Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОЦЕНКИ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ РЫБОПОИСКОВОЙ АППАРАТУРЫ И ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ОЦЕНКИ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ РЫБОПОИСКОВОЙ АППАРАТУРЫ И ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ОЦЕНКИ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ РЫБОПОИСКОВОЙ АППАРАТУРЫ И ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к промышленному рыболовству, а именно к способам и устройствам оценки эффективности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры (РПА), и может быть использовано при разработке РПА. Достигаемый технический результат - повышение достоверности прогнозной оценки эффективности работы судовой гидроакустической аппаратуры для заранее заданных условий промысла с учетом типа судна и свойств объектов лова. Числовые значения коэффициента промысловой эффективности комплекса рыбопоисковой аппаратуры определяют с использованием баз данных с помощью информационно-аналитической системы методом моделирования его работы, в процессе которого осуществляют задание различных сценариев по условиям промысла. 2 с. и 7 з. п. ф-лы, 1 ил. , 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2139554
Класс(ы) патента: G01S15/96, G09B9/00
Номер заявки: 97121405/09
Дата подачи заявки: 23.12.1997
Дата публикации: 10.10.1999
Заявитель(и): Государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота"
Автор(ы): Кондратенко В.М.; Егоров В.М.; Коготков С.М.
Патентообладатель(и): Государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота"
Описание изобретения: Изобретение относится к области промышленного рыболовства, а именно к способам и устройствам оценки эффективности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры (РПА), в том числе технического уровня и конкурентоспособности, и может быть использовано в качестве интеллектуального информационного измерительного средства при выборе или разработке (проектировании) РПА, а также тренажерного средства в ходе учебного процесса. Изобретение также может быть использовано в различных областях науки, техники и промышленного производства, связанных со сложной и трудоемкой операторской или технологической деятельностью, в том числе предполагающих использование информационно-аналитических систем (ИАС).
Известен способ оценки качества РПА с учетом эффективности ее на промысле, описанный в методике "Оценка эффективности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры (РПА)", N 026-231.005, ЦКТИС, 1979 г. Недостатком указанного способа являются низкая достоверность его результатов вследствие преобладания субъективных факторов оценки, а также игнорирование экономических аспектов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым за прототип изобретения, является способ количественной оценки технического уровня РПА всех видов, описанный в РД 5.8559-79 "Аппаратура гидроакустическая рыбопоисковая. Методика оценки технического уровня и качества", Москва, 1979 г.
Способ предусматривает получение числовых значений установленного ряда отдельных базовых показателей РПА по методу весовых коэффициентов, сравнение их с эталонными и осуществление экспертных оценок.
Недостатком прототипа являются невозможность использования такого способа вне специально разработанной системы качества, неучет вопросов практической работы РПА в конкретных условиях промысла, а также неприменимость его для оценки и прогнозирования потенциальной эффективности конкретных видов РПА.
Изобретение направлено на повышение достоверности прогнозной оценки эффективности работы судовой гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры конкретного вида, класса и марки для любых заранее заданных гидрологических и метеорологических условий промысла с учетом конкретного типа судна и биофизических свойств объектов лова, а также снижение материальных затрат и сроков проведения экспертизы и подготовки рекомендаций по выбору конкретных типов и видов рыбопоисковой аппаратуры для установки на суда по заявкам судовладельцев и других потребителей, в т.ч. при разработке и создании новых видов и образцов рыбопоисковой аппаратуры в ходе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
При этом решена задача создания надежного и эффективного способа, устанавливающего единые научно-обоснованные принципы комплексной оценки конкурентоспособности рыбопоисковой аппаратуры и позволяющего на этой основе осуществлять с минимальными временными и материальными затратами прогнозную оценку ожидаемого результата ее применения с возможностью одновременного охвата всего спектра требований, предъявляемых к аппаратуре данного назначения.
Это достигается тем, что в предлагаемом способе оценки конкурентоспособности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры, предусматривающем формирование обобщенного комплексного критерия конкурентоспособности по методу весовых коэффициентов и включающем математическую обработку числовых показателей, например по программе, с помощью информационно-аналитической системы, в отличие от прототипа обобщенный комплексный критерий конкурентоспособности Ккон определяют в виде суммы числовых значений переменных величин частных эффективностей рыбопоисковой аппаратуры Кк1, Кк2, Кк3, Кк4, описывающих ее техническую, промысловую, эксплуатационную и перспективную эффективность соответственно, исходя из выражения
Ккон = Кк1 · К3н1 + Кк2 · К3н2к3 · К3н3 + Кк4 · К3н4,
где Kк1 - нормированный коэффициент технической эффективности;
Кк2 - нормированный коэффициент промысловой эффективности (с учетом результатов модельных экспериментов);
Кк3 - нормированный коэффициент эксплуатационной эффективности;
Кк4 - нормированный коэффициент перспективности;
К3н1 - К3н4 - переменный индекс весомости или значимости соответствующего коэффициента;
при этом числовые значения индексов весомости и коэффициентов технической, эксплуатационной эффективности и перспективности определяют расчетным и/или путем экспертных оценок, преимущественно на основании сравнительного анализа с заданными эталонными значениями базовых показателей выбранных при соблюдении требований на соответствие условий применения аналогов рыбопоисковой аппаратуры, а для нахождения числового значения коэффициента промысловой эффективности гидроакустический комплекс рыбопоисковой аппаратуры представляют в виде информационной системы, состоящий из трех каналов:
1 канал - оператор - гидролокатор - объект промысла,
2 канал - оператор - эхолот - объект промысла,
3 канал - оператор - траловый зонд - объект промысла,
и определяют числовое значение последнего в зависимости от конкретного варианта построения гидроакустического комплекса, режима и вида промысла по программе, преимущественно с помощью информационно-аналитической системы имитационно-моделирующего комплекса, с использованием баз данных по гидрологическим и метеорологическим характеристикам районов и зон промысла, биофизическим параметрам объектов лова, характеристикам орудий лова и рыболовным судам, при этом обработку данных с помощью информационно-аналитической системы производят методом моделирования работы комплекса рыбопоисковой аппаратуры, в процессе которого осуществляют задание различных сценариев по условиям промысла и сравнительную оценку используемой аппаратуры с одновременной визуализацией гидроакустической информации, например, на экране дисплея.
