Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ проблем использования ГЛОНАС в процессе обработки грузов 11
1.1. Назначение и структура системы ГЛОНАСС 11
1.1.1. Общие сведения о системах спутниковой навигации 11
1.1.2. Системы спутниковой навигации в различных сферах деятельности 16
1.2. Сравнительная характеристика глобальных навигационных спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС 18
1.3. Использование спутниковых радионавигационных систем в задачах транспортной логистики 25
1.3.1. Принципы и методы использования ССН в транспортной логистике 25
1.3.2. Требования к применению систем навигации в транспортной логистике. 29
1.3.3. Анализ проблем безопасности при перевозке грузов 31
1.3.4. Общая схема программно-аппаратного модуля определения положения транспортных средств 32
1.4. Особенности использования ГЛОНАСС как составной части процесса грузообработки 37
1.4.1. Складской грузооборот как часть процесса грузообработки 37
1.4.2. Использование программно-аппаратных средств в процессе функционирования складского комплекса 39
1.5. Анализ содержания цели исследования 41
Выводы по главе 1 47
Глава 2. Комплексный контроль и управление процессом грузообработки на основе ГЛОНАСС 48
2.1. Формирования состава показателей оценки эффективности процесса оказания услуг ГЛОНАСС по транспортной логистике 48
2.2. Системная классификация факторов 52
2.3. Концепция построения системы контроля за процессом оказания услуг ГЛОНАСС по транспортной логистике 61
2.3.1. Общее содержание концепции 61
2.3.2. Функциональная схема навигационного приемника 64
2.3.3. Алгоритм работы системы локализации объекта на основе разработанной технологии 73
Глава 3. Комплексный контроль и управление за процессом складирования и хранения грузов на основе ГЛОНАС с использованием систем наземного мониторинга 81
3.1. Особенности информатизации процесса складского грузооборота 81
3.1.1. Описание объекта и проблемы исследования 81
3.1.2. Анализ основных издержек процесса функционирования автоматизированной системы складского комплекса 85
3.1.2. Обеспечение связи и передачи данных в автоматизированной системе складского грузооборота 87
3.1.3. Выбор информационных технологий для разрабатываемой системы связи и передачи данных. 88
3.2. Анализ задач автоматизированного управления 91
3.3. Использование ГЛОНАСС в складском комплексе 97
3.4. Модель оценки издержек по решаемым задачам в информационной системе складского комплекса 104
Выводы по главе 3 114
Глава 4 Внедрение результатов работы 116
4.1. Особенности использование спутниковых навигационных систем в Чеченской Республике 116
4.2. Программно-аппаратный модуль определения положения транспортных средств 119
4.3. Концепция построения защищенной системы сбора и передачи данных транспортной логистики 120
4.4. Алгоритмическое обеспечение системы 128
4.5. Сравнение эффективностей разработанной и традиционной технологий контроля за сохранностью грузов 136
Заключение 144
Литература 146
Приложения 1. Исходный код программы 159
Приложение 2. Документы 180
- Сравнительная характеристика глобальных навигационных спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС
- Системная классификация факторов
- Анализ задач автоматизированного управления
- Сравнение эффективностей разработанной и традиционной технологий контроля за сохранностью грузов
Сравнительная характеристика глобальных навигационных спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС
Опишем технологические особенности работы ССН GPS и ГЛОНАСС и сравним их между собой [24, 53, 63, 76, 105, 113, 118, 119, 120, 129, 131].
Спутники GPS излучают открытые для использования сигналы в диапазонах: L1=1575,42 МГц и L2=1227,60 МГц (начиная с Блока IIR-M), а модели IIF будут излучать также наL5=1176,45 МГц. Навигационная информация может быть принята антенной (обычно в условиях прямой видимости спутников) и обработана при помощи GPS-приемника. Сигнал с кодом стандартной точности (C/A-код — модуляция BPSK(1)), передаваемый в диапазоне L1 (и сигнал L2C (модуляция BPSK) в диапазоне L2, начиная с аппаратов IIR-M), распространяется без ограничений на использование. Планируется с запуском аппаратов Блок III введение нового сигнала L1C (модуляция BOC(1,1)) в диапазоне L1. Он будет иметь обратную совместимость, улучшенную возможность прослеживания пути и в большей степени совместим с сигналами GalileoL1.
