CC BY
185
И.В. Лазарев,
кандидат технических наук, доцент
ОБ ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ОБЪЕКТА, СИНТЕЗИРОВАННОЙ ПО ПРИНЦИПУ «СИСТЕМА РАСПОЗНАВАНИЯ+СИСТЕМА РЕАГИРОВАНИЯ», В УСЛОВИЯХ РЕСУРСНЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ
ABOUT THE ASSESSMENT OF SYSTEM EFFICIENCY OF THE PROTECTION OF OBJECT SYNTHESIZED BY THE PRINCIPLE "SYSTEM OF RECOGNIZING+SYSTEM OF REACTION" IN THE CONDITIONS OF RESOURCE
RESTRICTIONS
При реализации стратегии противоборствующих сторон в условиях ресурсных ограничений рассмотрена постановка задачи оптимизации системы охраны комбинированного типа на основе введенного критерия «предотвращенный ущерб»
At realization of strategy of warring parties in the conditions of resource restrictions the problem definition of optimization of system ofprotection of the combined type on the basis of the entered criterion "the prevented damage" is considered.
Введение. В настоящее время в интегрированных системах, используемых при построении систем охраны, при поступлении сигнала тревоги с охраняемого объекта на пульт централизованной охраны (ПЦО) оперативный дежурный (оператор) обязан направить на данный объект группу задержания, которая должна обеспечить задержание нарушителя [1]. Выполнение данной процедуры зависит от времени нахождения нарушителя на объекте охраны, которое может быть, например, оценено с использованием подходов, приведенных в [2].
Вместе с тем следует отметить, что данный методологический подход не в полной мере может быть применен к ситуации, когда ставится задача не допустить проникновение нарушителя на объект охраны. Данная задача актуальна, например, при обеспечении безопасности предприятий энергетического комплекса. При этом для обеспечения безопасности объекта необходимо предусмотреть ряд систем [3]: технических средств охраны;
физической защиты;
инженерно-технической укреплённости;
управление системой охраны объекта.
Следует отметить, что защита объекта строится по многоуровневой структуре, в которой могут быть, например, выделены несколько уровней защиты, образуемые наличием в общем случае нескольких независимых «зон». К таким зонам относятся: контролируемая — служит для контроля доступа на территорию объекта, защищенная — прилегающая к объекту область, оснащенная физическими заграждениями, электронными системами, особая зона — внутри защищенной зоны, оснащенная дополнительными системами.
Наличие эшелонированной охраны направлено на увеличение времени, затрачиваемое нарушителем до его попадания на объект защиты. Следовательно, главным показателем выступает фактор времени. В этом случае при построении системы охраны должен быть реализован принцип, основанный на идее противоборства между противоправной стороной и системой защиты при ограниченных ресурсных затратах.
Поэтому возникает проблема выбора функции-модели оценки эффективности системы охраны объектов данного типа и формулирование задачи оптимизации.
Цель статьи: задание функции-модели оценки эффективности системы охраны «система распознавания + система реагирования» и формулировка задачи оптимизации при ограниченных ресурсных затратах.
Постановка задачи. Пусть имеются две стороны конфликта: А — противоправная сторона (нарушитель), Б — сторона, создающая систему охраны по принципу «система распознавания + система реагирования» с временем, затрачиваемым на выполнение задачи с использованием ]-го варианта построения системы охраны, ^ (]=1,...]ЧГ). Сторона А представлена ьм нарушителем с фиксированным временем, затрачиваемым им до достижения объекта защиты ti (1=1,... М).
В этом случае для качественного выполнения задачи по охране объекта стороне Б необходимо иметь временной ресурс безопасности, величина которого может быть оценена из выражения
д П
Величина ■ при условии ограничений на допустимые финансовые затраты может выступать в качестве показателя эффективности системы охраны при обеспечении выполняемых задач в реальном масштабе времени.
На практике стратегия стороны А заключается в стремлении минимизации величины At , а стороны Б — к его максимизации, что соответствует временному ресурсу . Следовательно, в рамках противоборства сторон А и Б с учетом различий вариантов построения систем, что обуславливает необходимость внесения дополнительного времени Дт^ в условиях ограниченного временного ресурса безопасности, необходимо выполнение соотношения вида
Выполнение соотношения (2) обеспечивает стороне Б в реальном масштабе времени гарантированный результат, и в этом случае выражение является условием, при котором объекту охраны не наносится ущерб.
Методика. Следует отметить, что выполнение условия (2) зависит от времен tf и Г.Б. Примем тот факт, что составляющая времени, продиктованная стороной А в рас-
сматриваемой стратегии, полагается наперед заданной. Поэтому рассмотрим составля-
б |
ющую времени ^ в «системе распознавания + система реагирования». Причем для
дальнейшего рассуждения опустим индексы при составляющих времен.
