Модель временных рассуждений
В распределенной системе Платного доступа автотранспорта
А.В. Борисов, И.Е. Куриленко, К.Ю. Хотимчук
(Москва, Московский энергетический институт (Технический университет), Россия)
В настоящее время широкое применение на практике получили
системы управления доступом автотранспорта. Спектр использования таких систем
достаточно широк: от обслуживания небольших парковочных комплексов (до 100
машино-мест) до управления потоками автотранспорта на крупных объектах большой
площади (ВВЦ, аэропорты “Домодедово”, “Шереметьево”, “Внуково”, ТЦ “Ашан” и
др.). В связи с ростом общей численности автопарка и увеличением площадей,
занятых под парковки различного назначения, актуальность создания эффективных
систем управления доступом транспорта в последние годы существенно возросла.
Основной задачей систем автоматизации парковок (САП) является обеспечение жизненного цикла паркинга и сведение к минимуму функций обслуживающего персонала. В связи с необходимостью ведения расчетов и контроля финансовых операций САП нельзя считать системой контроля и управления доступом(СКУД). САП является системой платного доступа автотранспорта (СПДА).
В данной статье авторами рассматривается один из аспектов
работы систем платного доступа автотранспорта: реализация работы СПДА в
реальном времени.
Современная СПДА представляет собой программно-аппаратный
комплекс, спецификой использования которого являются[1]:
·
Широкий перечень и разнородность управляемого
оборудования;
·
Работа в режиме реального времени;
·
Поддержка работы системы в штатном режиме с
минимальным участием человека;
· Работа в условиях противодействия со стороны обслуживающего персонала и пользователей.
В задачу СПДА входит координация действий разнородного
оборудования и контроль последовательности этих действий в реальном времени. Простейший
пример такого взаимодействия может быть выражен правилом:
(1) Если в момент
времени 
была активирована операция въезда 
и в момент времени 
: (-> 2.5 мин.)
операция все еще активна, то обратить внимание
оператора на задержку на въезде.
Количество таких или более сложных правил для точки проезда базовой конфигурации (два датчика наличия автомобиля, шлагбаум, датчик створа, принтер билетов, кнопка запроса) в СПДА измеряется десятками. С ростом числа поддерживаемого оборудования, а следовательно, усложнения программной логики, количество таких правил возрастает.
Отсутствие в системе специализированного механизма,
позволяющего формировать такие правила и обеспечивать реакцию на их выполнение,
приводит к переносу проверки этих правил в реализацию управляющей логики (как
правило, выполненной на C или Java),
для описания таких правил не приспособленной. Это часто приводит к увеличению
объема кода и ухудшению его понимаемости. Разработка большинства САП носит
коммерческий характер. Поэтому важную роль в построении таких систем играет
простота их поддержки и скорость разработки.
На практике при эксплуатации САП “нечистоплотный” персонал заинтересован в дискредитации системы. Как следствие персонал предпринимет попытки “обойти” контролирующие функции системы имитировать сбой или информировать о ложных ее сбоях. Кроме того, любые ошибочные действия персонала могут интерпретироваться как сбой. В такой ситуации задача системы предоставить возможность руководству определить является ли сбой ложным, и определить реальную причину события.
Следует отдельно отметить, что система при проведении
анализа сбоя оперирует неточной(т.к. сам факт сбоя может быть поставлен под
сомнение ) и неполной (например, в случае частичной потери соединения с
элементами системы) информацией. Лицо, принимающее решение о характере сбоя,
воспринимает информацию о нем от системы как консультативную. Таким образом,
СПДА в некотором объеме выполняет функции, свойственные для системы поддержки принятия решения реального времени (СППР РВ). Для построения СПДА необходимо иметь средства представления фактора времени
и временных (темпоральных) зависимостей, на основе которых моделируются и
временные рассуждения [2].
Совокупность перечисленных доводов приводит к необходимости реализации в составе СПДА специализированной подсистемы временных рассуждений.