Для военных пользователей дополнительно доступны сигналы в диапазонах L1/L2, модулированные помехоустойчивым криптоустойчивым P(Y)-кодом (модуляция BPSK(10)). Начиная с аппаратов IIR-M введен в эксплуатацию новый М-код (используется модуляция BOC(15,10)). Использование М-кода позволяет обеспечить функционирование системы в рамках концепции Navwar (навигационная война). М-код передается на существующих частотах L1 и L2. Данный сигнал обладает повышенной помехоустойчивостью, и его достаточно для определения точных координат. Еще одной особенностью M-кода станет возможность его передачи для конкретной области диаметром в несколько сотен километров, где мощность сигнала будет выше на 20 децибел. Обычный сигнал М уже доступен в спутниках IIR-M, а узконаправленный будет доступен только при помощи спутников GPS-III.
ГЛОНАСС же используют два типа навигационных сигналов: открытые с обычной точностью и защищенные с повышенной точностью
Сигналы передаются методом расширения спектра в прямой последовательности (DSSS) и модуляцией через двоичную фазовую манипуляцию (BPSK). Все спутники используют одну и ту же псевдослучайную кодовую последовательность для передачи открытых сигналов, однако каждый спутник передает на разной частоте, используя 15-канальное разделение по частоте (FDMA). Сигнал в диапазоне L1 находится на центральной частоте 1602 МГц, а частота передачи спутников определяется по формуле 1602 МГц + n 0,5625 МГц, где n это номер частотного канала (n=-7,-6,-5,…0,…,6, ранее n=0,…,13). Сигнал в диапазоне L2 находится на центральной частоте 1246 МГц, а частота каждого канала определяется по формуле 1246 МГц + n0.4375 МГц. Противоположно расположенные аппараты не могут быть одновременно видны с поверхности Земли, поэтому 15 радиоканалов достаточно для 24 спутников.
Открытый сигнал генерируется через сложение по модулю 2 трех кодовых последовательностей: псевдослучайного дальномерного кода со скоростью 511 кбит/c, навигационного сообщения со скоростью 50 бит/c, и 100 Гц манчестер-кода. Все эти последовательности генерируются одним тактовым генератором. Псевдослучайный код генерируется 9-шаговым сдвиговым регистром с периодом 1 мс.
Навигационное сообщение открытого сигнала транслируется непрерывно со скоростью 50 бит/c. Суперкадр длиной 7500 бит требует 150 секунд (2,5 минуты) для передачи полного сообщения и состоит из 5 кадров по 1500 бит (30 секунд). Каждый кадр состоит из 15 строк по 100 бит (2 секунды на передачу каждой строки), 85 бит (1,7 секунды) данных и контрольных сумм и 15 бит (0,3 секунды) на маркер времени. Строки 1-4 содержит непосредственную информацию о текущем спутнике и передаются заново в каждом кадре; данные включают эфемериды, смещения тактовых генераторов частот, а также состояние спутника. Строки 5-15 содержат альманах; в кадрах I—IV передаются данные на 5 спутников в каждом, а в кадре V — на оставшиеся четыре спутника.
Эфемериды обновляются каждые 30 минут с использованием измерений наземного контрольного сегмента; используется система координат ECEF (EarthCentered, Earth-Fixed) для положения и скорости, и также передаются параметры ускорения под действием Солнца и Луны. Альманах использует модифицированные кеплеровы элементы и обновляется ежедневно.
Защищенный сигнал повышенной точности ГЛОНАСС, также как и GPS, предназначен для авторизованных пользователей, таких как Вооруженные силы РФ. Сигнал передается в квадратурной модуляции с открытым сигналом на тех же самых частотах, но его псевдослучайный код имеет в десять раз большую скорость передачи, что повышает точность определения координат. Хотя защищенный сигнал не зашифрован, формат его псевдослучайного кода и навигационных сообщений засекречен. По данным исследователей, навигационное сообщение защищенного сигнала L1 передается со скоростью 50 бит/c без использования манчестер-кода, суперкадр состоит из 72 кадров размером по 500 бит, где каждый кадр состоит из 5 строк из 100 бит и требует 10 секунд для передачи. Таким образом, все навигационное сообщение имеет длину 36 000 бит и требует для передачи 720 секунд (12 минут); предполагается, что дополнительная информация используется для повышения точности параметров солнечно-лунных ускорений и коррекции частоты тактовых генераторов.