Исходя из принципов построения охраны объекта и характера решаемых задач, величину можно представить в виде двух составляющих
где сч — временные затраты в «системе распознавания + система реагирования», обусловленные «человеческим фактором»; £т — временные затраты в «системе распознавания + система реагирования», обусловленные использованием комплекса технических средств (КТС).
В общем случае временные затраты Сч и £т могут включать в себя несколько составляющих, определяемых топологией системы охраны объекта (рис.1). Используя рис.1, можно выделить информационные элементы (ИЭ). Под ИЭ будем понимать простейшие элементы охраны, отражающие как источники (каналы) информации применительно к КТС, так и события, обусловленные человеческим участием. Поэтому ИЭ являются определяющими факторами, влияющими на выполнение временного ресурса безопасности. Представим временные затраты стороны Б в виде суммы затрат, обусловленных техническими средствами и человеческим участием, соответственно, учитывая, что каждая их них в свою очередь может быть представлена суммой нескольких составляющих и :
где (?=1, 2,...,ш , Х = 1, 2, ...,к.
Исходя из традиционного подхода к построению системы охраны объекта [1] и анализа (рис. 1) следует, что составляющая времени (второе слагаемое) в выражении (4) обусловлена задержками реагирования: оперативного дежурного (£]_), выходом тревожной группы (сил реагирования) из караульного помещения (£2), движением тревожной группы от караульного помещения до объекта охраны (£3). Учитывая, что данные операции выполняются последовательно, общее время, обусловленное «человеческим фактором», определяется как
Составляющие времен, отражающие факторы tq (первое слагаемое) выражения (4), обусловлены задержками при формировании информационного сигнала: с извеща-теля (£1), при передаче информации от извещателя на ПЦО , при передаче информации от оперативного дежурного группе задержания (£3). Учитывая, что данные операции выполняются последовательно во времени, то общее время, обусловленное использованием технических средств, принимает вид
Далее остановимся на анализе составляющих, входящих в выражение (6).
Следует отметить, что в настоящее время в интересах эффективности принятия управленческих решений используемые в комплексе технических средств извещатели наряду с решением задачи обнаружения объекта (человек, животное, транспортное средство) должны осуществлять их классификацию. В этом случае извещатель необходимо рассматривать как объект автоматизированной информационной системы, где осуществляется поэтапная обработка данных, носителем которых могут выступать различные датчики: видеоизображения, инфракрасные и радиолокационные. Причем радиолокационные датчики обладают преимуществом, так как их работа не связана с
46
временем суток, погодными условиями, освещением и ограниченными дальностями действия. Кроме того, при использовании широкополосных сигналов (с внутриимпуль-сной модуляцией или без нее) объекты локации становятся пространственно-распределенными целями. При этом сигнал содержит ряд информативных признаков, которые могут быть использованы в интересах классификации объектов.
Рис. 1. Фрагмент топологии системы охраны с участием противоборствующих сторон А и Б: 1 — нарушитель (сторона А), 2 — извещатель, 3 — «зоны» охраны, 4 — ПЦО, 5 — караульное помещение, 6 — каналы связи, 7 — объект охраны, 8 — группа реагирования, 9 — внешняя граница охраняемой зоны
Исходя из принципа построения данного типа извещателя, в его состав входит передающий и приемные тракты. Передающий тракт не вносит задержку в величину ¿1, а приемный привносит, и его величина зависит от схемы построения приемника обработки сигнала (рис. 2). Из анализа схемы (рис. 2) следует, что решение о формировании сигнала «тревога» принимается по результатам нахождения объекта в зоне обнаружения извещателя и обработки сигнала трактом обнаружения. Решение о классе объекта выносится на основании измерения информативных признаков в тракте сигнального распознавания. Следовательно, время реакции извещателя может быть определено в виде
где г:о6н — время, затрачиваемое на обнаружение объекта; £кл — время, затрачиваемое на классификацию объекта.
Следует отметить, что время £кл зависит от используемого метода распознавания и включает две составляющие, затрачиваемые в тракте сигнального распознавания на получение оценок информативных параметров и на принятие решения о классе объекта.