В другом варианте задание районов, зон промысла и их гидрологических характеристик осуществляют непосредственно с электронного аналога морской карты промысловых районов Мирового океана путем указания соответствующих номеров районов, подрайонов и зон, а также сезона и глубины слоя. В процессе моделирования работы рыбопоисковой аппаратуры осуществляют изменение скорости движения судна, конфигурации дна, например угла его наклона, скорости протяжки и параметров эхолота, например его рабочей частоты, характеристик объектов лова, а результаты эксперимента переносят в память информационно-аналитической системы и формируют проблемно-ориентированные базы данных.
При отображении гидроакустической информации в процессе ее визуализации моделируют следующие основные компоненты: зондируемый импульс эхолота выбранной марки, эхо-сигнал от рыбных скоплений выбранных видов объектов лова, эхо-сигнал от морского дна выбранной зоны промысла, объемную реверберацию, реверберацию от приповерхностного слоя, донную реверберацию и шумы выбранного проекта судна.
На заключительном этапе при необходимости сравнительную оценку используемой рыбопоисковой аппаратуры осуществляют в виде графического представления ее основных характеристик, например, с помощью печатающего устройства в зависимости от различных сочетаний технических параметров и условий промысла.
Предлагаемый способ оценки конкурентоспособности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры на практике реализуют с помощью информационно-аналитической системы с имитационно-моделирующим комплексом.
Известны информационно-аналитические системы, которые могут быть использованы для реализации способов оценки эффективности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры, например рыбопоисковый тренажер тралового и кошелькового лова (см. рекламно-информационный проспект Конструкторского бюро морской электроники "Вектор" "Рыбопромысловый тренажер", 347900, г. Таганрог, ул. Чехова 74а, КБ морской техники "Вектор"). Недостатком этой ИАС является то, что она в основном предназначена для оценки эффективности совместного маневрирования промысловым судном и орудиями лова (тралом или кошельковым неводом).
Наиболее близким техническим решением к заявляемой ИАС, принятым за прототип изобретения, является информационно-аналитическая система, реализованная в виде гидроакустического тренажера для рыбопоискового комплекса "Сарган" (см. рекламно-информационный проспект Конструкторского бюро морской электроники "Вектор" "Гидроакустический тренажер", 347900, г. Таганрог, ул. Чехова 74а, КБ морской техники "Вектор").
Данная ИАС содержит соединенные между собой модуль интерфейса пользователя, включающий клавиатуру с программным обеспечением, позволяющим выводить на экран монитора ПЭВМ электронный индикатор эхолота или гидролокатора, процессор, содержащий имитационно-аналитический комплекс, блок памяти со справочными данными и блок визуализации, дисплей и устройство регистрации, например принтер.
Недостатком указанного прототипа является невозможность его использования для решения большинства практических задач по оценке эффективности работы гидроакустической РПА, обусловленная его жесткой "привязкой" к одному конкретному типу РПА, а также отсутствием в его составе набора необходимых баз данных и специального программно-методического обеспечения.
Данное изобретение направлено на расширение аналитических возможностей системы, позволяющее производить экспертные оценки и расчеты технического уровня, промысловой эффективности, экономичности при эксплуатации и перспективности любой конкретной марки эхолота.
При этом решена задача создания информационно-аналитической системы, позволяющей реализовать заявленный способ оценки конкурентоспособности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры.
Это достигается тем, что предлагаемая информационно-аналитическая система оценки конкурентоспособности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры, включающая последовательно соединенные модуль интерфейса пользователя, имитационно-моделирующий комплекс, блок визуализации, дисплей и устройство регистрации, в отличие от прототипа дополнительно содержит взаимосвязанные между собой банк данных, блок процедур обработки данных и блок оценки коэффициентов эффективности и комплексного критерия конкурентоспособности рыбопоисковой аппаратуры, при этом упомянутые блок процедур обработки данных и блок оценки соединены с имитационно-моделирующим комплексом и блоком визуализации, а банк данных - с имитационно-моделирующим комплексом и модулем интерфейса пользователя, причем последний выполнен с возможностью отображения на экране дисплея типового индикатора рыбопоискового эхолота со стандартным набором органов управления.
Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей системы имитационно-моделирующий комплекс снабжен модулем расчета и отображения гидроакустических компонент для любого сочетания параметров задаваемого сценария промысла, а блок оценки коэффициентов частных эффективностей и комплексного критерия конкурентоспособности снабжен модулем формирования экспертных оценок, взаимосвязанным с блоком визуализации. Для большей наглядности и обоснованности оценки модуль интерфейса пользователя снабжен схемой одновременного вывода на экран дисплея как изображения индикатора эхолота, так и информации об условиях промысла, совмещенной с изображением последнего.
