Информационные системы в праве

Понятие «система», особенности системы.

По ФЗ информационные технологии - это комплекс объектов, действий и правил, связанных с подготовкой, переработкой и доставкой информации при персональной, массовой и производственной коммуникации, а также все технологии и отрасли, интегрально обеспечивающие перечисленные процессы.

Однако сами информационные технологии являются частью более крупного явления такого как информационная система.

Информационная система (ИС) – это взаимосвязанная совокупность средств, методов, персонала, используемая для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Для описания системы используют такие понятия, как:

· структура (множество элементов и взаимосвязей между ними);

· входы и выходы (материальные, финансовые и информационные потоки, входящие в систему и выводимые ею);

· законы поведения (функции, связывающие входы и выходы системы);

· цели и ограничения (процессы функционирования системы, описываемые рядом переменных; на отдельные переменные обычно накладываются ограничения).

Под управлением понимают изменение состояния системы, ведущее к достижению поставленной цели. Процесс управления системой определяется целями управления, окружающей обстановкой и внутренними условиями.
Информационный обмен, который лежит в основе процесса управления системой, заключается в циклическом осуществлении следующих процедур:

· сбора информации о текущем состоянии управляемого объекта;

· анализа полученной информации и сравнения текущего состояния объекта с желаемым;

· выработки управляющего воздействия с целью перевода управляемого объекта в желаемое состояние;

· передачи управляющего воздействия объекту.

Информационная система и автоматизированная информационная система (АИС). Классификация АИС

Автоматизированная информационная система (АИС) – это комплекс, который включает компьютерное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение, лингвистические средства, информационные ресурсы, а также системный персонал, обеспечивающий поддержку динамической информационной модели некоторой части реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователей и для принятия решений.

Структура АИС:

1. Информационные технологии (ИТ) – инфраструктура, обеспечивающая реализацию информационных процессов сбора, обработки, накопления, хранения, поиска и распространения информации. ИТ предназначены для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов, повышения их надежности и оперативности.

2. Функциональные подсистемы и приложения – специализированные программы, предназначенные обеспечить обработку и анализ информации для целей подготовки документов, принятия решений в конкретной функциональной области на базе ИТ.

3. Управление ИС – компонент, который обеспечивает оптимальное взаимодействие ИТ, функциональных подсистем и связанных с ними специалистов, развитие их в течение жизненного цикла ИС.

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.

Классифицировать информационные системы достаточно сложно из-за их разнообразия и постоянного развития структур и функций. В качестве признаков классификации используются: область применения, охватываемая территория, организация информационных процессов, направление деятельности, структура и др.

1. По территориальному признаку АИС классифицируются на международные, общегосударственные, геоинформационные, области, республики, округа, города, района и т.д.

2. По сфере применения различают АИС в экономике, в промышленности, в торговле, на транспорте, в правовой сфере, в медицине, в учебных заведениях и т.п. В рамках одной сферы АИС можно классифицировать по видам деятельности . Так, например, все правовые информационные системы можно условно разбить на АИС, используемые в правотворчестве, правоприменительной практике, правоохранительной деятельности, правовом образовании и воспитании. Конечно, подобного рода классификация достаточно условна, так как одни и те же АИС могут использоваться в различных видах правовой деятельности. Можно классифицировать правовые информационные системы с точки зрения правового образования, в рамках которого они сложились и задачи которого решают в процессе своего функционирования, - автоматизированные системы органов прокуратуры, юстиции, судов и др. Один из основных подходов к классификации автоматизированных систем правовой информации (АСПИ) связан с видами обрабатываемой социально-правовой информации . При классификации автоматизированных систем правовой информации можно выделить АСПИ, основанные на системе нормативных правовых актов (например, информационно-поисковые по законодательству). Для этих систем проблемы систематизации информации связаны с вопросами классификации и систематизации нормативных правовых актов.

С другой стороны, можно выделить системы, аккумулирующие и обрабатывающие разнообразную социально-правовую информацию ненормативного характера: криминологическую, криминалистическую, судебно-экспертную, оперативно-розыскную, научную правовую и др.

