Особливості проектування та класифікація автоматизованих геоінформаційно-енергетичних систем

Главная » Каталог статей » Статьи на украинском » Геоінформаційно-енергетичні системи » Особливості проектування та класифікація автоматизованих геоінформаційно-енергетичних систем

При розгляданні двох відокремлених мереж — енергетичної та інформаційної — легко відзначити, що перша мережа є значно розповсюдженішою, ніж друга. Адже справді, вихід електричної мережі на сьогодні існує у приміщеннях практично всіх споруд. А на відміну від неї інформаційна мережа має вихідні порти далеко не у кожному приміщенні. Крім того, підключення до неї в наш час відбувається переважно через телефонні лінії, які не є такими всюдисущими, як енергетичні мережі, та не дають високих показників за швидкістю і стабільністю зв’язку [1].

Глобальна інформаційна інтеграція обумовлює проблему якісного підключення до всесвітньої інформаційної мережі Інтернет. Створення локальних мереж передачі даних для широкого спектра задач, збільшення об’ємів потоків передачі даних створюють проблему організації рішень для швидкісної передачі інформації [4].

ХХ століття принесло не лише створення глобальної інформаційної мережі Інтернет, але і досить значну кількість варіантів підключення до неї. Проте завжди поставала проблема створення нових інформаційних шляхів, які при тому ж здатні були до якісної, швидкісної та стабільної передачі даних. Виникли розробки, які передбачали не лише підключення до Інтернету, але і створення локальних інформаційних мереж на основі вже наявних енергетичних (наприклад HomePlug) та телефонних ліній (наприклад HomePNA). Як перший, так і другий варіант передбачають суттєву економію внаслідок відсутності потреби у створенні нового середовища для обміну інформацією. Але їх показники не підходять для передачі потужних інформаційних потоків.

Враховуючи швидкі темпи розвитку людства, все більш високі вимоги, що висуваються до інформаційних засобів, можна з впевненістю сказати, що в майбутньому людству доведеться вирішувати глобальну інформативну проблему, пов’язану із великими об’ємами обміну інформації. Такі задачі уже сьогодні виникають у таких сферах як: інтелектуальне керування великими транспортними потоками сучасних мегаполісів, віддалене керування технологічними процесами, інформаційна комунальна інфраструктура і т. д. І можна із впевненістю стверджувати, що із плином часу число таких задач буде невпинно рости. Очевидно, що для вирішення цих задач необхідне створення потужної та всюдисущої інформаційної мережі, що відповідатиме високим вимогам великого інформаційного навантаження та буде загально доступною. Як вже згадувалось вище, подібну за розгалуженням мережу людство вже має. Тому доцільним буде інтегрування середовища інформаційних комунікацій, а саме волоконно-оптичних ліній зв’язку (ВОЛЗ), у цю мережу, що дозволить створити єдину оптико-електронну геоінформаційно-енергетичну систему. Заміна металевого проводу на волоконно-оптичний кабель з металевою оболонкою дозволяє інтегрувати фізичне середовище розповсюдження інформації з середовищем передачі енергії.

Такі бінарні оптичні кабелі сьогодні виготовляються на ряді підприємств у світі, серед яких провідними є такі:

— Draka (Берлін, Німеччина): www.drakamc.de

— Samsung (Корея): www.samsung.com

— Fujikura Asia Limited (Сінгапур): www.fudjikura.com.sg

-Wiretec (Зах. Європа): www.wiretec.eu

— American Tech Supply (США): www.americantechsupply.com

— Druknet (Бутан, Азія): www.druknet.bt

— Cat (Франція): www.cat.inist.fr

— Самарська оптична кабельна компанія” (СОКК) (Самара, Росія)

— Leviton, Nortel Networks, Telenetics, Cablofil, Draka USA, Wide Band, Korning, Lusent technologies, Alcatel і інші.

За загальними показниками виробництво відповідних бінарних оптичних кабелів може бути подане у такому відсотковому відношенні:

— Північна Америка – 13%;

— Західна Європа – 20%;

— Східна Європа – 13%;

— Південноазіатські країни – 33%;

— інші – 21%.