В основу логического подхода к расчету многофакторного показателя конкурентоспособности РПА, являющегося сутью предлагаемого способа и разработанной ИАС для его осуществления, положена методика оценки эффективности РПА по степени соответствия ее технико-экономических параметров следующим четырем основным критериям:
- современному техническому уровню;
- задачам и функциям, выполняемым аппаратурой на промысле;
- допустимым расходам на эксплуатацию за время срока службы;
- перспективам использования технических средств дистанционного контроля облавливаемых объектов с учетом интеграционных процессов в судовом комплектующем оборудовании и тенденций в мировом судо- и приборостроении.
Для формирования такого обобщенного критерия конкурентоспособности применен метод весовых коэффициентов, согласно которому параметры суммируются с различными по знаку и величине коэффициентами, по следующей формуле:

где N - число учитываемых параметров;
Cn - весовые коэффициенты;
An - параметры системы.
В соответствии с изложенным Kкон - обобщенный комплексный критерий конкурентоспособности (потенциальной эффективности) аппаратуры выражают в виде суммы ее частных эффективностей (качеств) с учетом их значимости и определяют его конкретную величину на основании числовых значений переменных величин частных эффективностей, исходя из выражения
Ккон = Кк1 · К3н1 + Кк2 · К3н2 + Кк3 · К3н3 + Кк4 · К3н4,
где Кк1 - нормированный коэффициент технической эффективности;
Кк2 - нормированный коэффициент промысловой эффективности (с учетом результатов модельных экспериментов);
Кк3 - нормированный коэффициент эксплуатационной эффективности;
Кк4 - нормированный коэффициент перспективности;
К3н1 - К3н4 - переменный индекс весомости или значимости соответствующего коэффициента.
Определением коэффициента технической эффективности Кк1 обеспечивают оценку технического уровня и качества конкретной модели РПА по отношению к эталонному (базовому) прибору данного вида или любому современному аналогу при соблюдении требования на соответствия условий применения. Коэффициент Кк1 определяют по формуле в виде суммы относительных показателей эффективности отдельных технических параметров со своими весовыми коэффициентами.
При расчете коэффициента промысловой эффективности Кк2 определяют степень соответствия РПА реальным условиям эксплуатации, а его количественное выражение оценивают вероятностью выполнения поставленных задач, вытекающих из того, что основным назначением РПА на промысловом судне, как правило, является поиск, обнаружение, слежение, определение и уточнение координат местоположения, а также текущих характеристик и орудий лова. Решают эти задачи в основном путем создания и поддержки гидроакустического контакта с объектом промысла и орудием лова с помощью различных рыбопоисковых приборов, образующих на судне комплекс РПА с частичным функциональным резервированием. Как правило, этот комплекс состоит из гидролокатора, эхолота и прибора контроля орудия лова.
Исходя из этого, при определении промысловой эффективности, рыбопоисковый комплекс рассматривают как многофункциональную информационную систему, которая в процессе функционирования проходит через ряд состояний, часть из которых можно отнести к подмножеству работоспособных, а часть - к подмножеству неработоспособных состояний и полного отказа системы.
Для определения возможности пребывания системы во множестве работоспособных состояний используют формулу полной вероятности, которая в данном случае соответствует промысловой эффективности системы:

где P(A) - вероятность выполнения поставленной задачи;
P(Hi)- вероятность выполнения i-ой гипотезы, т.е. вероятность работоспособного состояния системы
при последовательном выходе из строя любого элемента (i = 0, 1,2..., где R - количество возможных состояний системы). При этом [P(Hi) = Hi(t)];
P(A/Hi)- условная вероятность выполнения системой i-ой задачи, если имеет место гипотеза Hi.
Иными словами P(Hi) представляет собой вероятность функционирования рыбопоискового комплекса при отказе одного или более приборов, входящих в него [P(H1) = Pi(t)], а условная вероятность P(A/Hi) определяется значением критерия промыслового качества конкретного прибора, который является основным при выполнении Hi гипотезы [P(A/Hi)= Ki].
В соответствии с вышеизложенным выражение для промысловой эффективности комплекса РПА представляют в виде

где Pi(t) - вероятность попадания комплекса РПА в i-ое состояние;
Ki - условная вероятность выполнения задачи комплексом
РПА в i-ом состоянии (критерий качества главного для данного режима лова рыбопоискового прибора).
Таким образом, комплекс РПА в общем плане представляют в виде информационной системы, состоящей из трех каналов:
1 канал - оператор - гидролокатор - объект промысла,
2 канал - оператор - эхолот - объект промысла,
3 канал - оператор - траловый зонд - объект промысла.
В предложенном варианте подхода к оценке промысловой эффективности принято, что процесс поиска и определения координат объекта, а также прицельный облов происходят по классической схеме - в два этапа.
На первом этапе с помощью гидролокатора ( 1-го комплекса) осуществляют поиск и слежение за объектом. Затем при попадании объекта в зону видимости эхолота, которая определяется диаграммой направленности антенны, уточняют его координаты и размер. После этого от тралового зонда поступает информация о параметрах, характеризующих состояние орудия и объекта лова, для оценки результатов облова и корректуры управляющих воздействий (II этап).
При выходе из строя какого-либо из приборов эффективность контакта с объектом уменьшается, но полностью не исчезает. Степень снижения эффекта зависит от величины критерия качества отказавшего (или не используемого) прибора в данном режиме работы, так как на различных этапах промысла критерии качества одних и тех же приборов также имеют различные значения.