3. С точки зрения разработки автоматизированных систем в области права выделяются классификации на документированную и иную правовую информацию.

Документированная информация (документ) - зафиксированная на материальном носителе информация с реквизитами, позволяющими ее идентифицировать. Указанные реквизиты являются основными основаниями для классификации обрабатываемой информации.

Фактографическая информация - это описание выбранных характеристик, свойств объектов, информация о которых собирается, систематизируется и обрабатывается в данной информационной системе. Для каждой характеристики должна быть точно определена форма ее представления в системе (текстовая, графическая, звуковая и т.д.).

Вся документированная правовая информация может быть официальной и неофициальной . К официальной правовой информации относятся сведения и данные о праве или о законодательстве в широком смысле слова, то есть обо всех действующих и уже прекративших действие нормативных актах. В автоматизированных системах, основанных на официальной правовой информации, большую роль играет ее классификация по источникам права : законы Российской Федерации, нормативные акты правительства страны и правительств республик, министерств и ведомств страны и республик и местных органов государственной власти и государственного управления, общественных организаций и др.

В качестве неофициальной правовой информации, лежащей в основе функционирования АСПИ, рассматриваются все сведения и данные о праве и связанных с ним явлениях, которые отражены в юридической научной литературе, не являющейся официальной (юридических монографиях, учебниках, статьях, обзорах, докладах, справочниках и других материалах), и сведения, содержащиеся в материалах, полученных от предприятий, учреждений, общественных организаций, граждан и других источников. Cледует заметить, что информация, полученная в результате работы автоматизированной системы, хранящей и обрабатывающей официальную правовую информацию, не будет являться официальной.

Исключение составляет система "Собрание законодательства РФ", разработанная Центром новых компьютерных технологий научно-технического центра Федерального агентства правительственной связи и информации при Президенте РФ (ФАПСИ). Согласно указам Президента РФ от 5 апреля 1994 г. N 662 *(53) и от 9 августа 1994 г. N 1664 тексты правовых актов в машиночитаемом виде в этой системе являются официальными.

4. Большое значение, с точки зрения создания и функционирования АИС, имеет классификация информации по степени доступа на открытую и ограниченного доступа. Использование подобного рода информации в автоматизированных системах требует организации технической и программной защиты ее от несанкционированного доступа. Существуют классификации АСПИ по виду используемых технических (на каком классе вычислительных машин функционируют), программных (под управлением какой операционной системы работают, с помощью каких программных средств созданы), лингвистических средств, а также логико-математических методов, лежащих в основе процесса обработки информации. Кроме того, автоматизированные системы правовой информации можно классифицировать по требованию к уровню подготовки пользователей (для специалистов, для широкого круга пользователей).

5. Опыт практического применения АИС показал, что наиболее точной, соответствующей самому назначению АИС следует считать классификацию по степени сложности технической, вычислительной, аналитической и логической обработки используемой информации . При таком подходе к классификации можно наиболее тесно связать АИС и соответствующие информационные технологии. Соответственно можно выделить следующие виды АИС:

автоматизированные системы обработки данных (АСОД);

автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС);

автоматизированные информационно-логические системы (АИЛС);

экспертные системы (ЭС) и системы поддержки принятия решений

автоматизированные рабочие места (АРМ);

автоматизированные системы управления (АСУ);

автоматизированные системы информационного обеспечения (АСИО).

Автоматизированные системы обработки данных (АСОД) предназначены для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются входные данные, известны алгоритмы и стандартные процедуры обработки. АСОД применяются в целях автоматизации повторяющихся рутинных операций управленческого труда персонала невысокой квалификации. Как самостоятельные информационные системы АСОД в настоящее время практически не используются, но вместе с тем они являются обязательными элементами большинства сложных информационных систем, таких, как АИСС, АРМ, АСУ. В частности, ОВД АСОД используются для статистической обработки информации по заданным формам отчетности.

Под автоматизированной информационно-поисковой системой (АИПС) в области права будем понимать автоматизированную информационную правовую систему предназначенную для сбора, систематизации, хранения и поиска правовой информации по запросам пользователей.

