Інструментальні програмні засоби інтеграції математичних моделей у системи підтримки прийняття рішень з екологічної безпеки

У висновках формулюються основні результати, одержані у роботі, та її наукова новизна. 

 

 

Головним результатом дисертаційної роботи є розробка, теоретичне обгрунтування та практичне впровадження інструментальних програмних засобів, що дозволяють швидко побудувати СППР з проблем екологічної безпеки на основі набору незалежно розроблених моделей. 

Для досягнення цього в дисертаційній роботі: 

- проведено аналіз тенденцій розвитку сучасних СППР з проблем екологічної безпеки і досліджень в області інтеграції прикладних програм; сформульовано основні властивості типових програмних реалізацій математичних моделей; запропонованометодику побудови будувати СППРЕБ шляхом інтеграції “ядра” системи, інтерфейсу користувача, ГІС, бази данихсистем управління базою даних, засобів взаємодії з системою моніторингу та незалежно розроблених моделей; 

- обгрунтовано необхідність використання у процесі розробки та функціонування СППРЕБ об’єктно-орієнтованої мови, що підтримує сталі об’єкти; розроблено об'єктно-орієнтовану мову LIANA, що дозволяє формалізувати різні аспекти розробки та функціонування СППРЕБ; програмно реалізовано сервісні засоби налагодження LIANA-програм; 

- розроблено методику інтеграції моделей у СППРЕБ, що дозволяє проводити інтеграцію незалежно розроблених моделей без змін у програмній реалізації моделі; 

- розроблено і програмно реалізовано інструментальну програмну Систему інтеграції моделей LIANA, що дозволяє значно скоротити час, необхідний для розробки, тестування і внесення змін у СППРЕБ та зробити їх гнучкими та переносними; 

- розроблено засоби настроювання інструментальної програмної системи LIANA, стандартний набір інтерфейсних елементів СППРЕБ, засоби взаємодії з ГІС та системою моніторингу, що забезпечують можливість роботи у широкому колі програмних середовищ і дозволяють задовольнити вимоги різних груп користувачів до СППРЕБ; 

- проведено впровадження розроблених інструментальних програмних засобів і методики інтеграції у восьми СППРЕБ, що використовуються в Україні та за кордоном. У ході розробки інструментальних програмних засобів та їх практичного впровадження запропоновано нові програмні рішення для обміну даними, управління прикладними програмами та побудови інтерфейсу користувача у різних операційних системах. 

 

 

1. Гофман Д.С. Применение программно-инструментальной системы LIANA для интеграции прикладных задач, ГИС и баз данных в системы поддержки принятия решений, основанные на моделях // Математические машины и системы. – 1998. – №1. – C. 75-88. 

2. Гофман Д.С., Железняк М.И. Разработка интерфейсов пользователя в системах поддержки принятия решений по охране вод от радиоактивного загрязнения -“АКВАТОРИЯ” и “РИВТОКС“ // Вычислительные технологии – Новосибирск, Институт вычислительных технологий РАН. – 1995. – Т. 4, №10. – C. 141-148. 

3. Heling R., Zheleznyak M., Raskob W., Popov A., Borodin R., Gofman D., Lyashenko G., Marinets A., Pokhil A., Shepeleva T., Tkalich P. Overview of modelling of hydrological pathways in RODOS // Radiation Protection Dosimetry. -1997. – V. 73, No. 1-4, – P. 67-70. 

4. Hofman D., Design and development of the MOIRA software framework // Principles for the development and implementation of the MOIRA computerised system; Ed. by Monte L. and Brittain J. ; ENEA Technical Report RT/ABM/98/4; ISSN/1120-5555. -Rome (Italy) – 1998. – P. 37-57. 

5. Marinets A., Gofman D., Zheleznyak M. Using GIS for modelling radionuclide transport in complex river-reservoir network // IAHS Publ. No. 235, HydroGIS 96: Application of Geographical Information Systems in Hydrology and Water Resources Management. – 1996. – P. 325- 330. 

