Разработки преподавателей и студентов

Информационная система документооборота для диагностических клиник

Авторы

Описание проекта

Цель проекта – разработать универсальную модульную программную систему для автоматизации медицинских учреждений любого типа (лаборатория, стоматология и т.д.).

Разработка призвана решить проблему низкой степени автоматизации медицинских учреждений и в первую очередь - документооборота.

На данный момент Информационная система (ИС) АВТОМЕД ориентирована для использования медицинским учреждением типа диагностическая клиника.

ИС АВТОМЕД состоит из двух подсистем (компонентов), которые работают с системой управления базами данных (СУБД) MySQL. Первая программа является автоматизированным рабочим местом (АРМ) для пользователей со следующими ролями: менеджер, регистратор, лаборант, директор, системный администратор. Программа автоматизирует процессы диагностической клиники для оказания услуг пациентам (клиентам) – от заполнения бланк-заказа до распечатки результатов исследований. Упрощенная схема работы программы изображена на рис. 1.

Рис. 1 - Упрощенная схема работы АРМ АВТОМЕД

Логически, программу можно разделить на следующие функциональные части:

  • журнал бланк-заказов (оформление услуг для клиента);
  • справочники (представление информации и управление наполнением);
  • отчеты (получение аналитических сведений о деятельности предприятия, распечатка отчетов);
  • инструменты администратора (настройка и администрирование АРМ).

Демонстрация работы АРМ:

Вторая подсистема предназначена для удаленного оформления бланк-заказов через Интернет с помощью открытой спецификации, разработанной в рамках данного проекта, и представляет собой серверное приложение, работа с которым осуществляется через интерфейс прикладного программирования (API). Такая программа позволяет производить обмен данными между несколькими ИС (среди которых не только АВТОМЕД), как одного предприятия с удаленными филиалами, так и разных предприятий-партнеров.

Примерная схема работы систем при использовании протокола обмена изображена на рис. 2.

Рис. 2 - Примерная схема работы систем при использовании протокола обмена

Взаимодействие клиентских программ (например, АРМ) с серверной программой для обмена осуществляется через CGI-интерфейс веб-сервера.

Оба компонента АВТОМЕД разрабатываются с использованием среды разработки Delphi, которая себя хорошо зарекомендовала в быстрой разработке приложений с графическим интерфейсом пользователя (ГИП) и приложений, ориентированных на работу с базами данных.

Основной проблемой  при разработке является сложность тестирования системы при каждой значительной модификации, так как система является многопользовательской, распределенной и рассчитана на обработку больших объемов данных. Эта проблема и задачи по созданию автоматизированного средства тестирования (АСТ) ИС обсуждаются в статье [1].

На текущий момент, помимо АСТ для АВТОМЕД, также ведется разработка инструмента миграции, который позволит предприятиям перенести базу данных собственной ИС в ИС АВТОМЕД.

История проекта (основные события)

Статьи

  1. ИС «АВТОМЕД». Проблемы тестирования системы.

Патенты

  1. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012614603
  2. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013613064

Разработка программы-прототипа современных систем управления движением судов

Авторы

Описание проекта

Современные системы управления движением судов (СУДС) представляют собой наукоёмкие и сложные в техническом и организационном отношении предприятия. В настоящее время под такими системами принято понимать совокупность средств обнаружения, измерения, передачи и обработки данных, анализа, интерпретации, визуализации информации и выработки управляющих решений.

Несмотря на многоаспектность проблем, сопутствующих построению современных СУДС, функциональным ядром любой такой системы являются её навигационные функции, т.е. функции, решающие задачу определения координат объектов, находящихся в зоне ответственности. При этом главным информационным элементом СУД на море, способным обеспечить надёжность и автономность её функционирования являются двухкоординатные (измеряющие азимут и дальность) радиолокационные станции кругового или секторного обзора. Такая элементная база определяет тот факт, что проблемы обеспечения навигационных функций в традиционных аналоговых и современных компьютеризированных системах имеют сходное звучание, хотя и принципиально разнятся в ряде аспектов.

В настоящее кафедрой Информационных систем и прикладной информатики ВГУЭС совместно с Институтом автоматики и процессов управления ДВО РАН ведутся исследовательские работы по целому ряду направлений, связанных с разработкой новых модельных представлений основного технологического цикла решения навигационных задач для 2D-РЛС и организованных на их основе СУДС нового поколения. Согласно этим представлениям данный технологический цикл последовательно включает в себя (рис. 1):

  • оцифровку измерительной информации и «введение» её в память ЭВМ;
  • обнаружение, захват и автосопровождение целей;
  • наблюдение целей и прогнозирование опасных ситуаций;
  • визуализацию навигационной информации.

Рис. 1 - Основной технологический цикл решения навигационных задач для 2D-РЛС

Под оцифровкой, обнаружением, захватом, сопровождением, наблюдением, визуализацией здесь понимается следующее.

Оцифровка измерительной информации - преобразование радиолокационного эхо-сигнала с помощью аналого-цифровых устройств и представление радиолокационного образа зоны ответственности в виде матрицы амплитуд.

Обнаружение цели - выделение полезного отражённого радиосигнала на фоне помех и его интерпретация как свидетельства присутствия в той или иной области навигационного пространства интересующего систему физического объекта.

Сопровождение (автосопровождение) цели - динамический процесс соотнесения условной точки, принятой за объект с радиолокационным изображением цели. Инициация этого процесса называется захватом цели, непроизвольное (аварийное) прекращение такого процесса - срывом сопровождения (срывом захвата). С механизмом процесса сопровождения тесно связывается понятие строба, а именно - с тем обстоятельством, что протяжённый физический объект необходимо отождествить с точкой. Строб - область радиолокационного образа, используемая для преобразования в точку, отождествляемую затем с измеренными координатами объекта. Процедура такого преобразования называется стробированием. Главное назначение совокупности процедур обнаружения, захвата, стробирования и сопровождения - формализация измерительной информации.

Наблюдение цели - процедура оценки собственно навигационных параметров объекта, в частности, координат и их производных. В отличие от автосопровождения, главный смысл, который несёт в себе процедура наблюдения - определение характеристик цели, недоступных непосредственному измерению. Основным назначением получаемых при этом об объекте данных является их явное или неявное использование для прогнозирования навигационной обстановки в зоне ответственности СУД, выработки и проверки критериев безопасности движения.

Визуализация навигационной информации - совокупность процессов, обеспечивающих интерфейс центрального элемента системы – оператора.

В случае, когда СУД является многопозиционной, неизбежно возникает необходимость комплексирования навигационной информации, поступающей от различных источников. Это комплексирование может происходить на всех этапах основного технологического цикла.

Описанный технологический цикл решения навигационных задач был реализован в специальном компьютерном модуле (см. видеоролик), имитирующем работу многопозиционной системы управления движением, создаваемой на базе двухкоординатных радиолокаторов кругового обзора. Рассмотрим некоторые аспекты его реализации.

1. Оцифровка РЛС сигнала. Согласно представлениям основного технологического цикла первым этапом решения навигационных задач является оцифровка радиолокационной информации. Созданный компьютерный модуль реализует раздельную оцифровку данных по каждой РЛС с представлением их в виде N различных матриц амплитуд (N – число РЛС в системе), характеризующих N радиолокационных образов зоны видимости.

2. Обнаружение целей. Реализованный алгоритм обнаружения целей основан на традиционном порогово-амплитудном подходе, когда критерием наличия цели является превышение амплитудой отражённого эхо-сигнала некоего порога. Процедура обнаружения целей работает по каждому из N радиолокационных образов в отдельности. Захват целей может производиться как оператором, так и в автоматическом режиме.