Наиболее известными системами, относящимися к данному виду, являются:

ИПС "Эталонный банк правовой информации", созданная Государственным правовым управлением Президента РФ;

База данных по законодательству "Эталон", разработанная научным центром правовой информации;

Система Центра новых компьютерных технологий научно-технического центра ФАПСИ "Собрание законодательства РФ";

Юридическая справочная информационная система АРМ-юрист агентства "Intralex";

Справочная правовая система "Гарант", разработанная научно-производственным объединением "Гарант-Сервис" (МГУ);

Информационная правовая система "Кодекс", созданная в "Центре компьютерных разработок" (Санкт-Петербург);

Справочно-правовые системы семейства "КонсультантПлюс", созданные ЗАО "КонсультантПлюс" и др.

АИПС используются для накопления и постоянного корректирования больших массивов информации о лицах, фактах и предметах, представляющих интерес. Эти системы работают преимущественно по принципу "запрос - ответ", поэтому обработка информации в них связана в основном не с преобразованием первичных данных, а с их поиском.

Принципиальную особенность АИПС составляет понятие "информационный поиск". Информационный поиск - это процесс отыскания в каком-то множестве тех сведений, которые посвящены указанной в информационном запросе теме (предмету), информация о которой необходима пользователю.

Автоматизированные информационно-поисковые системы принято подразделять на документальные и фактографические . Такое деление основано на различии объектов поиска. В документальных - объектами поиска являются документы, их копии или библиографическое описание. В фактографических - искомыми объектами могут быть записи, характеризующие конкретные факты или явления.

Исходя из сказанного, Автоматизированная информационно-справочная система (АИСС) в области права - это автоматизированная система правовой информации, предназначенная для хранения документированной и фактографической информации и выдачи справок по узким тематическим разделам. В качестве примера можно привести автоматизированную информационно-справочную систему учета и контроля исполнения документов в сфере прокурорского надзора (АИСС "Картотека"). В АИСС "Картотека" объектом автоматизации являются процессы обработки жалоб граждан, поступивших в экспедицию прокуратуры и направляемых для расследования в отдел писем. В формируемую базу данных заносится вся информация по лицам, ведомствам, событиям, содержащимся в жалобах, а также по результатам разрешения жалоб и т.п. По запросам прокуроров отдела писем и структурных подразделений система выдает справки о конкретных жалобах, о нарушении сроков разрешения жалоб и рассмотрения документов, аналитические сводки различного характера. Большое количество автоматизированных информационно-справочных систем создано и функционирует в правоохранительной и судебной сферах: "Убийство", "Следователь", "Рэкет", "Разбой", "Хищение оружия из хранилищ", "Расследование" - по организации расследования отдельных видов преступлений; "Сейф" - по информационному обеспечению расследования хищений из сейфов; "Девиз-М" - по расследованию поддельных денежных знаков; "Рецепт" - по расследованию поддельных рецептов на получение наркотических средств; "Досье" - по автоматизированному учету особо опасных преступников (рецидивистов, гастролеров, организаторов преступных групп, авторитетов уголовной среды и т.п.); "Папилон" - по проверке отпечатков пальцев и дактилокарт;"Криминал И" - по учету правонарушений и преступлений, совершенных иностранными гражданами и гражданами России за рубежом; "Автопоиск" - по учету и организации поиска угнанного и бесхозного автотранспорта; "Антиквариат" - по учету похищенных культурных ценностей; "Наказание" - об отбывающих наказание; "Кортик" - по экспертизе холодного оружия и др.

Провести четкое различие между информационно-поисковыми и информационно-справочными системами в последнее время становится затруднительно. Это происходит вследствие того, что разработчики используют все более совершенные технологии информационного поиска. С другой стороны, современные сложные информационно-поисковые системы реализуют и функции информационно-справочных систем по точной обработке и поиску справочной информации. Использование информационно-поисковых и справочных систем правовой информации в различных областях деятельности имеет свои особенности и соответственно определяет специфические задачи и требования, которые позволяют говорить о них не только как о поисковом инструменте. Выделяют четыре основные сферы применения этих систем: систематизация и исследование проблем законодательства; законотворчество; правоприменительная практика; правовое образование.