6. Zheleznyak M., Kuzmenko Yu., Tkalich P., Dzuba N., Gofman D., Golovanov I., Marinets A., Mezhueva I. Modelling of radionuclides transport in the set of river reservoirs // Computational Methods in Water Resources X, vol. 2, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (The Netherlands). – 1994. – P. 1189 – 1196. 

7. Gofman D., Lyashenko G., Marinets A., Mezhueva I., Shepeleva T., Tkalich P., Zheleznyak M. Implementation of the aquatic radionuclide transport models RIVTOX and COASTOX into the RODOS system // The Radiological Consequences of Chernobyl Accident. Proceedings of the first international conference, Minsk (Belarus), 18 – 22 March 1996; Editors A. Karaoglou, G. Desmet, G. N. Kelly and H. G. Menzel; European Commission, Luxembourg. – 1996. – P. 1181-1184. 

8. Zheleznyak M., Heling R., Raskob W., Popov A., Borodin R., Gofman D., Lyashenko G., Marinets A., Pokhil A., Shepeleva T., Tkalich P. Modelling of hydrological pathways in RODOS // The Radiological Consequences of Chernobyl Accident. Proceedings of the first international conference, Minsk (Belarus) 18 – 22 March 1996; Editors A. Karaoglou, G. Desmet, G. N. Kelly and H. G. Menzel; European Commission, Luxembourg. – 1996. – P. 1139-1148. 

 

 

Гофман Д.С. Інструментальні програмні засоби інтеграції математичних моделей у системи підтримки прийняття рішень з екологічної безпеки. -Рукопис

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 13. 09 – математичне і програмне забезпечення обчислювальних машин і систем. 

Запропоновано нову методику створення СППР з екологічної безпеки на базі інтеграції незалежно розроблених наборів моделей, ГІС і баз даних. Для цієї мети розроблена програмно-інструментальна Система інтеграції моделей LIANA, об’єктно-орієнтована мова інтеграції моделей LIANA, набір системних і інтерфейсних засобів для різних ОС, типів прикладних задач і обміну даними. Інтеграція математичних моделей базується на описі ієрархії даних у СППР за допомогою класів мови програмування LIANA, де моделі є засобами побудови наборів даних, що відповідають сталим об’єктам. 

Запропонована методика та інструментальні програмні засоби застосовані при розробці восьми СППР з екологічної безпеки, що використовуються в Україні та за кордоном. 

Ключові слова: система підтримки прийняття рішень, інструментальні програмні засоби, екологічна безпека, інтеграція математичних моделей в програмні системи, об’єктно-орієнтовані мови програмування, інтерфейс користувача

 

 

Гофман Д. С.. Инструментальные программные средства интеграции математических моделей в системы поддержки принятия решений по экологической безопасности. – Рукопись. 

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 13. 09 – математическое и программное обеспечение вычислительных машин и систем. 

 

Основной целью диссертационной работы является теоретическое обоснование, разработка и апробация инструментальных программных средств для эффективного создания систем поддержки принятия решений по проблемам экологической безопасности (СППРЭБ), основанных на математических моделях. Актуальность задачи обуславливается растущими потребностями в разработке СППРЭБ в различных операционных средах с использованием разнородных программных модулей. В диссертационной работе на основе анализа тенденций развития современных СППРЭБ и пакетов прикладных программ обосновывается необходимость разработки инструментальных средств, повышающих эффективность создания СППРЭБ и облегчающих интеграцию независимо разрабатываемых моделирующих комплексов, ГИС, баз данных, интерфейса пользователя. 

Основные научные результаты диссертации могут быть кратко охарактеризованы следующим образом. 

Обоснована необходимость использования в процессе разработки и функционирования СППРЭБ объектно-ориентированного языка, который поддерживает устойчивые объекты. 

