На главную страницу
Разделы Поиск Карта Доступ к платным услугам Для контакта Russian English Закрыть меню Рыбный атлас Мониторинг Академия Эксперт Офис Торговая система Информация Интернет-ресурсы Услуги комплекса Развлечения Участники комплекса
InterNevod Banners Network


ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАТИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ОТРАСЛЕВОГО РЫБОПРОМЫСЛОВОГО МОНИТОРИНГА В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ РАЦИОНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ БИОРЕСУРСАМИ.


Б. М. Шатохин НТФ "Комплексные системы" г.Мурманск

Введение.
Отрасль рыбного хозяйства

  • многофункциональный природно-производственный комплекс, включающий в себя ряд взаимообусловленных производственных и научно-исследовательских процессов, имеющих собственную специфику, и тесно связанных между собой: исследование сырьевой базы промысла, охрана водных ресурсов, рациональное управление биоресурсами, исследование состояний морских экосистем, развитие информационной инфраструктуры отрасли и т. д.).

    Актуальной задачей управления отраслью является обеспечение функционирования системы поддержки принятия решений по стабилизации и развитию каждого процесса на всех стадиях его жизненного цикла и на всех уровнях его существования: от борта судна до структурных подразделений Комитета по рыболовству (вертикальные связи управления), а также по координации взаимосвязанных функциональных процессов (горизонтальные связи управления, например: освоение малоизученных объектов и организация научных исследований и т.п.).

    С точки зрения организационного управления основным ресурсом является информация. Сложность процессов управления, их многоуровневость выдвигают, как насущную, проблему информатизации отрасли. Основной в системе информатизации отрасли является подсистема информационного мониторинга промысловых районов. Именно она является поставщиком данных о состояниях природопроизводственных процессов. Подсистема мониторинга обеспечивает поставку того самого "сырья", перерабатывая которое в информацию, научные и управленческие организации могут решать задачи охраны водных ресурсов, сырьевых научных исследований и рационального управления биоресурсами.

    Целью настоящей статьи является проведение анализа состояния информатизации в отрасли и разработка предложений по ее развитию. Отраслевая система мониторинга по своей сути должна быть комплексной. С одной стороны, она должна обеспечить наблюдения за состояниями процессов производственной деятельности: перемещениями добывающих судов, данныеми о величине и координатах уловов, технологическом и биологическом состоянии добываемых объектов. С другой стороны, система мониторинга должна обеспечивать сырьевую науку данными о состояниях гидрофизических и биопродукционных процессов в океане.

    ИСТОЧНИКИ И СОСТАВ ДАННЫХ МОНИТОРИНГА.

    Основным источником такой информации являются судовые наблюдения. Судовые наблюдения можно разделить на следующие классы:

    • ежесуточные данные о производственной деятельности по каждому промысловому судну. Эти данные включают регламентированный состав показателей ( вылов, координаты лова, характеристика объекта и т.д.) и передаются по радиоканалу в региональные информационные центры;
    • ежесуточные данные промысловых наблюдателей о биолого-промысловых характеристиках добываемых объектов. Эти данные передаются с ограниченного числа промысловых судов по радиоканалу;
    • ежесуточные данные наблюдений за параметрами гидрофизических характеристик среды и биопродукционных процессов. Эти данные собираются научно-исследовательскими судами и передаются по радиоканалу в информационные региональные центры.

    Данные по промысловой статистике, передаваемые с промысловых судов, часто искажаются и, в силу целого ряда обстоятельств , неполны. Это накладывает существенные ограничения на их использование при проведении исследований по оценке запасов и выявления зависимостей поведения промысловых видов . Кроме того, использование этих данных при решении задач охраны водных ресурсов создает дополнительные трудности (затраты, эффективность охранных мер и т.д.) органам рыбоохраны. Наша сырьевая наука всегда занимала передовые и ключевые позиции в мировом рыболовстве . Этому способствовало то, что ежегодно во всех значимых промысловых районах (действующих и перспективных) выполнялся очень большой объем экспедиционных работ на научно-исследовательских судах. Комплексные данные о состояниях среды и объектов промысла обрабатывались научно-исследовательскими институтами отрасли и являлись основой для имеющегося в настоящий момент ресурса знаний отраслевой науки. Именно этот ресурс знаний определяет методологические основы и направления исследований состояния сырьевой базы отрасли при решении тактических и стратегических задач управления и развития. В последнее время число научно-исследовательских экспедиций резко сократилось. Это, в свою очередь, в ближайшее времяприведет к качественному ухудшению оперативных, тактических и стратегических оценок состояния сырьевой базы отрасли.