В предлагаемом способе критерии качества рыбопоисковых приборов определяют в мультипликативной форме и пронормировывают, при этом в основу определения функционального качества комплекса РПА как информационной системы положены объем, точность и достоверность получаемой информации, необходимой для определения режима промысла. При нормировании критериев качества за единицу принимают качество наилучшего для данных условий рыбопоискового прибора или базового (эталонного) аналога.
Исходя из представления комплекса РПА как многоканальной информационной системы, а также основных функционально-технических и надежностных характеристик рыбопоисковых приборов, производят расчет по программе промысловой эффективности комплекса при различных вариантах его построения и для различных режимов и видов промысла. При этом в качестве базового принимают вариант расчета промысловой эффективности комплекса РПА, выведенный для условий пелагического лова, в процессе которого используют полный комплект рыбопоисковых приборов, входящих в комплекс, а разделение режимов (этапов) промысла происходит наиболее отчетливо. При определении промысловой эффективности приборов для донного и кошелькового промысла их рассматривают как частные случаи пелагического лова, в которых преобладает или отсутствует один из режимов промысла. Так, при донном траловом промысле, как известно, основным является режим вертикальной локации, при кошельковом лове основным является режим горизонтального поиска и вертикальной локации и т.п.
Учитывая это обстоятельство, из общей схемы расчета промысловой эффективности РПА при пелагическом лове получают схемы и последовательности расчета промысловой эффективности РПА для конкретного вида лова, в которых коэффициенты значимости отсутствующих режимов приравнивают к нулю, а приобретающих режимов - единице.
Исходя из вышеизложенного порядок расчета коэффициента промысловой эффективности РПА Кк2 базируется на результатах исследования взаимосвязей между его эксплуатационными характеристиками и специфическими характеристиками среды (района промысла и объекта лова) и рассчитывается по формулам и программам, учитывающим эту взаимосвязь, с помощью ИАС.
Расчет коэффициента эксплуатационной эффективности Кк3 основан на сравнении базовых экономических показателей РПА и условий ее эксплуатации для того, чтобы путем анализа возможного влияния ее потребительских свойств на производственный процесс судна и сопоставления ожидаемого эффекта с суммой предстоящих затрат определить тот уровень ее качества и стоимости, при котором расходы судовладельца не превысят доходы. Для расчета Кк3 берут стоимостные значения эксплуатационных величин, включая инфляцию, и определяют его по формулам, в основу которых положены принципы финансового менеджмента. Кроме определения нормированного показателя Кк3 итоговым результатом этого расчета является возможность выбора из ряда РПА, предлагаемой на рынке, именно той модели аппаратуры, класс которой соответствует как покупательской способности конкретного потребителя, так и допустимому уровню суммарных затрат в процессе эксплуатации.
Определение коэффициента перспективности РПА Кк4 предполагает оценку адаптационных возможностей оборудования при последующем повышении технического потенциала промыслового судна, учет эксплуатации аппаратуры, рейтинга фирм-производителей, наличия представительств последних в регионе и т.п. Значение коэффициента перспективности Кк4 определяют по таблицам значимости стандартного набора параметров перспективности, каждый из которых является числовым выражением одного из свойств перспективности конкретного типа РПА, например наличия стандартного или нестандартного выходного интерфейса, числа рабочих частот, числа сопрягаемых приборов и т.д.
Конечные результаты будут получены на основе интерпретации указанных коэффициентов эффективности (Кк1, Кк2, Кк3 и Кк4). Коэффициенты нормируют путем отнесения их суммарных итоговых значений для данного вида РПА к их суммарным базовым эталонным показателям для эффективного (идеального) случая эксплуатации РПА с эффективностью 100%.
Конкретные числовые значения переменных индексов весомости или значимости К3н1 - К3н4 определяют методом экспертных оценок, например с помощью заранее составленных и апробированных для каждого конкретного вида РПА таблиц.
Сущность комплексного подхода к оценке эффективности РПА, положенная в основу заявленного способа, позволяет производить оценку ее конкурентоспособности в нескольких состояниях:
- наличие только эхолота(ов);
- наличие только прибора(ов) контроля орудий лова;
- наличие только гидролокатора(ов);
- наличие эхолота(ов) и прибора(ов) контроля орудий лова;
- наличие гидролокатора(ов) и эхолота(ов);
- наличие гидролокатора(ов), эхолота(ов) и прибора(ов) контроля орудий лова.
В процессе всех расчетов, аналитических оценок, режимов визуализации и моделирования осуществляют задание различных сценариев по условиям промысла (глубины лова, отстояния объектов лова от судна по дальности и глубине, конфигурации дна и типа грунта, отражательной способности косяков или конкретной одиночной цели, метеорологических и гидрологических данных в конкретном районе промысла по слоям и в зависимости от сезона) и обеспечивают:
- пересчет силы цели объекта лова в радиус эквивалентной сферы;
- определение дальности действия РПА в конкретных условиях по одиночной цели или косяку (с учетом их различной плотности и разновидностей по горизонту, а также размерам косяка и длины одиночных рыб);
- мониторинг входных и выходных данных;
- создание различных проблемно-ориентированных баз данных.
