Автоматизированная система управления (варианты)

Автоматизированная система управления (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области информационных и телекоммуникационных технологий и может использоваться в системах управления силовых структур, в системах управления, применяемых при возникновении аварий и чрезвычайных ситуаций.

Автоматизированные системы управления, используемые для решения задач в условиях аварий, в чрезвычайных ситуациях и в военных целях, имеют стационарную и подвижную составляющие (подсистемы), каждая из которых имеет собственную локальную вычислительную сеть (ЛВС). При создании таких систем особое внимание уделяется повышению их мобильности, оперативности и быстродействия. Их применение имеет следующие особенности:

- в месте постоянной дислокации готовится и постоянно обновляется информация, которая будет использована подвижной составляющей при выполнении поставленной задачи;

- при получении команды на выполнение поставленной задачи информация из баз данных стационарной составляющей переписывается в базы данных подвижной составляющей;

- вследствие большого объема передаваемой при этом информации и малого отводимого на это времени невозможно использование для переписи имеющихся для обеспечения взаимодействия подразделений и органов управления относительно низкоскоростных стандартных средств передачи данных со стандартными средствами обеспечения безопасности информации, требуется использовать высокоскоростные локальные сети;

- предусматриваются меры по обеспечению безопасности информации, причем к стационарной и к подвижной составляющим в этом отношении предъявляются разные требования, и в них могут действовать разные наборы правил и алгоритмов обеспечения безопасности информации;

- подключение ЛВС подвижной составляющей непосредственно к ЛВС стационарной составляющей нецелесообразно (а иногда и невозможно) по следующим причинам:

а) администрирование объединенной ЛВС существенно усложняется вследствие динамического изменения количества ЭВМ в сети и несовпадения в практических случаях множеств действующих в обеих частях сети протоколов;

б) такое подключение может оказаться невозможным либо дорогостоящим вследствие несовместимости правил и алгоритмов обеспечения безопасности информации в объединяемых ЛВС;

- аппаратурные компоненты подвижной составляющей имеют улучшенные характеристики по сравнению со стационарными в части веса и габаритов, энергопотребления и скорости развертывания.

Известен комплекс средств автоматизации командного пункта тактического соединения (ПМ РФ №41889, G06F 15/16, 2004 г.).

Устройство содержит комплекс средств передачи данных для связи с внешними абонентами, с которыми также связан выход речевой телефонной линии комплекса, локальную вычислительную сеть ЭВМ, связывающую между собой ЭВМ автоматизированных рабочих мест и ЭВМ отображения, графопостроитель, проектор (средство отображения коллективного пользования) и средства итогового документирования, позволяет организовать параллельную работу 26 автоматизированных рабочих мест (АРМ) и обмен информацией с 52 абонентами. Данный известный комплекс может быть представлен либо в стационарном, либо в мобильном исполнении.

Недостатком известного комплекса является то, что в нем не предусматривается одновременная работа стационарной и подвижной частей комплекса, быстрое обновление баз данных подвижной части и решение возникающих при этом проблем обеспечения безопасности информации.

Известен комплекс средств автоматизации управления войсками для командно-штабной машины (ПМ РФ №37838, G01S 13/00, 2003 г.). Комплекс содержит устанавливаемые на средстве передвижения блоки видеонаблюдения, измерения дальности до объекта, определения местоположения средства передвижения, сбора данных, приема и передачи данных со средствами защиты информации и блок управления в виде ЭВМ с антивибрационными элементами крепежа. На ЭВМ имеется многозадачная русифицированная операционная система и программное обеспечение, позволяющее вести документированный информационный обмен абонентов по каналам связи с одновременным расчетом специализированных задач. Данное известное устройство предназначено для обеспечения взаимодействия между отдельными подразделениями войск тактического звена. Однако в нем не предусмотрена возможность подключения к ЛВС стационарного комплекса для быстрого и безопасного обновления информации в ЭВМ известного комплекса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой системе (первый вариант) является подвижный комплекс средств автоматизации управления по пат. РФ на изобретение №2266563, G06F 17/60, 2005 г., принятый за прототип.

Укрупненная блок-схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где обозначено: 1 - подвижный комплекс средств автоматизации управления; 2 - средства передачи данных; 3 - средства связи; 4₁-4_n - автоматизированные рабочие места (АРМ); 5₁-5_n - ЭВМ из состава АРМ; 6 - ЛВС, 7 - выходы ЭВМ для подключения к ЛВС.

Средства передачи данных 2, средства связи 3, АРМ и ЭВМ в совокупности составляют технические средства комплекса.

АРМ 4₁-4_n содержат соответствующие ЭВМ 5₁-5_n, которые через выходы 7 подключены к ЛВС 6. Выход 7 обеспечивает электрический (или оптический) интерфейс и обмен данными по ЛВС 6, например, в соответствии со стандартом Ethernet. К этой же ЛВС 6 подключены средства связи 3 и средства передачи данных 2.

Устройство-прототип работает следующим образом. Должностные лица, имеющие доступ к системе и информации в соответствии с программой разграничения доступа, формируют на ЭВМ 5₁-5_n документы, справки, распоряжения и т.д., требующие передачи абонентам, как на пункте управления, так и внешним абонентам. Для этого должностное лицо выбирает из базы данных необходимый документ и заполняет его реквизиты. Затем выбирает таблицу абонентов и, отметив нужного адресата, отправляет документ, который передается средствами передачи данных 2 и далее средствами связи 3 после обработки аппаратурой криптозащиты (входит в состав средств передачи данных 2). Входящее сообщение от средств связи 3 после раскрытия данных аппаратурой криптозащиты, после его сборки из кодограмм и квитирования поступает в соответствии с его адресно-служебной частью и реквизитами на ЭВМ абонента. В целях управления органами тылового и технического обеспечения на ЭВМ 5₁-5_n решаются задачи обработки картографической информации, автоматизированного обмена информацией с вышестоящими и нижестоящими органами тылового (технического) обеспечения, управления нижестоящими органами тылового (технического) обеспечения как в автоматизированном, так и в неавтоматизированном режимах. Средства связи 3, кроме обмена данными, обеспечивают также телефонную связь (открытую и закрытую) с вышестоящими и нижестоящими пунктами управления (ПУ), радиосвязь при движении в колонне.

Недостатками устройства-прототипа являются ограниченные функциональные возможности, определяемые отсутствием реализации стационарной части комплекса, низкой пропускной способностью каналов передачи данных для обновления данных в ЭВМ подвижного комплекса средств автоматизации управления перед началом выполнения поставленной задачи.

Таким образом, целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы.

Это достигается тем, что в автоматизированной системе управления, включающей первую подсистему, технические средства которой связаны локальной вычислительной сетью (ЛВС), согласно изобретению введена вторая подсистема, содержащая аналогичные технические средства, связанные локальной вычислительной сетью, при этом в ЛВС первой подсистемы одна из ЭВМ имеет дополнительный сетевой выход для связи с соответствующей ЭВМ из ЛВС второй подсистемы, имеющей аналогичный дополнительный сетевой выход, и для обмена данными между подсистемами системы используется ЛВС, сформированная путем соединения упомянутых выходов.

Схема предлагаемого устройства (первый вариант) представлена на фиг.2, где обозначено: 1, 8 - первая и вторая (соответственно подвижная и стационарная) подсистемы; 2 - аппаратура передачи данных; 3 - средства связи; 4₁-4_m, 4₁-4_n - АРМ; 5₁-5_m, 5₁-5_n - ЭВМ; n, m - количество АРМ в подвижной и стационарной подсистемах, 6 - ЛВС; 7 - выход ЭВМ; 9 - дополнительный сетевой выход выделенной ЭВМ; 5_i и 5_j - первая и вторая выделенные ЭВМ (в качестве выделенных ЭВМ 5_i и 5_j обозначены ЭВМ 5₁ соответствующей подсистемы); 10 - третья ЛВС.

Средства передачи данных 2, средства связи 3, АРМ и ЭВМ в совокупности составляют технические средства комплекса.

Предлагаемая автоматизированная система управления состоит из двух (первой и второй) подсистем: подвижной 1 и стационарной 8. Стационарная подсистема 8 для целей автоматизированного управления содержит технические средства (возможно в стационарном исполнении) того же назначения, что и в подвижной подсистеме 1: аппаратуру передачи данных 2, средства связи 3, АРМ 4₁-4_м, в состав которых входят 5₁-5_м ЭВМ. ЭВМ из состава АРМ в каждой из подсистем 1, 8 подключены к соответствующей ЛВС 6 через выход 7. В каждой из подсистем выделена ЭВМ (5_i в первой подсистеме), имеющая дополнительный сетевой выход 9 для связи с выделенной ЭВМ 5_j из ЛВС 6 второй подсистемы. Путем соединения выходов 9 обеих выделенных ЭВМ 5_i и 5_j образуется третья ЛВС 10.

Сформированная третья ЛВС имеет простую структуру с простым администрированием, и в ней применяются правила и алгоритмы, предусматривающие безопасный обмен данными между стационарной 8 и подвижной 1 подсистемами автоматизированной системы управления.

Для улучшения эксплуатационных и массогабаритных характеристик подвижной системы ее технические средства могут размещаться в компактных упаковках, например, в чемоданах или контейнерах.

Предлагаемая автоматизированная система управления функционирует следующим образом. Должностные лица, эксплуатирующие стационарную подсистему 8, в процессе повседневной деятельности формируют на ЭВМ АРМ исходящие документы и обрабатывают входящие документы от вышестоящих и нижестоящих органов управления. Технические средства стационарной подсистемы 8 при работе должностных лиц функционируют так же, как и в прототипе. При этом в базах данных стационарной подсистемы 8 формируется информация, которая будет использована при функционировании подвижной подсистемы 1, например, устройства-прототипа. При необходимости организации обмена данными между двумя подсистемами 1 и 8 автоматизированной системы управления, представленной на фиг.2, формируется ЛВС 10 путем соединения с помощью кабеля дополнительных сетевых выходов выделенных ЭВМ обеих подсистем. Эта ЛВС 10 используется должностным лицом, эксплуатирующим систему, для обмена данными между подсистемами стандартными средствами, имеющимися в составе системы.

Существующие автоматизированные системы управления, так же как и предлагаемая, могут содержать более одной подвижной подсистемы. Например, в системе управления тактического звена должны быть предусмотрены комплексы для управления связью, артиллерией, авиацией и т.п. См., например, схему 5. Организация пехотной дивизии США на с.255 в книге Глазунов Н.К., Масленников П.Е. Сухопутные войска капиталистических государств. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Воениздат, 1980. - 416 с., ил., принятая за прототип для второго варианта предлагаемой системы управления.

Укрупненная схема устройства-прототипа (для второго варианта) представлена на фиг.3, где обозначено: 1₁-1_k - органы управления и подразделения из состава дивизии с соответствующими системами управления. Командир дивизии и штаб дивизии осуществляют руководство подчиненными подразделениями и органами управления. Система управления такой сложной организационной единицы, как дивизия, состоит из нескольких подсистем. Перед началом боевых действий подразделениям ставятся задачи. Например, для создания необходимой группировки артиллерии и ее распределения ей ставятся типовые тактические задачи. При этом создаются соответствующие организационные структуры для боя.

Недостатками устройства-прототипа являются ограниченные функциональные возможности, определяемые отсутствием реализации средств для оперативного обновления данных в ЭВМ подсистем перед началом выполнения поставленной задачи.

Для устранения указанных недостатков в автоматизированную систему управления, состоящую из нескольких подсистем, технические средства которых связаны отдельными локальными вычислительными сетями, согласно изобретению введен коммутатор, а в ЛВС первой подсистемы одна из ЭВМ имеет дополнительный сетевой выход для связи с соответствующими ЭВМ из ЛВС других подсистем, подключенный к коммутатору, к выходам которого подключены дополнительные сетевые выходы соответствующих ЭВМ остальных подсистем, и для обмена данными между подсистемами используется ЛВС, сформированная на основе коммутатора и ЭВМ с дополнительными сетевыми выходами.

На фиг.4 представлена схема второго варианта предлагаемой системы управления, где обозначено: 1₁-1_k - k подсистем; 5₁-5_k - выделенные ЭВМ; 9 - дополнительный сетевой выход выделенной ЭВМ; 10 - третья ЛВС; 11 - коммутатор. Для упрощения на фиг.4 не показаны следующие блоки, имеющиеся как в первом, так и во втором вариантах: 2 - аппаратура передачи данных; 3 - средства связи; 4₁-4_м - АРМ; 6 - ЛВС.

Средства передачи данных 2, средства связи 3, АРМ и ЭВМ в совокупности составляют технические средства комплекса.

Второй вариант предлагаемой системы управления содержит k подсистем 1₁-1_k, каждая из которых содержит технические средства (возможно в стационарном исполнении): аппаратуру передачи данных 2, средства связи 3, АРМ 4₁-4_мj (на фиг.4 не показаны), в состав которых входят ЭВМ 5₁-5_мj, мj - количество АРМ в j-й подсистеме. ЭВМ из состава АРМ в каждой из подсистем 1 подключены к соответствующей ЛВС 6 через выход 7 (на фиг.4 не показаны). В каждой из подсистем выделена ЭВМ (5_i в первой подсистеме, обозначенная как 5₁), имеющая дополнительный сетевой выход 9 для связи с выделенными ЭВМ 5_j (обозначены как 5₂-5_к в других подсистемах, при этом j=2, 3, ... k) из ЛВС 6 других подсистем. Путем соединения через коммутатор 11 выходов 9 выделенных ЭВМ 5_i и совокупности выделенных ЭВМ 5_j образуется третья ЛВС 10. В этом варианте выделенные ЭВМ подсистем подключаются к коммутатору 11 соответствующими кабелями.

Предлагаемая автоматизированная система управления (второй вариант) функционирует следующим образом.

Должностные лица, эксплуатирующие подсистемы 1_j (j=1...k), при выполнении своих обязанностей эксплуатируют соответствующие подсистемы аналогично первому варианту. В ЛВС 10, образованной коммутатором 11 и подключенными к нему дополнительными сетевыми выходами 9 выделенных ЭВМ, действует общий для всех выделенных ЭВМ стек сетевых протоколов, и единые правила, и алгоритмы, предусматривающие безопасный обмен данными между подсистемами автоматизированной системы управления. Обмен данными между подсистемами при наличии нескольких подсистем в составе системы организуется стандартными средствами, имеющимися в составе системы, аналогично тому, как описано в первом варианте.

Для повышения удобства и оперативности при работе с автоматизированной системой управления ЛВС между выделенными ЭВМ подсистем строится на основе оборудования одного из стандартов беспроводных технологий (см. например, С.Гордейчик, Еще раз про WLAN, BYTE Россия, 2005 г., №8.

Известно устройство беспроводной сети в офисе, опубликованное в статье В.Максимова «Многообразное применение беспроводных технологий», PC Week/RE №(484) 22'2005 от 21.06.2005, рубрика: NetWeek, стр.21, рис.2, принятое за прототип для третьего варианта предлагаемой системы.

Недостатками устройства-прототипа являются ограниченные функциональные возможности, определяемые отсутствием реализации средств для оперативного обновления данных в ЭВМ подсистем перед началом выполнения поставленной задачи.

Для устранения указанных недостатков в автоматизированную систему управления, состоящую из нескольких подсистем, технические средства которых связаны отдельными локальными вычислительными сетями, согласно изобретению введены точка доступа и другие радиосредства, в совокупности обеспечивающие функционирование беспроводной ЛВС, а в ЛВС первой подсистемы одна из ЭВМ имеет дополнительный сетевой выход для связи с соответствующими ЭВМ из ЛВС других подсистем, подключенный к точке доступа, причем аналогичные дополнительные сетевые выходы соответствующих ЭВМ из ЛВС других подсистем подключены к радиосредствам, и для обмена данными между подсистемами используется эта беспроводная ЛВС.

Укрупненная схема предлагаемой системы связи (третий вариант) представлена на фиг.5, где обозначено: 1-1_k подсистемы (k - количество подсистем); 5₁-5_k - выделенные ЭВМ; 9 - дополнительный сетевой выход; 10 - ЛВС; 12 - точка (узел) доступа, поддерживающая стандарт беспроводной технологии; 13₁-13_k - радиостанции, работающие по тому же стандарту беспроводной технологии, что и точка доступа 12. Для упрощения на фиг.5 не показаны следующие блоки, имеющиеся в предлагаемой системе в первом, втором, а также и в третьем вариантах: 2 - аппаратура передачи данных; 3 - средства связи; 4₁-4_мj - АРМ; 5₁-5_мj - ЭВМ; мj - количество АРМ в j-й подсистеме; 6 - ЛВС.

