Critical infrastructure visualization: Achieving situational awareness

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2014
Department
Major/Subject
Viestintätekniikka
Mcode
T-75
Degree programme
Language
en
Pages
vii + 81 s. + liitt. 7 s.
Series
Abstract
In a modern society, the complexity of various industries and their interdependencies has increased. This has led to a situation in which it has become increasingly difficult to monitor the status of all industry actors efficiently. However, during a large scale disaster, decision makers on various levels need to achieve situational awareness of the surrounding critical infrastructure to be able to prevent any faults propagating to their own systems. This thesis examines how the critical infrastructure could be visualized in order to achieve situational awareness of the state of the critical infrastructure. To deal with this problem, a user interface was constructed and evaluated on how well it supports situational awareness when monitoring critical infrastructure actors. The user interface consists of four displays visualizing information from the critical infrastructure in different ways. Different actors are categorized in 11 separate sectors, and events are used to present meaningful incidents. Past and current states, together with geographical distribution and logical dependencies, are presented to the user. The current states are visualized as segmented circles to represent event categories. Geographical distribution of assets is displayed with a well-known map tool. Logical dependencies are presented in a simple directed graph, and users also have a timeline to review past events. The objective of the user interface is to provide an easily understandable overview of the critical infrastructure status. Therefore, testing methods, such as a visual walkthrough, an informal walkthrough, System Usability Scale (SUS), and the Situation Awareness Global Assessment Technique (SAGAT), were used in the evaluation of the user interface. Results showed that users were able to obtain an understanding of the current state of critical infrastructure, and the usability of the user interface was rated as good. In particular, the designated display for the critical infrastructure overview and the timeline were found to be efficient.

Eri teollisuuden alojen monimuotoisuus ja eri toimijoiden väliset riippuvuudet ovat lisääntyneet viime vuosina. Tämän takia kaikkien toimijoiden tehokas valvominen on hankaloitunut yhä enenevissä määrin. Kuitenkin onnettomuustilanteissa eri alojen päätöksentekijöiden tarvitsee muodostaa käsitys ympäröivän kriittisen infrastruktuurin tilasta, jotta he voivat estää häiriöiden leviämisen omiin järjestelmiinsä. Tässä diplomityössä on tutkittu, miten kriittistä infrastruktuuria tulisi visualisoida tilannetietoisuuden parantamiseksi. Ongelman ratkaisemiseksi kehitettiin käyttöliittymä, jonka käytettävyyttä ja jonka mahdollistamaa tilannetietoisuutta testattiin käyttäjätestein. Työn aikana kehitetty käyttöliittymä koostuu neljästä näytöstä, joissa eri teollisuuden toimijat on kategorisoitu yhteentoista sektoriin, ja reaaliaikaisia tapahtumia kuvataan formaaleilla tapahtumaviesteillä. Käyttöliittymä esittää toimijoiden menneen ja nykyisen toimintakyvyn, tapahtumien maantieteellisen jakautumisen ja toimijoiden väliset loogiset riippuvuudet. Toimijoiden toimintakyky esitetään ositetun ympyrän avulla, jossa eri osat merkitsevät eri tapahtumaluokkia. Tapahtumien maantieteellinen jakautuminen on esitetty tunnetulla karttatyökalulla. Loogiset riippuvuudet on esitetty yksinkertaisella suunnatulla graafilla, ja käyttöliittymässä on myös aikajana, jonka avulla voi tarkastella menneitä tapahtumia. Käyttöliittymän tarkoituksena on tarjota helposti ymmärrettävä yleiskuva kriittisen infrastruktuurin tilasta. Käyttöliittymää testattiin visuaalisen ja vapaan läpikäynnin, System Usability Sealen (SUS) ja Situation Awareness Global Assessment Teehniquen (SAGAT) avulla. Testien tulokset osoittivat, että testikäyttäjät pystyivät muodostamaan käsityksen kriittisen infrastruktuurin nykytilasta. Tämän lisäksi käyttöliittymän käytettävyys arvioitiin hyväksi. Erityisesti pelkästään kriittisen infrastruktuurin yleistilan esittämiseen tarkoitettu näyttö ja aikajana havaittiin tehokkaiksi.
Description
Supervisor
Oittinen, Pirkko
Thesis advisor
Timonen, Jussi
Kuhna, Mikko
Keywords
kriittinen infrastruktuuri, tilannetietoisuus, käyttöliittymäsuunnittelu, critical infrastructure, situational awareness, user interface design
Other note
Citation