Одновременно с помощью программы производят расчет и графическое представление характеристик РПА в зависимости от различных сочетаний технических параметров и вышеуказанных условий применения, обеспечивая использование ее в качестве программно-аналитического инструмента оператора-эксперта для оперативной оценки потенциальных возможностей анализируемой или предлагаемой к разработке аппаратуры.
По желанию оператора может быть построено семейство графиков до 8 кривых.
При необходимости задание характеристик районов промысла производят непосредственно с электронного аналога морской карты промысловых районов Мирового океана и внутренних морей России путем указания соответствующих номеров районов, подрайонов и зон, а также сезона, глубины слоя, лова и видов объекта промысла. Без использования упомянутой электронной карты промысловых районов ввод установок, по аналогичной номенклатуре показателей, производят поэтапно с помощью меню.
В конечном счете с помощью моделирующего комплекса ИАС осуществляют отображение потенциальных технических возможностей оцениваемой РПА в условиях, приближенных к реальным.
ИАС позволяет:
- имитировать работу РПА в реальном масштабе времени с учетом ее тактико-технических характеристик и в контексте условий промысла при автоматическом (из базы данных) или ручном вводе показателей;
- отображать гидроакустическую информацию в форме, близкой к представлению ее в традиционном виде для конкретного типа РПА;
- создавать, корректировать и сохранять сценарии промысловых ситуаций;
- моделировать основные наиболее важные для РПА компоненты эхо-сигналов;
- осуществлять имитацию управления аппаратуры с помощью манипулятора "мышь" или клавиатуры персонального компьютера.
С учетом вышеизложенного в состав исходных параметров и данных о промысловой ситуации, вводимой с помощью меню, входит информация о:
- выбранном районе, подрайоне и конкретной зоне промысла;
- гидрометеоусловиях в районе лова (коэффициент объемного рассеивания водной среды, соленость и температура воды в выбранном слое, скорость ветра и т.д.);
- видовом составе облавливаемых объектов на выбранной глубине и их отражательной способности;
- параметрах рыбных скоплений и одиночной цели (диаметр косяка, глубина залегания центра ядра и его координаты, плотность и средний размер входящих в косяк рыб и т.д.);
- положении основных органов управления РПА (с учетом выбранных характеристик оцениваемой модели);
- параметрах промыслового судна.
При отображении гидроакустической информации моделируют следующие основные компоненты:
- зондирующий импульс;
- эхо-сигнал от рыбных скоплений;
- эхо-сигнал от морского дна;
- объемную реверберацию;
- реверберацию от приповерхностного слоя;
- донную реверберацию;
- шум судна.
На основании произведенных расчетов строят диаграммы значений каждого коэффициента эффективности и общий коэффициент конкурентоспособности по сравнению с базовой моделью или с существующими типами РПА (до 3-х моделей одновременно).
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема ИАС.
Примером конкретного выполнения изобретения является информационно-аналитическая система для реализации способа оценки конкурентоспособности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры, состоящая из последовательно соединенных модуля интерфейса пользователя 1, имитационно-моделирующего комплекса 2, блока визуализации 3, дисплея 4, устройства регистрации 5 и взаимосвязанных с ними и между собой банка данных 6, блока процедур обработки данных 7, блока оценки коэффициентов эффективности (коэффициентов частных эффективностей) и комплексного критерия конкурентоспособности РПА 8.
Модуль интерфейса пользователя 1 соединен с банком данных 6 и имитационно-моделирующим комплексом 2 и обеспечивает обмен данными между оператором и ИАС, при этом он выполнен с возможностью отображения на экране дисплея 4 типового индикатора рыбопоискового эхолота со стандартным набором органов управления, что дает возможность не только наблюдать процесс моделирования на экране монитора, но и воздействовать на него в ходе исследования РПА любых типов и моделей. Банк данных 6 соединен с модулем 1, имитационно-моделирующим комплексом 2 и блоком процедур обработки 7, его основу составляют маркетинговые сведения о фирмах-изготовителях, технико-экономические характеристики рыбопоисковых приборов, промысловых судов и используемых орудий лова, статические, экспериментальные и расчетные данные по гидрологическим и метеорологическим характеристикам районов промысла, а также биофизическим параметрам и отражательным свойствам объектов лова, требования регламентирующих документов и информация по морской электронной карте промысловых районов мирового океана.
В свою очередь банк данных состоит из следующих баз данных:
- типы судов и их эксплуатационные характеристики;
- фирмы-изготовители эхолотов;
- районы и зоны промысла;
- характеристики водной среды промысловых районов Мирового океана и внутренних морей;
- типы эхолотов и их тактико-технические характеристики;
- объекты лова, их биофизические характеристики и отражательные свойства;
- типы и характеристики орудий лова;
- базовые показатели и коэффициенты.
Каждая из указанных баз данных содержит свой набор исходных параметров, которые необходимы для описания и моделирования промысловой обстановки, имитации гидроакустических сигналов, проведения аналитических расчетов и формирования результатов оценок. Переменную информацию банка данных 6 представляют наименования и значения задаваемых пользователем входных и формируемых имитационно-моделирующим комплексом 2 выходных параметров. Создание и обновление (корректировка) банка данных обеспечивается средствами Microsoft Visual Fox Pro 3.0.