Конструктивно такі бінарні кабелі можна зобразити у такому вигляді (рис. 1.1), де одномодульний сердечник кабелю оточений обмоткою сталевих оцинкованих дротів, що забезпечують механічну міцність кабелю. Наступним шаром є алюмінієва оболонка і обмотка, що містить переважно дріт з алюмінієвого сплаву, серед яких рівномірно розподілені сталеві алюміновані дроти. Кабелі призначені для підвішування на опорах повітряних ліній електропередачі (ЛЕП) на напруги 110-220 кВ. У випадку аварійних ситуацій, коли в тросі протікає струм високої щільності, це призводить до нагрівання зовнішніх дротів підвищеної електропровідності, чого не зазнають сталеві дроти внутрішньої обмотки, екрануючи тим самим від нагрівання модуль з оптичними волокнами.

clip_image002

Рисунок 1.1 – Оптичний кабель ОКГТ-МТ

Певні кабелі із необхідними технічними характеристиками можуть бути виготовлені для застосування на різних рівнях ієрархії АГІЕС в залежності від комплексу технічних вимог при проектуванні та розробці системи.

Слід відзначити основний недолік АГІЕС на етапі її впровадження – це необхідність заміни старих інформаційних та енергетичних комунікацій новими, інтегрованими середовищами розповсюдження енергії та інформації. Але оскільки доступна на сьогоднішній день технічна база людства не дозволяє використовувати старі енергетичні та телефонні лінії комутації у задачах передавання великих об’ємів даних, можна стверджувати, що цей недолік та відносно висока вартість волоконно-оптичного обладнання повною мірою компенсується надійністю та експлуатаційними характеристиками створеної на цій базі інформаційно-енергетичної мережі [1].

Розробки зі створення АГІЕС базуються на розробках систем, які виконують не тільки обчислення, але й моделюють образне сприйняття світу, образне прийняття рішень і орієнтовані на виконання функціонального моделювання інтелектуальної діяльності людини, що відносять до основних напрямків науково-технічного розвитку. Такі ідеї базуються на розвитку вітчизняної комп’ютерної науки останніх десятиріч. Серед першопрохідців цієї сфери досліджень такі учені: С. А. Майоров, В. М. Глушков, В. В. Грицик, В. П. Боюн, М. Шлезінгер, А. Г. Івахненко, О. В. Палагін, З. Л. Рабинович, Л. С. Сікора, В. П. Кожем’яко, Б. П. Русин, А. А. Ляпунов, Ю. В. Капітонова, Г. С. Поспєлов та ін [17-25].

Перед розробниками архітектур АГІЕС постають проблеми, пов’язані з неоднозначністю вибору можливих варіантів побудови багатьох функціональних блоків, які можуть бути реалізовані апаратними, програмними або апаратно-програмними засобами [25]. Правильний вибір конкретних засобів реалізації архітектур має особливо важливе значення для досягнення потрібних техніко-економічних показників. У зв’язку з цим, актуалізується проблема створення образних комп’ютерів, побудованих на основі новітніх технологій.

Необхідно відмітити близькість мети та завдань державної програми “Образний комп’ютер” з науковими здобутками, які були отримані засновниками наукових шкіл: із нанотехнологій проф. В. І. Осінським і В. Г. Вербицьким та розробок структурної організації та методів обробки зображень проф. В. П. Кожем’яко і наукових досліджень структур образного комп’ютера проф. Т. К. Вінцюка.

Таким чином, перспективною є розробка структур АГІЕС, побудованої за принципами оптико-електронних паралельно-ієрархічних технологій. Оптико-електронні інформаційно-обчислювальні середовища логіко-часового типу стали основою українського образного комп’ютера око-процесорного типу, що є основою створення АГІЕС [25-30].

