Тема №11 (2 часа): общие принципы организации автоматизированных систем связи и информационные технологии.
11.1 Информатизация и автоматизация в современном обществе.
Научно-техническое развитие конца XX столетия резко изменило облик ставшего привычным мира. На смену индустриальной эре, с ее заводами, паровозами и ориентацией на естественные ресурсы (газ, нефть, лес и т. п.), пришла постиндустриальная эпоха, в которой доминирующими становятся, с одной стороны, высокие технологии и связанные с ними информационные, коммуникационные отрасли, с другой – биотехнологии, а центральным ресурсом – знания, которые становятся основным источником прибыли [1].
Время, затраченное в развитых странах на производство и обмен информацией, значительно превышает теперь время, расходуемое на производство собственно промышленной продукции. Большой интерес из всех глобальных процессов представляет развитие коммуникационных и информационных технологий (ИТ). По сути, автоматизация и информатизация сегодняшнего дня — это конвергенция связи и информатики.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ, ИТ [Information Technology, IT] - процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, предоставления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов.
Информационная технология является непременной составной частью большинства видов интеллектуальной, управленческой и производственной деятельности человека и общества. Развитие ИТ в современных условиях основано на применении вычислительной техники и связанных с нею методов и средств автоматизации информационных процессов. В зависимости от степени использования этих средств ИТ иногда условно разделяют на традиционную ИТ и современную ИТ.
Основная цель ИТ (информационных технологий) — в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации получить необходимую для пользователя информацию, с целью ее анализа, и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.
ИТ тесно связана с информационными системами, которые являются для нее основной средой. Добавление к понятию "система" слова "информационная" отражает цель ее создания и функционирования.
Современные ИТ способствуют обучению новых кадров пожарной охраны, повышению квалификации сотрудников, обмену опытом.
В новом информационном обществе главной производственной силой станут знания, в том числе и в области пожарной безопасности, способные воплотиться в образовании и материализоваться в новой пожарной технике и технологиях, системах пожаротушения, услугах в области пожарной безопасности.
В своей профессиональной деятельности человек часто вынужден выполнять одни и те же действия, определяемые его функциональными обязанностями. Алгоритм их выполнения достаточно часто предсказуем и поэтому может быть автоматизирован.
Автоматизация процесса подразумевает решение некоторых задач, в той или иной степени выполняемое различными техническими устройствами, которые в свою очередь управляются специализированными аппаратно-программными средствами.
В этом случае целесообразнее говорить о специализированных комплексах - автоматизированных системах с программным управлением. Такие автоматизированные системы относятся к классу технических систем управления, представляющих собой всего лишь усовершенствованный уровень механизации каких-либо процессов, например, системы автоматического пожаротушения. При этом человек должен создавать алгоритм действий и контролировать функционирование управляющей машины. Такие системы относятся к автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП). Кроме подобных систем существует класс систем управления, реализующий процессы управления целыми объектами и функционирующий на основе соответствующего информационного обеспечения. Такие системы относятся к автоматизированным системам организационного управления (АСОУ). В связи с этим принято делить АСУ по задачам на два класса: АСОУ и АСУ ТП. АСУ ТП часто бывают автоматическими, АСОУ автоматическими принципиально быть не могут.
Традиционно термин «АСУ» закрепился именно за автоматизированными (а не автоматическими) системами.
Автоматизированная система управления (АСУ) – совокупность экономико-математических методов, технических средств (ЭВМ, средств связи, устройств отображения информации, передачи данных и т.д.) и организационных комплексов, обеспечивающих рациональное управление объектом (например, предприятием, технологическим процессом) в соответствии с заданной целью. АСУ – это человеко-машинная система, в которой ряд операций и действий передается для исполнения машинам и другим устройствам (особенно это относится к так называемым рутинным, повторяющимся, стандартным операциям), но главное решение всегда остается за человеком. Этим АСУ отличаются от автоматических систем, т.е. таких технических устройств, которые действуют самостоятельно, по установленной для них программе, без вмешательства человека. При этом несомненно, что наибольшую сложность в реализации, а также значимость и перспективу развития в большинстве случаев имеют автоматизированные системы организационного управления, основной целью которых является повышение эффективности деятельности той или иной структуры.
11.2. Основы построения автоматизированных систем управления.
Автоматизированная система управления – это человеко-машинная система управления, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления объектом.
По своему принципу построения все АСУ делятся на два типа:
Ø одноуровневые
Ø многоуровневые.
Различие между двумя этими типами следующее: в одноуровневой системе вся информация с конечных устройств поступает в один компьютер и не передается дальше, в многоуровневых системах вся информация, собранная одним компьютером (или несколькими ПК), передается на следующий уровень, т.е. на следующий ПК, при этом ПК каждого уровня решают свой круг задач [1].