Автоматизированные информационно-логические системы (АИЛС) предназначены для решения на основе систематизированной правовой информации различного вида простейших логических задач. В результате работы систем этого класса происходит не только поиск необходимой при решении задач правовой информации (как в информационно-поисковых), но и с помощью определенных логических процедур синтез новых сведений, не содержащихся явно в отобранной правовой информации.

Приведем более точное определение таких систем. Информационно-логическими системами правовой информации называются автоматизированные информационные правовые системы, призванные на базе хранящегося в них, специально систематизированного массива правовой информации с помощью специальных логических процедур решать задачи анализа правовой информации.

В качестве примера системы, в которой реализованы определенные логические алгоритмы, можно привести функциональную подсистему "След", разработанную в рамках автоматизированной системы информационного обеспечения органов прокуратуры (АСИО-Прокуратура). С помощью этой системы транспортные прокуроры получают методические описания и рекомендации по расследованию преступлений, совершаемых на транспорте. Согласно описанию следственной ситуации системой предлагаются соответствующие следственные методы.

Экспертные системы относятся к системам искусственного интеллекта. Эти системы способны накапливать, обрабатывать знания из некоторой предметной области, на их основе выводить новые знания и решать на основе этих знаний практические задачи, объясняя ход решения. С помощью экспертных систем решаются задачи неформализованные, слабо структурируемые, алгоритмы решения которых не существуют в силу неполноты, неопределенности, неточности, расплывчатости рассматриваемых ситуаций и знаний о них.

С точки зрения систематизации законодательства в экспертных системах должна быть реализована система сведений и данных, содержащихся в нормах права, в отличие от систематизации нормативных правовых актов в информационно-поисковых системах. В настоящее время большое количество экспертных систем в области права уже созданы для решения конкретных правовых задач и успешно функционируют. Эти системы при решении определенного класса задач могут заменить собой эксперта-юриста. Привлекая знания экспертов, заложенные в их информационный банк данных, они объясняют, аргументируют и делают выводы. Функционирование экспертной системы связано с решением трех основных проблем: проблемы передачи знаний от экспертов-людей компьютерной системе; проблемы представления знаний, то есть реконструирования массива знаний в определенной правовой области и представления его как структуры знаний в памяти компьютера; проблемы использования знаний.

Необходимость глубокой и подробной формализации процесса принятия решения для моделирования его в компьютерной системе приводит к тому, что пока экспертные системы такого рода создаются программистами и экспертами-юристами для решения конкретных вопросов в достаточно ограниченных правовых областях, то есть являются узко специализированными. Пользователями таких систем являются юристы-практики, сталкивающиеся с правовыми проблемами, находящимися вне области их компетенции, и особенно пользователи - не юристы. В отечественной законодательной и правоприменительной практике в последнее десятилетие создано около полутора десятков правовых экспертных систем. Например ЭС "БЛОК" предназначена для сотрудников подразделений по борьбе с экономической преступностью и помогает установить возможные способы совершения краж при проведении строительных работ. Система позволяет:

На этапе ввода исходных данных сформулировать проблему;

Определить возможные способы совершения краж;

Составить список признаков, соответствующих тому или иному способу совершения кражи, который используется для планирования мероприятий по раскрытию преступления.

В перспективе экспертные системы могут эффективно использоваться и в практике систематизации законодательства для решения следующих проблем: выявления и устранения путем экспертного толкования противоречивых правовых предписаний в актах различной юридической силы; выявления и восполнения правовых пробелов с помощью аналогии права, аналогии закона; доктринального (неофициального) толкования нечетко сформулированных в правовых актах правил, понятий, принципов. Перечисленные виды информационных систем могут входить составными частями в более сложные информационные образования.

Автоматизированные рабочие места (АРМ) - индивидуальный комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации профессионального труда специалиста. В состав АРМ входят, как правило, персональный компьютер, принтер, графопостроитель, сканер и другие устройства, а также прикладные программы, призванные решать конкретные задачи из профессиональной деятельности. Понятие АРМ не является до конца устоявшимся. Так, иногда под АРМ понимают только рабочее место, оборудованное всеми аппаратными средствами, необходимыми для выполнения определенных функций. Также можно встретить понятие АРМ как условного названия программного пакета, предназначенного для автоматизации рабочего процесса.