Розглядаючи перспективи створення та розвитку АГІЕС наведемо її класифікаційний аналіз, зображений на рис. 1.2, де показано характеристику ГІЕС за такими аспектами, як функціональний вміст, тип даних, ранг, тип обробки інформації, призначення, розширюваність функціональних можливостей, територіальний обхват, цільове використання, проблемно-тематична орієнтація.

За призначенням ГІЕС може бути загального користування, системного, службового, допоміжного користування та ін.

За типом обробки інформації ГІЕС виконує функції накопичування та зберігання інформації на серверах ГІЕС, захисту, транзиту, введення/виведення та перетворення інформації.

За рангом ГІЕС може бути як глобальною системою людства, так і локальною у межах регіону, міста, району і т.д. Об’єднання таких локальних мереж створюватиме єдину глобальну геоінформаційно-енергетичну систему.

Тип даних у ГІЕС за способом подання поділяється на цифровий, аналоговий та аналого-цифровий, а за фізичною природою: оптичний, оптоелектронний та електронний.

Функціонально ГІЕС може вміщувати в собі мережі, завдяки яким може здійснювати інтелектуальний контроль процесів практично у всіх галузях діяльності людини. Медичні структури виконуватимуть повсякчасний контроль за станом здоров’я людей, зберігатимуть інформацію про пацієнтів у історіях хвороби кожного пацієнта, зроблять можливим проведення оперативних віддалених консультацій лікаря та надання невідкладної медичної допомоги та ін. Мережа навчально-освітніх та бібліотечних закладів дозволить об’єднати бази знань різних освітньо-навчальних установ, зробити доступною для користування літературу, централізовано проводити тестування, дистанційне навчання, здійснювати контроль над діяльністю цих закладів та ін. Мережа правоохоронних органів, дорожньо-транспортних установ, комунальних інфраструктур дозволить здійснювати керування наприклад транспортними потоками мегаполісів, що знизить імовірність аварій та оптимізує переміщення транспорту. Будь-яка надзвичайна ситуація фіксуватиметься системою, а інформація про неї передаватись у відповідні установи, що підвищить якість та оперативність реагування різних служб міста у відповідних ситуаціях. ГІЕС вміщує у собі також мережі промислових об’єктів, пожежних служб, фінансових установ (банки і т.д.), владних органів, приватне користування (відеотелефонія, вихід у Інтернет, віддалене керування домашньою технікою і т.д.) та інші.

За розширюваністю функціональних можливостей ГІЕС бувають відкриті для розширення та доповнення та закриті.

За територіальним охватом бувають глобальні ГІЕС, загальнонаціональні, регіональні, локальні та муніципальні.

За цільовим використанням ГІЕС поділяються на багатоцільові, інформаційно-довідкові, моніторингові та інвентаризаційні, дослідницькі, навчальні, видання рішень, та ін.

За проблемно-тематичною орієнтацією ГІЕС поділяються на екологічні та природнопізнавальні, соціально-економічні, земельно-кадастрові, геологічні, муніципальні, надзвичайних ситуацій, навігаційні, транспортні, торговельно-маркетингові, археологічні та ін.

Отже, на основі вище викладеного матеріалу можна сформулювати вимоги до АГІЕС:

— загальнодоступність та широка розповсюдженість системи;

— можливість використання системи для широкого спектра задач у ряді галузей народного господарства;

— швидкісний, якісний та стабільний обмін великими об’ємами даних на значні відстані без ретрансляції (оптичні лінії зв’язку);

— сумісність з іншими мережами та системами;

— автономність в інформаційно-енергетичному аспекті;

— паралельна високопродуктивна обробка інформації у тому ж форматі подання інформації, що передається;

— забезпечення завадостійкості передачі інформації в системі завдяки використанню завадостійкого перетворення.

В. П. КОЖЕМ’ЯКО, В. В. ДМИТРУК, Н. В. БЕЛІК

НАУКА І ТЕХНІЧНА ТВОРЧІСТЬ В НАВЧАЛЬНОМУ ПРОЦЕСІ (ВІД АБІТУРІЄНТА ДО АСПІРАНТА)

Оставьте комментарий к статье