Так как основная цель временных рассуждений состоит в
определении того, что следует из множества заданных временных ограничений (а
это могут быть, в основном, новые ограничения для непротиворечивых входных
множеств), обработка временной информации обычно представляется как задача
согласования временных ограничений (ЗСВО).
При работе с неточной и неполной информацией возникает
проблема представления неточных временных отношений. Для этого вводится
дизъюнктивная форма: 
, где k>0 и 
. Формула 
{
}
интерпретируется как 
. То есть, между временными переменными и справедливо одно из базовых отношений . Точным считается ограничение, которое содержит только один
дизъюнкт. Отсюда возникает задача выявления неточных отношений (или задача
определения отношения, справедливого между переменными 
и 
, между которыми задано дизъюнктивное ограничение 
). Таким образом, под решением ЗСВО понимается такой выбор
отношений 
для каждого
дизъюнктивного ограничения, что они не противоречат друг другу [2].
В зависимости от выбора временных примитивов различаются точечная (моменты времени), интервальная (интервалы времени) и интервально-точечная (и моменты и интервалы) модели времени. Целесообразно реализовать ситему временных рассуждений так, чтобы можно было задать нужный уровень выразительности как для конкретной модели времени, так и для их совокупности.
Качество решения
ЗСВО непосредственно зависит от способа представления временной информации,
наиболее удачным из которых является использование графов.
TL-граф
- это граф, содержащий, по крайней мере, одну вершину и набор взвешенных ребер.
Каждое ребро (w,l,v)
графа может соединяет пару различных вершин w и v
отношением l
{
}. Ориентированные ребра взвешиваются отношениями 
или 
, а неориентированные – отношениями 
и =. Каждой вершине в
графе соответствует, по крайней мере, один момент времени - временная
переменная. Если какой-либо из вершин графа соответствует более одной
переменной, то все они являются альтернативными именами одной и той же
временной точки. Ситуация, когда одна и та же переменная соответствует более
чем одной вершине, недопустима.
Явным TL-графом для TL-графа G называется ациклический TL-граф, логически эквивалентный исходному
графу G и не содержащий неявных
отношений.
Из явного TL-графа
следует, что:
·
=
тогда и только тогда, когда 
и альтернативные имена
одной и той же вершины (или и были связаны
отношением =).
·
< тогда и только тогда, когда существует <-путь от к .
·
тогда и только тогда,
когда существует 
-путь от к .
· 
тогда и только тогда,
когда существует <-путь от к или в графе
существует связь между и , взвешенная отношением .
Граф времени (Time-граф) – это явный TL-граф, распадающийся на
набор временных цепей (под временной цепью понимается -путь), причем каждая вершина может принадлежать одной и
только одной временной цепи. Очевидно, что различные цепи Time-графа могут быть соединены
перекрестными связями.
В [2] показано, что ЗСВО для качественной точечной модели времени может
быть сведена к следующим задачам:
1)
задаче
преобразования ЗСВО в TL-граф;
2)
задаче
преобразования TL-графа
в Time-граф.
СВР реализована в
виде набора отдельных модулей, объединенных модулем контроля. Общение с
системой осуществляется через фиксированный интерфейс связи, что позволяет
легко встраивать ее в клиентские приложения. В режиме автоматического
контроля СВР поддерживает транзакции и автоматический откат к последнему
согласованному состоянию в случае появления ошибки согласованности.
Реализация СВР по описанной модели позволяет повысить
скорость разработки элементов СПДА за счет выделения правил работы управляющей
логики и их переноса на более высокий уровень. Реализация СВР в составе СПДА
повышает надежность системы за счет предоставления системой функций диагностики сбоев в реальном времени,
которые позволяет обеспечить СВР.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Кин Е.С. «Особенности национальной парковки» – Системы
безопасности, – 2003, №54.
2. Еремеев А.П., Куриленко И.Е. «Реализация временных рассуждений для интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени» – «Программные продукты и системы», №2.