Теория и принципы построения
датчиков, приборов и систем
УДК 681.3.001.2
ЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ДАТЧИКОВ В СИСТЕМАХ КОНТРОЛЯ ДОСТУПА
LOGICAL MODELLING OF SENSORS FUNCTIONING IN ACCESS MONITORING SYSTEMS
1) Устюжанинов Валерий Николаевич
д-р техн. наук, профессор, гл. научн. сотрудник E-mail: vn.ustuzhaninov@yandex.ru
2) Житников Борис Юрьевич
д-р техн. наук, профессор, нач. кафедры E-mail: Zhitnikovy@mail.ru
1) Фролова Тамара Николаевна
канд. физ.-мат. наук, доцент ® 8 (4922) 47-98-71
2) Блинов Сергей Викторович
ст. преподаватель
E-mail: Sergey_blinov_72@mail.ru
2) Баланин Владимир Викторович
преподаватель ® (4922) 47-44-93
1) Владимирский государственный университет им. А. Г. и Н. Г. Столетовых, г. Владимир
2) Владимирский юридический институт Федеральной службы исполнения наказаний РФ, г. Владимир
Аннотация: Рассмотрен алгоритм синтеза логической модели функционирования системы датчиков в режимах контроля доступа к элементам функциональной структуры с различными временными режимами и категориями доступа. Показана возможность вариативной реализации режимов функционирования, обусловливающей необходимость оптимизации системы датчиков при сохранении показателей надежности и достоверности.
Ключевые слова: объект, режим функционирования, математическая модель, контроль доступа, датчик.
Ustuzhaninov Valery N.
D. Sc. (Tech.), Professor, Chief Scientific Officer E-mail: vn.ustuzhaninov@yandex.ru
2) Zhitnikov Boris Yu.
D. Sc. (Tech.), Professor, Head of Department E-mail: Zhitnikovy@mail.ru
!) Frolova Tatiana N.
Ph. D. (Phys. Math.), Associate Professor ® +7 (4922) 47-98-71
2) Blinov Sergey V. Senior Lecturer
E-mail: Sergey_blinov_72@mail.ru
2) Balanin Vladimir V.
Lecturer
® (4922) 47-44-93
Vladimir State Univerxity n. a. Alexander and Nikolay Stoletovs, Vladimir city
2) Vladimir Law Institute of the FPS of Russia, Vladimir city
Abstract: The synthesis algorithm of logical model functioning of objects in verification regimes of access to elements of functional structure with various temporary modes and categories of access is considered. The possibility of variable realization the modes of functioning causing need optimization system sensors at preservation indicators reliability and reliability is shown.
Keywords: object, functioning mode, logical model, access control, sensor.
ВВЕДЕНИЕ
Функционирование режимных объектов в составе инфраструктуры может отличаться разнообразием вариантов по на-
значению, специфике работы, пропускной способности, временным и режимным характеристикам, категориям доступа и т. д. Сложность и состав техни-
ческого обеспечения контроля доступа (КД), а также алгоритмы его функционирования требуют адаптации к особенностям работы и размерности решае-
мых задач. В условиях возрастания числа элементов такого обеспечения возникает проблема минимизации затрат технических средств и ресурсов для контроля режимов функционирования при сохранении показателей надежности системы КД в соответствии с заданным регламентом.
Современный уровень теоретических основ математической логики [1] позволяет адаптировать наиболее важные теоретические положения к широкому перечню прикладных задач, включая задачи КД. В частности, использование эквивалентных форм представления событий в виде триады: словесное описание; табличное представление (кодирование); использование системы логических функций в сочетании с формальными процедурами переходов между ними создает предпосылки для генерации множества вариантов проектных решений и оптимизации их по совокупности различных критериев.
Необходимость обеспечения КД охватывает объекты с развитой периметральной структурой (хранилища, склады, стадионы, сетевые магазины, производственные площадки и т. п.), объекты с высокой концентрацией зон контроля (аэропорты, здания и сооружения различного назначения), микрозоны с особым режимом доступа в составе объектов различного назначения (сейфы, банковские ячейки, и т. п.). Наряду с решением типовых задач КД в штатном режиме функционирования технические средства, включая комплекс датчиков, должны обеспечивать генерацию команд для оптимального парирования угроз (несанкционированное проникновение, чрезвычайные события и др.).
ЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Неотъемлемой частью технических средств контроля состояния пунктов доступа к элементам функциональной структуры (портов) является комплекс датчиков, содержащих чувствительные элементы различного типа [2]. Двоичные состояния датчиков комплекса, работающих на различных физических принципах [3] в составе систем КД и, соответственно, контролируемых пунктов доступа неограниченной сложности могут быть адекватно отображены с применением универсального аппарата математической логики [1].