    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСА ДАННЫХ И ЗНАНИЙ.

    Эффективность решения задач управления в конечном счете зависит прямым образом не только от того каким ресурсом научных знаний обладает отрасль, но и наличием условий для их всестороннего использования в решении прикладных задач. Например, в области сырьевых научных исследований, накоплены знания о многих закономерностях поведения промысловых видов в зависимости от изменяющихся условий среды. Но: в отсутствии системы сбора необходимых данных о состоянии среды в необходимое время, а также системы обобщения данных и их проблемно-ориентированной интерпретации в реальном времени, даже при имеющихся знаниях и наличии принципиальной возможности выработать рекомендации для рационального управления на промысле, эти рекомендации не вырабатываются! Таким образом, мы в лучшем случае "задним числом" можем научно обоснованно объяснить, почему флот потерял рыбу. Подобных примеров можно привести много. Отсутствие в отрасли информационно-управляющей системы, обеспечивающий сбор необходимой, полной и достоверной информации, методов ее интерпретации и обеспечения своевременного доведения до конечного потребителя, является в настоящий момент определяющим фактором неудовлетворительного качества решения задач рыбоохраны, сырьевых научных исследований и управления биоресурсами. Это ставит задачу создания отраслевой системы мониторинга, удовлетворяющей требованиям к информатизации системы мониторинга. На основании проведенного анализа можно сделать один важный вывод: решение всех проблем для каждого функционального направления ( "охрана", "наука", "управление биоресурсами") можно обеспечить, если будут созданы,как минимум:

    • система сбора полных, репрезентативных и достоверных данных о состоянии производственных, гидрофизических и биопродукционных процессов в море;
    • информационно-управляющая система проблемно-ориентированной интерпретации данных;
    • телекоммуникационная среда по обеспечению необходимых информационных связей между всеми структурными подразделениями отрасли.

    Решение этой проблемы всецело определяется задачами информатизации.

    ИНФРАСТРУКТУРА ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОТРАСЛЕВОЙ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА.

    Основной задачей информатизации системы производственно экологического мониторинга районов океанического рыболовства должно являться обеспечение качественно нового уровня информационного обеспечения решения проблем охраны и контроля изъятия водных биоресурсов, поддержки сырьевых научных исследований и сбалансированного управления биоресурсами отрасли. Эта цель может быть достигнута путем создания в отрасли комплексной инфраструктуры информатизации системы мониторинга промысловых районов на единой методологической основе за счет использования современных достижений в области новых информационных технологий. Новое качество отраслевой системы производственно-экологического мониторинга определяется интегрированными возможностями использования достижений ранее разработанных мониторинговых систем, а также и внедрением информационных технологий спутникового мониторинга, ГИС-технологий, технологий искусственного интеллекта ( переход к технологиям совместной обработки данных и знаний ), современных средств связи и телекоммуникаций. Последнее значительно удешевляет стоимостьразработки, внедрения и последующей эксплуатации. Рассмотрим далее основные требования к системе, поскольку для эффективного обеспечения решения прикладных задач океанического рыболовства, она должна удовлетворять нескольким свойствам.

    1.ПРОБЛЕМНАЯ ОРИЕНТИРОВАННОСТЬ.

    Система должна быть проблемно-ориентированной на параллельную ( одновременную) и непротиворечивую информационную поддержку управленческих процессов по функциональным направлениям деятельности в отрасли . Информация, поставляемая системой на каждый уровень управления должна служить непосредственно потребителям тех звеньев управления, которые ее получают. При этом должно учитываться, что информационные потребности управленческих звеньев различны и зависят от их уровня в иерархии и функциональных обязанностей. Так система производственно экологического мониторинга должна обеспечивать формирование базы единого информационного ресурса, что исключит противоречивость используемых данных при формировании и принятии решений на различных уровнях.