Одноуровневая система применяется в случае, если компьютер диспетчера и конечные устройства (с которых происходит сбор информации) находятся на одном объекте и расстояние между ними незначительно.
Многоуровневая система применяется, если необходимо:
· контролировать с одного диспетчерского места несколько объектов;
· обеспечить АСУ несколько диспетчерских мест;
· состыковать одну систему АСУ с другой системой АСУ.
В зависимости от целевого назначения АСУ можно разделить на два больших класса:
Ø АСУ объектами, предусматривающие управление объектом в целом (по всем функциям),
Ø функциональные АСУ, обеспечивающие автоматизацию той или иной функции управления для широкого класса объектов.
К функциональным АСУ относят, например, автоматизированную систему плановых расчётов, автоматизированную систему материально-технического снабжения, автоматизированную систему статистического учёта и т.д.
АСУ объектами по типу управляемого объекта делятся на:
Ø АСУ технологическими процессами (АСУ ТП);
Ø АСУ предприятиями (например, заводами, НИИ, КБ) (АСУП),
Ø АСУ отраслями народного хозяйства (например, промышленностью, связью, транспортом) (ОАСУ) и т.д.
Принято рассматривать каждую АСУ одновременно в двух аспектах: с точки зрения ее функций – того, что и как она делает, и с точки зрения ее схемы, т.е. с помощью каких средств и методов эти функции реализуются. Соответственно АСУ подразделяют на две группы подсистем – функциональные и обеспечивающие.
В соответствии с этим в составе АСУ выделяют:
Ø основную часть, в которую входят техническое, информационное, математическое обеспечение и организационно-экономическая база. Основа - общая часть для всех задач, решаемых АСУ;
Ø функциональную часть, к которой относятся взаимосвязанные программы, автоматизирующие конкретные функции управления.
Техническая база АСУ включает:
Ø средства, обеспечивающие сбор (датчики, средства наблюдения и контроля и т.д.),
Ø обработку (электронно-вычислительные системы, микропроцессорные устройства и т.д.),
Ø хранение,
Ø регистрацию,
Ø отображение информации (системы аудио- и видеозаписи, видеостены и др.),
Ø передачу данных (телекоммуникационные системы),
Ø исполнительные механизмы, непосредственно воздействующие на объекты управления (например, автоматические регуляторы, системы пожаротушения и дымоудаления и т.д.),
Ø средства, обеспечивающие выработку регулирующих сигналов во всех контурах автоматизированного управления производством.
Основные элементы технической базы – ЭВМ, которые обеспечивают накопление, хранение и обработку данных, циркулирующих в АСУ. ЭВМ позволяют оптимизировать параметры управления, моделировать процессы, подготавливать предложения для принятия решения. В качестве современных ЭВМ используется компьютерная техника.
Информационное обеспечение АСУ в автоматизированных системах – это совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации и информационных массивов. Информационная база АСУ – размещенная на машинных носителях информации совокупность всех данных, необходимых для автоматизации управления объектом или процессом.
Математическое обеспечение АСУ – совокупность алгоритмов и программ, необходимых для управления системой и решения с ее помощью задач обработки информации вычислительной техникой. Другими словами, это комплекс программ регулярного применения, обеспечивающих взаимодействие человека с техническими средствами АСУ. Математическое обеспечение условно можно подразделить на систему программирования и программное обеспечение.
Под организационно-экономической базой понимается совокупность экономических принципов, методов организации производства и управления, схем взаимодействия задач управления на основе правовых документов.
Общий принцип работы АСУ можно описать следующим образом (рис. 11.1). От объекта (пользователя) поступают данные об обстановке от систем наблюдения или диагностики, аварийные сигналы от датчиков (регистраторов), команды пользователя и т.д. Информационно-вычислительное устройство обрабатывает данные по определенному алгоритму, используя при этом БД или эталонные данные. Результаты обработки информации (ответ на запрос) поступают в подсистемы отображения информации, управляющие команды подаются на исполнительные устройства и т.д. Все события (действия оператора, аварийные и текущие измерения, изменения входных и выходных параметров и данных, срабатывания защит и т.д.) заносятся в защищенную БД, которая доступна только для просмотра и анализа.
Рис. 11.1. Функциональная схема АСУ.
Следует констатировать тот факт, что АСУ, внедряемые в различных подразделениях и службах, отвечающих за безопасность жизнедеятельности человека, далеко не всегда соответствуют необходимым требованиям в плане эффективности. К сожалению, внедряя технический комплекс, разрабатывая рабочие программы и связанные с ними формы и состав информационных массивов, исполнители исходят из своих возможностей, прежде всего финансовых.
Поэтому необходимо искать механизм и определять разумную степень типизации в плане централизованной разработки программных продуктов и внедрения технических средств АСУ.