Блок предва-ритель-ной об-работ ки
Тракт обнаружения
Сигнал управления
Тракт сигнального распознавания
Решаю
щее устройство
Тревога
Класс
Рис. 2. Обобщенная схема приемника обработки сигнала извещателя
Следовательно, время реакции извещателя (выражение (7)) приводится к виду
Составляющие времен £2 и £3 зависят от используемой линии связи: физической (по проводам) или радиоканальной, соответственно. В результате этого суммарное время передачи информации (второе и третье слагаемые в выражении (6) может быть представлено в виде
р
?? + ?? или ^ +
или
-2 ' 'з или г- + Г- . (9)
В этом случае общее время, обусловленное использованием КТС в «системе распознавания + система реагирования», с учетом выражений (7)—(9) принимает вид
Мр)
(10)
Таким образом, на выполнение соотношения, характеризующего показатель временного ресурса выражения (2), влияют составляющие, обусловленные возможностями технических средств передачи информации и составляющие, обусловленные человеческим фактором (задержки реагирования). В этом случае показатель временного ресурса с учетом введенных ранее индексов принимает вид
Вместе с тем эффективность системы охраны, как следует из выражения (11), определяется, в основном, задержками при использовании КТС и человеческим фактором. Поскольку система охраны объекта является информационной автоматизированной системой комбинированного типа, то информационные элементы могут быть представлены показателями качества П^ , П^4, а для оценки эффективности необходимо вво-
дить обобщенные показатель и критерий. Следует отметить, что при практической реализации системы охраны «система распознавания + система реагирования» необходимо исходить из того факта, что системе данного типа с учетом характера решаемых задач свойственна дилемма: наносится или не наносится ущерб объекту охраны. Для оценки данного суждения необходимо ввести в рассмотрение величину ущерба, который бы оценивал с точки зрения количественных характеристик возможности системы, синтезированной стороной Б, при намерениях стороны А в условиях ресурсных ограничений, отвечающих режиму реального масштаба времени.
Однако анализ научно-технической литературы показывает, что единого подхода к оценке ущерба такого вида автоматизированных информационных систем не существует. В известной литературе описываются подходы к разработке различных видов критериев эффективности. Однако их применимость ограничена, как вследствие своей разнотипности, так и того факта, что они разрабатывались применительно к узкому кругу поставленных практических задач [4—11] и не могут быть применены в полной мере к автоматическим системам охраны комбинированного типа, каковыми являются рассматриваемые системы «система распознавания + система реагирования». Вместе с тем для анализа возможностей данной системы «система распознавания + система реагирования» можно ввести обобщенный показатель, который будет выступать в качестве критерия эффективности. С учетом общеизвестного подхода к синтезу информационных систем «достижения максимума эффективности при минимуме затрат» и по аналогии с [5,6] в качестве такого обобщенного показателя может быть использован в системе «система распознавания + система реагирования» предотвращенный ущерб, определяемый следующим образом:
где Коб — важность объекта, в относительных единицах; Eоб —ущерб, наносимый объекту охраны нарушителем, при отсутствии системы охраны, в относительных единицах
Т
(без привязки к денежным единицам); П j — показатель качества, характеризующий
КТС; П^ — показатель качества, обусловленный человеческим фактором; Пу — показатель, характеризующий фактор возникновения угрозы, обусловленной стратегическим выбором стороны А; ° — знак объединения, указывающий на арифметическую операцию между элементами множеств.
Обозначив в выражении (12) Ц0 = Коб Еоб — ценность объекта охраны, получим
Следовательно, структура охраны «система распознавания + система реагирования» в условиях фиксированного времени, затрачиваемого нарушителем, соответствующая критерию эффективности «предотвращенный ущерб», может быть найдена из соотношения
у* = агдшах Еср+ср>] , (14)
при ограничениях вида: С^ < Сдоп , > 0 .
Анализ выражения (14) показывает, что в системе величина ущерба напрямую зависит от показателей качества ИЭ, а именно, чем они выше, тем более гарантированный результат достигается стороной Б. Между тем величину показателей П^ , П^ , Пу необходимо оценивать. Для этого показатели должны иметь явный физический смысл как отра-
жающий возможности КТС, так и обусловленный влиянием человеческого фактора. Однако данная постановка задачи является предметом дальнейших исследований.
Заключение. Таким образом, рассмотренная автоматизированная комбинированная система охраны объектов, построенная по принципу «система распознавания + система реагирования», ее разработанная математическая модель и введенный критерий эффективности позволяют предъявить обоснованные требования к элементам данной системы охраны и повысить эффективность принятия управленческих решений оперативным дежурным ПЦО в условиях реализации стратегии стороны А по отношению к стороне Б.
ЛИТЕРАТУРА
1. Организация деятельности подразделений вневедомственной охраны : курс лекций / С. А. Винокуров [и др.]. — Воронеж : Воронежский институт МВД России, 2010. — Ч.1 — 171 с.
2. Меньших В. В., Калков Д. Ю. Оценки своевременности прибытия группы задержания на охраняемый объект по сигналу тревоги // Вестник Воронежского института МВД России. — 2014. — № 3. — С. 66—71.
3. О безопасности объектов топливно-энергетического комплекса : федер. закон от 21.07.2011 № 256-ФЗ // Российская газета. — 2011. — 26 июля.
4. Дубов Ю. А., Травкин С. И. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем. — М. : Наука, 1986. — 294 с.
