Диссертация (1141461), страница 17
Текст из файла (страница 17)
кинтерф-мБДтреб. к в-дуинф.данныепредшест-хстадийБДБДМодульмашинноговвода данныхАМ"Верификация"БДБДРисунок 6.1 Схема информационной технологии автоматизированногопроектирования КСС1776.2 Методика верификации структуры данных киберфизическихстроительных системРазработаннаяметодикаверификацииструктурыданныхКССраспространяется на полный жизненный цикл КСС и процессы интеграциивнешних КСС. Настоящая методика определяет возможность использования вцелях верификации структуры данных КСС информацию с объектов-аналогов (соговоренной точностью данных). Также, рассматривается ряд критериев.В общем случае, структура КСС верифицируется по критериям уникальностиинформации (6.1) и сохранения информации (6.2).vун =ун∑ÑÉÖ; wÉ(6.1)∑ÑÉÖ; wÉгде:Ü – номер элемента;N–количествоэлементоввКСС(илигруппеинтегрируемыхкиберфизических строительных систем);унwÉ – объём уникальной информации об Ü-м элементе КСС (или группыинтегрируемых КСС), произведенной в КСС (или в группе интегрируемых КСС);wÉ – суммарный объём информации об Ü-м элементе КСС (или группыинтегрируемых КСС), произведенной в КСС (или в группе интегрируемых КСС).Под элементом КСС здесь понимается источник данных, т.е.
координатвектора параметров строительных систем (A̅), вектора управляющих воздействийF ), вектора возмущающих воздействий (HF ),вектора сигналов о параметрах(Eстроительных систем (YZ), вектора целевых параметров строительных систем (Am̅ ),вектора целевых сигналов о параметрах строительных систем (YZm ), векторасигналов управления (qZ) и вектора сигналов о возмущающих воздействиях (jZ )178Критерий уникальности информации позволяет оценить наличие илиотсутствие дублирования производства информации об элементе КСС.Максимальное значение рассматриваемого критерия достигает 1:0 < vун ≤ 1(6.2)Если значение критерия уникальности информации для анализируемойкиберфизической системы составляет 1, это означает, что в анализируемой системеотсутствуют случаи дублирования генерации информации о каком-либо элементе.Другимисловами,информацияокаждомэлементеанализируемойкиберфизической системы производится один раз, а далее распространяетсяинтеграционными средствами между всеми потребителями данной информации.Критерий сохранения информации имеет вид (6.3):унvсохр =w(å)(6.3)ун∑åçÖ; wçгде:v – номер стадии жизненного цикла КСС (согласно универсальной моделитопологии киберфизических строительных систем);M – номер достигнутой к рассматриваемому моменту стадии жизненногоцикла КСС (согласно универсальной модели топологии киберфизическихстроительных систем);унw(å) – объём уникальной информации (обо всех элементах КСС),содержащейся в КСС на достигнутой к рассматриваемому моменту стадиижизненного цикла (согласно универсальной модели топологии киберфизическихстроительных систем);унwç– объём уникальной информации (обо всех элементах КСС),произведённой в КСС на v-й стадии жизненного цикла (согласно универсальноймодели топологии киберфизических строительных систем).179Критерийсохраненияинформациипредставляетсобойотношениеуникальной информации об элементах КСС, которая содержится в КСС надостигнутой к рассматриваемому моменту стадии жизненного цикла к суммарномуобъёму уникальной информации, произведенной в КСС к рассматриваемомумоменту на текущей и всех предшествующих стадиях жизненного цикла.Максимальное значение рассматриваемого критерия достигает 1:0 < vсохр ≤ 1(6.4)Критерий сохранения информации позволяет оценить преемственностьинформации между стадиями жизненного цикла КСС.
Другими словами, есликритерий равен 1, это значит, что вся произведённая к рассматриваемому моментууникальная информация, была передана без потерь с предшествующих стадийжизненного цикла и содержится в КСС.Для оценки интегрированности внешних КСС применяется критерийсвязности (6.5):vсв =éèéê(6.5)где:éè – количество информационных потоков между интегрируемыми КСС;éê – количество соотносящихся информационных объемов у интегрируемыхКСС.КритерийинформационныхсвязностипотоковпредставляетмеждусобойотношениеинтегрируемымиКССсоотносящихся информационных объемов у интегрируемых КСС.Максимальное значение рассматриваемого критерия достигает 1:кколичестваколичеству1800 < vсв ≤ 1(6.6)Критерий связности позволяет оценить полноту построения связей междуинтегрируемыми КСС.
Другими словами, если критерий равен 1, это значит, чтопостроены все возможные связи между интегрируемыми КСС.ВерификацияструктурыданныхКСС,такжепредполагаетоценкукорректности формирования элементов матрицы параметров строительных систем(@), матрицы управляющих воздействий (D), матрицы возмущающих воздействий(G), матрицы сигналов параметров строительных систем (n), матрицы сигналовуправления (u), и матрицы сигналов о возмущающих воздействиях (r).РазработаннаяметодикаверификацииструктурыданныхКССпредусматривает различные подходы к верификации на различных стадияхжизненного цикла КСС, обеспечивая тем самым наибольшую из возможныхкорректность верификации.Подход к оценке корректности формирования элементов названных матрицостаётся неизменным для процедур верификации независимо от стадиижизненного цикла.