Поскольку АРМ отличаются от АИСС и АИПС развитыми функциональными возможностями, последние могут входить в состав АРМ в качестве подсистем. Обычно различают три способа построения АРМ в зависимости от структуры исполнения - индивидуального пользования, группового пользования и сетевой.

Следует лишь заметить, что сетевой способ построения кажется наиболее перспективным, поскольку позволяет получать информацию из удаленных банков данных, вплоть до федерального и международного уровня, а также обмениваться интересующей информацией между структурными подразделениями, не прибегая к другим средствам связи. Примером АРМ, используемого в деятельности органов внутренних дел, может служить АРМ "ГРОВД", которое создано с целью совершенствования информационного обеспечения оперативно-розыскной и управленческой деятельности городских и районных органов внутренних дел. АРМ спроектировано как совокупность взаимосвязанных подсистем, каждая из которых может функционировать автономно. Система позволяет выполнять статистическую обработку информации.

Автоматизированные системы управления (АСУ) - комплекс программных и технических средств, предназначенных для автоматизации управления различными объектами. Основная функция АСУ - обеспечение руководства информацией. Автоматизированная система управления обеспечивает автоматизированный сбор и передачу информации об управляемом объекте, переработку информации и выдачу управляемых воздействий на объект управления.

Примером современной АСУ ОВД является АСУ "Дежурная часть" (АСУ ДЧ), которая предназначена для автоматизации управления силами и средствами подразделений и служб ОВД в процессе оперативного реагирования на преступления и правонарушения.

АСУ выполняет следующие основные функции:

Автоматизированный сбор и анализ информации об оперативной обстановке в городе,

Выдача решений и целеуказаний подразделениям ОВД, экипажам патрульных автомобилей, контроль за их исполнением в реальном масштабе времени;

Автоматизированный сбор, обработка, хранение, документирование и отображение на средствах индивидуального и коллективного пользования в ДЧ и подразделениях ОВД информации о расстановке сил и средств, о положении и числе патрульных автомобилей, фактах преступлений и правонарушений на фоне электронных карт;

Автоматизированный сбор по каналам связи из подразделений и служб ОВД информации о лицах, совершивших правонарушения, о похищенных вещах, угнанных транспортных средствах, другой оперативно-розыскной и справочной информации, а также выдача информации по запросам подразделений ОВД из региональных и общегородских банков данных;

Автоматическая регистрация деятельности подразделений ОВД, подготовка аналитических и статистических отчетов, ретроспективный анализ процессов и событий.

Автоматизированная система информационного обеспечения (АСИО) - это система, обеспечивающая максимально полное удовлетворение информационно-правовых потребностей различных правовых образований на основе эффективной организации и использования информационных ресурсов. Примером разработки и применения такой системы является АСИО-Прокуратура.

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.

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

Суда, не совершающие международные рейсы

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".

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.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (АИС)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АИС

Основные сведения об ЛИС, понятия и определения

Автоматизированные информационные системы являются, с одной стороны, разновидностью ИС (информационных систем - систем хранения, обработки и передачи информации), с другой - АС (автоматизированных систем - систем, в которых для выполнения технологических операций используются современные технические средства, заменяющие труд человека).

Автоматизация - это замена физического и умственного труда человека работой технических средств, обеспечивающих выполнение работ с заданной производительностью и качеством без вмешательства человека, за которым остаются функции наблюдения и подготовки технических средств к эксплуатации.

Слово «система» происходит от греч. system - целое, составленное из частей или множества элементов, связанных друг с другом и образующих определенную целостность, единство. Система - это совокупность взаимодействующих (взаимосвязанных) элементов, объединенных единством цели и общими целенаправленными правилами взаимоотношений.

Наличие взаимосвязей определяет организационную сложность системы. Локализация системы определяет границы системы, выделение ее элементов и связей (существенных и несущественных). Часто встречаются две ошибки: исключение существенных связей и учет несущественных связей. При построении системы должна быть определена целевая функция и разработаны алгоритмы структуры и функции системы. В ГОСТ 34.003-90 (приложение 1) дано следующее определение АИС.