Открытый сигнал L3OC передается на частоте 1202,25 МГц использует двоичную фазовую манипуляцию BPSK(10) для пилотного и информационного сигналов; псевдослучайный дальномерный код транслируется с частотой 10,23 миллионов импульсов (чипов) в секунду и модулируется на несущей частоте через квадратурную фазовую манипуляцию QPSK, при этом пилотный и информационный сигналы разнесены по квадратурам модуляции: информационный сигнал находится в фазе, а пилотный — в квадратуре. Информационный сигнал дополнительно модулирован 5-битным кодом Баркера, а пилотный сигнал — 10-битным кодом Ньюмана-Хоффмана. Открытый сигнал L1OC и защищенный сигнал L1SC передаются на частоте 1600,995 МГц, а открытый сигнал L2OC и защищенный сигнал L2SC — на частоте 1248,06 МГц, перекрывая диапазон сигналов формата FDMA. Открытые сигналы L1OC и L2OC используют мультиплексирование с разделением по времени для передачи пилотного и информационного сигналов; используется модуляция BPSK(1) для информационного и BOC(1,1) для пилотного сигналов. Защищенные широкополосные сигналы L1SC и L2SC используют модуляцию BOC(5,2,5) для пилотного и информационного сигналов, и передаются в квадратуре по отношению к открытым сигналам; при таком типе модуляции пик мощности смещается на края частотного диапазона и защищенный сигнал не мешает открытому узкополосному сигналу, передающемуся на несущей частоте.
Модуляция BOC (binaryoffsetcarrier, двоичный сдвиг несущей) используется в сигналах систем Galileo и модернизированной GPS; в сигналах GLONASS и стандартной GPS используется двоичная фазовая манипуляция (BPSK), однако и BPSK и QPSK являются частными случаями квадратурной амплитудной модуляции (QAM-2 и QAM-4).
Навигационное сообщение сигнала L3OC передается со скоростью 100 бит/c. Один кадр размером 1500 бит передается за 15 секунд и включает 5 текстовых строк каждая длиной 300 бит (3 секунды); в каждом кадре содержатся эфемериды текущего спутника и часть системного альманаха для трех спутников. Суперкадр состоит из 8 кадров и имеет размер 12000 бит, таким образом на получение альманаха для всех 24-х спутников требуется 120 секунд (2 минуты); в будущем суперкадр может быть расширен до 10 кадров или 15000 бит (150 секунд или 2,5 минуты на передачу) для поддержки работы 30 спутников. В каждой строке передается системное время; секунда координации UTC учитывается удлинением (с заполнением нулями) либо укорачиванием последней строки месяца на длительность одной секунды (100 бит) и укороченные строки отбрасываются аппаратурой приемника.
В настоящее время точность определения координат системой ГЛОНАСС несколько отстает от аналогичных показателей для GPS.
Спутниковые навигационные системы позволяют потребителю получить координаты с точностью порядка 10–15 м. Однако для многих задач, особенно для навигации в городах, требуется большая точность. Один из основных методов повышения точности позиционирования объекта основан на применении известного в радионавигации принципа дифференциальных навигационных измерений. Дифференциальный режим DGPS (англ. DifferentialGPS) позволяет установить координаты с точностью до 3 м в динамической навигационной обстановке и до 1 м - в стационарных условиях. Дифференциальный режим реализуется с помощью контрольного GPS-приемника, называемого также опорной станцией. Она располагается в пункте с известными координатами, в районе, близком к потребительскому GPS-приемнику. Сравнивая известные координаты, полученные в результате прецизионной геодезической съемки, с измеренными, опорная станция вычисляет поправки, которые передаются потребителю по радиоканалу в заранее оговоренном формате. Аппаратура потребителя принимает от опорной станции дифференциальные поправки и учитывает их при определении местонахождения потребителя.
Согласно данным Российской системы дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ) на 10 декабря 2016 года погрешности навигационных определений GPS по широте и долготе составляют 3,83—7,02 м при использовании в среднем 10—11 космических аппаратов в зависимости от точки приема. Более подробные данные приведены в таблице 1.2. [122, 123] Данные приведены при круговом вероятном отклонении 0,95, т.е. 95% времени ошибка укладывается в круг радиусом N. При этом оценка точности гражданских приемников следующая: 50% времени они дают точность в 3 м, 49.8% — от 3 до 9 м и 0.2% — свыше 9 м.