Имитационно-моделирующий комплекс (ИМК) 2 - инструмент для подтверждения проверки тактико-технических характеристик аппаратуры путем проведения расчетов основных ее параметров, а также проведения моделирования работы используемой аппаратуры с визуализацией отображаемой информации. ИМК 2 включает в себя комплекс программ аналитических расчетов основных параметров РПА и моделирующий комплекс с визуализацией гидроакустической информации. Оба комплекса программ настраиваются на параметры исследуемой (анализируемой или проектируемой) рыбопоисковой аппаратуры, физические величины возмущающих воздействий, включая шумы судна и заглубление антенны, а также характеристики объектов лова и среды их обитания. В случае отсутствия необходимых данных экспертом задаются произвольные значения технических параметров на основе характеристик известных аналогов данной аппаратуры, фундаментальных знаний в области гидроакустики и промышленного рыболовства с учетом его опыта и квалификации. Исходные данные считываются из базы данных РПА или вводятся оператором с клавиатуры персонального компьютера в полном или частичном объеме. С помощью комплекса 2 производят экспертную оценку реальных эксплуатационных характеристик исследуемой аппаратуры в контексте конкретных условий ее применения (с учетом экономических, технических и физических характеристик РПА, типа судна, района промысла, объекта лова, сервисного обслуживания и т. д. ). На основании этого определяют комплексный критерий (степень коммерческого риска при приобретении судовладельцем данной конкретной аппаратуры) для дальнейшей сравнительной оценки и выбора наиболее подходящего типа РПА. Настройку ИМК 2 на соответствующие параметры для расчета и моделирования осуществляют с помощью программного обеспечения Delhpi.
Блок процедур обработки данных 7 соединен с банком данных, ИМК 2, блоком визуализации 3, блоком оценки 8 и представляет собой набор программных модулей, предназначенных для обслуживания запросов на необходимую информацию других блоков, а также для выполнения расчетов.
В основном эти программы используют при определении значений входных параметров для моделирования физических процессов, происходящих на промысле, и формирования результатов исследования конкретной модели РПА.
Блок оценки коэффициентов эффективности и комплексного критерия конкурентоспособности 8 соединен с блоками 2, 3, 7 и представляет собой программу, которая производит оценку рассчитанных значений коэффициентов эффективности и конкурентоспособности оцениваемой модели РПА и выдает словесное заключение на основе правил принятия решений, сформулированных экспертами на этапе создания системы.
Блок визуализации 3 результатов расчета тесно связан с блоком логического вывода (на чертеже не показан) и представляет собой графическое отображение результатов произведенных исследований и оценок в виде цветных гистограмм.
Устройство регистрации 5 обеспечивает распечатку параметров и рассчитанных коэффициентов оцениваемой РПА.
Работа предлагаемой информационно-аналитической системы в обеспечение реализации способа оценки конкурентоспособности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры осуществляется следующим образом.
В процессе функционирования системы оператор с клавиатуры модуля интерфейса 1 ПЭВМ задает режим ее работы (автоматический или ручной) и тип выполняемой операции (проведение расчетов, моделирование, имитация, оценка и т.д. ). Имитационно-моделирующий комплекс (ИМК) 2 выбирает из банка данных 6 соответствующую информацию, необходимую для проведения аналитических расчетов основных тактико-технических характеристик аппаратуры и недостающих параметров для последующего моделирования работы анализируемой аппаратуры с визуализацией гидроакустический информации с помощью блоков 7 и 3 соответственно.
Оператору предоставляется возможность вмешиваться в имитационно-моделируемый процесс (задать недостающие данные, прекратить процесс в случае неудачного исхода или эксперимента и т.д.). Результаты эксперимента в виде эксплуатационных характеристик переносятся в базу данных 6, после чего анализируются системой и оцениваются в блоке 8. Результаты оценок в лингвистическим виде выдаются оператору на экран дисплея 4. Сравнение нескольких прототипов РПА и выбор наиболее предпочтительного оборудования осуществляют системой после настройки ее на задаваемые экспертом правила принятия решений и введения соответствующих показателей.
Сущность заявляемого способа поясняется следующим примером. На основе предлагаемого способа проводится оценка конкурентоспособности рыбопоискового эхолота "Atlas-783" фирмы "STN Atlas Elektronik" (Германия).
Первоначально с помощью модулей 1 и 6 на экранах дисплея 4 ПЭВМ выводят генеральную карту Мирового океана с отображением промысловых районов и зон.
Для расчета и моделирования выбран район промысла Северо-Восточная Атлантика.
В интересующем районе дополнительно уточнена зона лова - Норвежский континентальный шельф.
Моделирование с помощью ИМК 2 проводится для работы судна в июне месяце для рабочей глубины лова 500 метров.
По этим критериям из банка данных 6 производится выборка гидрологических параметров, характерных для июня месяца и глубины слоя 500 м, имеющих следующие значения:
- соленость - 35,1%
- температура воды - 4,0 град.С
- заглубление антенны - 5,0 м
- концентрация водородных ионов в воде - 8,0
- скорость звука в воде - 1500 м/с
После этого с учетом указанной глубины система автоматически предлагает перечень видового состава объектов лова на экране дисплея 4.
Для расчета и моделирования выбрана скумбрия длиной 28,0 см и массой 156,0 г.
Ее сила цели, измеренная на частоте 38 кГц и при диаграмме направленности 8х8 град., равная 57,6 дБ, автоматически вводится в программу расчета и моделирования ИМК 2 из базы данных 6 для ее последующего пересчета в радиус эквивалентной сферы точечного объекта с учетом частоты и диаграммы направленности эхолота "Atlas-783" (33,0 кГц и 19 град.).
При отсутствии в банке данных характеристик необходимого объекта промысла или при необходимости проверки сходимости расчетных результатов и паспортных данных эхолота вводят стандартное значение эталонной цели Rэ = 0,1 м.
