварительные испытания;
- проводят опытную эксплуатацию;
- проводят приемочные испытания.
- специалисты проводят работы, опираясь на гарантийные обязательства;
- осуществляют послегарантийное обслуживание.
Остановимся более подробно на особенностях некоторых стадий.
На этапе исследования специалисты изучают и анализируют организационную структуру компании, специфику ее работы, оценивают действующую в данный момент систему обработки данных.
Результатом обследования становятся сведения, которые применяют, чтобы:
- обосновывать целесообразность системы и ее поэтапное внедрение;
- составлять техническое задание на создание системы;
- выполнять технический и рабочий проекты АИС.
В рамках обследования необходимо разработать стратегию внедрения системы и тщательно проанализировать деятельность компании. Специалистам следует оценить реальный объем проекта, понять, какие цели и задачи он должен помогать достигать в соответствии со своим функционалом и информационными элементами. Провести данные мероприятия в рамках обследования компания может своими силами или воспользоваться услугами консалтинговых компаний. На данном этапе очень важно тесно взаимодействовать с теми, кто непосредственно будет пользоваться системой, а также с бизнес-экспертами. То есть здесь главное – четко и однозначно понять, чего именно хочет заказчик.
Обычно необходимую информацию удается получить в ходе интервью, бесед, на семинарах с руководителями, экспертами и сотрудниками, которые планируют пользоваться АИС. Результаты этапа исследования позволяют понять, как с технической точки зрения лучше разрабатывать систему, а также оценить расходы на ее внедрение (проанализировать стоимость аппаратного обеспечения, приобретаемого ПО, разработки нового ПО).
В результате необходимо сформировать документ с четко сформулированной стратегией и ТЭО (технико-экономическим обоснованием проекта). В нем будет понятно сказано, что заказчик приобретет в случае его согласия финансировать проект после получения готового продукта и во сколько ему это обойдется (если речь идет о крупных проектах – это график финансирования разных этапов работы). В документ мы рекомендуем внести не только информацию о затратах, но и о выгоде проекта, к примеру указать, в течение какого времени он окупится и какого экономического эффекта от него можно ожидать (если получится дать такую оценку).
Технико-экономическое обоснование проекта обычно включает в себя информацию:
- об ограничениях, рисках, критических факторах, способных негативно отразиться на положительном результате проекта;
- об условиях, в которых планируется пользоваться будущей системой, структуре АИС, аппаратных и программных ресурсах, условиях функционирования, обслуживающем персонале и пользователях АИС;
- о сроках завершения отдельных этапов, форм приемки/сдачи работ, используемых ресурсах, способах защиты сведений;
- о функциях, которые будут выполнять автоматизированные информационные системы (система) на предприятии;
- о возможностях развития и модернизации АИС;
- об интерфейсах и распределении функций между человеком и АИС;
- о требованиях к программному обеспечению и СУБД (системам управления базами данных).
Когда специалисты анализируют работу компании, то особое внимание уделяют исследованию деятельности, которая позволяет реализовывать управленческие функции, а также организационной и кадровой структуры. Аналитики также изучают штаты компании, оценивают работы, проводимые в рамках управления предприятием, смотрят, как организация подчиняется вышестоящим управленческим органам. В данном случае требуется разработка инструкций, методических пособий и директивных материалов, которые послужат основой для определения состава подсистем и перечня функций, а также возможностей решать задачи в соответствии с новыми методами.
Цель аналитиков здесь заключается в сборе и фиксации информации в двух категориях, связанных друг с другом:
- функции – сведения о том, какие события и процессы протекают на автоматизируемом предприятии;
- сущности – сведения о классах значимых для предприятия объектов, в отношении которых ведется сбор информации.