В общем случае система двоичных датчиков характеризуется множеством различимых состояний N = 2й, где п — число датчиков. Обеспечение каждого режима функционирования из перечня типовых достигается определением соответствующего подмножества рабочих состояний. Заданный порядок смены состояний системы обусловливает особенности алгоритма функционирования. Выделение из множества различимых состояний комплекса датчиков подмножества разрешенных, соответствующих заданному режиму функционирования объекта, лежит в основе синтеза его логической модели.
Вариативность процедуры назначения разрешенных состояний датчиков в системе КД создает предпосылки для ее оптимизации. Реализуемость различных вариантов переходов для разрешенных состояний обусловливает множественность алгоритмов функционирования в штатных и нештатных, например аварийных, режимах.
Отмеченные особенности могут сочетаться с неограниченным числом дополнительных условий и ограничений: привязкой фиксированного состояния каждого датчика в составе системы к определенному временному интервалу, привязкой состояния датчика к состояниям других датчиков (в многорубежных системах КД), выполнением специальных условий допуска.
Аппарат математической логики позволяет формализовать простые и сложные двоичные события любого вида в рамках типовых процедур [1]. Для этого необходимо использовать различные варианты двоичного кодирования простых (элементарных) событий в моделируемой системе.
Обобщенную модель сложного объекта можно представить в виде множества зон доступа у, где индекс / принимает значения / = 0, 1, 2, ..., п. Формальное определение доступа соответствует возможности перехода из у ^ у через пункт контроля Хкт, а индексы означают: I, у — порядковые номера зон контроля; к — порядковый номер пункта контроля; т — режим работы пункта пропуска и состояние датчика контроля этого режима.
В соответствии с введенной системой кодирования простые события в системе КД могут быть представлены значениями логических переменных в виде: Хко — возможность доступа из у в У] через пункт Хк; Хк0 — блокирование доступа из у в у через пункт Хк; Хк\ — состояние пункта контроля и датчика, обеспечивающего возможность доступа из у в у через пункт Х^, Хк1 — блокирование такого режима доступа. Режимные огра-
4
вепвогв & Эувгетв • № 5.2015
ничения доступа кодируются логической переменной с оператором функции инверсии 2/, отсутствие ограничений отображается переменной 2.
Элементарный фрагмент объекта с двумя зонами доступа и одним пунктом контроля представлен на рис. 1.
Множество возможных событий, обусловливающих режимы доступа и состояния датчиков, в рамках такого фрагмента может быть формально определено наборами логических функций, образующих логический базис И, ИЛИ, НЕ [1].
Одним из способов формального описания событий является представление сложного события (результата контроля и состояния датчика) формулой, определяемой как совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ), устанавливающая определенные отношения между простыми событиями и условиями. Обобщенная модель состояния датчика для элементарного фрагмента функциональной структуры объекта имеет вид:
ад, у) = х^-^-т, (1)
где (•) — символ операции конъюнкции (И), 7} — временной интервал действия условия (1).
Формальным признаком универсальности модели (1) является возможность представления каждой логической переменной со знаком инверсии или без него, что позволяет рассматривать множество различимых вариантов функционирования единичного пункта КД, отображаемых двоичным состоянием датчика. Каждому варианту набора логических переменных соответствует однозначное содержательное истолкование простых событий. Например, представление выражения (1) в виде
Ус VI
Х10 А »^11
/ С \ р
Х11 Х10
Рис. 1. Элементарный фрагмент объекта с одним портом
^ (Т1, т2) = хю соот-
ветствует нулевому состоянию датчика контроля для пункта доступа X1 вследствие блокирования доступа из У1 в У2 через пункт Х\, несмотря на выполнение условия доступа 22 и соответствие регламентируемому времени доступа Т0.
Рассматриваемый способ формализации простых и сложных событий в масштабах отдельного пункта КД позволяет представлять содержательное истолкование событий эквивалентом в виде логического выражения. Пример: единичное состояние датчика КД из У2 в У1 при выполнении условия 2) на заданном временном интервале Т[ реализуется в СДНФ логической функцией ^(У^, У1) =
= Х11 ' 20 ' Т1.
Таким образом, возможна реализация функции КД практически неограниченной сложности даже в масштабах отдельного порта. Отсутствие режимных и временных ограничений отождествляется с единичным значением логических переменных 2 и Т, что переводит выражение (1) в простое условие
Fk(y•, у) = Xkm, (2)
содержательное истолкование которого рассматривалось выше.
Предельным упрощением ситуации является полное отсутствие КД, отображаемое формальным условием
ад, у) = ад, У) = 1. (3)
Ужесточение режимов КД, вызванное, например, нештатными или аварийными ситуациями, формально отображается представлением режимной переменной множеством условий в виде 2 = 2) • 2^ ■ 22 • ..., каждое из которых может соотноситься с определенным временным интервалом 7}.
Анализ возможности формализации событий в масштабах одного пункта КД показывает существование п
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.