«Автоматизированная система - система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций».

«Информационная технология - приемы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций сбора, хранения, обработки и использования данных» (ГОСТ 34.003-90). Следует четко знать разницу между информационной системой и информационной технологией.

При рассмотрении систем выделяют три основных научных направления.

Системный подход - основные задачи системного подхода состоят в разработке методов анализа и синтеза объектов, описания их целостных характеристик, исходя из целенаправленности поведения исследуемой системы и ее частей, имеющегося взаимодействия ее с окружающей средой.

Общая теория систем - основная задача общей теории систем состоит в том, чтобы, опираясь на понимание системы в виде комплекса взаимосвязанных элементов, найти совокупность законов, объясняющих поведение, развитие и функционирование системы.

Системный анализ - совокупность методов и методик выработки и принятия решений при проектировании, конструировании и управлении сложными объектами (социальными, экономическими, техническими и т. д.).

В вычислительной технике информационная система представляет собой программный комплекс, который предоставляет возможность надежного хранения данных в памяти, выполнения преобразований информации и вычислений, а также удобный и легко осваиваемый интерфейс. Таким образом, использование информационных систем позволяет:

• работать с большим объемом данных (причем прослеживается преобладание логической обработки над математической);
• хранить данные в течение длительного временного периода;
• связать несколько компонентов, имеющих свои локальные цели, задачи и приемы функционирования, в единую систему для работы с информацией;
• значительно снизить затраты на хранение и доступ к необходимым данным;
• достаточно быстро находить требуемую информацию и т. д.

Классические примеры информационных систем: банковские, фондового рынка, таможенной службы, статистические, резервирования авиационных или железнодорожных билетов и т. д.

Автоматизированная информационная система (АИС) - информационная система, использующая электронно-вычислительную машину на этапах ввода, подготовки и выдачи информации, т. е. она является развитием информационных систем, занимающихся поиском с помощью прикладных программ. Автоматизированные информационные системы относятся к классу сложных систем, как правило, в связи не столько с большой физической размерностью, сколько с многозначностью структурных отношений между их компонентами. Повышение эффективности функционирования предприятий невозможно без внедрения современных методов управления, базирующихся на АИС управления предприятиями. АИС позволяют:

• повышать производительность работы персонала, улучшать качество обслуживания клиентов;
• снижать трудоемкость и напряженность труда персонала, минимизировать ошибки в его действиях.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что в общем виде автоматизированная информационная система - совокупность аппаратных (технических) средств, математических средств (математические модели, алгоритмические способы обработки информации, методы поиска и описания объектов программирования), телекоммуникационных средств, средств сбора и хранения информации.

Широко распространены АСУ, которым присущи многие функции АИС, но кроме них еще и функции управления различными объектами и процессами.

Таким образом, АИС - комплекс информационных, программных, технических, организационно-методических и других необходимых средств, обеспечивающих сбор, обработку, хранение, передачу данных, а также манипулирование ими для решения различных задач.

Управление - целенаправленное воздействие на любой са- модвижущийся объект или процесс, в результате чего происходит как качественное, так и количественное изменение переменных, определяющих состояние объекта или процесса.

Выделяют два вида управления: предметами и людьми. В первом случае это управление орудиями производства и различными технологическими процессами. Во втором случае это управление группой людей (коллективом), обеспечивающее единство действий в целенаправленной работе.

Автоматизированная система управления (АСУ) - человеко-машинная система, реализующая автоматизированный сбор и переработку информации, необходимой для принятия решений по управлению объектом. АСУ создают для оптимального управления в различных сферах деятельности.

Автоматизированные информационные системы можно разделить на:

• системы информационного обеспечения, имеющие самостоятельное целевое назначение и область применения;
• системы (подсистемы) информационного обеспечения, входящие в состав автоматизированных систем управления (АСУ).

АИС первой группы, как правило, содержат информационную базу, используемую различными потребителями для удовлетворения информационных потребностей при принятии решений. Примером таких систем могут служить электронные библиотечные каталоги, АИС по законодательству («КонсультантПлюс», «Гарант» и др.), системы электронного документооборота финансовых документов («Система электронной обработки данных местного уровня» для автоматизации работы районных налоговых инспекций и др.).

