Abstract
Creation of Decision Support System in biology safety area for the Federal Department for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare began in 2009. The System is very important for prompt emergency detection and for making strategic decisions. All works about data systematization are already completed and database development of internal and external threats to biological safety in Russian Federation has been started. Currently the System is using at the testing phase. You can learn more about it in the article.
В 2009 г. началась работа над Системой поддержки принятия решений в области биологической безопасности для Роспотребнадзора. Система является крайне важной для своевременного обнаружения чрезвычайных ситуаций, оперативного реагирования на них, решения других задач. Работы по систематизации данных завершены и начато формирование базы данных внутренних и внешних угроз биологической безопасности в РФ. В настоящее время система проходит этап тестирования.
Предпосылки создания Системы
В современном мире обеспечение биологической безопасности требует комплексного мониторинга биологических угроз и объективной оценки рисков, связанных с чрезвычайными ситуациями в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения. Для этого в учреждениях Роспотребнадзора ведется поэтапная разработка системы поддержки принятия решений на основе ArcGIS в рамках федеральной целевой программы «Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации (2009 – 2013 годы)».
Система поддержки принятия решений в области обеспечения биологической безопасности (СППР) – это информационная система, предназначенная для поддержки принятия оптимальных управленческих решений в области биологической безопасности на местном, региональном и федеральном уровнях. Принципиальная сложность состоит в том, что для поддержки принятия оптимального управленческого решения необходимо собрать и проанализировать большое количество разрозненной информации. В целях организации комплексной системы сбора, анализа информации и предоставления ее в оперативной и в понятной форме руководителям для принятия управленческих решений в области биологической безопасности и разрабатывается СППР.
Основания для разработки СППР на платформе ГИС
Выбор ГИС-технологии в качестве одного из основных компонентов СППР обусловлен следующими особенностями деятельности Роспотребнадзора и подведомственных организаций:
- система Роспотребнадзора имеет территориально распределенную организационную структуру;
- подразделениями Роспотребнадзора при осуществлении деятельности в рамках предметной области используется очень большой объем информации, в том числе требующей оперативного обновления;
- задачи мониторинга чрезвычайных ситуаций в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения характеризуются наличием огромных массивов ретроспективных данных;
- вся информация, с которой работают подразделения Роспотребнадзора, соотносится с определенной территорией.
При помощи ГИС-компоненты в составе СППР с учетом особенностей деятельности Роспотребнадзора и подведомственных организаций решаются следующие задачи:
- пространственный анализ и районирование территории, моделирование сценариев развития ситуации;
- визуализация на электронной карте данных о степени риска, предоставление сведений уполномоченным лицам и организациям;
- оперативное получение с мест информации лицами, принимающими управленческие решения;
- распределенный ввод текущих данных специалистами с удаленных рабочих мест в учреждениях Роспотребнадзора;
- централизованное хранение, администрирование и обработка данных;
- интеграция с внешними информационными и аналитическими системами.
Предпосылки создания единого ведомственного ГИС-пространства
Задачи мониторинга чрезвычайных ситуаций в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения характеризуются необходимостью работы с большими объемами разнородной оперативно обновляющейся информации из территориально распределенных учреждений в структуре Роспотребнадзора и наличием массивов ретроспективных данных.
В этой связи возникает потребность в объединении ведомственных информационных ресурсов различных уровней посредством единой базы географических данных, при этом учитывая необходимость обеспечения конфиденциальности информации и санкционированного удаленного доступа.
В настоящее время в структуре Роспотребнадзора имеется более 50 лицензий ArcGIS, использование которых не всегда носит системный характер и не в полной мере обеспечивает поддержку единого информационного ресурса. Работа с пространственными данными и ГИС не синхронизирована, функциональные возможности используются не в полном объеме. Отсутствие единого ведомственного ГИС-пространства затрудняет решение оперативных задач управления ситуациями, выходящими за пределы прямой ответственности конкретного подразделения. Кроме того, отсутствие мощного ведомственного информационного ГИС-ресурса приводит к дублированию информации и возрастанию затрат на сбор и ведение данных. В конечном итоге, недостаточный уровень информатизации в части системного использования ГИС приводит к проблемам межведомственного взаимодействия, в то время как на современном этапе наиболее актуальные проблемы могут затрагивать сферы интересов нескольких министерств и ведомств.
Можно констатировать, что, несмотря на наличие целого ряда региональных инициатив по созданию геоинформационных ресурсов, до недавнего времени не существовала единая географическая информационная система (ГИС), которая бы в полной мере соответствовала задачам обеспечения биологической безопасности на уровне Российской Федерации.
Ориентация на ГИС при разработке СППР на современном уровне информатизации Роспотребадзора определяется не только изложенными предпосылками, но и тем, насколько иерархические системы на основе серверных продуктов Esri вписываются в существующую организационную систему службы.
Архитектура СППР
В соответствии с территориально-распределенной организационной структурой и характером деятельности подразделений Роспотребнадзора и подведомственных организаций разработана многоуровневая, распределенная архитектура СППР.
Архитектура СППР во многом повторяет организационную структуру Роспотребнадзора на уровне управлений, центров гигиены и эпидемиологии и научных институтов в субъектах РФ (рис. 1).
Рис. 1. Архитектура СППР.
При разработке архитектуры СППР был сделан акцент на веб-технологии, которые в отличие от локальных автоматизированных рабочих мест не требуют установки дополнительного ПО и обеспечивают максимальную степень оперативности сбора и передачи информации. К преимуществам серверных решений можно отнести практически нулевую стоимость дополнительных рабочих мест (требуется только доступ в Интернет), что обеспечивает широкие возможности масштабирования системы.