Системная классификация факторов
На основе анализа, приведенного в предыдущем разделе, выявлены следующие основные (наиболее приемлемые с точки зрения использования ССН) компоненты модели, предназначенной для описания процесса обработки груза:
1) дорожно-транспортная система между пунктами перемещения груза;
2) груз как объект перемещения;
3) административно-технические ограничения на различных участках маршрута перемещения;
4) транспортные средства;
5) перевалочные площадки;
6) складские помещения;
7) группа сопровождения груза, если таковая имеется;
8) зона доступности груза;
9) персонал, обслуживающий груз;
10) охранная группа в процессе перемещения;
11) охранная группа на объекте хранения груза;
12) инженерно-технические средства сбора данных в процессе перемещения и хранения груза;
13) процесс передачи груза получателю.
Именно перечисленные сущности (участники) процесса обработки груза, а также взаимосвязи между ними, и определяют, прежде всего, состав факторов, которые могут оказать значимое влияние на процесс обработки груза и которые, следовательно, и необходимо включить в процесс мониторинга, в том числе и с использованием спутниковых систем.
Однако, как будет следовать из проведенного ниже анализа задач, которые необходимо решать в процессе мониторинга, использование спутниковых систем только для решения задач навигации недостаточно для обеспечения эффективного мониторинга. Необходимо поставить задачу расширения возможностей спутниковых систем навигации в направлении возможностей передачи также информативных данных, связанных с контролируемыми параметрами системы мониторинга. В настоящий момент данная задача выходит за рамки функций, возложенных на системы спутниковой навигации. Но возрастающая потребность в решении задачи обеспечения непрерывного контроля за различными объектами, мобильными и подвижными средствами, отдельными лицами все больше актуализирует потребность в повышении глубины и широты контроля в различных точках земного шара, в том числе с использованием спутниковых систем. И одна из возможностей – это расширение функций транспортной логистики, опирающихся на использование системы спутниковой навигации, до уровня, обеспечивающего эффективный сбор данных, связанных с мониторингом всех интересующих объектов и факторов.
Отметим, что существующие технические возможности ССН принципиально позволяют поставить и решить указанную задачу. Напомним, что принцип работы ССН применительно к телематическим системам, управляющим различными технологическими процессами, состоит в следующем [29, 52, 61]. Навигационный приемник при-имает сигналы нескольких находящихся в зоне радиовидимости спутников, измеряет время прихода этих сигналов и на основании полученной информации вычисляет собственные координаты. Затем эти данные вместе с другой информацией о подвижном объекте, на котором установлен приемник (скорости движения, наличии топлива и др.) по любым каналам связи (например, GSM и/или GPRS) передаются в единый диспетчерский центр, где они собираются, анализируются и отображаются на экране монитора диспетчера. В принципе можно установить навигационный приемник не только на перевозимый груз, но и на отдельные элементы системы мониторинга (отдельные датчики, обслуживающих груз сотрудников и др.), и затем в непрерывном режиме отслеживать их изменение, формируя в режиме реального времени полную картину о состоянии груза и всех сопутствующих ему факторов и объектов, а затем передавать эти данные в систему управления процессом обработки груза. Пока навигационный приемник достаточно дорогой (около 400$), но темпы совершенствования навигационного оборудования ГЛОНАСС позволяют предположить, что уже в ближайшие несколько лет цена и размеры оборудования станут приемлемыми для его массового использования. Кроме того, целесообразно использовать клиент-серверную технологию тонкого клиента в зоне груза, когда все элементы мониторинга снабжены лишь устройствами приема навигационного сигнала (без его обработки), который передается на центральный приемник вместе с идентификатором элемента, где и происходит обработка навигационного сигнала. Описанная технология требует дополнительного анализа и детализации, которые автор предполагает выполнить в последующих работах.