3. Сопровождение целей. Реализован алгоритм сопровождения цели, основанный на использовании традиционных a-b фильтров с различными правилами выбора коэффициентов a и b и дальнейшей гипотезной верификацией, что позволяет устойчиво сопровождать высокоманевренные объекты. При этом комплексирование информации при сопровождении цели, находящейся на участке, где происходит перекрывание зон видимости различных РЛС, может производиться двумя способами: сопровождение цели по каждому радиолокационному образу в отдельности (рис. 2а) и совместное сопровождение цели (рис. 2b).  Первый способ характеризуется минимальными объёмами передаваемых данных, второй – большей устойчивостью процесса сопровождения для маневренных объектов (за счёт большего темпа поступления информации). Реализованный в имитаторе алгоритм стробирования основан на различных определениях понятия и отыскании «центра масс» строба. В настоящее время в лаборатории ведутся разработки алгоритмов стробирования другого типа, основанных на идентификации геометрических размеров цели с использованием нейроподобных моделей (что в перспективе позволит повысить устойчивость сопровождения целей в условиях метеопомех).

4. Наблюдение целей (оценка параметров движения).  Предлагаемая в рамках основного цикла концепция разделения задач сопровождения и наблюдения при крайней трактовке понятия их несвязанности ориентирована на процедуры манипуляции данными, недоступные традиционным аналоговым представлениям. В рамках данной концепции реализованы следующие алгоритмы наблюдения (как для однопозиционного, так и для многопозиционного наблюдения): алгоритм оценки координат объекта и его скорости (вектора (x, vx, y, vy)T); алгоритм оценки координат объекта, его скорости и ускорения (вектора (x, vx, ax, y, vy, ay)T); алгоритм оценки координат объекта, его скорости и высоты (вектора (x, vx, y, vy, z)T). При этом потенциальная точность оценивания характеризуется следующими значениями:

I. Однопозиционное наблюдение. Цель: вертолёт, летящий со скоростью V=20м/с. Выделение цели как воздушной с вероятностью P³0.8 возможно а) при высоте цели h=100 м - до дальности r£2.5 км. б) при высоте цели h=500 м - до дальности r£12 км. в) при высоте цели h=1000 м - до дальности r£20 км.

II. Двухпозиционное наблюдение. Цель: вертолёт, летящий со скоростью V=20м/с. Выделение цели как воздушной с вероятностью P³0.8 возможно а) при высоте цели h=100 м - до дальности r£5 км. б) при высоте цели h=500 м - до дальности r£27 км. в) при высоте цели h=1000 м - до дальности r£50 км.

Точность оценивания высоты зависит от отношения h/r; что касается качества оценивания “плоских” координат объекта и его скорости, то оценка местоположения объекта возможна с точностью до 1м, а скорости – до 0.05 м/c. (Примечание: все вычисления выполнены для параметров погрешностей РЛС Raytheon). 

5. Визуализация информации. Визуальная оболочка СУДС обеспечивает отображение собственно отражённого эхо-сигнала цели (2D и 3D изображения) и её метки. В условиях многопозиционного наблюдения, и, как следствие, при различных радиолокационных образах цели в поле разных РЛС (рис. 3) вопрос отображения эхо-сигнала цели не может быть решён однозначно. Поэтому в имитаторе были реализованы 2 варианта отображения радиолокационной информации в области перекрывания зон видимости РЛС: отображение только одного радиолокационного образа (по выбору оператора) и попеременное отображение всех радиолокационных образов по мере обновления информации.

В настоящее время приоритетным направлением работы по направлению является создание на базе описанного имитатора (компьютерного модуля) действующего макета многопозиционной СУДС и, соответственно, отработка заложенных в него технологических решений в натурном эксперименте.

Рис. 2 - Принципиальная схема комплексирования радиолокационной информации при реализации процедур сопровождения целей: а) при сопровождении по каждому радиолокационному образу в отдельности, б) при совместном сопровождение цели.

Рис. 3 - Радиолокационные образы объекта и прилегающего участка акватории при обзоре двумя разнесёнными РЛС:  а - при обзоре станцией на мысе Назимова, b – при обзоре станцией на о. Елены. (Моделируемый объект находится в устье б. Парис).

Демонстрация прототипа