Центральный ГИС-сервер обеспечивает совместную работу баз географических данных, специализированных приложений, автоматизированных рабочих мест аналитиков и веб-форм. А пользователи СППР естественным образом интегрируются в общую структуру учреждений Роспотребнадзора на уровне управлений и отделений, центров гигиены и эпидемиологии и научных институтов (рис. 2.).
Рис. 2. Архитектура СППР в субъекте РФ.
Система обеспечивает автоматизацию ряда рабочих мест.
АРМ руководителя предназначено для работы руководителя подразделения Роспотребнадзора. Оно представляет собой веб-приложение, через которое пользователь по защищенному каналу связи получает удаленный доступ к информации различного уровня: к тематическим электронным картам, генерируемым на основе запросов/выборки, к базам данных и базе геоданных (рис. 3). Посредством веб-приложения пользователь может обращаться к OLAP-серверу, отображать результаты запросов в виде таблиц и интерактивных карт (рис. 4).
Рис. 3. Отображение на карте случаев заболевания в соответствии с экстренными извещениями.
Рис. 4. Случаи заболевания Лихорадкой Западного Нила в городском округе Астрахань с 2002 по 2008 гг.
АРМ специалиста предназначено для удаленного сбора оперативных данных СППР. Данное веб-приложение основано на существующих утвержденных формах отчетности. Такой подход к сбору оперативной информации снижает как нагрузку на конечного пользователя системы, так и требования к навыкам работы с ПК. Не менее важным является и снижение ошибок заполнения форм за счет контроля правильности заполнения и предоставления возможности выбора из списка текстовых значений (названия населенных пунктов, улиц и др.) вместо ручного ввода. Пользователю предлагается ответить на серию вопросов, после чего генерируется электронный рапорт, который по защищенному каналу передачи данных в зашифрованном виде передается на сервер приложений, где добавляется в соответствующую базу данных (рис. 5).
Рис. 5. Автоматизированное рабочее место специалиста.
АРМ аналитика – автоматизированное рабочее место ГИС-аналитика, представляющее собой полнофункциональную ГИС, включающее инструменты для создания, управления, анализа и визуализации пространственных данных, редактирования топологии и геометрических сетей, геообработки и другие функции.
Таким образом, основная идея СППР – это простота для конечных пользователей за счет разделения функций сбора, анализа и представления информации.
В повседневном режиме функционирования СППР по заранее определенному алгоритму обрабатывает полученные данные и поддерживает в актуальном состоянии тематические электронные карты, доступные посредством АРМ руководителя. В случае необходимости проведения анализа, не заложенного в систему (например, моделирование развития эпидемии особо опасной инфекционной болезни), подключается аналитик, который публикует результат своей работы на веб-сервере в виде карты. Кроме того, аналитик с определенной периодичностью задействует инструментарий ГИС для оценки эффективности эпидемиологического надзора и санитарной охраны территории на уровне субъекта Российской Федерации.
Первые результаты
Подводя итоги первого этапа работ по разработке СППР (2009 год), можно отметить, что впервые создан и систематизирован перечень внутренних и внешних угроз биологической безопасности в Российской Федерации. На основании этого перечня сформировано техническое задание на СППР в части генерирования тематических карт по показателям. Качественный анализ их сущностей и периодичности проявления в различных субъектах РФ показал, что данный перечень отражает существующие эпидемиологические риски в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения и ориентирован на оценку угроз при развитии эпидемического процесса «естественного характера».
На основе разработанных критериев биологической безопасности начато формирование базы данных по внутренним и внешним угрозам биологической безопасности в 7-ми субъектах Российской Федерации, выбранных в качестве модельных территорий (Астраханская, Московская, Новосибирская, Саратовская области, Приморский и Ставропольский край, г. Санкт-Петербург). Эта база данных является неотъемлемой частью функционирования различных уровней системы: региональная система биологической безопасности субъекта Российской Федерации, подсистема биологической безопасности Роспотребнадзора, система биологической безопасности Российской Федерации.
Модель базы данных (БД) по внутренним и внешним угрозам с позиций обеспечения биологической безопасности в Российской Федерации разработана впервые. Она основана на критериальном подходе к оценке риска возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения, клиент-серверной архитектуре системы оценки и принципе персонификации данных в составе БД. В дальнейшем планируется оптимизировать структуру БД с учетом результатов анализа первичных материалов, собранных в субъектах Российской Федерации, и дополнить ее параметрами, характеризующими угрозы совершения биотеррористических актов.
Главным итогом первого этапа явилась разработка проекта компьютерной программы «Система поддержки принятия управленческих решений в области биологической безопасности», которая является частью прогнозно-моделирующей системы оценки биологической опасности развития эпидемий особо опасных инфекций в результате террористических актов и государственной системы биологической безопасности Российской Федерации.
В настоящий момент система тестируется на одном из ведомственных серверов и позволяет получать различную информацию в виде интерактивных картограмм.
Перспективы развития
Следующим этапом разработки является проведение опытной эксплуатации на территории Астраханской области для проверки работоспособности системы, уточнения требований по ее доработке и совершенствованию за счет подключения модулей моделирования и логистики для ликвидации чрезвычайных ситуаций в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения Российской Федерации.
В дальнейшем планируется внедрение системы в промышленную эксплуатацию на нескольких модельных территориях и подготовка к внедрению в промышленную эксплуатацию на всей территории РФ.
Учитывая богатый положительный опыт проведения социально-гигиенического мониторинга и существование систем сбора и статистической обработки информации по эпидемиологической обстановке, можно в качестве одного из приоритетов развития данной СППР отметить ее интеграцию с действующими системами сбора данных.
Работа выполнена по государственному контракту №116-Д в рамках Федеральной целевой программы «Национальная система химической и биологической безопасности Российской Федерации на 2009 – 2013 гг.».