Исходя из вышесказанного, в работе рассматривается задача использования спутниковых систем для решения более широкого круга задач транспортной логистики: не только определение местоположения груза, но сбор данных определенного типа для поддержки системы контроля и управления в транспортной логистике. Таким образом, одним из важных этапов системного решения задачи мониторинга процесса обработки груза, в том числе с использованием ССН, является задача формирования состава показателей, описывающих перечисленные выше сущности как факторы, влияющие на процесс обработки груза. Параметры, на основе которых можно будет оценить уровень значений каждого из факторов, войдут в качестве исходных данных в систему управления процессом обработки груза.
Сформируем состав параметров, характеризующих каждый из перечисленных выше компонентов, причем ограничимся только теми параметрами, которые могут быть контролируемы на основе использования спутниковой системой навигации.
1). Дорожно-транспортная система между пунктами перемещения груза характеризуется следующими параметрами (в конце описания приведена единица измерения):
N1 - количество отдельных участков транспортной системы, характеризующихся однотипными условиями движения или перемещения ПТС; основные задачи, опирающиеся на использование ССН (ОЗСС), - контроль за отсутствием отклонений от заявленного перечня участков передвижения груза;
p1( ,1 i ) - длина i-го участка, км (i = 1;N 1); ОЗСС - контроль за длиной пройденного пути в процессе перемещения груза на данном участке, а также за отсутствием отклонений от маршрута движения;
p2( 1, i ) - тип транспортного средства (ТС) на i-ом участке перемещения груза - автомобильный (АВ), железнодорожный (ЖД), подземная (ПЗ), водный (морской, МР; речной, РК, озерный, ОЗ), подводная (ПВ), воздушный, ВД (i = 1;N 1 );ОЗСС - использование специфических методов контроля за каждым типом ТС перемещения груза; p3( 1, i ) - качество пути (с точки зрения перемещения груза) i-го участка по пятибалльной шкале (числовой), 1;5, где оценка «5» соответствует высшему качеству; ОЗСС - решение проблем, связанных с обеспечением сохранности груза с учетом качества пути;
p4( 1, i ) - среднее скорость перемещения на i-ом участке, км/час; ОЗСС - контроль средней скорости перемещения груза и принятие мер в случае значимых отклонений скорости от нормативно (номинально) предусмотренной;
p 5( 1, i) - максимально допустимая загруженность i-го участка пути, тонн на квадратный метр; ОЗСС - контроль за соблюдением требований по допустимой загруженности участка пути при перевозке груза, а также по другим возможным требованиям и ограничениям в процессе перемещения груза по участку;
p(6 1, )i - максимально допустимые габаритные размеры (по длине, ширине и высоте) перемещаемого по i-му участку груза, мхмхм: ОЗСС - контроль за соблюдением требований по допустимым габаритным размерам груза, а также за правильным размещением груза на транспортном средстве, отсутствием его несанкционированных перемещений, разворотов, переворотов и других пространственных изменений положения груза;
p7( 1, i )(t) - оценка уровня безопасности провоза груза на i-ом участке в момент времени t(в ночное, дневное время, в рабочие или выходные дни), по пятибальной числовой шкале, «5» - наиболее высокий уровень безопасности; ОЗСС - принятие адекватных мер в зависимости от уровня опасности провоза груза по участку - повышенной кремино-генности на участке, опасности различных природных катаклизмов, неблагоприятной социально-общественной обстановки и др.
p 8( 1, i) - возможность эффективного использования средств ССНК, по пятибалльной шкале; ОЗСС - принятие дополнительных мер по мониторингу в случае недостаточной эффективности использования ССНК, в том числе с привлечением служб безопасности.
Анализ задач автоматизированного управления
Эффективность функционирования склада в значительной мере зависит от рационального использования транспортных средств (ТС), участвующих непосредственно в СГ. Поэтому автоматизация транспортного звена СК является одной из важных задач повышения эффективности процесса СГ. Одна из важных особенностей автоматизации транспортного звена – необходимость обеспечения большой гибкости и оперативности реагирования, поскольку корректировка планов и заданий по обработке грузов на складе может происходить еженедельно или даже ежедневно и ежечасно. Все сказанное накладывает свои специфические ограничения и на процесс использования ССН в СК; в частности, аналитическая информация о текущем состоянии и изменениях на складе, связанных с хранением и перемещением грузов, в формировании которой используются в том числе и данные ССН, должны формироваться и выдаваться непрерывно.
