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

-Для обміну даними використано пам'ять, що розділяється процесами. Це дає можливість використання масивів вхідних і вихідних даних із невідомою заздалегідь довжиною, забезпечення одночасної роботи моделюючих програм і відображення результатів.

-Інтенсивне використання ГІС для підготовки та відображення даних.

Запропоновано програмне рішення, що дозволяє вирішити проблеми, які виникають у разі інтеграції складних математичних моделей, реалізованих у вигляді об'єктних модулів. Вирішена проблема “застигання” інтерфейсу користувача при роботі моделей у системі X-Windows за рахунок використання загальної пам’яті, що розділяється у батьківського і дочірнього UNIX- процесів.

Принципи побудови системи, що забезпечили її гнучкість, дозволили протягом кількох днів провести заміну моделюючих програм та використати RODOS-Hydro для моделювання якості води під час аварії на Харківських водоочисних спорудах, що спричинила викид стічних вод у річку Сіверський Донець.

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:

-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;

-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.

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.

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