    2. СВОЕВРЕМЕННОСТЬ, ПОЛНОТА И ТОЧНОСТЬ.

    Мониторинговая система должна обеспечивать предоставление необходимой ( полной) информации на требующий уровень иерархии управления в нужное время.

    3. ИНТЕГРИРОВАННОСТЬ.

    Информатизация системы промыслово-экологического мониторинга должна обеспечить возможности интеграции информации по функциональным службам и управлениям, как по горизонтали, обеспечивая сбор информации и необходимый уровень ее агрегирования для передачи на более высокий уровень управления, так и по вертикали, обеспечивая информационные связи между всеми структурными подразделениями отрасли.

    ИНФРАСТРУКТУРА. СОСТАВ И СПЕЦИФИКАЦИЯ.

    Из проведенного анализа следует, что для выполнения требований, предъявляемых к информатизации отраслевой системы промыслово-экологического мониторинга, обеспечивающего новое качество решения задач охраны и контроля изъятия водных ресурсов, сырьевых научных исследований и рационального управления биоресурсами, необходимо создать типовую региональную инфраструктуру информатизации отраслевой системы мониторинга, состоящую из следующих базовых элементов :

    • под системы сбора первичной информации;
    • под системы региональных информационных и процессинговых центров ;
    • региональная под системы связи и телекоммуникаций (информационно-телекоммуникационная среда);
    • прикладные информационно-управляющие и интерпретирующие системы.

    Система сбора первичной информации производственно-экологического мониторинга может быть представлена подсистемами, обеспечивающими усвоение данных, получаемых как дистанционными, так и контактными методами.

    На основе использования информации космических навигационных систем "Навстар" (США), "Глонасс" (Россия), спутников связи "Инмарсат" и системы "Гонец" (Россия"), метеорологической системы NOAA (США) и входящей в нее под системы "Аргос", а также в перспективе спутников "СПОТ", ERS и "Radarsat" можно обеспечить решение следующих задач : мониторинг динамики вод и термики вод , слежение, слежение за изменением метеоусловий, оценка изменчивости первичной биопродуктивности, мониторинг ледовых условий, позиционный контроль промысловых судов.

    Состав первичной информации от всех типов судов , оборудованных бортовыми информационно-измерительными и управляющими комплексами обеспечивает решение следующих задач:

    • сбор и передача информации о координатах и вылове в автоматизированном независимом режиме;
    • сбор и передача биологической информации об уловах (при наличии промыслового наблюдателя) в автоматизированном независимом режиме;
    • сбор и передача метеорологических, океанологических, и гидроакустических данных;
    • сбор и передача информации о результатах инспекторских проверок в реальном времени на инспекторских судах;
    • сбор и передача данных о навигационной обстановке в районах промысла в реальном времени;
    • сбор и передача информации о состояниях производственных процессов на промысле.

    Перечисленные бортовые комплексы имеют общее функциональное ядро и реализованы на единой методологической основе.

    Исполнение функционального ядра судовых компьютерных систем имеет ряд модификаций, в зависимости от состава имеющихся технических средств и реализации соответствующих проектных решений.

    Приведем состав стандартных функций типового ядра бортовой компьютерной системы:

    • информационная подсистема "черного ящика", с автоматизированной фиксацией регламентированных и др. классов событий, соответствующих фиксируемому текущему набору пространственно-временных координат;
    • подсистема автоматизированной передачи регламентированной и другой информации.

    Состав спецификаций расширений функций типового ядра бортовой компьютерной системы для промыслового судна:

    • информационная советующая система поддержки принятия решений на промысле;
    • электронная картографическая система отображения интерпретации биолого-промысловой, навигационной, гидроакустической, гидрологической и метеорологической информации;
    • система сбора и интерпретации гидроакустических данных, оценка промысловой значимости скоплений;
    • подсистема решения прикладных штурманских задач на электронной карте;
    • подсистема автономного приема и обработки спутниковой метеорологической и гидрологической информации.