Затем из перечня промысловых судов, имеющихся в банке данных 6, выбирают среднетоннажное судно СТР типа "Альпинист", для которого необходимо произвести расчет промысловой и эксплуатационной эффективности использования эхолота "Atlas-783".
После этой процедуры производят автоматический ввод учитываемых эксплуатационных характеристик:
а) судна: длина - 54,0 м, осадка - 5,26 м, скорость судна - 12,6, уровень помех - 0,05 Па, среднее значение часового содержания судов на промысле - 102,3 дол. (по данным судовладельцев) и т.д.;
б) эхолота: отпускная стоимость - 43000 дол, стоимость заменяемого узла - 350 дол, коэффициент отказов - 0,864, гарантийный период - 1 год, таможенные пошлины - 6450 дол, доставка до объекта - 12900 дол, стоимость установки и сдачи - 2150 дол, стоимость сертификата Регистра - 100 дол. и другие показатели, участвующие в расчете затрат.
Основываясь на введенных параметрах программа системы переходит в режим моделирования и расчета, где оператор с помощью модуля 1 имеет возможность задать конфигурацию дна океана (моря, озера), указать тип грунта (ил, песок, камни, валуны, скалы), а также необходимость моделирования и визуализации гидроакустических компонент (объемную реверберацию, эхо-сигнал от дна или косяка, донную реверберацию, зондирующий импульс, шум судна и т.п.)
Моделирование работы эхолота в этих условиях сопровождается отображением полноценного типового индикатора эхолота с автоматической установкой соответствующих органов управления в положения, соответствующие рабочим характеристикам эхолота (диапазон, длительность импульса, уровень усиления, диаграмма приема и излучения, мощность излучения, рабочая частота и т.д.), и визуализацией всех ранее заданных гидроакустических компонент. Кроме того, система позволяет манипулировать скоростью хода судна, углом наклона дна, скоростью протяжки, а также изменять параметры эхолота (в том числе, рабочую частоту) для иллюстрации результатов моделирования ситуации по обнаружению и регистрации скумбрии на данной глубине и при данных параметрах гидрологии в виде эхограммы и осциллограммы по аналогии с работой современных рыбопоисковых приборов. Одновременно производится расчет дальности обнаружения скумбрии с ее конкретными характеристиками и в указанных гидрологических условиях при воздействии шумов судна и с учетом заглубления антенны, а также исходя из тактико-технических параметров эхолота "Atlas-783", величина которой составила 348 м. Для проверки аналогичным образом производят расчет данного показателя по стандартному эквиваленту с Rэ = 0,1 м, который оказался равным 652 метрам.
В соответствии с основным уравнением гидролокации на экране монитора строится график зависимости дальности обнаружения конкретной цели от целого ряда конструктивных параметров эхолота, что позволяет провести дискуссию и убедительно доказать потребителю необходимость выбора другой модели.
Если расчетная дальность обнаружения меньше предельной рабочей глубины, то исследуемый эхолот не удовлетворяет требованиям промысла по дальности действия и не может быть использован на промысловых судах данного типа.
Правильность расчета, произведенного с элементами моделирования псевдореальной обстановки, подтверждается как опытом эксплуатации эхолота, так и его проспектными данными. Одновременно ранговым методом определяют уровень его сервисных возможностей.
В конечном счете все эти параметры учитываются для определения коэффициента промысловой эффективности эхолота, отражающего качество освещения им водной Среды.
В результате расчета нормированный коэффициент промысловой эффективности равен 0,195.
Затем без имитации и моделирования производят последовательный расчет и оценку остальных показателей эффективности, результаты которого сведены в таблицу 1 (см. в конце описания).
Весовые коэффициенты К3н2, К3н1, К3н3, К3н4 этих показателей распределяют соответственно 0,4: 0,2; 0,3 и 0,1.
Итоговый комплексный показатель конкурентоспособности Ккон рыбопоискового эхолота "Atlas-783" равен 0,38.
При этом расчет коэффициента технической эффективности Кк1 предусматривает сравнение его параметров с базовыми значениями лучшего эхолота данной группы.
Расчет перспективности эхолота Кк4 производят на основе оценки уровня сервисного обслуживания и рейтинга фирмы-производителя, а также вероятности и степени возникновения у судовладельца дополнительных расходов при модернизации судна с точки зрения соответствия его потенциального технического уровня тенденциям в судовой автоматизации, интеграции и межприборного взаимодействия.
Расчет эксплуатационных затрат прогнозирует издержки потребителя за время срока службы эхолота "Atlas-783".
Затем осуществляют качественную оценку каждого коэффициента по эталонной шкале базового показателя этих коэффициентов.
В данном случае коэффициенты Кк2 Кк1, Кк3, Кк4 соответственно оценены в табл. 2 (см. в конце описания)
Итоговая оценка коэффициента конкурентоспособности рыбопоискового эхолота "Atias-783" - средняя.
Для иллюстрации имеющегося потенциала на фоне эталонных значений каждого коэффициента эффективности и коэффициента конкурентоспособности строится диаграмма. Причем аналогичным образом может быть построена сравнительная диаграмма коэффициентов по нескольким типам рыбопоисковых приборов, которые должны быть предварительно оценены.
Сравнение нескольких прототипов эхолота и выбор наиболее предпочтительного осуществляют по вышеперечисленным показателям.
