ПРИЛОЖЕНИЯ

Состояние сырьевой базы - один из важнейших факторов благополучия лесодобывающей промышленности. Распыление над лесными массивами различных химических веществ и удобрений позволяет существенно повысить качество древесины за счет уменьшения вреда, наносимого насекомыми. В силу труднодоступности обрабатываемых областей подобные операции проводятся с применением небольших вертолетов, снаряженных специальными оросительными установками. Такие вертолеты могут использоваться и в других природоохранных мероприятиях - к примеру, для внесения известкового раствора в крупные водоемы с целью нормализации состава воды.

Шведская компания Cassel Aero специализируется на оказании подобных услуг для ведущих лесодобывающих предприятий Скандинавии. Несмотря на сложность проводимых операций, штат компании немногочислен. Благодаря правильной организации процесса в нем участвует всего несколько человек - один пилот и два-три оператора передвижных наземных дозаправочных станций. Однако пилоту для повышения надежности и точности обработки необходима автоматизированная система, способная выполнять часть операций. В поисках стратегического партнера для создания подобной системы в декабре 2001 г. компания Cassel Aero провела тендер среди трех компаний, специализирующихся на выпуске заказного программного обеспечения. В результате петербургская компания AstroSoft Development получила контракт на разработку системы в рамках проекта под названием “Precision Navigation System” - “Точная оросительная система (ТОС) для вертолета” и приступила к его выполнению в январе 2002-го, а уже в июне этого же года, в полном соответствии с планом, система была передана в опытную эксплуатацию. В результате испытаний ТОС получила высокие оценки, а в конце июля 2002 г. была принята компанией Cassel Aero в промышленную эксплуатацию.

Разработка заказного ПО всегда требует индивидуального подхода к проблеме. Не стал исключением и случай с ТОС, однако ряд задач, таких, как адаптация графического интерфейса к условиям полета и сопряжение программного обеспечения со специальным оросительным и навигационным оборудованием, позволяют назвать проект уникальным. Специалистам AstroSoft Development пришлось выступить не только в роли субподрядчика, но и участвовать на всех его стадиях: начиная от создания начальной спецификации системы, ее проектирования и разработки до оказания помощи при внедрении и проведении испытаний.

Чтобы лучше разобраться в предметной области и точно представлять себе потребности конечных пользователей, один из сотрудников AstroSoft Development в течение недели изучал реальную обстановку. Он ежедневно проводил несколько часов в воздухе в кабине вертолета и знакомился со спецификой работы пилота, фиксировал все ограничения и потенциальные проблемы, которые надо решить. Первыми из них стали сильная тряска и малые габариты кабины. Использовать в таких условиях стандартные средства управления (мышь и клавиатуру) практически невозможно. И хотя в воздухе нужно выполнять немного операций (в основном это выбор соответствующих режимов отображения), все они отвлекают пилота.

После детального анализа предъявленных к системе требований наши инженеры предложили следующий вариант организации рабочего места пилота. Вся выводимая для него информация делится между двумя дисплеями: основным и дополнительным (см. рисунок). Основной дисплей закрепляется сбоку от пилота; на его экране отображается подробная картографическая информация с отметкой зон, подлежащих орошению, сведения о графических объектах, расчетные маршруты следования, местоположение вертолета и т. п. Монитор снабжен специальным, чувствительным к прикосновению слоем и полностью заменяет мышь. Дополнительный дисплей стационарно располагается на приборной доске вертолета и служит для вывода кратких, схематичных данных о полете (расчетное и текущее направления движения; величина отклонений; расстояние до границы зоны орошения и т. п.). Представленная в таком виде информация позволяет пилоту мгновенно разобраться в ситуации и правильно скорректировать свои действия.

Логика работы самой системы делится между двумя основными режимами работы - на земле (STOP mode) и в воздухе (RUN mode). Такое разделение продиктовано характером выполняемых пилотом операций и позволяет значительно упростить пользовательский интерфейс, сделав “общение” с системой максимально удобным. Находясь на земле, пилот в спокойной обстановке отмечает территории, требующие обработки, указывает заправочные пункты, задает необходимые параметры и характеристики оборудования. Опираясь на эти данные, ТОС автоматически выполняет расчетную часть и выводит графическое изображение оптимальных маршрутов следования. Очень часто во время таких операций требуется учитывать сложный рельеф областей и наличие не рекомендованных к орошению участков (рек, ручьев, дорог, жилых массивов и т. п.). В контексте ТОС такие участки называются карантинными зонами (free zones), и для их обнаружения, учета и исключения из общего процесса орошения предусмотрен специальный механизм.

Как только подготовительный этап завершен, ТОС переходит в режим работы в воздухе. С этого момента система полностью берет под свой контроль управление навигационным и оросительным оборудованием, позволяя пилоту сконцентрироваться на одной-единственной задаче - управлении вертолетом. Все, что от него требуется, это четкое соблюдение расчетной траектории и скорости во время движения. Ежесекундно получая данные со спутников, система принимает решение о своевременном открытии/закрытии заслонки оросительного бака с учетом динамических характеристик полета. При такой организации точность выполнения операций достигает двух-трех метров, что практически невозможно при “ручной” обработке местности.

Во время проектирования частей взаимодействия системы с аппаратурой возникла проблема отладки ПО, так как у AstroSoft не было сопрягаемого оборудования. Пришлось срочно создавать аппаратные и программные эмуляторы, полностью имитирующие действия реальных модулей. Уже через две недели каждое место разработчика и тестера было снабжено эмуляторами GPS и блока оросительного оборудования. Это позволило полностью избежать задержек при реализации проекта и качественно отладить поведение ТОС в экстремальных ситуациях, которые на эмуляторах воспроизводились значительно легче.

Данная система изначально задумывалась как тиражируемое решение, которое может работать с различными типами навигационных и оросительных устройств. Для этого уже на стадии проектирования были заложены механизмы универсальной поддержки и настройки различных типов сопрягаемого оборудования. Наибольшую трудность вызывало подключение GPS-приемников, так как продукция разных фирм и даже различные модификации единой линейки одной компании могут существенно отличаться. Для решения этой проблемы в систему был встроен специальный язык, позволяющий описывать логику работы практически с любым GPS-устройством, выполнять его предварительную инициализацию, программировать последовательность действий для перевода в штатный режим выдачи координат и т. п.

Заказы на оросительные работы поступают от различных лесодобывающих и природоохранных организаций, поэтому в системе предусмотрен механизм отчетности и контроля качества. Во время рабочего процесса ТОС фиксирует все, что происходит, дублируя информацию в двух журналах в графическом и текстовом виде. Основная задача графического журнала - наглядное отображение траектории движения вертолета и длительности операции орошения (предусмотрено цветовое разделение информации в зависимости от попадания в зону). Наложение полученной картинки на первоначально рассчитанную карту позволяет легко судить о количестве и степени допущенных ошибок, анализировать их причины. Для более детального анализа происходящего, а также для повторного проигрывания фрагментов полета предусмотрен текстовый журнал, подробно фиксирующий состояние большинства параметров и характеристик полета (время выполнения работ, координаты местоположения вертолета в пространстве, признак попадания в зону, состояние датчиков системы орошения и т. п.). Опираясь на эту информацию, пилот может без труда сформировать итоговый отчет и предоставить его на рассмотрение заказчику.

Положительный эффект от внедрения системы уже отмечен заказчиком по результатам опытной эксплуатации. Сейчас специалисты AstroSoft Development и Cassel Aero разрабатывают методику оценки экономического эффекта от использования системы. Данная процедура обязательна после выполнения проекта и сдачи любой ИС в эксплуатацию, так как единственным достоверным показателем успеха проекта является уровень возврата инвестиций. В течение ближайших месяцев будет произведена оценка этого показателя, и тогда заказчик сможет принять обоснованное решение о продолжении развития данной системы. А поскольку оно является универсальным, его можно будет предложить другим предприятиям данной отрасли.

Автор является сотрудником компании AstroSoft, с ним можно связаться по адресу: KonstantinG@astrosoft.ru.