Средства передачи данных 2, средства связи 3, АРМ и ЭВМ в совокупности составляют технические средства комплекса. Радиостанции 13 и точка доступа 12 в совокупности составляют радиосредства.

Предлагаемая система управления (третий вариант) обеспечивает одновременную связь одной подсистемы с несколькими другими подсистемами с применением беспроводных технологий.

Первая подсистема 1₁ через дополнительный сетевой выход 9 выделенной ЭВМ 5₁ подключается к точке доступа 12, а дополнительные сетевые выходы 9 выделенных ЭВМ 5₂-5_k других подсистем подключены к соответствующим радиостанциям 13₂-13_k, работающим по тому же стандарту беспроводной технологии, что и точка доступа 12. Совместное функционирование точки доступа 12 и радиостанций 13₁-13_k обеспечивает построение локальной беспроводной сети, по которой осуществляется обмен данными между подсистемами.

Предлагаемая автоматизированная система управления в третьем варианте функционирует следующим образом.

Должностные лица подсистем при выполнении своих обязанностей эксплуатируют соответствующие подсистемы аналогично первому варианту. В ЛВС 10, образованной точкой доступа 12, радиостанциями 13, подключенными к дополнительным сетевым выходам выделенных ЭВМ 9 и выделенными ЭВМ 5, действует общий для всех выделенных ЭВМ 5 стек сетевых протоколов и единые правила и алгоритмы, предусматривающие безопасный обмен данными между подсистемами автоматизированной системы управления. Обмен данными между подсистемами с использованием беспроводных технологий организуется стандартными средствами, имеющимися в составе системы, аналогично тому, как это делается в случае первого и второго вариантов заявляемой системы управления.

Большие автоматизированные системы управления строятся поэтапно и могут содержать подсистемы, отличающиеся по аппаратно-программному исполнению, по действующим в них протоколам, а также по наборам правил и алгоритмов обеспечения безопасности информации. В этом случае также может быть невозможным обмен данными между подсистемами при простом подключении ЛВС одной подсистемы к ЛВС другой подсистемы. Предлагаемое устройство можно применить и для обеспечения безопасного обмена данными между подсистемами стационарной автоматизированной системы управления, то есть когда все подсистемы имеют стационарное исполнение.

Предлагаемое техническое решение реализуется с помощью широко известных и доступных изделий, обладает более широкими функциональными возможностями, лучшими тактико-техническими характеристиками.

1. Автоматизированная система управления, включающая первую подсистему, технические средства которой связаны локальной вычислительной сетью (ЛВС), отличающаяся тем, что введена вторая подсистема, содержащая аналогичные технические средства, связанные локальной вычислительной сетью, при этом в ЛВС первой подсистемы одна из ЭВМ имеет дополнительный сетевой выход для связи с соответствующей ЭВМ из ЛВС второй подсистемы, имеющей аналогичный дополнительный сетевой выход, и для обмена данными между подсистемами системы используется ЛВС, сформированная путем соединения упомянутых выходов.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что одна ее подсистема является стационарной, а другая - подвижной.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что технические средства подвижной подсистемы размещены в компактных упаковках, например контейнерах.

4. Автоматизированная система управления, состоящая из нескольких подсистем, технические средства которых связаны отдельными локальными вычислительными сетями, отличающаяся тем, что введен коммутатор, а в ЛВС первой подсистемы одна из ЭВМ имеет дополнительный сетевой выход для связи с соответствующими ЭВМ из ЛВС других подсистем, подключенный к коммутатору, к выходам которого подключены дополнительные сетевые выходы соответствующих ЭВМ остальных подсистем, и для обмена данными между подсистемами используется ЛВС, сформированная на основе коммутатора и ЭВМ с дополнительными сетевыми выходами.

5. Автоматизированная система управления, состоящая из нескольких подсистем, технические средства которых связаны отдельными локальными вычислительными сетями, отличающаяся тем, что введены точка доступа и другие радиосредства, в совокупности обеспечивающие функционирование беспроводной ЛВС, а в ЛВС первой подсистемы одна из ЭВМ имеет дополнительный сетевой выход для связи с соответствующими ЭВМ из ЛВС других подсистем, подключенный к точке доступа, причем аналогичные дополнительные сетевые выходы соответствующих ЭВМ из ЛВС других подсистем, подключены к радиосредствам и для обмена данными между подсистемами используется эта беспроводная ЛВС.