При разработке моделей перевозок и складских работ, большое внимание уделяется вопросам системного анализа деятельности предприятия. При этом с учетом особенностей работы предприятий [7], необходимо решение задач оценки гарантий выполнения договорных условий со сторонними организациями, в том числе при оказании услуг, связанных с транспортной логистикой перевозки грузов. А это в свою очередь приводит к нестационарности поставок материалов, техники и других компонент, сопутствующих выполнению, производственных работ в требуемые сроки и с требуемым качеством. Постоянные поставки, отправления материалов, и грузов приводит к задаче ведения базы данных по всем перемещениям, поставщикам, максимальных и минимальных объемов поставок и других необходимых, сведений.
При транспортировке груза в СК, помимо выбора используемых ТС, стоит задача согласования этого выбора с реализацией процесса складирования: Такое согласование средств транспортировки и автоматизации складских работ позволит наиболее, эффективно управлять производственным процессом, с точки зрения времени выполнения, затрат на транспортировку груза и минимизации взможных затрат и издержек. Таким образом, встают вопросы рационализации процедур складирования и перемещения груза, а также их согласования. Решение этих задач включает также вопрося оценки риска и ущерба от пропажи, порчи и нарушения логистики по размещению груза в СК при транспортировке, а также задача отказа и выхода из из работоспособного состояния транспортных средств. Для обеспечения эффективности и оперативности решения пере численных проблем обычно вводится система приоритетности складирования и обработки грузов, чаще всего с учетом их стоимости или потенциальных рисков, связанных с их хранением и обработкй в СК.
Далее, работы по транспортировке, разгрузке и погрузки всегда связаны с ограничениями по ресурсам; не только высококвалифицированным кадрам, но и техническим средствам, материалам и т.д.
Таким образом, выше были перечислены ряд важных задач, решение которых необходимо для эффективного функционирования средств автоматизации в СК. Для более детального анализа содержания некоторых из них схему общей структуры типового склада. На рисунке 3.2 представлена общая схема склада с железнодорожными и автомобильными подъездными путями, на которой указаны основные виды помещений и технологические зоны склада. Опишем эти объекты более детально с перечислением основных задач, которые должны быть реализованы применительно к этим объектам в рамках автоматизированной системы СК. Помещения основного производственного назначения (или основные помещения) используются как для хранения продукции, так и для выполнения целого ряда складских операций.
Рампа представляет собой платформу, специально оборудованную для проведения погрузочно-разгрузочных работ с определенными видами транспорта. Так, на представленной схеме на железнодорожной рампе производится разгрузка подаваемых железнодорожных вагонов, а на автомобильной рампе погрузка на грузовые автотранспортные средства укомплектованных партий отправки. Основная задача – надежный, непрерывный и полный контроль за выполнением погрузочно/разгрузочных операций, а также максимально возможным автоматизация этих операций, поскольку именно при выполнении вышеуказанных операций чаще всего и происходит повреждение грузов и даже их хищении (в том числе, при повреждении).
Приемочная экспедиция используется для кратковременного хранения грузов, прибывающих вне рабочего времени склада, например, в праздники, выходные или ночные часы. Отправочная экспедиция предназначается для временного хранения грузовых партий отправки, ожидающих подачи транспортного средства для проведения погрузочных операций. Основная задача – та же, что и в случае рамны, но также важна задача ужесточения контроля за процессом хранения этих грузов, поскольку краткосрочность хранения их приводит к размещению их на более доступных, и поэтому менее защищенных, производственных площадях.
Участок приемки предназначается для проверки поступающей продукции по количеству и качеству. На участке комплектования осуществляется комплектование грузовых партий отправки в соответствии с поступающими потребительскими заказами. Основная задача – контроль за состоянием принимаемого груза на участке приемки и при комплектовании партий, а также соответствия состава комплекта заявке, что может эффективно реализовано с использованием ССН, можно выявить ошибки и нарушения в процессе комплектации партии.
