Устройство для контроля деятельности операторов автоматизированных систем управления

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ(71) Заявитель Военная академия Республики Беларусь(73) Патентообладатель Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство для контроля деятельности операторов автоматизированных систем управления, содержащее блок задания программы обучения, блок предъявления учебной информации, блок индикации, счетчик времени, блок задания времени, блок оценки темповой напряженности оператора, блок ввода ответов, блок сравнения, формирователь кодов физиологических параметров, состоящий из блока датчиков и преобразователя аналог-код, преобразователя кодов, регистра, блока прогнозирования, состоящего из узла суммирования, узла дифференцирования, узла сравнения, ключа, узла деления кодов и дешифратора, отличающееся тем, что в устройство введен блок памяти и введены новые связи между блоками, причем блок задания программы обучения подключен первым входом и первым выходом к первому выходу и первому входу, соответственно, блока предъявления учебной информации, второй выход блока соединен с первым входом блока сравнения, третий выход - с первым входом блока индикации, четвертый выход - с входом блока задания времени, пятый выход - с первым входом счетчика времени, второй вход - с первым выходом блока ввода ответов, второй выход которого подключен ко второму входу счетчика времени, а третий выход - к первому входу блока оценки темповой напряженности оператора, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика времени, третий вход - с выходом блока задания времени, первый выход - со вторым входом блока индикации, а второй выход - со вторым входом блока сравнения, третий вход которого подключен ко второму выходу блока счетчика времени, а четвертый вход - к первому выходу формирователя кодов физиологических параметров и ко второму входу регистратора, Фиг. 1 первый вход которого соединен с выходом преобразователя кодов, подключенного к выходу блока сравнения, третий вход регистратора соединен с третьим входом блока индикации и с выходом блока прогнозирования, второй вход которого подключен ко второму выходу формирователя кодов физиологических параметров, а первый вход - к шестому выходу блока задания программы обучения, третий выход которого подключен к первому информационному входу блока памяти, второй вход - вход записи которого соединен 402 со вторым входом блока задания программы обучения и с первым выходом блока ввода ответов, третий вход- вход считывания блока памяти подключен ко второму выходу блока ввода ответов, а выход блока памяти соединен со вторым корректирующим входом блока задания времени.(56) 1. А.с. СССР 936011, МПК 309 В 9/00 // БИ 22, 1982 (прототип). 2. Креденцев Б.П. Прогнозирование надежности систем с временной избыточностью. - Киев Наукова думка, 1978. 3. Алексеенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. М. Радио и связь, 1985. Полезная модель относится к устройствам контроля деятельности операторов автоматизированных систем управления (АСУ) по точности, правильности и своевременности их управляющих воздействий в стрессовых ситуациях, обусловленных дефицитом времени. Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство, предложенное в 1, содержащее блок задания программы обучения, блок предъявления учебной информации, блок индикации, счетчик времени, блок задания времени, блок оценки темповой напряженности оператора, блок ввода ответов, блок сравнения, формирователь кодов физиологических параметров (состоящий из блока датчиков и преобразователя аналог-код), преобразователя кодов, регистратора, блока прогнозирования, состоящего из узла суммирования, узла дифференцирования, узла сравнения, ключа, узла деления кодов и дешифратора. Известное устройство 1 позволяет проводить оценку надежности деятельности операторов в стрессовых ситуациях, а также прогнозировать время наступления опасных для здоровья оператора состояний. В устройстве 1 имитируется случайная добавка допустимого времени на выполнение задачи управления в целом. Однако в реальных условиях работы человека-оператора АСУ при строго регламентированных нормативах у высококвалифицированного оператора за счет повышения производительности труда образуется резерв времени, который носит случайный характер 2 стр. 15-19, 62-94. Этот временной резерв оператор АСУ использует для обслуживания последующих требований. Игнорирование этого обстоятельства ведет к недостоверной оценке при контроле деятельности операторов АСУ. Задачей полезной модели является улучшение контроля операторов АСУ за счет повышения достоверности оценки временных характеристик деятельности операторов. Технический