Введение
1. Анализ методов обработки информации в системах мониторинга 12
1.1. Общие принципы сбора, хранения и обработки информации в системах мониторинга природных и техногенных объектов 12
1.2. Алгоритмы для выявления аномалий в системах мониторинга природных и техногенных объектов
1.2.1. Типы идентифицируемых аномалий 21
1.2.2. Алгоритмы и методы идентификации аномалий 23
1.3. Выбор и обоснование направлений исследований 30
Выводы 34
2. Разработка алгоритмического обеспечения для выделения нарушений закономерностей в поведении сигнала 36
2.1. Разработка общей методики и модели для проведения исследований 36
2.2. Разработка и модификация алгоритмов для обнаружения в сигнале перепадов уровня
2.2.1. Алгоритм на основе сравнения средних скоростей изменения 41
2.2.2. Алгоритмы для обнаружения перепадов с применением средства визуализации временных рядов candlestick 46
2.3. Алгоритмы обнаружения в сигнале аномальных выбросов 49
2.3.1. Метод на основе анализа отклонения тренда временного ряда 50
2.3.2. Алгоритмы для обнаружения выбросов с применением средства визуализации временных рядов boxplot 52
2.3.3. Модифицированный алгоритм Z-score 53
2.3.4. Сравнение различных методов обнаружения выбросов
2.4. Обнаружение нарушений цикличности в периодических процессах с помощью модифицированного паттерна форм (МПФ) 56
2.5. Применение МПФ для восстановления пропущенных данных и для краткосрочного прогнозирования 62
Выводы 65
3. Совершенствование методов обработки и хранения данных мониторинга 66
3.1. Общая постановка задачи 66
3.2. Методы на основе выбора базисной системы отсчетов, нормировки и структуризации данных 69
3.3. Методы сжатия на основе разностных схем
3.3.1. Модификация разностных методов сжатия без потери данных 75
3.3.2. Модификация методов сжатия с частичной потерей данных 80
3.4. Сравнительная оценка различных методов сжатия данных 89
Выводы 98
4. Практическая реализация результатов исследований в системах мониторинга з
4.1. Программно-техническое обеспечение комплексов для проведения экспериментальных исследований 99
4.1.1. Обобщенная структурная схема разработанных систем 99
4.1.2. Программно-техническое обеспечение системы мониторинга 105
4.2. Практическое применение разработанных систем мониторинга для выделения аномалий 112
4.2.1. Информационно-измерительная система АлтГТУ 112
4.2.2. Выделение аномалий при метеонаблюдениях 121
4.2.3. Выделение аномалий в системах контроля техногенных объектов126
4.3. Перспективы применения разработанного программно технического обеспечения для решения задач климатического и
технического мониторинга природных и техногенных объектов 132
Выводы 137
Список литературы 138