Разработан объектно-ориентированный язык LIANA, позволяющий формализовать различные аспекты разработки и функционирования СППРЭБ. Программно реализованы сервисные средства настройки LIANA – программ. Интеграция моделей базируется на описании иерархии наборов данных в СППР при помощи классов языка LIANA. Язык LIANA относится к семейству алголоподобных языков программирования. Язык использует LA (1) – алгоритм синтаксического анализа, бинарные деревья для организации кода, стек для представления данных. Разработан переносимый интерпретатор языка. и система автоматического построения LIANA-программ. 

Разработана методика интеграции моделей в СППРЭБ, позволяющая проводить интеграцию независимо разработанных моделей без изменений в программной реализации отдельных модулей. Система LIANA предназначена для быстрого и удобного построения СППР, отвечающих современным требованиям, то есть СППР должна иметь развитый интерфейс пользователя, использовать ГИС, обеспечивать удобное хранение необходимых данных и предыдущих результатов работы с системой, быть гибкой и переносимой. Система LIANA содержит в качестве основных компонентов интерпретатор языка программирования, сервисные средства написания и отладки LIANA-программ, средства автоматического построения LIANA-программы во время работы СППР, системно-независимое ядро – центральную часть разрабатываемой СППР, расширение ядра для настройки на специфическую программную и информационную среду, СУБД СППРЭБ, набор классов и функций для создания интерфейсов пользователя. Расширение ядра включает средства адаптации к различным операционным системам, типам прикладных задач, типам обмена данными, требований к времени обмена, средствам работы с ГИС, средствам получения данных из системы мониторинга. 

Разработаны расширения ядра системы для операционных систем DOS, UNIX, Windows 3. 1, Windows 95 и следующих типов прикладных программ: выполняемая DOS программа, выполняемая 16-разрядная и 32-разрядная Windows-программы, объектный модуль, реализованный на языке программирования FORTRAN или С; UNIX процесс; модель, выполняемая в среде пакета PowerSim; программа получения данных с ГИС MapInfo на языке программирования MapBasic. Расширение ядра разработаны для следующих типов обмена данными: обмен данными в начале и по завершении прикладной программы, обмен данными в процессе выполнения прикладной программы без жестких требований к времени обмена, обмен данными в процессе выполнения прикладной программы с жесткими требованиями ко времени обмена. Расширение ядра включает средства прямого обмена информацией с ГИС MapInfo, средства работы с ГИС в ОС UNIX; средства обмена данными с системой мониторинга: получение данных мониторинга с помощью аналогово-цифровых карт, получение данных через модем, подключенный к выделенной линии. 

Практическое значение результатов работы определяется возможностью значительного сокращения времени разработки, тестирования и внесения изменений в СППРЭБ. Предложенная методика и инструментальные программные средства применены при разработке восьми СППР экологической безопасности, включая, созданные в рамках программ Комиссии Европейских Сообществ системы поддержки принятия решений по радиационной безопасности COSYMA, RODOS, MOIRA. Архитектура инструментальных программных средств, разработанная методика интеграции и новые технические решения, полученные при программной реализации, могут быть использованы при разработке СППР различной направленности. 

Ключевые слова: системы поддержки принятия решений, инструментальные программные средства, экологическая безопасность, интеграция математических моделей в программных системах, объектно-ориентированный язык программирования, интерфейс пользователя. 

 

 

Hofman D.S. “Software framework for integration of the models into the decision support system on ecological safety” – Manuscript

The thesis to claim the academic degree of Candidate of Technical Sciences. Speciality 05. 13. 09 – Mathematical methods and software for computer systems. 

The methodology for development of the decision support system (DSS) on ecological safety is proposed. This methodology is based on the integration of independent models, GIS, and data bases and user interface. To achieve this goal the Models Integration System LIANA, object oriented Models Integration Language LIANA, the set of the system interface tools for different operating systems were developed. The integration is based on the description of the data hierarchy in DSS by the LIANA language classes. The models are considered in LIANA as the tools for the construction of data sets corresponding to the stable objects. The proposed methods and software tools were used in Ukraine and other countries to develop eight DSS on environmental safety. 

Key-words: decision support system, software, environmental safety, mathematical model integration into software systems, object oriented programming language, user interface.