По характеру решаемых задач и степени автоматизации процессов управления различают следующие АСУ:
Ø информационные;
Ø информационно-аналитические;
Ø административно-организационного управления.
Автоматизированные информационные системы (АИС) предназначены для автоматизации процессов сбора, обработки и анализа информации о состоянии управляемых объектов в условиях их функционирования, необходимой для административных работников органов управления. Основу их составляют информационно-поисковые системы, осуществляющие сбор, накопление, хранение, обновление и выдачу по запросам информации, реализуемые на ЭВМ. Такие системы повышают оперативность управления, но не решают задачи оптимизации управления и не принимают решения.
Автоматизированные информационно-аналитические системы (АИРС) предназначены для автоматизации двух важнейших процессов:
Ø сбора и анализа информации,
Ø принятия решений и планирования.
В отличие от АИС в этих системах предусматривается обработка информации для построения вариантов решений и прогнозов, повышение оперативности управления, качества принимаемых решений и планов их исполнения.
Автоматизированные системы административно-организационного управления (АСАОУ) – комплексные системы, предназначенные для автоматизации всех основных процессов управления:
Ø сбора и анализа информации,
Ø разработки вариантов решения и планов,
Ø доведения решений до исполнителей и контроля исполнения.
Из этого класса систем можно выделить автоматизированные системы доведения решений (команд, распоряжений) (АСДР), предназначенные для автоматизации процесса доведения командной информации до исполнителей в условиях, требующих особой оперативности: предупреждениях об авариях, пожарах и других опасных ситуациях; доведения распоряжений, требующих немедленного исполнения, и т.д. Часто в таких системах набор возможных команд и распоряжений заранее определен и формализован [2].
Техническую основу АСАОУ составляют универсальные ЭВМ со значительным набором устройств, включающих в единую автоматизированную систему связи. В таких системах математическое, программное, информационное и лингвистическое обеспечение позволяют решать все информационные задачи, задачи прогнозирования, математического моделирования, планирования, оптимизации решений, доведения решений до исполнителя и контроля исполнения. Другими словами, АСАОУ – есть высший уровень сложных автоматизированных систем управления.
Основой АСУ являются средства вычислительной техники, объединенные в локальную сеть.
Дальнейшее совершенствование эффективности деятельности пожарной охраны невозможно без широкого внедрения АСУ. Это подтверждается зарубежным опытом, а также результатами внедрения АСУ в ряде гарнизонов пожарной охраны.
В крупном плане АСУ в пожарной охране представляет собой объединенную в локальную сеть совокупность автоматизированных рабочих мест (АРМ) специалистов, занимающихся вопросами административно-хозяйственной деятельности; пожарной профилактики объектов; оперативного управления силами и средствами тушения пожаров. Каждая из указанных подсистем обладает достаточной автономностью, целесообразно их поэтапное внедрение. Так как наиболее важной подсистемой является подсистема оперативного управления силами и средствами тушения пожаров, то вполне логично широкое внедрение новых информационных технологий в пожарной охране, начиная с автоматизации этих процессов.
11.3. Информатизация и автоматизация при решении задач пожарной безопасности.
Цель автоматизации решения задач пожарной безопасности и принятия соответствующих управленческих решений - типовая: повышение производительности и эффективности труда.
Уже сегодня без автоматизации очень трудно проводить работу по диспетчеризации, осуществлению расчетных задач, подготовке донесений, отчетов, другой информации [1].
Информационные системы и технологии в системе пожарной безопасности предназначены для:
Ø обеспечения справочной информацией сотрудников любого уровня,
Ø автоматизации решения задач пользователей в соответствии с выполняемыми функциями.
Основная цель внедрения информационно-вычислительных систем — это удовлетворение информационных потребностей пользователей всех звеньев системы управления. Типовая задача, решаемая с помощью средств автоматизации и информатизации настоящее время, - обработка деловой информации (автоматизированный сбор, хронометрирование, сортировка, накопление, документирование и хранение сведений).
Применение ИТ в деятельности подразделений пожарной охраны и противопожарной защиты позволяет:
Ø автоматизировать операции по обработке документации,
Ø оперативно обеспечить пользователей достоверной информацией,
Ø организовать удаленный доступ к имеющимся банкам данных и базам знаний,
Ø скоординировать функции и задачи различных служб,
Ø освободить время для занятий творческой производственной работой.
Благодаря применению современных ИТ значительно сокращается время обработки и уменьшается время поиска информации, и, как следствие, пользователь в значительной мере освобождается от рутинной, но обязательной работы по поиску и обработке информации, а также по составлению различного рода отчетностей и документов.
11.4. Автоматизированные системы в деятельности пожарной охраны и МЧС.
Так какую же роль играют АСУ в деятельности органов пожарной охраны и МЧС? Как их можно использовать для улучшения деятельности указанных структур и возможно ли это?