результат достигается тем, что в устройство-прототип, содержащее блок задания программы обучения, блок предъявления учебной информации, блок индикации, счетчик времени, блок задания времени, блок оценки темповой напряженности оператора, блок ввода ответов, блок сравнения, формирователь кодов физиологических параметров (состоящий из блока датчиков и преобразователя аналог-код), преобразователь кодов, регистратор, блок прогнозирования, состоящий из узла суммирования, узла дифференцирования, узла сравнения, ключа, узла деления кодов и дешифратора, введен блок памяти и введены новые связи между блоками. Причем блок задания программы обучения подключен первым входом и первым выходом к первому выходу и первому входу, соответственно, блока предъявления учебной информации. Второй выход блока задания программы обучения соединен с первым входом блока сравнения, третий выход - с первым входом блока индикации, четвертый выход - с входом блока задания времени, пятый выход - с первым входом счетчика времени, второй вход - с первым выходом блока ввода ответов, второй выход которого подключен ко второму входу счетчика времени, а третий выход к первому входу блока оценки темповой напряженности оператора, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика времени, третий вход с выходом блока задания времени, первый выход - со вторым входом блока индикации, а второй выход - со вторым входом блока сравнения, третий вход которого подключен ко второму выходу блока счетчика времени, а четвертый вход к первому выходу формирователя кодов физиологических параметров и ко второму входу регистратора, первый вход которого соединен с выходом преобразователя кодов, подключенного к выходу блока сравнения. Третий вход регистратора соединен с третьим входом блока индикации и с выходом блока прогнозирования, второй вход которого подключен ко второму выходу формирователя кодов физиологических параметров, а первый вход - к шестому выходу блока задания программы обучения, третий выход которого подключен к первому информационному входу блока памяти, второй вход - вход записи которого соединен со вторым входом блока задания программы обучения и с первым выходом блока ввода ответов. Третий вход - вход считывания блока памяти подключен ко второму выходу блока ввода ответов, а выход блока памяти соединен со вторым корректирующим входом блока задания времени. Блок задания программы обучения предназначен для задания вида задачи управления, нормативных значений времени выполнения операций, а также для управления предъявлением информации с имитацией временных ограничений, оценкой состояния и выдачи значения показателя качества деятельности оператора. Блок предъявления учебной информации предназначен для отображения задачи управления, которую необ 2 402 ходимо решить оператору. Блок индикации предназначен для отображения хода решения задачи управления оператором, времени, оставшегося на решение данной задачи, времени до наступления опасного для здоровья оператора состояния. Счетчик времени предназначен для задания нормативного времени на выполнение каждой операции алгоритма управления, определения необходимого времени на выполнение оставшейся части данного алгоритма управления и выдачи этого значения в блок оценки темповой напряженности оператора и в блок сравнения. Блок оценки темповой напряженности оператора предназначен для определения значения показателя темповой напряженности деятельности оператора в процессе решения им задачи управления и выдачи этого значения в блок сравнения. Блок ввода ответов предназначен для выдачи оператором управляющих сигналов после выполнения каждой заданной операции данного алгоритма управления и для ввода ответов оператора и фиксирования моментов для регистрации времени выполнения операций и текущей темповой напряженности. Блок сравнения предназначен для оценки статистических характеристик контролируемых параметров. Формирователь состоит из блока датчиков и преобразователя и предназначен для получения информации о состоянии оператора и выдачи ее в блок прогнозирования и блок сравнения. Преобразователь кодов предназначен для определения характеристик связи между регистрируемыми параметрами. Регистратор предназначен для регистрации контролируемых параметров. Блок прогнозирования предназначен для определения времени, оставшегося до наступления опасного для здоровья оператора состояния, и выдачи значения этого времени на регистрацию в регистратор и на индикацию в блок индикации. Блок задания времени предназначен для фиксации величины времени, оставшегося от заданного норматива на данную операцию (резерва времени), запоминания его до начала обслуживания последующего требования и выдачи значения этого резерва времени для коррекции временного норматива последующего требования. Таким образом, отличие предлагаемого устройства от указанного прототипа заключается в применении нового элемента - блока памяти и связей, позволяющих улучшить качество контроля операторов и повысить достоверность оценки временных характеристик их деятельности путем коррекции временного норматива за счет использования временного резерва. Временной норматив, заданный для текущего требования, может быть увеличен на время, оставшееся от обслуживания предыдущего требования. На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства. На фиг. 2 представлена функциональная схема блока задания времени и блока памяти. Предлагаемое устройство для контроля деятельности операторов автоматизированных систем управления содержит блок 1 задания программы обучения, блок 2 предъявления учебной информации, блок 3 индикации, счетчик 4 времени, блок 5 задания времени, блок 6 оценки темповой напряженности оператора, блок 7 ввода ответов, блок 8 сравнения, формирователь 9 кодов физиологических параметров, состоящий из блока 10 датчиков и преобразователя 11 аналог-код, преобразователь 12 кодов, регистр 13, блок 14 прогнозирования, состоящий из узла суммирования 15, узла 16 дифференцирования, узла 17 сравнения, ключа 18, узла 19 деления кодов и дешифратора 20. Причем блок 1 задания программы обучения подключен первым входом и первым выходом к первому выходу и первому входу, соответственно, блока 2 предъявления учебной информации, второй выход блока 1 соединен с первым входом блока 8 сравнения, третий выход - с первым входом блока 3 индикации, четвертый выход - с входом блока 5 задания времени, пятый выход - с первым входом счетчика времени 4, второй вход - с первым выходом блока 7 ввода ответов, второй выход которого подключен ко второму входу счетчика времени 4, а третий выход - к первому входу блока 6 оценки темповой напряженности оператора, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика времени 4, третий вход- с выходом блока 5 задания времени, первый выход - со вторым входом блока 3 индикации, а второй выход- со вторым входом блока 8 сравнения, третий вход которого подключен ко второму выходу блока 4 счетчика времени, а четвертый вход - к первому выходу формирователя кодов физиологических параметров 9 и ко второму входу регистратора 13, первый вход которого соединен с выходом преобразователя кодов 12, подключенного к выходу блока 8 сравнения, третий вход регистратора 13 соединен с третьим входом блока 3 индикации и с выходом блока 14 прогнозирования, второй вход которого подключен ко второму выходу формирователя кодов физиологических параметров 9, а первый вход - к шестому выходу блока 1 задания программы обучения, третий выход которого подключен к первому (информационному) входу блока 21 памяти (фиг. 1), второй вход (вход записи) которого соединен со вторым входом блока 1 задания программы обучения и с первым выходом блока 7 ввода ответов, третий вход (вход считывания) блока 21 памяти подключен ко второму выходу блока 7 ввода ответов, а выход блока 21 памяти соединен со вторым (корректирующим) входом блока 5 задания времени. Предлагаемое устройство работает следующим образом. По сигналу с блока 1 выбирается задача управления, которая отражается в блоке 2, а последовательность операций, из которых состоит алгоритм решения данной задачи управления, отображается в блоке 3. Кроме этого, по сигналам с блока 1 в счетчике 4 задаются нормативные значения времени выполнения каждой операции алгоритма решения задачи. Оператор, решая задачу, вводит решение с помощью блока 7. Сигнал, характеризующий правильность решения задачи оператором, поступает с блока 1 на первый вход блока 8. На 3 402 вход блока также поступают сигналы, характеризующие величину темповой напряженности с блока 6 и текущее время со счетчика 4. С формирователя 9 сигналы, характеризующие состояние человека-оператора,также поступают в блок 8, где определяется математические ожидания контролируемых физиологических параметров за период, равный постоянной времени регулирования сердечнососудистой системы операторов. В блоке 8 подсчитываются математические ожидания и дисперсии контролируемых величин. Сигналы с выхода блока 8 поступают в преобразователь 12, где определяются взаимные корреляционные характеристики контролируемых параметров, которые регистрируются регистратором 13. Кроме того, регистратором 13 регистрируются и сами значения физиологических параметров, для чего выход формирователя 9 соединен с регистратором 13. Для оценки времени наступления опасных для здоровья оператора состояний сигналы с выхода датчиков 10 поступают на вход блока 14, куда с блока 1 