Зона хранения – основная технологическая зона склада, которая оборудована универсальным или специальным оборудованием для хранения грузов. Грузы в эту зону поступают из приемочной экспедиции, участка приемки или непосредственно с железнодорожной рампы. Они размещаются на стеллажах или в другом складском оборудовании, и оттуда впоследствии поступают уже на участок комплектования, в отправочную экспедицию или непосредственно на автомобильную рампу для отправки покупателям. Внутри зоны хранения могут быть выделены отдельные внутренние зоны для хранения определенных групп товаров (продовольственных, промышленных, хозяйственных и пр.), а также зоны со специализированным оборудованием (например, холодильники для хранения скоропортящейся продукции). Основные задачи: а) оптимальное размещение грузов с учетом их приоритетности, сроков хранения, требований по контролю и безопасности; б) обеспечение надежного, непрерывного и полного контроля за сохранностью, ьезопасностью и регламентом хранения для каждого из размещенных на складе грузов с использованием данных ССН по каждому грузу, а также контроль за перемещением всех лиц и ТС в зоне хранения и выявления нарушителей режима пребывания в зоне контроля. Данная зона является наиболее важным объектом использвания дыннх ССН в СК.
Вспомогательные помещения предназначаются для хранения поддонов, порожних контейнеров, складской тары. В этих же помещениях может производиться ремонт поврежденной в процессе оборота тары. Основная задача – контроль за соблюдением регламента нахождения в этих помещениях субъектов и ТС с использованием данных ССН, выявление и немедленная сигнализация ответственных лиц в случае наушения регламента.
В подсобно-технических помещениях располагаются машинные отделения, вентиляционные камеры, ремонтные мастерские, кладовые, подзарядные аккумуляторные станции и пр. Автоматизация перечисленных объектов является типовой задачей АСУ ТП – автоматизированных систем управления технологическим процессами. При ее решении потребность в использвании данных ССН носит ограниченный характер.
Наконец, административно-бытовые помещения включают в себя офисы, диспетчерские центры, серверная, конторские помещения, места отдыха и приема пищи. Здесь также решаются типовые задачи АСУ. Потребность в использовании данных ССН может возникнуть, например, при необходимости обеспечения контроля за персоналом и/или посетителями СК.
Кроме задач контроля всех объектов в зоне СК важное занимает задача контроля за всеми технологическим процессами, реализуемыми в СК. Рассмотрим некоторые из этих процессов.
Сравнение эффективностей разработанной и традиционной технологий контроля за сохранностью грузов
Для оценки эффективности систем защиты грузов при использовании разработанной технологии по отношению к классической сравнивались средние риски, связанные с использованием этих технологий. Именно, в качестве критерия сравнения было взято отношение рисков при традиционной технологии обеспечения защиты груза к средней величине риска при использовании разработанной технологии.
Основные факторы, которые учитываются при сравнении рисков для традиционной и разработанной технологий защиты перевозимых грузов и хранимых, следующие.
1. Время реакции на потенциальное или реальное нарушение либо нестандартное событие при традиционной схеме контроля груза и при внедрении разработок диссертационного исследования.
Обязательное требование наличия приемников ГЛОНАСС у всех субъектов и перемещаемых объектов в зоне контроля в разработанной технологии существенно уменьшает время реакции, особенно по отношению к потенциальным угрозам. Именно уменьшение данной величины определяет существенное уменьшение средних рисков при использовании разработанной технологии по сравнению с классической
2. Ошибочное решение по допуску (перемещению) субъекта или технического средства в зону контроля (в зоне контроля) при традиционной и разработанной схемах контроля груза. Поскольку в разработанной технологии максимально исключен субъект (человеческий фактор) при принятии решения о допуске и решение о допуске принимается в автоматическом режиме на основе данных объективного контроля, то вероятность указанного события существенно ниже в разработанной технологии защиты грузов.
3. Непрерывность контроля охраняемого груза. При традиционной системе контроля данная задача решается в основном силами охранных групп, системой видеонаблюдения. В разработанной технологии использование технологий ГЛОНАСС позволяет в автоматическом режиме осуществлять непрерывный контроль – в любое время суток, при любой погоде, при любых внешних условиях и событиях, что не всегда обеспечивается при использовании традиционных технологий охраны груза.
