name: Методическое, алгоритмическое и приборное обеспечение процедур обнаружения аномалий в мониторинговых наблюдениях природной среды на основе модульно-компонентного подхода
keyword_list: мониторинг окружающей среды модульное программно-техническое обеспечение модульно-компонентный подход информационная надежность аномалия
abstract: Современные требования информационной надежности систем экологического и природно-хозяйственного мониторинга природной среды (ПС) непрерывно растут, что обуславливает необходимость как разработки новых проблемно-ориентированных методов, так и усовершенствования существующих методов и алгоритмов анализа данных результатов мониторинга ПС. Комплексное решение задач обнаружения аномальных значений в данных мониторинга ПС включает разработку специализированных методов и реализующего эти методы алгоритмического, приборного и программно-технического обеспечения, использующего новые достижения в области вычислительной техники и программного обеспечения в части интеллектуального и модульно-компонентного подходов.
  Объект исследования – данные многопараметрических мониторинговых наблюдений природной среды в виде пространственно-временных скалярных и векторных полей. 
  Предмет исследования – методическое, алгоритмическое и приборное обеспечение процедур обнаружения аномалий в факторном пространстве данных мониторинга природной среды, реализованное на основе модульно-компонентного подхода.
  Цель работы – повышение информационной надежности модульного методического, алгоритмического и приборного обеспечения процедур обнаружения аномалий в мониторинговых наблюдениях природной среды на основе модульно-компонентного подхода.
  Основные научные результаты диссертационной работы: 
  1. Осуществлена классификация информационных ситуаций, возникающих при мониторинге ПС, осуществлено ее расширение за счет введения в рассмотрение факторного пространства скалярных и векторных полей мониторинга и критериального пространства точности, полноты, реактивности и рисков. Применение предложенного подхода динамически переключаемых модулей позволило на 10-25% уменьшить вероятности ошибок I рода и на 7-15% уменьшить вероятности ошибок II рода, что особенно критично при принятии статистических гипотез о наличии или отсутствии аномалий в данных мониторинговых наблюдений ПС, по сравнению со стационарными решениями. 
  2. Разработано новое модульное методическое, техническое и информационное обеспечение систем экологического мониторинга ПС за счет нового метода качественной дифференциальной оценки состояния природной среды и установки для его осуществления, и специализированных программно-аппаратных решений консолидации данных мониторинга ПС и снижения их избыточности. Результаты моделирования аномальных событий на лабораторном стенде показали в 2-3 раза более высокую сходимость предложенного подхода по сравнению со статистическими методами и уменьшение Парето множества решений о состоянии ПС в 4-6 раз, по сравнению с классическим набором однокритериальных подходов. 
  3. Разработан и зарегистрирован интеллектуальный комплекс обработки и анализа данных мониторинга ПС, обладающий новыми качествами адаптивности к актуальной информационной ситуации и поддержкой интерактивных режимов управления. Результаты численного имитационного моделирования и натурные испытания показали продуктивность применения модульно-компонентного подхода для предложенной системы выявления аномалий в данных мониторинга ПС, позволив обнаружить 94% и 87% искусственно созданных возмущений соответственно, что значительно превышает результат 60% для метода с жестко заданными границами. 
  4. Проведена всесторонняя апробация предлагаемого методологического аппарата, методико-алгоритмического и программно-технического обеспечения, разработанных в рамках модульно-компонентного подхода, направленных на осуществление информационного обеспечения процессов обнаружения аномалий в данных мониторинга ПС, выполненных в рамках плановых исследований по базовым темам государственных заданий ФГБНУ «Институт природно-технических систем» и при осуществлении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
chairman_dissertation_council.name: Александр
chairman_dissertation_council.surname: Полонский
chairman_dissertation_council.patronymic: Борисович
chairman_dissertation_council.position: научный руководитель
chairman_dissertation_council.degree: Доктор географических наук
chairman_dissertation_council.rank: Член-корреспондент РАН
chairman_dissertation_council.wos_research_id: E-6313-2015
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6701673521
chairman_dissertation_council.rinc_id: 411854
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Максим
organization_supervisor.surname: Евстигнеев
organization_supervisor.patronymic: Павлович
organization_supervisor.position: проректор оп научной деятельности
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 82.05.21
rubrics.name: Принятие решений. Модели и методы принятия решений
oecds.code: 02.02.AC
oecds.name: AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS
speciality_codes.name: Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий
speciality_codes.code: 05.11.13
supervisors.fio: Скатков А.В.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Сапожников Н.Е.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Военные науки
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Мартынов О.В.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГАОУ ВО "СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1149204039181
protection_organization.supervisor_name: ВЛАДИМИР
protection_organization.supervisor_surname: НЕЧАЕВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ДМИТРИЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения
author_organization.short_name: ИПТС
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ИНСТИТУТ ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ"
author_organization.ogrn: 1022302946489
author_organization.supervisor_name: ВЕРОНИКА
author_organization.supervisor_surname: МАСЛОВА
author_organization.supervisor_patronymic: НИКОЛАЕВНА
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения