// Вие четете...

Въпроси за времето

Автоматизирана система за СХМЕО.

„Всичко си има причина.“

Автоматизирана система за специализирано хидрометеорологично и екологично осигуряване. В транспортната стратегия на Руската Федерация за периода до 2010 г. са определени основните държавни транспортни политики. В частност, в нея се отбелязва необходимостта от усъвършенстване на системата за управление на транспорта и формиране на законодателно – правната база, регламентираща транспортната дейност. Особено внимание се отделя на необходимостта от технологична модернизация на отрасъла, насочена към повишаване на нейната ефективност и безопасност.

Едно от направленията на такава модернизация се явява разработката на автоматизирана система (АС) за специализирано хидрометеорологично и екологично осигуряване както на отрасъла като цяло, така и на нейните отделни елементи. Не се изключва морския транспорт, чийто ефективност и безопасност съществено зависи от климатично времевите фактори.

За снижаване на хидрометеорологичната уязвимост на морските съдове и обектите на бреговата инфраструктура е необходимо разработването и внедряването на система (СХМЕО), която всецяло да обхваща производствените потребности на конкретния ползвател – отрасли, компании, отделното предприятие.

Няколко такива автоматизирани системи са били разработени в Руския държавен хидрометеорологичен университет. Всички разработени, автоматизирани системи за СХМЕО имат обща отличителна черта – техния заключителен елемент се явява подсистема на автоматизирана поддръжка за вземане на административни решения (АПВР). Подсистемата АПВР фактически преобразува хидрометеорологичните и екологични прогнози в прогнози за вземане на решения. Първо, те са повече понятни на лицата, отговорни за приемането на решения, и второ, те се отличават с по-малка неопределеност, отколкото вероятностните (в частност, ансамбловите) хидрометеорологични прогнози. Главен функционален елемент на подсистемата АПВР се явява разработената в университета технология “Predefined Decision”, чиято същност се заключава в предопределянето на секторите в многомерната матрица на възможните решения.

Във връзка с това, че технологията “Predefined Decision” в руско езичната научна периодика до момента не е била осъществена, ще я разгледаме по-подробно.

Както следва от рис. 1, подсистемата АПВР преобразува данните от хидрометеорологичния и екологичен мониторинг в информационна продукция за ръководители и други лица, отговорни за вземане на решения на основата на получените сведения.

Рис. 1. Положение на подсистемата АПВР в автоматизираната система за специализирано хидрометеорологично и екологично осигуряване.

Подсистемата АПВР осигурява изпълнението следните две процедури.

1. Осъществяване на статистически контрол на входящите хидрометеорологични и екологични данни, а също така на данните от индикаторите, позволяващи да се съди за степента на безопасност или ефективността на функционирането, например, на пристанище, както и за определяне на типа на необходимата намеса в организацията на работата на пристанището, ако се открият значими изменения на стохастическите свойства на наблюдавания процес.

2. Свиването на спектъра на възможните решения на основата на анализа и намаляването на броя на сценариите от ансамбъла от прогнози на едни или други хидрометеорологични променливи, полета или процеси, в резултат на което се получава десубективизация на процеса на вземане на решения и се повишава тяхната ефективност, което е много важно в стресови условия на природни катастрофи или при екологични извънредни ситуации.

Първата от тези процедури е на основата на използването на класическите принципи на статистическото управление на процесите, предложен още през 1924 г, от американския инженер Ултер Шухарт. В основата на подхода на Шухарт стои синхрония мониторинг на процеси-фактори и процеси-резултати, благодарение на който се определят причините за нарушаване на стохастическите свойства на последния и способа за решаване на проблема – или локална намеса от страна на техническия персонал, или намеса в системата от страна на ръководството.

Втората процедура представлява сам по себе си преход от прогноза на един или друг хидрометеорологичен или екологичен процес към прогноза на действия на администрацията, например, на морско пристанище. На рис. 2 е показан прост едномерен пример на преход от ансамблова прогноза на силата на вятъра към прогноза на възможна реакция на администрацията на едно или друго значение в момент от време Ti; всички прогнозирани сценарии за изменение на силата на вятъра се намират в два сектора (или клъстера) за решение; в един от тях не е нужно нищо да се предприема, а в другия се препоръчва да се повиши честотата на издаването или получаването на прогнози (или, например, на радарни данни). На практика, за мениджъра не е важно, ще бъде ли скоростта на вятъра равна на 1 м/с или 1,5 м/с, за него е интересно да знае, към вземане на какви мерки той трябва да се подготви.

С намаляване на неопределеността на прогнозата става ясно, през какви клъстери може да премине снопа на възможните траектории и през какви не може. Това позволява предварително да се изключат от разглеждане на всички мерки или решения, през клъстерите през които не преминава нито един сценарий. С намаляването на предварителния период такива сектори стават все по-малко и по-малко, което позволява в края на краищата да се вземе едно по-ефективно решение до настъпването или в момента на настъпването на прогнозираното събитие.

На практика подобни едномерни преходи се срещат значително рядко. По-често решението зависи не от един фактор, а от цял комплекс от фактори. В този случай се налага да си имаме работа с (N+1) мерна матрица от възможни решения. Анализирайки такива (многомерни) прогнози и вземайки решения на тяхна основа е достатъчно трудно, особено в условията на стрес, предизвикан от хидрометеорологични и екологични катастрофи или извънредни ситуации. Именно поради това процеса на вземане на решения не трябва да бъде субективен.

Рис. 2. Ограничения на спектъра на възможните решения на основата на ансамбловите прогнози

Последното не означава, че опитът и професионалните навици на управленеца вече нямат значение. Напротив, в процеса на създаване на матрицата за вземане на решение клъстерите за решение се предопределят именно на основата на неговите знания. Това може да бъде направено както ръчно, така и автоматично. Подготовката на матрицата за решения е целесъобразна в тези случаи, когато факторите-причини са независими една от друга, а техния брой е сравнително малък. Във всички останали случаи много по-ефективно е автоматичното построяване на матрицата за решения.

Тази процедура може да бъде сравнително лесно изпълнена с помощта на специално програмно осигуряване “Predefined Decision”.

Важно е да се подчертае, че при използване на автоматизирани системи за СХМЕО на морския транспорт, както и на всеки друг отрасъл, в качеството на факторите-причини следва да се разглеждат само прогнозираните хидрометеорологични и екологични процеси и явления.

Съществуващите кадри и финансовите ресурси, наличието на техника и оборудване и т.н. – това са компонентите за решенията, чиито избор зависи от това, през какви именно клъстери преминават ансамбъла на възможните сценарии.

Запълването на матрицата на решенията се извършва по следния начин.

За всяка i-и фактор–причина се определят долната и горната граница (Xi,inf и Xi,sup). След това получения диапазон се разбива на отделни интервали (по пътя на определяне на техните граници – някакви прагови значения). Ако определянето на точните значения на долната и на горната граница не е възможно, достатъчно е да се укаже най-големите и най-малките прагови значения, а областта отляво на най-малкото и от дясно на най-голямото значение се задава с помощта на символите „по-малко” и „по-голямо” съответно. Праговите значения могат да бъдат зададени на основата на препоръки или изисквания посочени в нормативната литература, а също така и на базата на експертни оценки. В някои случаи те се задават по естествен начин. Например, ако се приема решение за евакуация на персонала, тогава праговото значение ще съответстват на пасажеровместимостта на транспортните средства. В резултат на изпълнение на тази процедура се получава първичния сектор (клъстер), за всеки от които съответства едно или друго административно решение.

Ако такива клъстери се докосват до границите, тях можем да ги обединим в групи, както това е показано на рис. 3. В този случай обединените еднотипни първични клъстери образуват вторични (окончателни) клъстери за решения.

В следващия етап координатите на ансамбъла на прогнозата се съпоставя с координатите на границата на вторичните клъстери. В момент от време, когато целия ансамбъл започва да преминава през един и същи вторичен клъстер се прави извод за целесъобразността за обявяване на съответното решение. Ако прогнозните сценарии преминават през няколко вторични клъстера, тогава извеждането на еднозначно решение е невъзможно. Но в този случай е целесъобразно да се изследват общите атрибути на възможните решения и да се пристъпи към подготовката на тяхната реализация.

Рис. 3. Обединение на първични клъстери на матрицата на възможните решения (3D). С еднакъв цвят са изобразени първичните клъстери, съответстващи на еднаквите решения. Граничещите еднотипни първични клъстери образуват вторични (окончателни) клъстери за решение.

Описания способ за осъществяване на автоматизираната поддръжка на административните решения е реализирана от група изследователи от Руския държавен хидрометеорологичен университет във вид на пилотна версия за програмно осигуряване, което лесно се интегрира в автоматизираната система СХМЕО. При наличие на заинтересованост от страна на морския транспорт такава система може да бъде адаптирана за морските портове, обектите на бреговата инфраструктура и други метеорологично уязвими елементи на различните отрасли.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар