Материал: Расчёт основных характеристик систем связи. методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Автоматизированные системы управления и связь». Николенко С.Д., Сазонова С.А

Управление СЦО объекта осуществляется с пультов управления расположенных на основном и запасном пунктах управления объекта.

На потенциально опасных объектах экономики вместо СЦО объекта создаются локальные системы оповещения.

Принципы построения локальных систем оповещения

Локальная система оповещения (ЛСО) создается в районах размещения потенциально опасных объектов и предназначена для доведения информации о возникновении ЧС в результате аварии на потенциально опасном объекте до рабочих, служащих этого объекта, рабочих и служащих других объектов, предприятий, учреждений и населения, находящегося в пределах зоны действия ЛСО, а также органов управления ГО и ЧС субъектов РФ и местного самоуправления, на территории которых размещен потенциально опасный объект. Зона действия ЛСО определяется при проектировании.

ЛСО представляет собой организационно-техническое объединение дежурных, технических средств оповещения, а также каналов (линий) связи, обеспечивающих передачу сигналов «Внимание Всем!» и информации об угрозе и возникновении чрезвычайной ситуации в районе ЛСО. Локальные системы оповещения (ЛСО) обеспечивают доведение до населения, рабочих и служащих объектов экономики, хозяйства, органов управления сигналов «Внимание всем!» и информации об угрозе радиоактивного загрязнения, химического заражения и катастрофического затопления, а также информирование о развитии событий и рекомендаций по дальнейшим действиям при авариях.

При авариях, прогнозируемые последствия которых не выходят за пределы потенциально опасного объекта, оповещаются:

• рабочие и служащие объекта;

• дежурные смены аварийных служб;

• руководство объекта;

• оперативный дежурный территориального управления (отдела) по делам ГО и ЧС.

При авариях, прогнозируемые последствия которых выходят за пределы потенциально опасного объекта, дополнительно оповещаются: руководители, рабочие и служащие предприятий, организаций, учреждений (в первую очередь детских) и население, находящиеся в границе ЛСО.

Вывод: в рамках реферативной части курсовой работы по теме "Требования к локальным системам оповещения в районах размещения потенциально-опасных объектов" рассмотрена и изучена следующая информация: требования к системам оповещения; структура систем оповещения; технические средства оповещения; технические средства оповещения населения в районах размещения потенциально-опасных объектов.

4. Пример выполнения практической части

4.1. Задание

• гарнизон имеет центральный диспетчерский пункт (ЦДП) и N_пч = 3 пожарные части;

• число абонентов в радиосети N = 4;

• максимальное удаление ПСЧ от ЦДП d = 24 км;

• параметр рельефа местности Δh = 170 м;

• превышение допустимого уровня мешающего сигнала ΔЕ_доп = 3дБ;

• интенсивность вызовов в сети связи по линиям "01",λ_п = 0,1 выз./мин;

• среднее время разговора в сети спецсвязи по линиям "01" Т_п = 0,5 мин;

• вероятность потери вызова в сети спецсвязи по линиям "01" Р_п = 0,001;

• вероятность безотказной работы основного канала связи Р₁ = 0,92;

• вероятность безотказной работы резервного канала связи Р₂ = 0,91;

• коэффициент готовности аппаратуры К_г = 0,5;

• коэффициент занятости диспетчера К_д = 0,5;

• максимальная нагрузка за смену на одного диспетчера У_1макс = 24 часа;

• среднее время разговора в радиосети T_пер = 1,2 мин;

• время занятости диспетчера обработкой вызова Т_абс1 = 2 мин;

• интенсивность вызовов по радиолиниям, λ_р = 0,167 выз./мин;

• непроизводительные затраты времени T_н = 0,3 мин.

4.2. Методика расчёта основных характеристик системы связи

4.2.1. Расчёт пропускной способности сети связи по линиям "01"

Оптимизация сети спецсвязи сводится к нахождению такого числа линий связи "01" и диспетчеров, при которых обеспечиваются заданная вероятность потери вызова и необходимая пропускная способность сети спецсвязи.

Последовательно увеличивая число линий спецсвязи с 1 до n, находим такое число линий связи, при котором вероятность отказа в обслуживании ниже вероятности нахождения линии в свободном состоянии (выполняется условие Р_отк  Р_п).

В общем виде вероятность того, что все линии связи свободны (Р₀), определяется по формуле [2]:

, (1)

где k – последовательность целых чисел, k = 0, 1, 2, …, n;

y – нагрузка, создаваемая в сети спецсвязи.

Нагрузка, создаваемая в сети спецсвязи может быть представлена как:

у = ·Т_п = 0,1·0,5 = 0,05.

Для случая, когда n = 1, вероятность того, что линия связи будет свободна:

В общем виде вероятность того, что все n линий связи будут заняты (т.е. вероятность отказа в обслуживании), определяется как [2]:

. (2)

Для случая, когда n = 1, вероятность отказа в обслуживании:

.

Сравнивая полученное значение P_отк1 и заданное значение вероятность потери вызова P_п = 0,001, приходим к выводу, что условие Р_отк1  Р_п не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до n = 2. При этом вероятность того, что две линии связи будут свободны:

.

Вероятность отказа при этом определяется как:

.

Сравнивая полученное значение Р_отк2 и заданное Р_п приходим к выводу, что условие Р_отк2  Р_п не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до n = 3. При этом вероятность того, что три линии связи будут свободны:

.

Вероятность отказа при этом определяется как:

.

Сравнивая полученное значение Р_отк3 и заданное значение Р_п, приходим к выводу, что при трёх линиях связи условие Р_отк3  Р_n соблюдается, т.е. Р_отк3 = 0,000018 < Р_п = 0,001. Таким образом, принимаем n = 3.

Вероятность того, что вызов будет принят на обслуживание (относительная пропускная способность сети спецсвязи), определяется как:

Р_абс = 1 – Р_отк3 = 1 – 0,000018 = 0,999982.

Таким образом, в установившемся режиме в сети спецсвязи будет обслужено 99,99 % поступивших по линиям связи "01" вызовов.

Фактическая пропускная способность сети спецсвязи по линиям "01" с учётом аппаратурной надёжности:

q_ф = Р_абс · К_г = 0,999982 · 0,5 = 0,5.

Среднее число занятых линий связи определяется выражением:

n₃ = y · Р_абс= 0,05 · 0,999982= 0,05.

Коэффициент занятости линий связи:

К₃ = n₃ / n = 0,05 / 3 = 0,0167.

Среднее число свободных линий связи определяется выражением [2]:

Коэффициент простоя линий спецсвязи:

К_п = n_c / n = 2,9059 / 3 = 0,9686.

Необходимое число необходимого количества линий связи с учётом аппаратурной надёжности:

n_ф = n / К_г = 3 / 0,5 = 6.

Время занятости диспетчера обслуживанием одного вызова:

Т_абс2 = Т_п + Т_абс1 = 0,5 + 2 = 2,5 мин = 0,04 ч,

где Т_п – заданная величина времени одного «чистого» разговора диспетчера с вызывающи абонентом;

Т_абс1 – время занятости диспетчера обработкой принятого вызова.

По заданной интенсивности входного потока вызовов  = 0,1 выз./мин, поступающих в сеть спецсвязи, и времени обслуживания одного вызова диспетчером Т_абс2 = 0,04 ч определим полную нагрузку на всех диспетчеров за смену, т.е. за 24 ч:

y_д = 24  Т_абс2 = 24  0,1  60  0,04 = 5,76 ч.

Фактическая нагрузка на одного диспетчера за смену с учётом коэффициента занятости диспетчера:

y_1доп = К_дУ_1макс = 0,5  24 = 12 ч.

Определим необходимое число диспетчеров:

Округляя результат, определяем: один диспетчер.

Таким образом, по результатам оптимизации сети спецсвязи определено, что необходимо иметь 6 линий связи "01" и одного диспетчера.

4.2.2. Расчёт устойчивости системы связи

Устойчивость системы связи, состоящей из n каналов связи (например, из одного основного и нескольких резервных), характеризуется вероятностью её безотказной работы [4]:

, (3)

где P_i – вероятность безотказной работы i-го канала связи;

t – время работы канала связи.

Устойчивость системы оперативной связи, состоящей из двух каналов связи (основного и резервного), оценивается следующей вероятностью безотказной работы при данных P₁ = 0,92, P₂ = 0,91:

.

4.2.3. Расчёт характеристик оперативности и эффективности функционирования радиосвязи

Оперативность радиосвязи характеризуется вероятностью того, что информация от одного абонента к другому будет передана в течение времени, не более заданного:

Q = P[(T_пер + T_н)  T_оп] ,

где T_пер – время «чистого» разговора по радиоканалу;

Т_н – непроизводительные затраты времени;

Т_оп – заданная величина времени, определяющая оперативность связи (критерий оперативности).

В случае, когда надёжность и качество канала связи идеальны, оперативность радиосвязи оценивается по формуле [3]:

Q = Р₀ + Р₁, (4),

где Р₀ – вероятность того, что радиоканал свободен и ожидающих нет;

Р₁ – вероятность того, что радиоканал занят, но ожидающих нет.

В ероятность состояний сети радиосвязи Р₀ и Р₁ рассчитываются по формулам [3]:

, (5);

, (6);

где y_р – нагрузка в сети радиосвязи;

k – последовательность чисел k = 0, 1, 2, …, N.

Эффективность функционирования радиосети может быть оценена математическим ожиданием случайной величины её состояния (Е), которое является показателем целесообразности использования радиосети для выполнения заданных функций.

В случае, когда надёжность и качество радиоканала идеальны, эффективность функционирования радиосети оценивается по следующей формуле [3]:

Е = Р₀ + Р₁ + (1 – Р₀ – Р₁) , (7)

где Т_пер – время переговора в радиосети

T_н – непроизводительные затраты времени в радиосети.

Оперативность радиосвязи с учетом исходных данных, нахождения нагрузки в радиосети и преобразования формулы 4 путем вставления формул 6 и 5 будет равна:

.

Эффективность функционирования радиосети с учетом исходных данных будет равна:

Е = Р₀ + Р₁ + (1 – (Р₀ + Р₁)) = 0,731+(1 - 0,731) = 0,946.