    Для обеспечения эффективного управления промысловым судном, командному составу постоянно приходится оценивать текущую промысловую ситуацию и из множества различных вариантов работы судна выбирать "лучшие". Оценка изменчивости промысловых ситуаций и выбор наилучших вариантов работы в бортовой компьютерной системе поддерживается информационной технологией обработки знаний о предметной области . В данном случае в системе поддерживается ведение базы знаний, построение логического вывода и объяснений. База знаний в бортовой промысловой информационной системе разработана на принципах гибридности и содержит совокупность специальным образом составленных правил, которые позволяют преобразовать данные, описывающие текущую ситуацию по условию продукционных правил : "если...то..." . Первая часть правила содержит условия его применимости, а вторая формирует условия следствия (вывода) или действий, которые реализуются в случае применимости выбранного правила. Вторая часть базы знаний состоит из различных аналитических моделей, описывающих закономерности поведения объектов промысла и условий среды. При этом в результате решения конкретной задачи запуск той или иной модели может осуществляться непосредственно из правил или в диалоге ЭВМ - пользователь. Результат расчетов при этом записывается в виде новых данных, которые в ходе продолжающегося решения задачи доступны всем правилам, содержащимся в базе знаний системы.

    В настоящий момент база знаний системы содержит разделы о двух видах промысла в Баренцевом море : трески и мойвы. Исходными данными для получения правил явились многолетние статистические данные результатов работы промысловых судов, данные о температуре воды, скорости ветра, рельефе дна, распределении зоопланктона, статистические данные о биологических характеристиках объекта и эвристические знания, формализованные на основе опытов капитанов.

    В системе решаются задачи :

    • оценка текущей промысловой ситуации по промысловым и гидроакустическим данным;
    • оценка возможных путей миграции промысловых объектов;
    • поиск перспективных квадратов лова;
    • выбор наилучших ретроспективных промситуаций - аналогов;
    • оценка возможных следствий по ситуациям - аналогам в условиях внешней среды ( ветер, волнение, температура, биосостояние объекта промысла и т. д. ).

    Задачи в системе решаются для характерных пространственно-временных масштабов : часы - промысловый галс, сутки - промысловый квадрат, синоптический период ( 5-15 сут.) - подрайон Баренцева моря.

    Результатами решения задач в системе являются консультации - советы, которые вырабатывает формальная система на основе задаваемых ей вопросов и предоставление данных, характеризующих текущую промысловую ситуацию.

    Построение и выбор конкретного пути решения поставленной задачи определяется содержащимися в базе знаний системы моделями, полнотой и качеством исходных данных по анализируемой ситуации.

    Состав расширений и спецификаций для штабного, поискового и научного судов осуществляется путем наращивания состава решаемых прикладных задач по модульному принципу. Исключением является судно рыбоохраны, дополненное специфичной информационно-навигационной под системой поддержки деятельности моринспекторского контроля судов в море.

    При наличии на борту промыслового судна научного промыслового наблюдателя программное обеспечение "наращивается" комплексом задач ведения данных промыслового наблюдателя .

    ТРЕБОВАНИЯ К СХЕМЕ РАЗМЕЩЕНИЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ И ПРОЦЕССИНГОВЫХ ЦЕНТРОВ.

    Процессинговый центр является основным интеграционным элементом структуры отраслевой информатизации. В силу большой протяженности морских акваторий с запада на восток необходимо наличие двух процессинговых центров, положение которых определяется на основе учета многих факторов для регионов: техническая оснащенность, научный потенциал и т.п. Но главным является учет ограничений охвата спутникового контроля и целесообразность размещения центра в конкретной географической точке. С этих позиций оптимальным для Европейской части России является Мурманск, на Дальнем Востоке в силу его специфики процессинговый центр, скорее всего должен быть, распределенным с подразделениями на Камчатке, Южно-Сахалинске и Владивостоке .