поступают предельно допустимые значения контролируемых физиологических параметров. Величина значения времени, оставшегося до наступления состояния, опасного для здоровья оператора, выдается в регистратор 13 и отображается в блоке 3. Определение времени, оставшегося до наступления опасного для здоровья оператора состояния, осуществляется в блоке 14 прогнозирования в соответствии с формулой(-)/(/),где- максимально допустимое значение контролируемого параметра- текущее значение контролируемого параметра. Сигнал, пропорциональный значению контролируемого параметра, с формирователя 9 поступает на вход узла 15, где определяется разность между текущим и максимально допустимым значением контролируемого параметра, и на вход узла 16 дифференцирования, где определяется значение производной контролируемого параметра. Сигнал с выхода узла 16 поступает на узел 17, где происходит сравнение текущего значения производной с нулем. При превышении сигналом нулевого значения с узла 17 на ключ 18 поступает открывающий сигнал, по которому сигнал, характеризующий значение производной контролируемого параметра, проходит на узел 19, где определяется значение прогнозируемого времени аналоговый сигнал с выхода узла 19 поступает на дешифратор 20, выход которого подключен к регистру 13 и блоку 3. При равенстве нулю сигнала с узла 16 узел 17 вырабатывает сигнал на закрытие ключа 18. При этом регистрируется величина времени, которая была зафиксирована накануне равенства сигнала нулю. При значении сигнала меньше нуля происходит сброс дешифратора 20 и регистрируется максимальное время, так как значение сигнала меньше нуля говорит о нормализации параметра. При образовании временного резерва (остатка временного норматива от обслуживания текущей заявки),при подаче оператором команды на обслуживание текущего требования - с первого выхода блока 7 ввода ответов поступает сигнал (например, импульс, в зависимости от конструктивного исполнения блоков 7 и 21),по которому происходит запись информации в блок 21 памяти, поступающей по его первому (информационному) входу, и хранение ее до момента времени, при котором на третий вход (вход считывания) поступит сигнал со второго выхода блока 7. Момент поступления сигнала считывания соответствует времени поступления на обслуживание очередной заявки (требования) оператору, временной норматив для которой корректируется соответственно резерва времени, путем подачи соответствующего значения напряжения на второй(корректирующий) вход блока 5 задания времени. На фиг. 2 показана примерная реализация блока 21 памяти и функционально измененного блока 5 задания времени. Блок 21 может быть реализован на устройстве выборки и хранения 22 (3 стр.192193 рис. 5.9.А), где вх - информационный вход, п - вход записи, а вых - выход, причем при п 0 - устройство в режиме запись, а при п 0 - в режиме выборки. Устройство 22 последовательно соединено с электронной ключевой схемой 23 (например, интегральная микросхема К 547 кп 1), при подаче положительного потенциала на второй (управляющий) вход которой происходит считывание информации из блока 22 (фиг. 2). Эта информация (аналоговая величина) поступает ко второму (корректирующему) входу на блок 5 задания времени, временная задержка которого в отсутствии корректирующего сигнала по второму входу равна нулю и пропорциональна времени резерва - величине корректирующего сигнала. Блок 5 задания времени может быть реализован по принципу управляемой линии задержки. Для временной расстановки импульсов возможно применение управляемой линии задержки импульсных сигналов, состоящей из последовательно включенных формирователя 24 (фиг. 2), максимальная длительность формируемого импульса которого равна времени максимального норматива, компаратора 25(например, микросхемы серии К 554 САЗ) и формирователя 26 импульса, длительность которого равна длительности входного импульса (по входу 1 блока 5). Причем второй вход компаратора 25 является вторым(корректирующим) входом блока 5. Анализ предложенного устройства по критерию существенные отличия показывает, что предложенное устройство обладает новой совокупностью признаков, позволяющих получить суммарный положительный эффект, т.е. обладает новым свойством, новой качественной характеристикой, которая заключается в повышении качества контроля операторов автоматизированных систем. 4 402 Введение в известное устройство 1 блока памяти выгодно отличает предлагаемое устройство от указанного прототипа, так как позволяет улучшить качество контроля операторов и повысить достоверность оценки временных характеристик путем коррекции временного норматива за счет использования временного резерва. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.