Когда аналитики изучают каждую функциональную задачу, то определяют:
- как называется задача, в течение какого времени и с какой периодичностью ее нужно решать;
- насколько она формализуема;
- какими информационными источниками необходимо пользоваться, чтобы решить ее;
- показатели вместе с их количественными характеристиками;
- в каком порядке необходимо корректировать информацию;
- по каким алгоритмам должны быть рассчитаны показатели, и какими методами контроля следует пользоваться;
- какие методы необходимо применять, чтобы собирать, передавать, обрабатывать информацию;
- какие существуют средства связи;
- принятую точность решения задачи;
- трудоемкость решения задачи;
- формы предоставления исходной информации и итогов их обработки в виде документов, действующих в данный момент.
Сложнее всего на этом этапе описывать документооборот компании. Данная задача достаточно трудоемкая, хоть и хорошо формализуемая.
В процессе обследования документооборота требуется установить, по какому маршруту движутся документы, и составить схему. В ней нужно отразить:
- количество документов;
- место, в котором формируются показатели документов;
- связь между документами в процессе их создания;
- маршрут и длительность документооборота;
- внутренние и внешние информационные связи;
- объем документа в знаках.
По итогам исследования составляют список управленческих задач, которые необходимо автоматизировать, и определяют, в каком порядке их следует решать
Как оценить, насколько эффективны автоматизированные информационные системы (АИС)
Оценить, насколько эффективна выработанная система, вы можете, сравнив ее с аналогичным программным продуктом (если он есть). Такое сопоставление может стать основой для расчета ключевых показателей. В процессе сравнения системы оценивают определенные критерии, а именно:
- совокупную стоимость системы;
- функциональную полноту;
- масштабируемость;
- технологичность;
- инвариантность по отношению к бизнесу;
- перспективы в ее развитии и проч.
Основой для расчета каждого критерия является ряд показателей.
При оценке масштабируемости можно смотреть на функциональную сторону этого процесса, то есть возможность покупки или активации дополнительных модулей, которые не нужны на начальных стадиях проекта по автоматизации. Также выделяют масштабируемость по мощности, то есть анализируют, способна ли система к нормальному функционированию и быстрому реагированию на действия пользователей при повышении числа последних и обрабатываемой документации, если растет объем существующей информации.
В понятие технологичности входят показатели интегрированности (применение всех модулей одной базы данных, однократный ввод информации), интегрируемости (возможность обмениваться данными в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режиме с существующими приложениями) и открытости АИС (возможность модифицировать функциональность программного обеспечения, используя для этого внутренние или внешние средства разработки, меняя исходные коды функций и процедур, ядра системы, формы интерфейса, структуру и модель данных и проч.).
Инвариантностью по отношению к бизнесу называют возможность системы поддерживать разные виды технологических операций, к примеру выпуск продовольственных товаров или оказание услуг в сфере грузоперевозок. Данный показатель особенно важен для корпоративных структур, занимающихся разными видами деятельности.
Что касается перспектив развития, здесь необходимо знать планы создателей относительно совершенствования и оптимизации комплекса. Очень важно наличие проектов по дальнейшей разработке и поддержке системы автоматизации.
Для определения эффективности полученные полезные результаты сопоставляют с понесенными расходами и выявляют оптимальные решения.
Расчет известных экономических показателей – сокращения расходов, в том числе на обработку данных, коэффициентов окупаемости и эффективности, прироста прибыли от внедрения систем за год, как правило, невозможен. Полезный эффект от внедрения автоматизированных информационных систем оценить сложно. О результативности работы компании судят по объему реализации, прибыли, рентабельности. Однако данные показатели формируются под влиянием ряда факторов, и очень сложно оценить вклад автоматизированных систем в данный процесс. Для этого необходимо применять громоздкий математический аппарат, и результат оценки при этом не будет точным.
Сегодня на рынке существует множество разнообразных компаний, и условия их функционирования существенно отличаются друг от друга. Кроме того, автоматизированные информационные системы бывают разных видов. Из-за всего этого нельзя точно установить, насколько эффективна та или иная АИС. Каждое предприятие оценивает полезность АИС по-своему, сравнивая итоги работы комплексов с аналогичным ПО. Основные критерии для аттестации системы – ожидания ответственных лиц, а также отличия полученных показателей от запланированных.