Предлагаемый способ позволяет создать научно-обоснованный инструментарий для прогнозирования ожидаемого результата применения РПА (по конкретному виду, классу и марке аппаратуры) с учетом типа судна, гидрологических и метеорологических условий, а также биофизических свойств объектов лова и использовать для его реализации информационно-аналитическую систему в качестве:
а) интеллектуального информационного измерительного средства при:
- проведении экспертизы для сертификации РПА;
- подготовке рекомендаций по выбору типа серийных приборов для судовладельцев и других потребителей;
б) оргтехнического средства при разработке TЗ на создание РПА и оценке ее потенциальных возможностей в ходе опытно-конструкторских работ;
в) тренажерного средства в ходе учебного процесса.
Формула изобретения: 1. Способ оценки конкурентоспособности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры путем формирования обобщенного комплексного критерия конкурентоспособности по методу весовых коэффициентов, включающий математическую обработку числовых показателей с помощью информационно-аналитической системы, отличающийся тем, что обобщенный комплексный критерий конкурентоспособности Ккон определяют в виде суммы числовых значений переменных величин частных эффективностей рыбопоисковой аппаратуры Кк1, Кк2, Кк3, Кк4, описывающих ее техническую, промысловую, эксплуатационную и перспективную эффективность соответственно, исходя из выражения
Ккон = Кк1 · К3н1 + Кк2 · К3н2 + Кк3 · К3н3 + Кк4 · К3н4,
где Кк1 - нормированный коэффициент технической эффективности;
Кк2 - нормированный коэффициент промысловой эффективности (с учетом результатов модельных экспериментов);
Кк3 - нормированный коэффициент эксплуатационной эффективности;
Кк4 - нормированный коэффициент перспективности;
К3н1 - К3н4 - переменный индекс весомости или значимости соответствующего коэффициента,
при этом числовые значения индексов весомости и коэффициентов технической, эксплуатационной эффективности и перспективности определяют расчетным путем и/или путем экспертных оценок, преимущественно на основании сравнительного анализа с заданными эталонными значениями базовых показателей, выбранных при соблюдении требований на соответствие условий применения аналогов рыбопоисковой аппаратуры, а для нахождения числового значения коэффициента промысловой эффективности гидроакустический комплекс рыбопоисковой аппаратуры представляют в виде информационной системы, состоящей из трех каналов: 1 канал - оператор - гидролокатор - объект промысла, 2 канал - оператор - эхолот - объект промысла, 3 канал - оператор - траловый зонд - объект промысла, и определяют числовое значение последнего в зависимости от конкретного варианта построения гидроакустического комплекса, режима и вида промысла по программе, преимущественно с помощью информационно-аналитической системы имитационно-моделирующего комплекса, с использованием баз данных по гидрологическим и метеорологическим характеристикам районов и зон промысла, биофизическим параметрам и силе цели объектов лова, характеристикам орудий лова и рыболовным судам, при этом обработку данных с помощью информационно-аналитической системы производят методом моделирования работы комплекса рыбопоисковой аппаратуры, в процессе которого осуществляют задание различных сценариев по условиям промысла и сравнительную оценку используемой аппаратуры с одновременной визуализацией гидроакустической информации.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что задание районов, зон промысла и их гидрологических характеристик осуществляют непосредственно с электронного аналога морской карты промысловых районов Мирового океана путем указания соответствующих номеров районов, подрайонов и зон, а также сезона и глубины слоя.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в процессе моделирования работы рыбопоисковой аппаратуры осуществляют изменение скорости движения судна, конфигурации дна, скорости протяжки, параметров эхолота и характеристик объектов лова, а результаты эксперимента переносят в память информационно-аналитической системы и формируют проблемно-ориентированные базы данных.
4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что в процессе визуализации гидроакустической информации моделируют эхо-сигнал от рыбных скоплений, эхо-сигнал от морского дна, объемную реверберацию, реверберацию от приповерхностного слоя, донную реверберацию и шум судна.
5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что сравнительную оценку используемой рыбопоисковой аппаратуры осуществляют в виде графического представления ее основных характеристик с помощью печатающего устройства, в зависимости от различных сочетаний технических параметров и условий промысла.
6. Информационно-аналитическая система оценки конкурентоспособности гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры, включающая последовательно соединенные модуль интерфейса пользователя, имитационно-модулирующий комплекс, блок визуализации, дисплей и устройство регистрации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит взаимосвязанные между собой банк данных, блок процедур обработки данных и блок оценки коэффициентов эффективности и комплексного критерия конкурентоспособности рыбопоисковой аппаратуры, при этом упомянутые блок процедур обработки данных и блок оценки соединены с имитационно-модулирующим комплексом и блоком визуализации, а банк данных - с имитационно-моделирующим комплексом и модулем интерфейса пользователя, причем последний выполнен с возможностью отображения на экране дисплея типового индикатор рыбопоискового эхолота со стандартным набором органов управления.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что блок оценки коэффициентов частных эффективностей и комплексного критерия конкурентоспособности снабжен модулем формирования экспертных оценок, взаимосвязанным с блоком визуализации.
8. Система по п.6 или 7, отличающаяся тем, что модуль интерфейса пользователя снабжен схемой одновременного вывода на экран дисплея изображения индикатора эхолота и информации об условиях промысла, совмещенной с изображением последнего.
9. Система по любому из пп.6 - 8, отличающаяся тем, что имитационно-моделирующий комплекс снабжен модулем расчета и отображения гидроакустических компонент для любого сочетания параметров задаваемого сценария промысла.