К этой группе можно отнести следующие системы:

• информационно-справочные и информационно-поисковые;
• автоматизации документооборота;
• обучающие;
• экспертные;
• искусственного интеллекта;
• геоинформационные;
• гипертекстовые и др.

Информационно-справочные и информационно-поисковые системы (ИСС и И ПС) делят на документальные и фактографические.

Документальные системы - системы, предназначенные для поиска, обработки и вывода списков документов по определенным темам и признакам, полных текстов документов или их рефератов, справок различного назначения. Примером могут служить поисковые возможности системы «КонсультантПлюс».

Фактографические системы - системы, предназначенные для поиска, накопления, хранения, обработки и вывода данных по каким-либо фактам, событиям, сведениям или отдельному из них, выделенному из прочих.

Системы автоматизации документооборота - совокупность методов и средств для перевода документооборота из бумажной формы в электронную. Например, электронные депозитарии - базы данных, в которых хранятся записи об акционерах.

Обучающие системы - системы тренировочные и контролирующие, наставнические, имитационные и моделирующие, развивающие игры.

Тренировочные и контролирующие системы предназначены для закрепления умений и навыков на основе пройденного теоретического материала. Обучение идет за счет ответов обучаемых на предлагаемые вопросы. Если ответы неправильны, предлагаются подсказки.

Наставнические системы предназначены для изучения теоретического материала путем диалога человек-машина. Если ответы обучаемого неверны, программа предлагает повторно изучить материал.

Имитационные и моделирующие системы используют гра- фически-иллюстративные и вычислительные возможности компьютерных программ и предназначены для построения моделей и ситуаций с возможностью изменения их параметров.

Развивающие игры предлагают обучаемому воображаемую среду, в которой он может участвовать, реализуя те или иные условия и комбинации.

Наиболее известные отечественные обучающие программы: «Урок», «Магистр», «Адонис» и др., зарубежные - Linkway, TeachCad и др. Многие из обучающих систем являются мультимедийными.

Экспертные системы (ЭС) - системы, которые с помощью ЭВМ и ПО выполняют функции экспертов при решении задач в области их компетенции. В экспертных системах накапливаются и могут долго храниться ценные данные и знания. В состав ЭС обычно входят база знаний и подсистемы вывода, объяснения, приобретения знаний и др. Экспертные системы могут проводить анализ ситуации, выдавать советы и консультации, ставить объективный диагноз. Они решают задачи, которые решает специалист в результате проведения экспертизы. ЭС решают задачи на основе дедуктивных рассуждений с помощью эвристик (интуитивно найденных правил), поэтому могут находить решения задач, которые плохо определены и неструктурированны.

По степени автоматизации ЭС делят на:

• информационные - системы, включающие необходимую информацию для выработки решений, не затрагивая самой сути решений, которые после анализа принимает человек;
• информационно-советующие - системы, представляющие информацию для принятия решений и содержащие элементы оценки решений, но окончательное решение принимает человек;
• управляющие - системы, осуществляющие по заданным программам целенаправленное воздействие на производственный объект или процесс на основе исходной информации и выработанных решений;
• самонастраивающиеся - системы, которые могут в рамках заданного алгоритма изменить программу при ситуациях, не заданных в ней.

ЭС помогают организациям повышать квалификацию специалистов и эффективность работы. В настоящее время уже имеются тысячи экспертных систем, охватывающих самые разные предметные области. В качестве примеров можно привести Dendral - старейшая ЭС в области химии в мире, PROSPECTOR - система для коммерчески оправданного поиска полезных ископаемых, MYCIN - ЭС в области медицинской диагностики и многие другие.

Системы искусственного интеллекта - системы, в которых с помощью ЭВМ решаются сложные исследовательские задачи. Это задачи машинного перевода с одного естественного языка на другой, автоматического доказательства теорем, распознавания изображений, алгоритмы и стратегии игр, планирование действий роботов и др.

Искусственный интеллект - совокупность научных дисциплин, изучающих методы решения интеллектуальных (творческих) задач с использованием ЭВМ.