Он заключатся в том, что на основании данных о возмущающихвоздействиях происходит моделирование процесса управления, а затем происходитсравнение эталонных данных о параметрах строительных систем с результатамимоделирования. При этом, допустимый процент отклонения результатовмоделирования от эталонных параметров принимается индивидуально для каждойКСС путём экспертной оценки или на основании нормативных рекомендаций (приих наличии).На стадиях планирования, проектирования и создания КСС в качествеисточника данных о возмущающих воздействиях применяются данные из базыданныхвектораимпортированныхзначенийсигналововозмущающихZZZZ{ ), содержащей данные аналогичной КСС (выбор аналогавоздействиях (jосуществляетсяпутёмэкспертнойоценкисоответствия).Послечегоосуществляется сравнение вектора сигналов о параметрах строительных систем (YZ)181и данных из базы данных вектора импортированных значений сигналов оZZZZë ), содержащей данные аналогичной КСС.параметрах строительных систем (YНа стадиях эксплуатации, восстановления, вывода из эксплуатации иутилизации КСС в качестве источника данных о возмущающих воздействияхприменяются данные из базы данных вектора сигналов о возмущающихвоздействиях (jZ ).
После чего осуществляется сравнение вектора сигналов опараметрах строительных систем (YZ) и данных из базы данных вектора сигналов опараметрах строительных систем (YZ).Настадиипреобразованияприменяетсясхемаверификации,представляющая собой комбинацию двух ранее приведённых. Это связано сналичием как элементов КСС имеющих опыт эксплуатации, так и новых элементовКСС. Здесь, для элементов КСС имеющих опыт эксплуатации в качестве источникаданных о возмущающих воздействиях применяются данные из базы данныхвектора сигналов о возмущающих воздействиях (jZ ), а для новых элементов КСС вкачестве источника данных о возмущающих воздействиях применяются данные избазы данных вектора импортированных значений сигналов о возмущающихвоздействияхZZZZ{ ),(jсодержащейданныеаналогичнойКСС.Послечегоосуществляется сравнение вектора сигналов о параметрах строительных систем (YZ)и данных из базы данных вектора сигналов о параметрах строительных систем (YZ)– для элементов КСС имеющих опыт эксплуатации и данных из базы данныхвектора импортированных значений сигналов о параметрах строительных системZZZZë ), содержащей данные аналогичной КСС – для новых элементов КСС.
Методика(Yверификации структуры данных КСС представлена в виде алгоритма на Рисунок6.2.182ДАНачалоРасчет значения критерияуникальности информацииРасчет значения критериясохранения информацииРасчет значения критериясвязностиНаличиевнеш. КССНЕТОпределение допустимогопроцента отклонения примоделированииНЕТПланированиеДАБДОценка соответствиякритериямНЕТНЕТПроектированиеНЕТСозданиеДАЭксплуатацияДАДАМоделирование режимовэксплуатацииСравнение данныхДАСравнение данныхМоделирование режимовэксплуатацииНЕТВывод изэкспл.
и ут-яДАМоделирование режимовэксплуатацииБДБДБДНЕТВосстановлениеБДБДБДСравнение данныхБДОценка корректности моделиКонецРисунок 6.2 Алгоритм методики верификации структуры данных КСС1836.3 Практика построения элементов киберфизической интеграциистроительных системВцеляхиллюстрациисточкизренияпрактическойреализациипредложенных подходов, рассмотрим элементы процесса проектированияструктуры данных условной КСС с простой траекторией жизненного цикла.Модель киберфизической интеграции рассматриваемой КСС, построенная всоответствии с методологией киберфизической интеграции строительных систем,приведена на Рисунок 6.3.Зададим наличие следующих строительных систем в составе КСС:• система мониторинга состояния и управления конструкциями;• система выработки (добычи) воды;• система подготовки (очистки) воды;• система доставки воды (насосные станции);• система распределения воды (водопроводная сеть);• система сбора и очистки дождевой воды;• система оборотного водоснабжения;• система канализации;• система ливневой канализации;• система очистки стоков.• система производства (генерации) тепла;• система доставки тепла (теплоснабжения);• система производства холода;• система доставки холода;• система отопления;• система вентиляции;• система кондиционирования воздуха;• светопрозрачные конструкции;• система электроосвещения;184• система дневного освещения с применением световодов;• система выработки (генерации) электроэнергии;• система трансформации электроэнергии;• система аккумулирования электроэнергии;• система распределения электроэнергии;• система хранения газа;• система подачи газа;• система распределения газа;• система телефонной связи;• система телеграфной связи;• система радиосвязи;• система телевизионной связи;• система спутниковой связи;• система компьютерной связи;• система факсимильной связи;• системы вертикального транспорта;• разгрузочно-погрузочные механизмы;• транспортные средства;• система сигнализации;• система контроля и управления доступом;• система охраны периметра;• системы пожаротушения;• системы пожарной сигнализации.185In.1.1.n.2.1n.1.1In.2.1.n.3.1n.2.1In.4.1.n.7.1In.3.1.n.4.1n.4.1n.3.1n.7.1In.7.2.n.7.1In.4.1.n.4.2In.3.1.n.3.2In.4.2.n.4.1In.3.2.n.3.1In.4.2.n.7.2In.3.2.n.4.2n.3.2n.4.2In.7.1.n.7.2n.7.2In.7.3.n.7.2In.3.2.n.3.3In.4.2.n.4.3In.4.3.n.4.2In.3.3.n.3.2In.7.2.n.7.3n.3.3n.4.3n.7.3In.7.4.n.7.3In.3.3.n.3.4In.4.3.n.4.4In.4.4.n.4.3In.3.4.n.3.3n.3.4n.4.4n.7.4In.7.3.n.7.4Рисунок 6.3 Модель киберфизической интеграции рассматриваемой КССВ целях повышения наглядности описания процессов построения структурыданных рассматриваемой КСС, зададим условно наличие 3 параметров состояния,3 управляющих воздействий и 3 возмущающих воздействий для каждойстроительной системы рассматриваемой КСС.Переченьпримероввозможныхвеличинпараметровсостояния,управляющих воздействий и возмущающих воздействий приведен в ПриложенииА.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