    Функционирование процессингового центра должно основываться на современных связных и информационных технологиях, обеспечивающих возможность применения как традиционных видов радиосвязи и серийно выпускаемой судовой радиоаппаратуры, также и новейших спутниковых систем связи и позиционирования, таких как "Аргос", "Гонец", Еутелтракс, Инмарсат.

    Основными задачами процессингового центра являются:

    • осуществление приема (передачи) информации от различных спутниковых систем и комплексирование разнородных данных от различных источников ( полученных по "старым" и "новым" технологиям);
    • передача собираемых первичных данных в региональные информационные центры для дальнейшей тематической обработки;
    • отслеживание и "запоминание" состояний информационных технологических процессов в системе ведения баз данных и знаний для обеспечения целостности информационного ресурса отрасли.

    Информация о промыслово-производственной деятельности и положениях судов, поступающая по каналам радиосвязи или автоматически снимаемая с помощью различных спутниковых систем связи , позиционирования, метеорологии и радиолокации , после ее усвоения и первичной обработки (контроль, сопоставление , корректировка) поступает в единый региональный информационный банк данных.

    Единый информационный банк данных обеспечивает ведение и хранение первичных, накопительных и расчетных архивных данных, нормативно-справочную информацию. Для обеспечения функций информационного обслуживания пользователей и решения задач региональных и отраслевых систем формируются проблемно-ориентированные и функциональные базы.

    Использование данных информационного банка, проблемно-ориентированных и функциональных баз должно осуществляться на принципах санкционированного доступа по сетям передачи данных и электронной почты. Применение новейших связных и информационных технологий должно обеспечивать доступ к базам данных удаленным пользователям ( например : подразделения Роскомрыболовства, контролирующие органы, рыбоохранное судно), а также снимать текущую информацию с судов в квазиреальном времени.

    РЕГИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ.

    Ведомственная связь является составной частью всей системы морской подвижной службы и служит для решения следующих основных задач:

    • безопасность мореплавания и охрана человеческой жизни на море;
    • оперативно-диспетчерское управление флотом;
    • рыбоохранная деятельность;
    • обмен информацией с бизнес-партнерами, фирмами, представительствами, государственными и административными органами;
    • обеспечение обмена частной корреспонденцией членов экипажей судов;
    • обеспечение оповещения и взаимодействия с органами МЧС, ВМФ, ПВ, ДМТ Минтранса РФ.

    Важнейшими требованиями к ведомственной связи являются быстрота, достоверность, надежность и экономичность.

    В основе реализации концепции и развития ведомственной связи, в первую очередь, стоит выполнение международных требований глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности мореплавания (ГМССБ).

    ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СЕТИ

    Особое внимание заслуживает рассмотрение вопроса развития телекоммуникационных сетей и внедрения новейших средств передачи данных.

    Сети передачи данных, действующие на территории РФ в настоящее время, представляют весь диапазон используемых в мировой практике сетевых технологий, за исключением ISDN, не получившей пока распространения из-за недостаточной развитости цифровых каналов связи. Большинство функционирующих сетей передачи данных используют протокол коммутации пакетов Х.25 (составляет 63%).

    КАНАЛЫ СВЯЗИ.

    Основу сетевого "транспорта" составляют арендуемые каналы государственной системы связи, которая состоит из:

    • первичных аналоговых и цифровых систем, основанных на кабельных, радиорелейных и спутниковых линиях связи;
    • вторичных систем с Коммутацией каналов телефонной сети общего пользования, сети АТС "Искра" и абонентского телеграфирования АТ-50.

    Обобщая проведенный в данной работе анализ, можно сделать вывод, что для решения задач информационного обеспечения сырьевых научных исследований системы охраны водных ресурсов и рационального управления сырьевыми биоресурсами в отрасли, необходимо создать инфраструктуру информатизации рыбопромыслового мониторинга, учитывающую предложенные рекомендации. Описанная в статье, позволит использовать значимые результаты научных междисциплинарных исследований для обеспечения нового качества решения актуальных прикладных задач океанического рыболовства.

  • © InterNevod
    Designed by WebSkate
    Powered by Norma-Press
    Основные функциональные модули проекта Торговая система Рыбная баннерная система БД предприятий рыбной отрасли
      Flash-презентация