Геоинформационные системы - системы, в которых все данные об объектах привязаны к общей электронной топографической основе. Эти системы предназначены для использования в тех предметных областях, в которых структура объектов и процессов имеет пространственно-географическую привязку.

Гипертекстовые системы - системы с ассоциативным связыванием текстов, так называемым гипертекстом. Гипертекст - обычный текст, который содержит ссылки на связанные по смыслу фрагменты текста того же или другого документа. Гипертекстовые информационно-поисковые системы основаны на идее ассоциативно-навигационного подхода к анализу текстовой информации. Широкое применение они нашли в сети Интернет. С помощью текстового редактора (например, MultiEdit) или интернет-браузера пользователь, щелкнув мышью по выделенному цветом слову (по гиперссылке), может открыть связанный с этой ссылкой текст. Техника гипертекста стала в настоящее время основой для создания разных компьютерных справочных и учебных систем и энциклопедий.

АИС второй группы являются важнейшей составляющей различных АСУ:

• АСУП - АСУ предприятия;
• АСУТП - АСУ технологическими процессами;
• АСУТО - АСУ территориальными организациями и др.;
• О ГАС - общегосударственной автоматизированной системы;
• АСПР - автоматизированных систем плановых расчетов;
• АСГС - АС государственной статистики;
• САПР - систем автоматизированного проектирования;
• АСНИ - АС научных исследований и др.

В АСУ вычислительная техника используется в процессах не только сбора, хранения и обработки данных, но и принятия управленческих решений. АСУ базируются на использовании экономико-математических методов, средств вычислительной техники, средств получения и передачи данных. Особенностью является использование средств телекоммуникаций для получения данных с мест их возникновения, а также для отправки информации исполнителям и потребителям.

АСУ можно классифицировать по признакам назначения, ранга, характера действия, сложности и др.:

• по назначению: АСУ движущимися объектами, диспетчерские, организационные, предприятия, энергетическими установками, технологическими процессами и др.;
• по рангу (уровню управления): локальные (в рамках одной организации), региональные, отраслевые, межотраслевые, республиканские, общегосударственные и международные;
• по характеру действия: непрерывные и дискретные;
• по сложности: малые, средние, большие; и др.

В нашей стране действуют тысячи АСУ во всех отраслях экономики, культуры, образования, медицины.

Эффективно работает и совершенствуется, например, АСУ «Экспресс» - система обслуживания пассажиров и управления перевозками на железнодорожном транспорте. Эта АСУ представляет собой комплекс технических, программных, информационных, технологических и административных средств. Система базируется на ЭВМ единой серии, на единой международной нумерации пассажирских станций и на единой нумерации поездов. Система продажи билетов включает десятки тысяч касс и десять вычислительных центров (ВЦ). ВЦ имеют машинные вычислительные системы, устройства связи и коммутации (телеобработки). Билетные кассиры имеют возможность с помощью периферийной аппаратуры на своих автоматизированных рабочих местах (АРМ) выполнять различные операции по обслуживанию пассажиров.

АСУ «Сирена» - система обслуживания пассажиров Аэрофлота. Она предназначена для резервирования и учета мест на авиалайнерах, продажи билетов и выдачи информации о работе Аэрофлота в крупных городах. Система базируется на больших ЭВМ, взаимодействующих с большим количеством АРМ в пунктах продажи билетов на самолеты. Базы данных «Сирены» хранят годовое расписание авиарейсов, связывающих столицы СНГ и крупных городов России, данные о стоимости перевозок, данные о наличии свободных мест на каждый авиарейс и другую информацию. Обеспечивается актуализация баз данных.

Контрольные вопросы

• 1. Что такое автоматизация, система, управление?
• 2. Что понимается под совокупностью элементов, их взаимосвязанностью?
• 3. Что такое локализация системы и ее организационная сложность?
• 4. В чем заключается разница между информационной системой и информационной технологией?
• 5. Каково определение автоматизированной информационной системы?
• 6. На какие группы можно разделить автоматизированные информационные системы?
• 7. Какие системы можно отнести к каждой группе АИС?