4. Максимальная величина зоны надежного контроля. Использование ГЛО-НАСС-технологий позволяет значимо расширить зону контроля, поскольку область обмена сигналами с помощью предлагаемых приемников ГЛОНАСС шире зоны контроля при использовании охранных групп и систем видеонаблюдения и датчиковых систем. Кроме того, традиционные системы контроля обычно требует отсутствие посторонних и мешающих объектов в зоне контроля, так как опираются на непосредственное прямое наблюдение за объектами. Предлагаемая в работе система способна функционировать даже в случае наличия различных посторонних объектов в зоне контроля, так как посторонние объекты не препятствуют съему координат ГЛОНАСС, а размещение дополнительных датчиков движения позволяет контролировать любые проникновения в зону контроля даже при наличии посторонних объектов. Таким образом, предлагаемая система контроля значимо расширяет зону и возможности контроля охраняемых грузов, позволяя вести контроль даже при наличии построенных объектов, закрывающих направления прямого контроля
5. Надежность системы контроля. Минимизация участия субъектов в процессе контроля, используемое в разработанной технологии охраны грузов, позволяет значительно повысить надежность системы, поскольку именно человеческий фактор и является наиболее ненадежным цветом в системе контроля.
Исходя из приведенного перечня факторов, определяющих эффективность системы контроля грузов, построим модель оценки эффективности внедрения разработок диссертационного исследования. В соответствии с приведенных выше перечнем параметров эффективности введем обозначения: ц и г2 - время реакции системы при традиционной схеме контроля груза и при внедрении разработок диссертационного исследования; Ріи Р; - вероятность ошибочного решения по допуску субъекта или технического средства в зону контроля при традиционной и разработанной схемах контроля груза соответственно; %1(t) и 7г2() - вероятность наличия контроля сохранности груза в момент времени t при традиционной и разработанной схемах; Г1((р) и г2((р) - расстояние от объекта контроля в направлении, определяемом углом (р по отношению к некоторому начальному направлению, на котором обеспечивается надежный контроль при традиционной и разработанных схемах.
Отметим, что выше величины Г1((р) и г2((р) в общем случае зависят от погоды (дождь, снег, пыль уменьшают видимость), степени освещенности при традиционной схеме контроля, от наличия посторонних металлических предметов при использовании ГЛОНАСС. Ниже выбирается наиболее простой случай, когда Г1(ф) и г2((р) не зависят не только от перечисленных параметров, но и от угла (р, то есть зона контроля представляет собой круг.
Для того, чтобы злоумышленник сумел проникнуть к защищаемому грузу, необходимо, чтобы были реализованы следующие три события: 1) не сработала система контроля регламента доступа в зону объекта - в противном случае была бы включена система сигнализации и охрана успела заблокировать попытку проникновения; 2) непосредственно охрана в условиях, когда система контроля регламента не сработала, не успела вовремя среагировать на нарушение и воспрепятствовать его реализации; 3) злоумышленнику удалось вскрыть до прибытия охраны защитную упаковку охраняемого груза. Исходя из сказанного, при /-ой схеме контроля вероятность где q1(r) - вероятность того, что субъект или объект (например, транспортное средство) сумеют преодолеть путь от начала зоны контроля до контролируемого груза и охрана не воспрепятствует этому при условии, радиус зоны контроля равен г; Чіт. - вероятность того, при движении к контролируемому грузу система контроля регламента доступа не сработает; Чгз - вероятность того, в момент непосредственно проникновения к грузу система контроля и защиты не сработает и не помешает нарушителю; 4i (r)dr - вероятность того, что радиус доступной зоны контроля равен г (точнее, лежит в интервале от г до r+dr); pi - максимально возможный радиус зоны контроля при /-ой схеме контроля.
Отметим, как было указано выше, значения Pi и fi определяются разными факторами: Pi. степенью освещенности зоны, погодными условиями, состоянием охранников, ведущих обзор зоны контроля, а Р і - уровнем электромагнитных помех в зоне контроля. Указанные особенности позволяют предположить, что значение Ра в среднем всегда больше Pi..
Считая, что зависимость вероятности q1(r) от расстояния г обратно-пропорциональна расстоянию г, можем записать следующей выражение Последняя характеристика, которую необходимо оценить, - это q14(f). Доступный размер области контроля определяется наличием определенных объектов, сооружений, технических средств в непосредственном расположении контролируемого груза. Применительно к традиционной схеме контроля зона контроля обычно ограничивается величиной до нескольких метров - примем ее равной 8 м. Но для ответственных грузов эта величина не может быть меньше 0,5 м. Поэтому будем считать, что возможное значение радиуса зоны контроля является случайной величиной с равномерным распределением, сосредоточенным в интервале от 0,5 до 8