АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК G06Q90/00 G06F15/16 

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.

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. Технический результат - расширение функциональных возможностей системы. Согласно первому варианту система управления содержит две подсистемы с аналогичными техническими средствами. Технические средства в каждой подсистеме связаны с локальной вычислительной сетью (ЛВС). В ЛВС первой подсистемы одна из ЭВМ имеет дополнительный сетевой выход для связи с аналогичным выходом соответствующей ЭВМ из ЛВС второй подсистемы. Для обмена данными между подсистемами использована ЛВС, сформированная путем соединения упомянутых выходов. Согласно второму варианту в систему введен коммутатор, а в ЛВС первой подсистемы одна из ЭВМ имеет дополнительный сетевой выход, подключенный к коммутатору, к выходам которого подключены дополнительные сетевые выходы соответствующих ЭВМ других подсистем. Для обмена данными использована ЛВС, сформированная на основе коммутатора и ЭВМ с дополнительными сетевыми выходами. Согласно третьему варианту в систему управления введены точка доступа и другие радиосредства, в совокупности обеспечивающие функционирование беспроводной ЛВС. В ЛВС первой подсистемы одна из ЭВМ имеет дополнительный сетевой выход, подключенный к точке доступа. Аналогичные дополнительные сетевые выходы соответствующих ЭВМ из ЛВС других подсистем подключены к радиосредствам. Для обмена данными используют эту беспроводную ЛВС. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

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.