5. Статистические методы анализа безопасности сложных технических систем : учебник / Л. Н. Александровская [и др.] / под ред. В. П. Соколова. — М : Логос, 2001. — 232 с.
6. Дружинин В. В., Конторов Д. С. Вопросы военной системотехники. — М. : Воениздат, 1976. — 224 с.
7. Булгаков О. М., Лазарев И. В. Метод синтеза структур микропроцессорных устройств классификации воздушных объектов по критерию «эффективность — интегрированные затраты» в условиях параметрической априорной неопределенности // Вестник Воронежского института МВД России. — 2010. — № 2. — С. 109—114.
8. Лазарев И. В. Система показателей векторного критерия эффективности микропроцессорных устройств классификации воздушных объектов // Вестник Воронежского института МВД России. —2008. — № 2. — С. 80—83.
9. Лазарев И. В. Постановка задачи оптимизации распознающей системы в условиях структурно-функциональной архитектуры // Вестник Воронежского института МВД России. — 2011. — № 3. — С. 120—127.
10. Лазарев И. В. Применение вероятностных показателей для оценки эффективности устройств классификации // Вестник Воронежского института МВД России. — 2015.— № 4. — С. 130—134.
11. Медведев И. И., Шепитько Г. Е. О критериях оценки эффективности систем охраны // Материалы двадцать первой международной научно-технической конференции системы безопасности — 2012. — М. : Академия ГПС МЧС России , 2012. — C. 55—58.
REFERENCES
1. Organizacija dejatel'nosti podrazdelenij vnevedomstvennoj ohrany : kurs lekcij / S. A. Vinokurov [i dr.]. — Voronezh : Voronezhskij institut MVD Rossii, 2010. — Ch.1 — 171 s.
2. Men'shih V. V., Kalkov D. Ju. Ocenki svoevremennosti pribytija gruppy zaderzhan-ija na ohranjaemyj ob#ekt po signalu trevogi // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. — 2014. — № 3. — S. 66—71.
3. O bezopasnosti ob#ektov toplivno-jenergeticheskogo kompleksa : feder. zakon ot 21.07.2011 № 256-FZ // Rossijskaja gazeta. — 2011. — 26 ijulja.
4. Dubov Ju. A., Travkin S. I. Mnogokriterial'nye modeli formirovanija i vybora vari-antov sistem. — M. : Nauka, 1986. — 294 s.
5. Statisticheskie metody analiza bezopasnosti slozhnyh tehnicheskih sistem : ucheb-nik / L. N. Aleksandrovskaja [i dr.] / pod red. V. P. Sokolova. — M : Logos, 2001. — 232 s.
6. Druzhinin V. V., Kontorov D. S. Voprosy voennoj sistemotehniki. — M. : Voeniz-dat, 1976. — 224 s.
7. Bulgakov O. M., Lazarev I. V. Metod sinteza struktur mikroprocessornyh ustrojstv klassifikacii vozdushnyh ob#ektov po kriteriju «jeffektivnost' — integrirovannye zatraty» v uslovijah parametricheskoj apriornoj neopredelennosti // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. — 2010. — № 2. — S. 109—114.
8. Lazarev I. V. Sistema pokazatelej vektornogo kriterija jeffektivnosti mikroprocessornyh ustrojstv klassifikacii vozdushnyh ob#ektov // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. —2008. — № 2. — S. 80—83.
9. Lazarev I. V. Postanovka zadachi optimizacii raspoznajushhej sistemy v uslovijah strukturno-funkcional'noj arhitektury // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. — 2011. — № 3. — S. 120—127.
10. Lazarev I. V. Primenenie verojatnostnyh pokazatelej dlja ocenki jeffektivnosti ustrojstv klassifikacii // Vestnik Voronezhskogo instituta MVD Rossii. — 2015.— № 4. — S. 130—134.
11. Medvedev I. I., Shepit'ko G. E. O kriterijah ocenki jeffektivnosti sistem ohrany // Materialy dvadcat' pervoj mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii sistemy bezopasnosti — 2012. — M. : Akademija GPS MChS Rossii , 2012. — C. 55—58.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ
Лазарев Иван Владимирович. Доцент кафедры радиотехники и электроники, кандидат технических наук, доцент.
Воронежский институт МВД России.
E-mail: vorhmscl @ comch.ru
Россия, 394065, г. Воронеж, проспект Патриотов, 53. Тел.(473) 2-00-5250.
Lazarev Ivan Vladimirovich. Associate professor of the chair of Radio Engineering and Electronics. Candidate of technical sciences, associate professor.
E-mail: vorhmscl @ comch.ru
Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia.
Work address: Russia, 394065, Voronezh, Prospect Patriotov, 53. Tel. (473) 2- 00-5250.
Ключевые слова: объект охраны; стратегия; показатель; критерий.
Key words: object of protection; strategy; indicator; criterion.
УДК 396.621, 519.713