Как АИС обеспечивают безопасность от утечки данных
При работе с какими-либо данными основной риск, пожалуй, заключается в том, что посторонние лица могут с легкостью и незаметно внести в них изменения, украсть или вовсе уничтожить. Об этом следует помнить любому предприятию, имеющему дело с информацией. Необходимо позаботиться о том, чтобы данные в АИС функционировали в условиях максимальной сохранности, то есть уделить должное внимание защите сведений, или информационной безопасности.
Проблема защиты информации сегодня является комплексной, а потому решать ее следует на различных уровнях – законодательном, административном, процедурном и программно-техническом.
Безопасность данных, или информационная безопасность, – это защищенность информации и поддерживающего программного обеспечения (к примеру, АИС) от естественных или искусственных воздействий случайного или преднамеренного характера, которые могут навредить собственникам и лицам, пользующимся сведениями, и самой системе.
Угроза информационной безопасности – это действие или ситуация, вследствие которых информационные ресурсы, в том числе хранящиеся, передаваемые, обрабатываемые данные, ПО и аппаратная техника могут быть несанкционированно использованы, искажены или разрушены.
Под несанкционированным и санкционированным использованием понимают несанкционированный и санкционированный доступ.
Несанкционированным доступом называют неправомерное обращение к информационным источникам и АИС. Эти действия осуществляются, чтобы использовать (читать, менять), портить или уничтожать данные. Здесь также уместно упомянуть о различных компьютерных вирусах.
Санкционированный доступ – это процесс пользования информационными источниками и системами лицами, у которых есть на это законные основания. Также в данном случае речь идет о полномочиях и правах конкретных людей на использование ресурсов и услуг, определенных администратором системы (к примеру, АИС).
Угрозы бывают случайными (непреднамеренными) и умышленными.
Случайные угрозы образуются вследствие природных явлений и техногенных катаклизмов, а также ошибок в ПО, поломки аппаратных средств, неверных действий пользователей или администраторов.
По статистике в 50– 80 % случаев погрешности при работе с системами, объектами и данными допускают люди, а 15– 25 % – оборудование. Как правило, люди ошибаются и действуют несанкционированно в связи с тем, что являются недостаточно дисциплинированными и подготовленными к работе, а также с тем, что применяют опасные технологии и пользуются несовершенными техническими средствами. Цель умышленных угроз (в отличие от случайных) – нанести ущерб информационным данным, лицам, эксплуатирующим АИС, а также непосредственно автоматизированной информационной системе.
Угрозы бывают активными и пассивными.
Цель активных угроз – нарушить нормальное функционирование АИС. Они целенаправленно воздействуют на аппаратные комплексы, программы и информационные источники. В данном случае, к примеру, разрушают или подавляют линии связи радиоэлектронными методами, выводят из строя компьютеры или операционные системы, искажают информацию в базах данных и проч. Активные угрозы обычно применяют злоумышленники. Подобные воздействия также могут быть результатом программных вирусов и проч.
Что касается пассивных угроз, они обычно направлены на несанкционированное пользование АИС, которое не оказывает влияния на их работоспособность. Пример пассивной угрозы – это, к примеру, попытка получить циркулирующую в каналах информацию, то есть ее прослушивание или копирование.
Перечислим основные угрозы безопасности данных и функционированию АИС:
- несанкционированное пользование АИС и информационными ресурсами;
- ошибки пользователей при работе АИС, вследствие которых полностью или частично утрачиваются данные, перестает функционировать АИС;
- сбои в работе ПО и техники, в результате чего частично или полностью утрачивается информация и АИС выходит из строя.
Поиск
Мы можем оповещать вас о новых статьях,